Sisältö

• Astua
• Osa 1/3: Perustiedot pitoisuuksista
• Osa 2/3: Titraus
• Osa 3/3: Suolapitoisuuden määrittäminen akvaariossa
• Vinkkejä
• Varoitukset

Kemia tai kemia, yksi ratkaisu homogeeninen seos kahdesta asiasta - yhdestä liuennut aine ja a liuotin tai liuotin jossa aine liukenee. Keskittyminen on liuenneen aineen määrän mitta. Liuoksen konsentraation määrittämiselle voi olla monia syitä, mutta mukana oleva kemia on sama riippumatta siitä, testaatko klooripitoisuutta altaassa vai suoritatko hengenpelastusanalyysin verinäytteestä. Tämä opas opettaa sinulle ratkaisukemian perustekijöitä ja opastaa sitten yleisen, käytännöllisen sovelluksen menettelyn - akvaarion ylläpidon.

Astua

Osa 1/3: Perustiedot pitoisuuksista

1. Pitoisuuksien merkintämenetelmä. Aineen pitoisuus on kyseisen liuenneen aineen määrä jaettuna liuottimen määrällä. Koska tietyn aineen määrää voidaan ilmaista eri tavoin, on myös mahdollista esittää pitoisuus eri tavoin. Täältä löydät yleisimmät kirjoitusasut:
   • Grammaa litrassa (g / L.) Liuenneen aineen massa grammoina liuotettuna tiettyyn liuoksen tilavuuteen (joka ei välttämättä ole sama kuin liuottimen tilavuus). Tyypillisesti käytetään kiinteiden aineiden liuoksiin nestemäisissä liuottimissa.
   • Molaarisuus (M.) Liuotetun aineen moolien lukumäärä jaettuna liuoksen tilavuudella.
   • Miljoonaa osaa (ppm.) Liuenneen aineen hiukkasten määrän (yleensä grammoina) miljoona liuoksen partikkelia kohden kerrottuna 10: llä. Tyypillisesti käytetään erittäin laimeaan vesiliuokseen (1 L vettä = 1000 grammaa).
   • Yhdistetyn aineen prosenttiosuus. Liuotetun aineen hiukkasten (jälleen grammoina) suhde liuoksen 100 hiukkasteen prosentteina ilmaistuna.
2. Tiedä mitä tietoja tarvitset keskittymän löytämiseksi. Molaarisuutta lukuun ottamatta (katso alla) yleiset tapat kirjoittaa pitoisuus edellä esitetyllä tavalla edellyttävät, että tiedät liuenneen aineen massan ja saadun liuoksen massa tai tilavuus. Monet kemialliset ongelmat, jotka vaativat ratkaisun pitoisuuden löytämistä, eivät anna sinulle näitä tietoja. Jos näin on, sinun on työskenneltävä sen kanssa, mitä tiedät saadaksesi nämä tiedot.
   • Esimerkki: Oletetaan, että meidän on löydettävä liuoksen pitoisuus (grammoina litrassa) liuottamalla 1/2 tl suolaa 2 litraan vettä. Tiedämme myös, että 1 tl suolaa on noin 6 grammaa. Tässä tapauksessa muuntaminen on helppoa - kerro: 1/2 teelusikallista x (6 grammaa / 1 tl) = 3 grammaa suolaa. 3 grammaa suolaa jaettuna 2 litralla tai vedellä = 1,5 g / l
3. Opi laskemaan molaarisuus. Molaarisuus edellyttää, että tiedät liuenneen aineen moolien määrän, mutta tämä voidaan helposti päätellä, jos tiedät liuenneen aineen massan ja kemiallisen kaavan. Jokaisella kemiallisella alkuaineella on tunnettu "moolimassa" (MM) - erityinen massa kyseisen alkuaineen yhdelle moolille. Nämä moolimassat löytyvät jaksollisesta taulukosta (yleensä kemiallisen symbolin ja alkuaineen nimen alla). Lisää yksinkertaisesti liuenneen aineosan komponenttien moolimassa moolimassan saamiseksi. Kerro sitten liuenneen aineen tunnettu massa (1 / MM liuenneesta aineesta), jotta saat selville liuenneen aineen määrän moolina.
   • Esimerkki: Oletetaan, että haluamme löytää yllä olevan suolaliuoksen molaarisuuden. Pelkästään yhteenvetona, meillä on 3 grammaa suolaa (NaCl) 2 litraan vettä. Aloita selvittämällä, mitkä ovat Na: n ja Cl: n moolimassa, tarkastelemalla jaksollista taulukkoa. Na = noin 23 g / mol ja Cl = noin 35,5 g / mol. Siten NaCl: n MM = 23 + 35,5 = 58,5 g / mol. 3 grammaa NaCl x (1 mooli NaCl / 58,5 g NaCl) = 0,051 moolia NaCl. 0,051 moolia NaCl / 2 litraa vettä = 0,026 M NaCl
4. Harjoittele vakioharjoituksia pitoisuuksien laskemiseksi. Yllä oleva tieto on kaikki mitä tarvitset pitoisuuksien laskemiseksi yksinkertaisissa tilanteissa. Jos tiedät liuoksen massan tai tilavuuden ja periaatteessa lisätyn liuenneen aineen määrän tai voit päätellä tämän lausunnossa annetuista tiedoista, sinun pitäisi pystyä mittaamaan liuoksen pitoisuus helposti. Laskea. Tee harjoitteluongelmia parantaaksesi taitojasi. Katso alla olevat esimerkkiharjoitukset:
   • Mikä on NaCL: n molaarisuus 400 ml: ssa liuosta, joka saadaan lisäämällä 1,5 grammaa NaCl: a veteen?
   • Mikä on liuoksen konsentraatio ppm: ssä, joka on valmistettu lisäämällä 0,001 g lyijyä (Pb) 150 litraan vettä? (1 L vettä = 1000 grammaa) Tässä tapauksessa liuoksen tilavuus kasvaa pienellä määrällä lisäämällä ainetta, joten voit käyttää liuottimen tilavuutta liuoksen tilavuutena.
   • Etsi 0,1 l liuoksen konsentraatio grammoina litrassa, joka on valmistettu lisäämällä veteen 1/2 moolia KCl. Tätä ongelmaa varten sinun on työskenneltävä edestä taakse, käyttäen KCL: n moolimassaa laskemaan liuenneen aineen KCl: n gramma.

Osa 2/3: Titraus

1. Ymmärrä, milloin titrausta käytetään. Titraus on tekniikka, jota kemistit käyttävät laskemaan liuoksessa olevan liuenneen aineen määrän. Titraus suoritetaan luomalla kemiallinen reaktio liuenneen aineen ja toisen reagenssin (yleensä myös liuenneen) välille. Koska tiedät toisen reagenssin tarkan määrän ja tiedät reagenssin ja liuenneen aineen välisen reaktion kemiallisen yhtälön, voit laskea liuenneen aineen määrän mittaamalla kuinka paljon reagenssia tarvitset liuenneen aineen reaktioon. saattaa loppuun.
   • Joten titraukset voivat olla erittäin hyödyllisiä laskettaessa liuoksen konsentraatiota jos et tiedä kuinka paljon liuenneita aineita lisättiin alun perin.
   • Jos tiedät, kuinka suuri osa liuenneesta aineesta on liuoksessa, titraamista ei tarvitse - mittaa vain liuoksen tilavuus ja laske pitoisuus osassa 1 kuvatulla tavalla.
2. Asenna titrauslaitteesi. Tarkkojen titrausten suorittamiseen tarvitset puhtaat, tarkat ja ammattimaiset laitteet. Käytä Erlenmeyer-pulloa tai dekantterilasia byretin pidikkeeseen kiinnitetyn kalibroidun byretin alla. Byretin suuttimen tulee olla pullon tai dekantterilasin kaulassa koskematta seiniin.
   • Varmista, että kaikki laitteet on aiemmin puhdistettu, huuhdeltu deionisoidulla vedellä ja kuivattu.
3. Täytä pullo ja byretti. Mittaa pieni määrä tuntematonta liuosta tarkasti. Liuotettuna aine leviää tasaisesti liuottimen läpi, joten tämän pienen liuosnäytteen pitoisuus on sama kuin alkuperäisen liuoksen. Täytä byretti liuoksella, jonka konsentraatio tunnetaan ja joka reagoi liuoksen kanssa. Merkitse muistiin büretin liuoksen tarkka tilavuus - vähennä lopullinen tilavuus reaktiossa käytetyn kokonaisliuoksen löytämiseksi.
   • Kiinnittää huomiota: jos byretissä olevan liuoksen ja pullossa olevan liuenneen aineen välinen reaktio ei osoita mitään reaktion merkkejä, niin näytät indikaattori pullossa. Näitä käytetään kemiassa visuaalisen signaalin tuottamiseksi, kun liuos saavuttaa vastaavuuspisteen tai loppupisteen. Indikaattoreita käytetään yleensä titrauksissa, joissa tutkitaan happo-emäs- ja redoksireaktioita, mutta on myös useita muita indikaattoreita. Katso kemian oppikirjasta tai etsi Internetistä sopiva indikaattori reaktiollesi.
4. Aloita titraus. Lisää hitaasti liuos byretistä ("titrantti") pulloon. Sekoita liuos varovasti magneettisella sekoitustikulla tai lasisekoitustangolla reaktion ollessa käynnissä. Jos liuos reagoi näkyvästi, sinun pitäisi nähdä tiettyjä merkkejä reaktion tapahtumisesta - värinmuutos, kuplat, jäämät jne. Jos käytät indikaattoria, saatat nähdä jokaisen pisaran tulevan byretin läpi oikeassa pullossa. värimuutos.
   • Jos reaktio johtaa muutokseen pH-arvossa tai potentiaalissa, voit lisätä pulloon pH-lukijoita tai potentiometriä kemiallisen reaktion etenemisen mittaamiseksi.
   • Tarkempaa titrausta varten tarkkaile pH: ta tai potentiaalia kuten yllä, ja huomioi joka kerta, miten reaktio etenee pienen määrän titrantin lisäämisen jälkeen. Piirretään liuoksen happamuus tai potentiaali suhteessa lisätyn titrantin tilavuuteen. Näet terävät muutokset käyrän kaltevuudessa vastauksen vastaavuuspisteissä.
5. Hidasta titrausta. Kun kemiallinen reaktiosi lähestyy loppupistettä, hidasta titrausta tipoittain. Jos käytät ilmaisinta, saatat huomata, että väri vilkkuu kauemmin. Jatka nyt titrausta niin hitaasti kuin mahdollista, kunnes pystyt määrittämään tarkan pudotuksen, joka saa reaktion saavuttamaan loppupisteen. Indikaattorin tapauksessa tarkastellaan yleensä varhaisinta mahdollista jatkuvaa värimuutosta vastauksessa.
   • Nauhoita lopullinen määrä burettiasi. Vähentämällä tämän byretin alkutilavuudesta, löydät käyttämäsi titrantin tarkan tilavuuden.
6. Laske liuenneen aineen määrä. Käytä kemiallista yhtälöä titranttisi ja liuoksen väliseen reaktioon löytääksesi liuenneen aineen moolien määrä pullossa. Kun löydät liuenneen aineen moolimäärän, voit yksinkertaisesti jakaa sen pullon liuoksen tilavuudella liuoksen molaarisuuden löytämiseksi tai muuntaa moolien lukumäärä grammoiksi ja jakaa liuoksen tilavuudella. , saadaksesi pitoisuuden g / l. Tämä vaatii vähän stoikiometrian perustietoa.
   • Oletetaan esimerkiksi, että käytimme 25 ml 0,5 M NaOH: a titratessamme HCl-liuosta vedessä vastaavuuspisteeseen. HCl-liuoksen tilavuus titrausta varten oli 60 ml. Kuinka monta moolia HCl: ää on liuoksessamme?
   • Aloitetaan katsomaan NaOH: n ja HCl: n reaktion kemiallista yhtälöä: NaOH + HCI> H₂O + NaCl
   • Tässä tapauksessa 1 NaOH-molekyyli reagoi yhden HCI-molekyylin kanssa veden ja NaCl-tuotteiden kanssa. Joten koska olet lisännyt juuri tarpeeksi NaOH: ta neutraloimaan koko HCI: n, reaktiossa kulutettujen NaOH-moolien määrä on yhtä suuri kuin HCl-moolien määrä pullossa.
   • Joten selvitetään, mikä on NaOH: n määrä moolina. 25 ml NaOH = 0,025 L NaOH x (0,5 mol NaOH / 1 L) = 0,0125 moolia NaOH.
   • Koska päätimme reaktioyhtälöstä, että reaktiossa kulutettujen NaOH-moolien lukumäärä = HCl-moolien määrä liuoksessa, tiedämme nyt, että liuoksessa on 0,0125 moolia HCl: ää.
7. Laske liuoksen pitoisuus. Nyt kun tiedät liuenneen aineen määrän liuoksessasi, on helppo löytää pitoisuus molaarisuuden suhteen. Jaa liuenneen aineen moolimäärä yksinkertaisesti liuosnäytteen tilavuudella (ei suuremman määrän, josta otit näytteen, tilavuus.) Tulos on liuoksen molaarisuus!
   • Löydä yllä olevan esimerkin molaarisuus jakamalla HCl-moolien lukumäärä pullon tilavuudella. 0,0125 moolia HCl x (1 / 0,060 L) = 0,208 M HCI.
   • Muunna molaarisuus g / l: ksi, ppm: ksi tai prosenttiosuudeksi koostumuksesta muuntamalla liuenneen aineen moolien määrä massaksi (käyttämällä liuenneen aineen moolimassaa.) Ppm: n ja yhdisteen prosenttiosuuden osalta sinun on myös muunnettava tilavuus liuoksen massasta (käyttämällä muuntokerrointa, kuten tiheyttä, tai yksinkertaisesti punnitsemalla sitä), kerro sitten tulos 10: llä tai 10: llä.

Osa 3/3: Suolapitoisuuden määrittäminen akvaariossa

1. Ota vesinäyte säiliöstäsi. Nauhoita äänenvoimakkuus tarkasti. Jos mahdollista, mittaa tilavuus SI-yksikköinä, kuten ml - nämä on helppo muuntaa L: ksi.
   • Tässä esimerkissä testataan akvaarion veden suolapitoisuutta, suolan (NaCl) pitoisuutta vedessä. Oletetaan, että otamme vesinäytteen tätä tarkoitusta varten 3 ml akvaariosta ja aseta lopullinen vastaus annettavaksi g / L.
2. Titrataan vesinäyte. Valitse titrantti, joka tuottaa selvästi näkyvän reaktion liuenneessa aineessa. Tässä tapauksessa käytämme 0,25 M AgNO: n liuosta₃ (hopeanitraatti), yhdiste, joka tuottaa liukenematonta kloorisuolaa, kun se reagoi NaCl: n kanssa seuraavassa reaktiossa: AgNO₃ + NaCl> NaNO₃ + AgCl. Suola (AgCl) näkyy pilvisenä valkoisena jäännöksenä, joka kelluu ja voidaan erottaa liuoksesta.
   • Titrataan hopeanitraatti byretistä tai pienestä injektioneulasta akvaarionäytteeseen, kunnes liuos sameaa. Tällaisen pienen otoksen kanssa on tärkeää tarkalleen määritä lisäämäsi hopeanitraatin määrä - tutki jokainen tippa huolellisesti.
3. Jatka kunnes reaktio päättyy. Kun hopeanitraatti lopettaa liuoksen samentumisen, voit merkitä lisätyn ml: n määrän. Titrataan AgNO3 hyvin hidas ja tarkkaile ratkaisua tarkasti, varsinkin kun loppupiste lähestyy.
   • Oletetaan, että 0,25 M AgNO: ta on 3 ml₃ oli välttämätöntä reaktion päättymiseksi eikä vesi enää sammuu.
4. Määritä titrantin moolien määrä. Tämä vaihe on helppo - kerro lisäämäsi titrantin määrä molaarisuudella. Tämä antaa sinulle käytetyn titrantin moolimäärän.
   • 3 ml x 0,25 M = 0,003 L x (0,25 moolia AgNO₃/ 1 L) = 0,000075 moolia AgNO₃.
5. Määritä liuenneen aineen moolien määrä. Muunna AgNO: n moolien määrä reaktioyhtälöllä₃ mooliin NaCl. Reaktioyhtälö on: AgNO₃ + NaCl> NaNO₃ + AgCl. Koska 1 mooli AgNO₃ reagoi 1 moolin NaCl: n kanssa, tiedämme nyt, että liuoksessamme olevien NaCl-moolien määrä = AgNO: n moolien määrä₃ joka lisätään: 0,000075 mol.
   • Tässä tapauksessa: 1 mooli AgNO: ta₃ reagoi 1 mol NaCl: n kanssa. Mutta jos 1 mooli titraattoria reagoi 2 moolin kanssa liuenneen aineen kanssa, kerrottaisiin titranttimme moolien määrä kahdella saadaksemme liuenneen aineen moolien määrän.
   • Sen sijaan, jos 2 moolia titraattistamme reagoi yhden moolin kanssa liuenneen aineen kanssa, jaamme titrantin moolien lukumäärä kahdella.
   • Nämä säännöt vastaavat suhteellisesti 3 moolia titraattoria ja 1 mooli liuotettua ainetta, 4 moolia titraattoria ja 1 mooli liuotettua ainetta jne. Sekä yhtä moolia titraattoria ja 3 moolia liuotettua ainetta, 1 moolia titraattoria ja 4 moolia liuotettua ainetta, jne.
6. Muunna liuotetun aineen moolimäärä grammoiksi. Tätä varten sinun on laskettava liuenneen aineen moolimassa ja kerrottava se liuenneen aineen moolien määrällä. Löydä NaCl: n moolimassa käyttämällä jaksoittaista taulukkoa ja lisäämällä suolan (Na) ja kloridin (Cl) atomipaino.
   • MM Na = 22 990. MM Cl = 35,453.
   • 22,990 + 35,453 = 58,443 g / mol
   • 0,000075 moolia NaCl x 58,442 g / mooli = 0,00438 moolia NaCl.
   • Kiinnittää huomiota: Jos atomissa on enemmän kuin yksi yhden tyyppinen molekyyli, sinun on lisättävä kyseisen atomin moolimassa useita kertoja. Esimerkiksi, jos olet AgNO: n moolimassa₃, lisäät hapen massan kolme kertaa, koska molekyylissä on kolme happiatomia.
7. Laske lopullinen pitoisuus. Meillä on liuenneen aineen massa grammoina ja tiedämme testiliuoksen tilavuuden. Nyt meidän on vain jaettava: 0,00438 g NaCl / 0,003 L = 1,46 g NaCl / L
   • Meriveden suolapitoisuus on noin 35 g NaCl / L. Akvaariomme ei ole melkein tarpeeksi suolainen merikaloille.

Vinkkejä

• Vaikka liuenneet aineet ja liuotin voivat olla eri tiloissa (kiinteät aineet, nesteet tai kaasut) erotettuna, aineen liukenemisessa muodostuva liuos on samassa tilassa kuin liuottimen tila.
• Ag + 2 HNO3 → AgNO3 + NO2 + H20
• Käytä vain kirkasta muovia tai lasia.
• Tässä on esimerkkivideo: [1]

Varoitukset

• Säilytä AgNO3-liuos suljetussa, tummassa pullossa. Se on herkkä valolle.
• Ole varovainen työskennellessäsi vahvojen happojen tai emästen kanssa. Varmista, että huoneessa on riittävästi raitista ilmaa.
• Käytä suojalaseja ja käsineitä.
• Jos haluat saada hopean takaisin, huomaa seuraava: Cu (s) + 2 AgNO3 (aq) → Cu (NO3) 2 + 2 Ag (s) Muista, että (s) tarkoittaa kiinteää.