Съдържание

• Стъпвам
• Част 1 от 3: Основни познания за концентрациите
• Част 2 от 3: Титруване
• Част 3 от 3: Определяне на солеността в аквариум
• Съвети
• Предупреждения

По химия или химия, един решение еднородна смес от две неща - едно разтворено вещество и а разтворител или разтворител в която веществото се разтваря. Концентрация е мярка за количеството разтворено вещество в разтворител. Причините за определяне на концентрацията на разтвор могат да бъдат много, но химията, която участва, е една и съща, независимо дали тествате нивото на хлор в басейн или извършвате животоспасяващ анализ на кръвна проба. Това ръководство ще ви научи на някои основни части от химията на разтвора, след което ще ви преведе през процедурата на общо, практично приложение - поддръжка на аквариума.

Стъпвам

Част 1 от 3: Основни познания за концентрациите

1. Нотационен метод на концентрации. Концентрацията на веществото е количеството на това разтворено вещество, разделено на количеството разтворител. Тъй като обаче има различни начини за изразяване на количеството на дадено вещество, също така е възможно да се представи концентрация по различни начини. Тук ще намерите най-често срещаните изписвания:
   • Грам на литър (g / L.) Масата на разтвореното вещество в грамове, разтворено в даден обем от разтвор (което не е непременно същото като обема на разтворителя.) Обикновено се използва за разтвори на твърди вещества в течни разтворители.
   • Моларност (М.) Броят на моловете на разтвореното вещество, разделен на обема на разтвора.
   • Части на милион (ppm.) Съотношението на броя на частиците (обикновено в грамове) на разтвореното вещество на един милион частици разтвор, умножено по 10. Обикновено се използва за много разредени водни разтвори (1 L вода = 1000 грама.)
   • Процентно съединение. Съотношението на частиците (отново в грамове) на разтвореното вещество на 100 частици разтвор, изразено като процент.
2. Знайте какви данни са ви необходими, за да намерите концентрация. С изключение на моларността (виж по-долу), обичайните начини за записване на концентрация, както е посочено по-горе, изискват да знаете масата на разтвореното вещество и масата или обема на получения разтвор. Много химически проблеми, които изискват намирането на концентрация на разтвор, не ви дават тази информация. Ако е така, ще трябва да работите с това, което знаете, за да разберете тази информация.
   • Пример: Да предположим, че трябва да намерим концентрацията (в грамове на литър) на разтвор, направен чрез разтваряне на 1/2 чаена лъжичка сол в 2 литра вода. Също така знаем, че 1 чаена лъжичка сол е около 6 грама. В този случай преобразуването е лесно - умножете: 1/2 чаени лъжички х (6 грама / 1 чаена лъжичка) = 3 грама сол. 3 грама сол, разделени на 2 литра или вода = 1,5 g / L
3. Научете как да изчислявате моларността. Моларността изисква да знаете броя на моловете на разтвореното вещество, но това може лесно да бъде установено, ако знаете масата на разтвореното вещество и химическата формула. Всеки химичен елемент има известна „моларна маса“ (ММ) - специфична маса за един мол от този елемент. Тези моларни маси се намират в периодичната таблица (обикновено под химичния символ и името на елемента.) Просто добавете моларните маси на компонентите на разтвореното вещество, за да получите моларната маса. След това умножете известната маса на разтвореното вещество по (1 / MM на разтвореното вещество), за да намерите количеството на разтвореното вещество в бенки.
   • Пример: Да предположим, че искаме да намерим моларността на горния физиологичен разтвор. Само за да обобщим, имаме 3 грама сол (NaCl) в 2 литра вода. Започнете, като разберете какви са моларните маси на Na и Cl, като разгледате периодичната таблица. Na = около 23 g / mol и Cl = около 35,5 g / mol. По този начин, MM на NaCl = 23 + 35,5 = 58,5 g / mol. 3 грама NaCl x (1 мол NaCl / 58,5 g NaCl) = 0,051 мол NaCl. 0,051 мола NaCl / 2 литра вода = .026 М NaCl
4. Практикувайте стандартни упражнения за изчисляване на концентрациите. Горните знания са всичко, от което се нуждаете, за да изчислите концентрациите в прости ситуации. Ако знаете масата или обема на разтвора и количеството на добавеното разтворено вещество по принцип или можете да установите това от информацията, предоставена в декларацията, трябва да можете лесно да измервате концентрацията на разтвор, за да изчислите. Правете проблеми с практиката, за да подобрите уменията си. Вижте примерните упражнения по-долу:
   • Каква е моларността на NaCL в 400 ml разтвор, получен чрез добавяне на 1,5 грама NaCl към вода?
   • Каква е концентрацията, в ppm, на разтвор, направен чрез добавяне на 0,001 g олово (Pb) към 150 L вода? (1 L вода = 1000 грама) В този случай обемът на разтвора ще се увеличи с малко количество чрез добавяне на веществото, така че можете да използвате обема на разтворителя като обем на разтвора.
   • Намерете концентрацията в грамове на литър от 0,1 L разтвор, направен чрез добавяне на 1/2 мол KCl към вода. За този проблем трябва да работите отпред назад, като използвате моларната маса на KCL, за да изчислите броя на грамовете на KCl в разтвореното вещество.

Част 2 от 3: Титруване

1. Разберете кога да приложите титруване. Титруването е техника, използвана от химиците за изчисляване на количеството разтворено вещество, присъстващо в разтвор. За да извършите титруване, създавате химическа реакция между разтвореното вещество и друг реагент (обикновено също разтворен). Тъй като знаете точното количество на втория си реагент и знаете химичното уравнение на реакцията между реагента и разтвореното вещество, можете да изчислите количеството на разтвореното вещество, като измервате колко от реагента ви е необходим за реакцията с разтвореното вещество завършен.
   • Така че титруванията могат да бъдат много полезни при изчисляване на концентрацията на разтвор ако не знаете колко разтворено вещество е добавено първоначално.
   • Ако знаете колко разтворено вещество е в разтвора, тогава няма нужда да се титрува - просто измервайте обема на разтвора си и изчислете концентрацията, както е описано в част 1.
2. Настройте оборудването си за титруване. За извършване на точни титрувания ви е необходимо чисто, точно и професионално оборудване. Използвайте колба или чаша на Erlenmeyer под калибрирана бюрета, прикрепена към държач за бюрета. Дюзата на бюретата трябва да е в гърлото на колбата или чашата, без да докосва стените.
   • Уверете се, че цялото оборудване е предварително почистено, изплакнато с дейонизирана вода и сухо.
3. Напълнете колбата и бюретата. Точно измерете малко количество от неизвестното решение. Когато се разтвори, веществото се разпространява равномерно през разтворителя, така че концентрацията на тази малка проба от разтвора ще бъде същата като тази на първоначалния разтвор. Напълнете бюретата си с разтвор с известна концентрация, който ще реагира с вашия разтвор. Запишете точния обем на разтвора в бюретата - извадете крайния обем, за да намерите общия разтвор, използван в реакцията.
   • Обърни внимание: ако реакцията между разтвора в бюретата и разтвореното вещество в колбата не показва признаци на реакция, ще индикатор в колбата. Те се използват в химията за осигуряване на визуален сигнал, когато разтворът достигне точката на еквивалентност или крайната точка. Индикаторите обикновено се използват за титруване, изследващи киселинно-алкални и редокс реакции, но има и няколко други индикатора. Консултирайте се с учебник по химия или потърсете в интернет, за да намерите подходящ индикатор за вашата реакция.
4. Започнете титруването. Бавно добавете разтвор от бюретата ("титранта") в колбата. Използвайте магнитна бъркалка или стъклена бъркалка, за да разбъркате внимателно разтвора, докато протича реакцията. Ако разтворът ви реагира видимо, трябва да видите определени признаци, че протича реакция - промяна в цвета, мехурчета, остатъци и др. Ако използвате индикатор, може да видите всяка капка, идваща през бюретата в правилната колба a промяна на цвета.
   • Ако реакцията доведе до промяна в стойността или потенциала на рН, можете да добавите рН четци или потенциометър към колбата, за да прецените хода на химичната реакция.
   • За по-точно титруване следете рН или потенциала, както е посочено по-горе, и всеки път отбелязвайте как протича реакцията след добавяне на малко количество титрант. Начертайте киселинността на разтвора или потенциала спрямо обема на добавения титрант. Ще видите резки промени в наклона на кривата в точките на еквивалентност на отговора.
5. Забавете титруването си. Докато химическата ви реакция се приближава до крайната точка, забавете титруването до прогресия на капки. Ако използвате индикатор, може да забележите, че цветните мигания продължават по-дълго. Сега продължете да титрувате възможно най-бавно, докато можете да определите точния спад, който ще доведе до реакцията ви да достигне крайната точка. В случай на индикатор, обикновено разглеждате възможно най-ранната устойчива промяна на цвета в реакцията.
   • Запишете крайния обем във вашата бюрета. Като се извади това от началния обем в бюретата, можете да намерите точния обем на използвания титрант.
6. Изчислете количеството разтворено вещество във вашия разтвор. Използвайте химичното уравнение за реакцията между вашия титрант и разтвора, за да намерите броя на моловете разтворено вещество във вашата колба. След като намерите броя на моловете на разтвореното вещество, можете просто да го разделите на обема на разтвора в колбата, за да намерите моларността на разтвора, или да преобразувате броя на моловете в грамове и да разделите на обема на разтвора. , за да се получи концентрацията в g / L. Това изисква малко основни познания по стехиометрията.
   • Да предположим например, че използвахме 25 ml 0,5 M NaOH за титруване на разтвор на HCl във вода до точката на еквивалентност. HCl разтворът има обем от 60 ml за титруване. Колко мола HCl има в нашия разтвор?
   • За да започнем, нека разгледаме химичното уравнение за реакцията на NaOH и HCl: NaOH + HCl> Н₂O + NaCl
   • В този случай 1 молекула NaOH реагира с 1 молекула HCl с продуктите вода и NaCl. Тъй като сте добавили точно толкова NaOH, за да неутрализирате цялата HCl, броят на моловете NaOH, консумирани в реакцията, ще бъде равен на броя на моловете на HCl в колбата.
   • Така че нека да разберем какво е количеството NaOH в бенки. 25 ml NaOH = 0,025 L NaOH x (0,5 mol NaOH / 1 L) = 0,0125 мола NaOH.
   • Тъй като от уравнението на реакцията заключихме, че броят на моловете NaOH, изразходвани в реакцията = броят на моловете HCl в разтвора, сега знаем, че в разтвора има 0,0125 мола HCl.
7. Изчислете концентрацията на вашия разтвор. След като вече знаете количеството на разтвореното вещество във вашия разтвор, лесно можете да намерите концентрацията по отношение на моларността. Просто разделете броя на моловете разтворено вещество във вашия разтвор на обема на вашата проба от разтвор (не обема на по-голямото количество, от което взехте пробата.) Резултатът е моларността на вашето решение!
   • За да намерите моларността на горния пример, разделете броя на моловете на HCl на обема в колбата. 0,0125 мола HCl x (1 / 0,060 L) = 0,208 М НС1.
   • За да превърнете моларността в g / L, ppm или процент от състава, конвертирайте броя на моловете на разтвореното вещество в маса (използвайки моларната маса на разтвореното вещество.) За ppm и процент от съединението, трябва също да конвертирате обема от вашето решение за маса (използвайки коефициент на преобразуване като плътност или просто като го претеглите), след това умножете резултата съответно с 10 или 10.

Част 3 от 3: Определяне на солеността в аквариум

1. Вземете водна проба от резервоара си. Запишете силата на звука точно. Ако е възможно, измерете обема в единици SI, като mL - те лесно се преобразуват в L.
   • В този пример тестваме водата в аквариума за соленост, концентрация на сол (NaCl) във водата. Да предположим, че вземаме водна проба за тази цел 3 мл от аквариума и след това задайте окончателния отговор g / L.
2. Титрирайте водната проба. Изберете титрант, който предизвиква ясно видима реакция в разтвореното вещество. В този случай използваме разтвор от 0,25 М AgNO₃ (сребърен нитрат), съединение, което произвежда неразтворима хлорна сол, когато реагира с NaCl в следната реакция: AgNO₃ + NaCl> NaNO₃ + AgCl. Солта (AgCl) ще бъде видима като мътно бял остатък, който плува и може да бъде отделен от разтвора.
   • Титрувайте сребърния нитрат от бюрета или малка инжекционна игла в пробата на аквариума, докато разтворът стане мътен. С такава малка извадка е важно да точно определете колко сребърен нитрат сте добавили - изучете внимателно всяка капка.
3. Продължете, докато реакцията приключи. Когато сребърният нитрат спре да замъглява разтвора, можете да отбележите броя на добавените мл. Титрувайте AgNO3 много бавно и наблюдавайте отблизо решението, особено с наближаването на крайната точка.
   • Да приемем, че има 3 ml от 0,25 M AgNO₃ е необходимо, за да приключи реакцията и водата не се замъглява допълнително.
4. Определете броя на бенките на титранта. Тази стъпка е лесна - умножете обема на титранта, който сте добавили, по моларността. Това ще ви даде броя на използваните молове титрант.
   • 3 ml x 0,25 M = 0,003 L x (.25 мола AgNO₃/ 1 L) = 0,000075 мола AgNO₃.
5. Определете броя на бенките на разтвореното вещество. Използвайте уравнението на реакцията, за да преобразувате броя молове на AgNO₃ към бенки на NaCl. Уравнението на реакцията е: AgNO₃ + NaCl> NaNO₃ + AgCl. Защото 1 мол AgNO₃ реагира с 1 мол NaCl, сега знаем, че броят на моловете на NaCl в нашия разтвор = броят на моловете на AgNO₃ което се добавя: 0,000075 мол.
   • В този случай: 1 мол AgNO₃ реагира с 1 mol NaCl. Но ако 1 мол титрант реагира с 2 мола от нашето разтворено вещество, тогава ще умножим броя на моловете от нашия титрант по 2, за да получим броя на моловете от нашето разтворено вещество.
   • За разлика от това, ако 2 мола от нашия титрант реагират с 1 мол от нашето разтворено вещество, тогава броят на моловете от титранта се разделя на два.
   • Тези правила съответстват пропорционално на 3 мола титрант и 1 мол разтворено вещество, 4 мола титрант и 1 мол разтворено вещество и т.н., както и 1 мол титрант и 3 мола разтворено вещество, 1 мол титрант и 4 мола разтворено вещество, и т.н.
6. Преобразувайте разтвореното количество бенки в грамове. За да направите това, ще трябва да изчислите моларната маса на разтвореното вещество и да го умножите по броя на моловете на разтвореното вещество. За да намерите моларната маса на NaCl, използвайте периодичната таблица, за да намерите и добавите атомното тегло на солта (Na) и хлорида (Cl).
   • MM Na = 22,990. MM Cl = 35,453.
   • 22,990 + 35,453 = 58.443 g / mol
   • 0,000075 мола NaCl х 58,442 г / мол = 0,00438 мола NaCl.
   • Обърни внимание: Ако в атома има повече от един вид молекула, трябва да добавите моларната маса на този атом няколко пъти. Например, ако сте моларната маса на AgNO₃, бихте добавили масата на кислорода три пъти, защото в молекулата има три кислородни атома.
7. Изчислете крайната концентрация. Имаме масата на нашето разтворено вещество в грамове и знаем обема на тествания разтвор. Всичко, което трябва да направим сега, е да разделим: 0,00438 g NaCl / 0,003 L = 1,46 g NaCl / L
   • Солеността на морската вода е приблизително 35 g NaCl / L. Нашият аквариум не е достатъчно солен за морски риби.

Съвети

• Въпреки че разтвореното вещество и разтворителят могат да съществуват в различни състояния (твърдо, течно или газово), когато се разделят, разтворът, образуван при разтваряне на веществото, ще бъде в същото състояние като състоянието на разтворителя.
• Ag + 2 HNO3 → AgNO3 + NO2 + H2O
• Използвайте само прозрачна пластмаса или стъкло.
• Ето примерно видео: [1]

Предупреждения

• Съхранявайте разтвора AgNO3 в затворена, тъмна бутилка. Чувствителен е към светлина.
• Внимавайте при работа със силни киселини или основи. Уверете се, че в стаята има достатъчно чист въздух.
• Носете предпазни очила и ръкавици.
• Ако искате да си върнете среброто, обърнете внимание на следното: Cu (s) + 2 AgNO3 (aq) → Cu (NO3) 2 + 2 Ag (s) Не забравяйте, че (s) означава твърдо.