Визначення концентрації розчину

Відеоролик: Молярная концентрация. 10 класс.

Зміст

Крок
Частина 1 з 3: Основні знання про концентрації
Частина 2 з 3: Титрування
Частина 3 з 3: Визначення солоності в акваріумі
Поради
Попередження

В хімії або хімії, один рішення однорідна суміш двох речей - однієї розчинена речовина і a розчинник або розчинник в якій речовина розчинена. Концентрація - міра кількості розчиненої речовини в розчиннику. Причин для визначення концентрації розчину може бути багато, але хімія, що стосується цього, однакова, незалежно від того, чи ви тестуєте рівень хлору в басейні або проводите рятівний аналіз на зразку крові. Цей посібник навчить вас деяким основним частинам хімії розчину, а потім проведе вас через загальну практичну практику - обслуговування акваріума.

Крок

Частина 1 з 3: Основні знання про концентрації

Позначення методу концентрацій. Концентрація речовини - це кількість цієї розчиненої речовини, поділена на кількість розчинника. Однак, оскільки існують різні способи вираження кількості даної речовини, можна також представити концентрацію різними способами. Тут ви знайдете найпоширеніші написання:
- Грам на літр (г / л) Маса розчиненої речовини в грамах, розчиненого в заданому обсязі розчину (який не обов'язково збігається з об'ємом розчинника.) Зазвичай використовується для розчинення твердих речовин у рідких розчинниках.
- Молярність (М.) Кількість родимок розчиненої речовини, поділена на об’єм розчину.
- Частина на мільйон (ppm.) Співвідношення кількості частинок (зазвичай у грамах) розчиненої речовини на один мільйон частинок розчину, помножене на 10. Зазвичай використовується для дуже розбавлених водних розчинів (1 л води = 1000 грам).
- Відсоток складної речовини. Співвідношення частинок (знову ж у грамах) розчиненої речовини на 100 частинок розчину, виражене у відсотках.
Знайте, які дані вам потрібні, щоб знайти концентрацію. За винятком молярності (див. Нижче), загальноприйняті способи написання концентрації, як зазначено вище, вимагають, щоб ви знали масу розчиненої речовини та масу або об’єм отриманого розчину. Багато хімічних проблем, які вимагають пошуку концентрації розчину, не дають вам цієї інформації. Якщо так, вам доведеться попрацювати з тим, що ви знаєте, щоб дізнатись цю інформацію.
- Приклад: Припустимо, нам потрібно знайти концентрацію (у грамах на літр) розчину, отриманого розчиненням 1/2 чайної ложки солі у 2 літрах води. Ми також знаємо, що 1 чайна ложка солі - це приблизно 6 грам. У цьому випадку перетворення є простим - помножте: 1/2 чайної ложки х (6 грам / 1 чайна ложка) = 3 грами солі. 3 грами солі, розділені на 2 літри або вода = 1,5 г / л
Дізнайтеся, як розрахувати молярність. Молярність вимагає знання кількості молей вашої розчиненої речовини, але це можна легко визначити, якщо ви знаєте масу розчиненої речовини та хімічну формулу. Кожен хімічний елемент має відому «молярну масу» (ММ) - питому масу на один моль цього елемента. Ці молярні маси містяться в періодичній системі (зазвичай під хімічним символом та назвою елемента.) Просто додайте молярні маси компонентів розчиненої речовини, щоб отримати молярну масу. Потім помножте відому масу розчиненої речовини на (1 / ММ вашої розчиненої речовини), щоб знайти кількість вашої розчиненої речовини в родимках.
- Приклад: Припустимо, ми хочемо знайти молярність вищезазначеного сольового розчину. Щоб підвести підсумок, ми маємо 3 грами солі (NaCl) у 2 літрах води. Для початку з’ясуйте, які молярні маси Na і Cl є, подивившись на періодичну таблицю. Na = близько 23 г / моль і Cl = близько 35,5 г / моль. Таким чином, ММ NaCl = 23 + 35,5 = 58,5 г / моль. 3 грами NaCl x (1 моль NaCl / 58,5 г NaCl) = 0,051 моль NaCl. 0,051 моль NaCl / 2 літри води = .026 М NaCl
Практикуйте стандартні вправи з розрахунку концентрацій. Вищевказані знання - це все, що вам потрібно для розрахунку концентрацій у простих ситуаціях. Якщо ви знаєте масу або об'єм розчину та кількість доданої розчиненої речовини в принципі, або ви можете зробити це з інформації, наведеної у заяві, ви зможете легко виміряти концентрацію розчину для розрахунку. Робіть практичні завдання, щоб покращити свої навички. Див. Приклади вправ нижче:
- Яка молярність NaCL в 400 мл розчину, отримана додаванням 1,5 г NaCl у воду?
- Яка концентрація розчину, отриманого додаванням 0,001 г свинцю (Pb) до 150 л води, в проміле? (1 л води = 1000 грам) У цьому випадку об’єм розчину збільшиться на мізерну кількість, додаючи речовину, тому ви можете використовувати об’єм розчинника як об’єм розчину.
- Знайдіть концентрацію в літрах 0,1 л розчину, зробленого додаванням у воду 1/2 моль KCl у воду. Для вирішення цієї проблеми вам доведеться працювати спереду назад, використовуючи молярну масу KCL, щоб розрахувати кількість грамів KCl у розчиненій речовині.

Частина 2 з 3: Титрування

Зрозумійте, коли застосовувати титрування. Титрування - це техніка, яка використовується хіміками для обчислення кількості розчиненої речовини, присутньої в розчині. Для проведення титрування ви створюєте хімічну реакцію між розчиненою речовиною та іншим реагентом (зазвичай також розчиненим). Оскільки ви знаєте точну кількість другого реагенту і знаєте хімічне рівняння реакції між реагентом і розчиненою речовиною, ви можете розрахувати кількість розчиненої речовини, вимірявши, скільки реагенту потрібно для реакції з розчиненою речовиною повна.
- Отже, титрування можуть бути дуже корисними при розрахунку концентрації розчину якщо ви не знаєте, скільки розчиненої речовини було додано спочатку.
- Якщо ви знаєте, скільки розчиненої речовини знаходиться в розчині, тоді немає необхідності проводити титрування - просто виміряйте об’єм розчину та обчисліть концентрацію, як описано в частині 1.
Налаштуйте обладнання для титрування. Для точного титрування потрібно чисте, точне та професійне обладнання. Використовуйте колбу Ерленмейера або склянку під каліброваною бюреткою, прикріпленою до держателя бюретки. Насадка бюретки повинна знаходитися в горловині колби або склянки, не торкаючись стінок.
- Переконайтесь, що все обладнання попередньо очищено, промито деіонізованою водою та висушено.
Наповніть колбу і бюретку. Точно відміряйте невелику кількість невідомого розчину. Розчиняючись, речовина рівномірно поширюється через розчинник, тому концентрація цього невеликого зразка розчину буде такою ж, як у вихідного розчину. Наповніть бюретку розчином відомої концентрації, який вступить у реакцію з вашим розчином. Запишіть точний об’єм розчину в бюреті - відніміть кінцевий об’єм, щоб знайти загальний розчин, використаний у реакції.
- Звернути увагу: якщо реакція між розчином у бюреті та розчиненою речовиною в колбі не виявляє ознак реакції, ви індикатор у колбі. Вони використовуються в хімії для подання візуального сигналу, коли розчин досягає точки еквівалентності або кінцевої точки. Індикатори, як правило, використовуються для титрування, що вивчає кислотно-лужну та окисно-відновну реакції, але існує також кілька інших показників. Зверніться до підручника з хімії або подивіться в Інтернеті, щоб знайти відповідний показник вашої реакції.
Почніть титрування. Повільно додайте у колбу розчин з бюретки ("титранта"). Використовуйте магнітну мішалку або скляну мішалку, щоб обережно перемішати розчин, поки триває реакція. Якщо ваш розчин помітно реагує, ви повинні побачити певні ознаки того, що відбувається реакція - зміна кольору, бульбашок, залишків тощо. Якщо ви використовуєте індикатор, ви можете побачити кожну краплю, що надходить через бюретку в правильну колбу a зміна кольору.
- Якщо реакція призводить до зміни значення рН або потенціалу, ви можете додати в колбу зчитувачі рН або потенціометр, щоб оцінити хід хімічної реакції.
- Для більш точного титрування слід контролювати рН або потенціал, як зазначено вище, та кожного разу відзначати, як протікає реакція після додавання невеликої кількості титранту. Побудуйте графік рівня кислотності розчину або потенціалу в залежності від об’єму доданого титранту. Ви побачите різкі зміни нахилу кривої в точках еквівалентності відгуку.
Уповільнюйте титрування. Коли ваша хімічна реакція наближається до кінцевої точки, сповільнюйте титрування до прогресування по краплях. Якщо ви використовуєте індикатор, ви можете помітити, що кольорові спалахи тривають довше. Тепер продовжуйте титрувати якомога повільніше, поки не зможете визначити точне падіння, яке призведе до того, що ваша реакція досягне кінцевої точки. У випадку індикатора ви зазвичай дивитесь на якнайшвидшу стійку зміну кольору у відповіді.
- Запишіть остаточний обсяг у свою бюретку. Віднімаючи це з початкового об'єму в бюреті, ви можете знайти точний об'єм титранта, який ви використовували.
Обчисліть кількість розчиненої речовини у вашому розчині. Використовуйте хімічне рівняння для реакції між вашим титрантом та розчином, щоб знайти кількість молей розчиненої речовини у вашій колбі. Як тільки ви знайдете кількість молей розчиненої речовини, ви можете просто розділити її на об’єм розчину в колбі, щоб знайти молярність розчину, або перетворити кількість молей у грами і розділити на об’єм розчину. , щоб отримати концентрацію в г / л Для цього потрібно трохи базових знань про стехіометрію.
- Наприклад, припустимо, ми використовували 25 мл 0,5 М NaOH для титрування розчину HCl у воді до точки еквівалентності. Розчин HCl мав об'єм 60 мл для титрування. Скільки молей HCl у нашому розчині?
- Для початку давайте подивимось на хімічне рівняння реакції NaOH та HCl: NaOH + HCl> H₂O + NaCl
- В цьому випадку 1 молекула NaOH реагує з 1 молекулою HCl з продуктами води та NaCl. Отож, оскільки ви додали рівно стільки NaOH, щоб нейтралізувати всю HCl, кількість молей NaOH, спожитих у реакції, буде дорівнює кількості молей HCl у колбі.
- Тож давайте з’ясуємо, яка кількість NaOH у родимках. 25 мл NaOH = 0,025 л NaOH x (0,5 моль NaOH / 1 л) = 0,0125 моль NaOH.
- Оскільки ми отримали з рівняння реакції, що кількість молей NaOH, витрачених у реакції = кількість молей HCl у розчині, ми тепер знаємо, що в розчині 0,0125 моля HCl.
Обчисліть концентрацію розчину. Тепер, коли ви знаєте кількість розчиненої речовини у вашому розчині, легко знайти концентрацію з точки зору молярності. Просто розділіть кількість молей розчиненої речовини у вашому розчині на об’єм зразка розчину (ні обсяг більшої кількості, з якої ви взяли пробу.) Результатом є молярність вашого розчину!
- Щоб знайти молярність наведеного вище прикладу, розділіть кількість молей HCl на об’єм у колбі. 0,0125 моль HCl x (1 / 0,060 L) = 0,208 М HCl.
- Щоб перетворити молярність у г / л, проміле або відсоток композиції, перетворіть кількість молей розчиненої речовини в масу (використовуючи молярну масу розчиненої речовини.) Для проміле та відсоток сполуки також потрібно перетворити об’єм вашого розчину до маси (використовуючи коефіцієнт перетворення, такий як щільність, або просто зважуючи його), а потім помножте результат на 10 або 10 відповідно.

Частина 3 з 3: Визначення солоності в акваріумі

Візьміть пробу води з резервуара. Точно запишіть гучність. Якщо можливо, виміряйте обсяг в одиницях СІ, таких як мл - їх легко перетворити в L.
- У цьому прикладі ми перевіряємо воду в акваріумі на солоність, концентрацію солі (NaCl) у воді. Припустимо, для цього ми беремо пробу води 3 мл з акваріума, а потім встановіть остаточну відповідь г / л
Титрують зразок води. Виберіть титрант, який виробляє чітко помітну реакцію в розчиненій речовині. У цьому випадку ми використовуємо розчин 0,25 М AgNO₃ (нітрат срібла), сполука, яка утворює нерозчинні солі хлору при взаємодії з NaCl у такій реакції: AgNO₃ + NaCl> NaNO₃ + AgCl. Сіль (AgCl) буде видно у вигляді помутнілого білого залишку, який плаває і може бути відокремлений від розчину.
- Титруйте нітрат срібла з бюретки або невеликої ін'єкційної голки у зразку акваріума, поки розчин не помутніє. З такою невеликою вибіркою важливо точно визначте, скільки ви додали нітрату срібла - уважно вивчіть кожну краплю.
Продовжуйте, поки реакція не закінчиться. Коли нітрат срібла перестає помутніти розчин, ви можете відзначити кількість доданих мл. Титрують AgNO3 дуже повільно і уважно спостерігайте за рішенням, особливо в міру наближення кінцевої точки.
- Припустимо, що є 0,2 мл 0,25 М AgNO₃ було необхідним для того, щоб реакція закінчилася, і вода не помутніла далі.
Визначте кількість родимок титранту. Цей крок простий - помножте об’єм доданого титранту на молярність. Це дасть вам кількість використовуваних молей титранту.
- 3 мл х 0,25 М = 0,003 л х (0,25 моль AgNO₃/ 1 л) = 0,000075 моль AgNO₃.
Визначте кількість родимок вашої розчиненої речовини. За допомогою рівняння реакції перетворіть кількість молей AgNO₃ до родимок NaCl. Рівняння реакції: AgNO₃ + NaCl> NaNO₃ + AgCl. Оскільки 1 моль AgNO₃ реагує з 1 молем NaCl, тепер ми знаємо, що кількість молей NaCl у нашому розчині = кількість молей AgNO₃ що додано: 0,000075 моль
- У цьому випадку: 1 моль AgNO₃ реагує з 1 моль NaCl. Але якщо 1 моль титранту реагує з 2 молями нашої розчиненої речовини, то ми помножимо кількість молей нашого титранту на 2, щоб отримати кількість молей нашої розчиненої речовини.
- На відміну від цього, якщо 2 молі нашого титранту реагують з 1 молем нашої розчиненої речовини, тоді ми розділяємо кількість молей титранту на два.
- Ці правила пропорційно відповідають 3 молям титранта та 1 молю розчиненої речовини, 4 молям титранту та 1 молю розчиненої речовини тощо, а також 1 молю титранта та 3 молям розчиненої речовини, 1 молю титранту та 4 молям розчиненої речовини, тощо
Перетворіть кількість розчинених речовин у молях у грами. Для цього вам потрібно буде розрахувати молярну масу розчиненої речовини і помножити її на кількість молей вашої розчиненої речовини. Щоб знайти молярну масу NaCl, використовуйте таблицю Менделєєва, щоб знайти та додати атомну масу солі (Na) та хлориду (Cl).
- MM Na = 22990. MM Cl = 35453.
- 22,990 + 35,453 = 58,443 г / моль
- 0,000075 моль NaCl x 58,442 г / моль = 0,00438 моль NaCl.
- Звернути увагу: Якщо в атомі більше одного виду молекул, вам доведеться додати молярну масу цього атома кілька разів. Наприклад, якщо ви - молярна маса AgNO₃, ви б додали масу кисню тричі, оскільки в молекулі є три атоми кисню.
Обчисліть кінцеву концентрацію. Маса нашої розчиненої речовини в грамах і ми знаємо об’єм досліджуваного розчину. Все, що нам зараз потрібно зробити, це розділити: 0,00438 г NaCl / 0,003 L = 1,46 г NaCl / л
- Солоність морської води становить приблизно 35 г NaCl / L. Наш акваріум майже не солений для морських риб.

Поради

Незважаючи на те, що розчинена речовина та розчинник можуть існувати в різних станах (твердому, рідинному або газовому) при розділенні, розчин, що утворюється при розчиненні речовини, буде в тому ж стані, що і стан розчинника.
Ag + 2 HNO3 → AgNO3 + NO2 + H2O
Використовуйте лише прозорий пластик або скло.
Ось приклад відео: [1]

Попередження

Зберігайте розчин AgNO3 у закритій темній пляшці. Він чутливий до світла.
Будьте обережні, працюючи з сильними кислотами або основами. Переконайтеся, що в кімнаті достатньо свіжого повітря.
Носіть захисні окуляри та рукавички.
Якщо ви хочете повернути срібло, зверніть увагу на таке: Cu (s) + 2 AgNO3 (aq) → Cu (NO3) 2 + 2 Ag (s) Пам'ятайте, що (s) означає твердий.