Turinys

• Žengti
• 1 dalis iš 3: Pagrindinės žinios apie koncentracijas
• 2 dalis iš 3: titravimas
• 3 dalis iš 3: Druskingumo nustatymas akvariume
• Patarimai
• Įspėjimai

Chemijos ar chemijos srityje vienas sprendimas vienalytis dviejų dalykų mišinys - vienas ištirpusi medžiaga ir a tirpiklis arba tirpiklis kurioje medžiaga ištirpsta. Susikaupimas yra tirpiklio tirpalo kiekio matas. Tirpalo koncentracijos nustatymui gali būti daug priežasčių, tačiau chemija yra ta pati, nesvarbu, ar bandote chloro kiekį baseine, ar atliekate gyvybės gelbėjimo analizę iš kraujo mėginio. Šis vadovas išmokys jus kai kurių pagrindinių cheminių tirpalų cheminių dalių, tada pamatysite įprasto praktinio taikymo procedūrą - akvariumo priežiūrą.

Žengti

1 dalis iš 3: Pagrindinės žinios apie koncentracijas

1. Koncentracijų žymėjimo metodas. Medžiagos koncentracija yra to tirpinio kiekis, padalytas iš tirpiklio kiekio. Tačiau, kadangi tam tikros medžiagos kiekį galima išreikšti skirtingais būdais, koncentraciją taip pat galima pateikti skirtingais būdais. Čia rasite labiausiai paplitusias rašybas:
   • Gramas litre (g / l) Tirpalo masė gramais, ištirpinta tam tikrame tirpalo tūryje (kuris nebūtinai sutampa su tirpiklio tūriu). Paprastai naudojamas kietųjų medžiagų tirpalams skystuose tirpikliuose.
   • Molarizmas (M.) Tirpiklio molių skaičius, padalytas iš tirpalo tūrio.
   • Milijono dalys (ppm.) Tirpiklio dalelių skaičiaus (paprastai gramais), tenkančio vienam milijonui tirpalo dalelių, santykis, padaugintas iš 10. Paprastai naudojamas labai praskiestiems vandens tirpalams (1 L vandens = 1000 gramų).
   • Sudėtinės medžiagos procentinė dalis. Tirpiklio dalelių (dar kartą gramais) 100 tirpalo dalelių santykis, išreikštas procentais.
2. Žinokite, kokių duomenų reikia norint rasti koncentraciją. Išskyrus moliarumą (žr. Toliau), įprasti koncentracijos užrašymo būdai, kaip nurodyta aukščiau, reikalauja žinoti tirpinio masę ir gauto tirpalo masę ar tūrį. Daugybė cheminių problemų, dėl kurių reikia rasti tirpalo koncentraciją, šios informacijos jums neteikia. Jei taip, turėsite dirbti su tuo, ką žinote, kad sužinotumėte šią informaciją.
   • Pavyzdys: Tarkime, turime rasti tirpalo koncentraciją (gramais litre), ištirpinant 1/2 arbatinio šaukštelio druskos 2 l vandens. Mes taip pat žinome, kad 1 arbatinis šaukštelis druskos yra apie 6 gramai. Tokiu atveju konversija yra lengva - padauginkite: 1/2 šaukštelių x (6 gramai / 1 arbatinis šaukštelis) = 3 gramai druskos. 3 gramai druskos padalinti iš 2 litrų arba vandens = 1,5 g / l
3. Sužinokite, kaip apskaičiuoti moliarumą. Dėl moliarumo reikia žinoti ištirpusio tirpalo molių skaičių, tačiau tai galima lengvai išskaičiuoti, jei žinote ištirpusios medžiagos masę ir cheminę formulę. Kiekvienas cheminis elementas turi žinomą „molinę masę“ (MM) - specifinę vieno to elemento molio masę. Šios molinės masės yra periodinėje lentelėje (dažniausiai po cheminiu simboliu ir elemento pavadinimu.) Norėdami gauti molinę masę, tiesiog pridėkite ištirpusios medžiagos komponentų molines mases. Tada padauginkite žinomą tirpalo masę iš (1 / MM jūsų tirpalo), kad rastumėte ištirpusio tirpalo kiekį moliais.
   • Pavyzdys: Tarkime, kad mes norime rasti aukščiau minėto druskos tirpalo moliarumą. Norint pakartoti, mes turime 3 gramus druskos (NaCl) 2 litruose vandens. Pradėkite sužinoti, kokios yra molinės Na ir Cl masės, žiūrėdami į periodinę lentelę. Na = apie 23 g / mol ir Cl = apie 35,5 g / mol. Taigi NaCl = 23 + 35,5 = 58,5 g / mol MM. 3 gramai NaCl x (1 mol NaCl / 58,5 g NaCl) = 0,051 mol NaCl. 0,051 mol NaCl / 2 litrai vandens = 0,026 M NaCl
4. Praktika standartinių pratimų skaičiuojant koncentraciją. Aukščiau nurodytos žinios yra viskas, ko jums reikia norint apskaičiuoti koncentraciją paprastose situacijose. Jei iš esmės žinote tirpalo masę ar tūrį bei ištirpusio tirpalo kiekį arba galite tai padaryti iš teiginyje pateiktos informacijos, turėtumėte lengvai išmatuoti tirpalo koncentraciją. Padarykite praktikos problemų, kad pagerintumėte savo įgūdžius. Žr. Toliau pateiktus pratimų pavyzdžius:
   • Koks yra NaCL moliarumas 400 ml tirpale, gaunamas į vandenį įpilant 1,5 gramo NaCl?
   • Kokia yra tirpalo, pagaminto pridedant 0,001 g švino (Pb) 150 l vandens, koncentracija ppm? (1 L vandens = 1000 gramų) Šiuo atveju tirpalo tūris padidės minusiniu kiekiu, pridedant medžiagos, todėl galite naudoti tirpiklio tūrį kaip tirpalo tūrį.
   • Raskite 0,1 l tirpalo, pagaminto pridedant 1/2 molio KCl, koncentraciją gramais litre. Norėdami išspręsti šią problemą, turite dirbti iš priekio į galą, naudodami molinę KCL masę, kad apskaičiuotumėte KCl gramų skaičių ištirpusiame tirpale.

2 dalis iš 3: titravimas

1. Supraskite, kada reikia taikyti titravimą. Titravimas yra chemikų naudojama metodika apskaičiuoti tirpale esančio tirpinio kiekį. Norėdami atlikti titravimą, sukuriate cheminę reakciją tarp tirpinio ir kito reagento (paprastai taip pat ištirpusio). Kadangi žinote tikslų antrojo reagento kiekį ir žinote reakcijos tarp tirpalo ir tirpalo cheminę lygtį, galite apskaičiuoti ištirpusio tirpalo kiekį matuodami, kiek reagento reikia reakcijai su tirpikliu. baigtas.
   • Taigi titravimas gali būti labai naudingas apskaičiuojant tirpalo koncentraciją jei nežinote, kiek tirpalo iš pradžių buvo pridėta.
   • Jei žinote, kiek ištirpusio tirpalo yra tirpale, titruoti nereikia - tiesiog išmatuokite tirpalo tūrį ir apskaičiuokite koncentraciją, kaip aprašyta 1 dalyje.
2. Nustatykite titravimo įrangą. Norint atlikti tikslius titravimus, reikia švarios, tikslios ir profesionalios įrangos. Naudokite „Erlenmeyer“ kolbą ar stiklinę po kalibruota biurete, pritvirtinta prie biuretės laikiklio. Biuretės antgalis turi būti kolbos ar stiklinės kaklelyje, neliesdamas sienų.
   • Įsitikinkite, kad visa įranga buvo išvalyta, nuplauta dejonizuotu vandeniu ir sausa.
3. Užpildykite kolbą ir biuretę. Tiksliai išmatuokite nedidelį kiekį nežinomo tirpalo. Ištirpusi medžiaga tolygiai pasiskirsto per tirpiklį, todėl šio mažo tirpalo mėginio koncentracija bus tokia pati kaip ir pradinio tirpalo. Užpildykite biuretą žinomos koncentracijos tirpalu, kuris reaguos su jūsų tirpalu. Užrašykite tikslų biureto tirpalo tūrį - atimkite galutinį tūrį, kad rastumėte visą reakcijoje naudojamą tirpalą.
   • Atkreipk dėmesį: jei reakcija tarp biurete esančio tirpalo ir ištirpusio tirpalo kolboje nerodo jokios reakcijos žymės, tai padarysite rodiklis kolboje. Jie naudojami chemijoje, norint pateikti regimąjį signalą, kai tirpalas pasiekia ekvivalentiškumo tašką arba galutinį tašką. Rodikliai paprastai naudojami titruojant tiriant rūgščių-šarmų ir redoksų reakcijas, tačiau yra ir keletas kitų rodiklių. Norėdami rasti tinkamą jūsų reakcijos rodiklį, skaitykite chemijos vadovėlį arba ieškokite internete.
4. Pradėkite titravimą. Lėtai į kolbą supilkite tirpalą iš biuretės („titrantas“). Naudodami magnetinę maišymo lazdelę arba stiklinę maišymo lazdelę, švelniai sumaišykite tirpalą, kol vyksta reakcija. Jei jūsų tirpalas akivaizdžiai reaguoja, turėtumėte pamatyti tam tikrus požymius, rodančius, kad vyksta reakcija - spalvos, burbuliukų, likučių pasikeitimas ir kt. Jei naudojate indikatorių, galite pamatyti, kad kiekvienas biurete esantis lašas patenka į teisingai užpildytą kolbą. spalvos pasikeitimas.
   • Jei dėl reakcijos pasikeičia pH vertė ar potencialas, į kolbą galite pridėti pH skaitytuvus arba potenciometrą, kad įvertintumėte cheminės reakcijos eigą.
   • Norėdami tiksliau titruoti, stebėkite pH ar potencialą, kaip nurodyta aukščiau, ir kiekvieną kartą pažymėkite, kaip vyksta reakcija, įpylus nedidelį kiekį titranto. Nubraižykite tirpalo rūgštingumą arba potencialą, palyginti su pridėto titranto tūriu. Atsakymo ekvivalentiškumo taškuose pamatysite staigius kreivės nuolydžio pokyčius.
5. Sulėtinkite titravimą. Kai jūsų cheminė reakcija artėja prie galutinio taško, sulėtinkite titravimą iki lašo progresavimo. Jei naudojate indikatorių, galite pastebėti, kad spalva mirksi ilgiau. Dabar tęskite kuo lėčiau, kol galėsite nustatyti tikslų lašą, dėl kurio jūsų reakcija pasieks galutinį tašką. Rodiklio atveju paprastai žiūrite į kuo ankstesnį ilgalaikį atsako spalvos pokytį.
   • Įrašykite savo biurete galutinį tūrį. Atimdami tai iš pradinio biureto tūrio, galite rasti tikslų naudojamo titranto tūrį.
6. Apskaičiuokite ištirpusio tirpalo kiekį. Naudokite cheminę lygtį reakcijai tarp titranto ir tirpalo, kad nustatytumėte ištirpusių medžiagų molių skaičių jūsų kolboje. Suradę ištirpusios medžiagos molių skaičių, galite jį paprasčiausiai padalyti iš kolbos tirpalo tūrio, kad surastumėte tirpalo moliarumą, arba konvertuoti molių skaičių į gramus ir padalyti iš tirpalo tūrio. , kad gautumėte koncentraciją g / l. Tam reikia šiek tiek pagrindinių stechiometrijos žinių.
   • Pvz., Tarkime, kad titruodami HCl vandenyje tirpalą iki ekvivalentiškumo taško, sunaudojome 25 ml 0,5 M NaOH. HCl tirpalo titravimo tūris buvo 60 ml. Kiek molių HCl yra mūsų tirpale?
   • Norėdami pradėti, pažvelkime į cheminę NaOH ir HCl reakcijos lygtį: NaOH + HCl> H₂O + NaCl
   • Šiuo atveju 1 NaOH molekulė reaguoja su 1 HCl molekule su vandens ir NaCl produktais. Kadangi jūs pridėjote tik tiek NaOH, kad neutralizuotumėte visą HCl, reakcijoje sunaudotų NaOH molių skaičius bus lygus HCl molių skaičiui kolboje.
   • Taigi išsiaiškinkime, koks yra NaOH kiekis moliuose. 25 ml NaOH = 0,025 L NaOH x (0,5 mol NaOH / 1 L) = 0,0125 mol NaOH.
   • Kadangi iš reakcijos lygties padarėme išvadą, kad reakcijoje sunaudotų NaOH molių skaičius = HCl molių skaičius tirpale, dabar žinome, kad tirpale yra 0,0125 molių HCl.
7. Apskaičiuokite tirpalo koncentraciją. Dabar, kai žinote tirpalo kiekį tirpale, lengva rasti koncentraciją moliarumo atžvilgiu. Tirpalo tirpalo molių skaičių paprasčiausiai padalykite iš tirpalo mėginio tūrio (ne didesnio kiekio, iš kurio paėmėte mėginį, tūris.) Rezultatas yra jūsų tirpalo moliarumas!
   • Norėdami rasti aukščiau pateikto pavyzdžio moliarumą, HCl molių skaičių padalykite iš kolbos tūrio. 0,0125 molis HCl x (1 / 0,060 L) = 0,208 M HCl.
   • Norėdami konvertuoti moliarumą į g / l, ppm arba kompozicijos procentą, perskaičiuokite ištirpusios medžiagos molių skaičių į masę (naudodami ištirpusios medžiagos molinę masę.) Norėdami gauti ppm ir junginio procentinę dalį, taip pat turite konvertuoti tūrį tirpalo masės (naudojant konversijos koeficientą, pvz., tankį, arba paprasčiausiai pasveriant), tada rezultatą padauginkite atitinkamai iš 10 arba 10.

3 dalis iš 3: Druskingumo nustatymas akvariume

1. Paimkite vandens mėginį iš savo bako. Tiksliai užrašykite garsumą. Jei įmanoma, išmatuokite tūrį SI vienetais, pvz., Ml - juos lengva konvertuoti į L.
   • Šiame pavyzdyje akvariume esančiame vandenyje tiriame druskingumą, druskos (NaCl) koncentraciją vandenyje. Tarkime, kad šiam tikslui paimame vandens mėginį 3 ml iš akvariumo ir tada nustatykite galutinį atsakymą g / L.
2. Titruokite vandens mėginį. Pasirinkite titrantą, kuris tirpale sukelia aiškiai matomą reakciją. Šiuo atveju mes naudojame 0,25 M AgNO tirpalą₃ (sidabro nitratas), junginys, kuris reaguodamas su NaCl, susidaro netirpi chloro druska šioje reakcijoje: AgNO₃ + NaCl> NaNO₃ + AgCl. Druska (AgCl) bus matoma kaip drumstos baltos likučiai, kurie plūduriuoja ir gali būti atskirti nuo tirpalo.
   • Titruokite sidabro nitratą iš biuretės ar mažos injekcinės adatos į akvariumo mėginį, kol tirpalas taps drumstas. Turint tokį mažą mėginį svarbu tiksliai nustatykite, kiek pridėjote sidabro nitrato - atidžiai ištirkite kiekvieną lašą.
3. Tęskite, kol reakcija baigsis. Kai sidabro nitratas nustos drumsti tirpalą, galite pažymėti pridėtų ml skaičių. Titruokite AgNO3 labai lėtas ir atidžiai stebėkite sprendimą, ypač artėjant galutiniam taškui.
   • Tarkime, kad yra 3 ml 0,25 M AgNO₃ buvo reikalinga, kad reakcija baigtųsi, o vanduo nebetemo.
4. Nustatykite titranto molių skaičių. Šis žingsnis yra lengvas - padauginkite pridėto titranto tūrį iš moliarumo. Tai suteiks jums sunaudoto titranto molių skaičių.
   • 3 ml x 0,25 M = 0,003 L x (0,25 mol AgNO₃/ 1 L) = 0,000075 molis AgNO₃.
5. Nustatykite ištirpusios medžiagos molių skaičių. Norėdami konvertuoti AgNO molių skaičių, naudokite reakcijos lygtį₃ moliams NaCl. Reakcijos lygtis yra: AgNO₃ + NaCl> NaNO₃ + AgCl. Nes 1 molis AgNO₃ reaguoja su 1 moliu NaCl, dabar mes žinome, kad mūsų tirpalo NaCl molių skaičius = AgNO molių skaičius₃ kad pridedama: 0,000075 mol.
   • Šiuo atveju: 1 molis AgNO₃ reaguoja su 1 mol NaCl. Bet jei 1 molis titranto reaguoja su 2 moliais mūsų tirpalo, tada mes gautume titranto molių skaičių iš 2, kad gautume ištirpinto molio skaičių.
   • Priešingai, jei 2 moliai mūsų titranto reaguoja su 1 moliu mūsų tirpalo, tada titranto molių skaičių padalijame iš dviejų.
   • Šios taisyklės proporcingai atitinka 3 molius titranto ir 1 molį ištirpintos medžiagos, 4 molius titranto ir 1 molį ištirpintos medžiagos ir kt., Taip pat 1 molį titranto ir 3 molius ištirpintos medžiagos, 1 molį titranto ir 4 molius ištirpusios medžiagos, ir kt.
6. Konvertuokite ištirpusios medžiagos molius į gramus. Norėdami tai padaryti, turėsite apskaičiuoti ištirpusios medžiagos molinę masę ir padauginti ją iš ištirpusios medžiagos molių skaičiaus. Norėdami sužinoti molinę NaCl masę, naudokite periodinę lentelę, kad surastumėte ir pridėtumėte druskos (Na) ir chlorido (Cl) atominę masę.
   • MM Na = 22 990. MM Cl = 35,453.
   • 22,990 + 35,453 = 58,443 g / mol
   • 0,000075 mol NaCl x 58,442 g / mol = 0,00438 mol NaCl.
   • Atkreipk dėmesį: Jei atome yra daugiau nei viena vienos rūšies molekulė, turite kelis kartus pridėti to atomo molinę masę. Pvz., Jei esate AgNO molinė masė₃, deguonies masę pridėtumėte tris kartus, nes molekulėje yra trys deguonies atomai.
7. Apskaičiuokite galutinę koncentraciją. Tirpalo masė yra gramais ir žinome tiriamojo tirpalo tūrį. Viskas, ką dabar turime padaryti, tai padalyti: 0,00438 g NaCl / 0,003 L = 1,46 g NaCl / L
   • Jūros vandens druskingumas yra maždaug 35 g NaCl / L. Mūsų akvariumas nėra pakankamai sūrus jūrų žuvims.

Patarimai

• Nors ištirpusios medžiagos ir tirpiklio būsenos gali būti skirtingos (kietos, skystos arba dujinės), tirpalas, susidaręs medžiagai ištirpus, bus tokioje pačioje būsenoje kaip ir tirpiklio būsena.
• Ag + 2 HNO3 → AgNO3 + NO2 + H2O
• Naudokite tik skaidrų plastiką arba stiklą.
• Štai vaizdo įrašo pavyzdys: [1]

Įspėjimai

• AgNO3 tirpalą laikykite uždarytame, tamsiame buteliuke. Jis yra jautrus šviesai.
• Būkite atsargūs dirbdami su stipriomis rūgštimis ar bazėmis. Įsitikinkite, kad kambaryje yra pakankamai gryno oro.
• Dėvėkite apsauginius akinius ir pirštines.
• Jei norite susigrąžinti sidabrą, atkreipkite dėmesį į šiuos dalykus: Cu (s) + 2 AgNO3 (aq) → Cu (NO3) 2 + 2 Ag (s) Atminkite, kad (-os) reiškia kietą.