Saturs

• Lai soli
• 1. daļa no 3: Pamatzināšanas par koncentrāciju
• 2. daļa no 3: Titrēšana
• 3. daļa no 3: Sāļuma noteikšana akvārijā
• Padomi
• Brīdinājumi

Ķīmijā vai ķīmijā viens risinājums viendabīgs divu lietu maisījums - viena izšķīdusi viela un a šķīdinātājs vai šķīdinātājs kurā viela ir izšķīdināta. Koncentrēšanās ir izšķīdušās vielas daudzuma mērītājs šķīdinātājā. Šķīduma koncentrācijas noteikšanai var būt daudz iemeslu, taču iesaistītā ķīmija ir vienāda neatkarīgi no tā, vai pārbaudāt hlora līmeni baseinā vai veicat dzīvības glābšanas analīzi ar asins paraugu. Šī rokasgrāmata iemācīs dažas būtiskas šķīduma ķīmijas daļas, pēc tam iepazīstinās ar kopīgas, praktiskas pielietošanas procedūru - akvārija uzturēšanu.

Lai soli

1. daļa no 3: Pamatzināšanas par koncentrāciju

1. Koncentrāciju apzīmēšanas metode. Vielas koncentrācija ir šīs izšķīdušās vielas daudzums, dalīts ar šķīdinātāja daudzumu. Tomēr, tā kā ir dažādi veidi, kā izteikt konkrētās vielas daudzumu, koncentrāciju var attēlot arī dažādos veidos. Šeit jūs atradīsit visbiežāk sastopamās rakstības rakstības:
   • Grams uz litru (g / l) Izšķīdušās vielas masa gramos, kas izšķīdināta noteiktā šķīduma tilpumā (kas ne vienmēr ir vienāda ar šķīdinātāja tilpumu). Parasti izmanto cieto vielu šķīdumiem šķidros šķīdinātājos.
   • Molaritāte (M.) Izšķīdušās vielas molu skaits dalīts ar šķīduma tilpumu.
   • Miljondaļas (ppm.) Izšķīdušās vielas daļiņu skaita attiecība (parasti gramos) uz vienu miljonu šķīduma daļiņu, reizināta ar 10. Parasti lieto ļoti atšķaidītiem ūdens šķīdumiem (1 L ūdens = 1000 grami).
   • Savienotās vielas procentuālā daļa. Izšķīdušās vielas daļiņu attiecība (atkal gramos) uz 100 šķīduma daļiņām, izteikta procentos.
2. Ziniet, kādi dati jums nepieciešami, lai atrastu koncentrāciju. Izņemot molaritāti (skat. Zemāk), iepriekš aprakstītajiem koncentrācijas pierakstīšanas veidiem ir jāzina izšķīdušās vielas masa un iegūtā šķīduma masa vai tilpums. Daudzas ķīmiskās problēmas, kas prasa atrast šķīduma koncentrāciju, nesniedz jums šo informāciju. Ja tā, jums būs jāstrādā ar to, ko jūs zināt, lai uzzinātu šo informāciju.
   • Piemērs: Pieņemsim, ka mums jāatrod šķīduma koncentrācija (gramos litrā), kas pagatavota, izšķīdinot 1/2 tējkarotes sāls 2 litros ūdens. Mēs arī zinām, ka 1 tējkarote sāls ir apmēram 6 grami. Šajā gadījumā pārveidošana ir vienkārša - reiziniet: 1/2 tējkarotes x (6 grami / 1 tējkarote) = 3 grami sāls. 3 grami sāls dalīts ar 2 litriem vai ūdens = 1,5 g / l
3. Uzziniet, kā aprēķināt molaritāti. Molaritātei ir nepieciešams zināt izšķīdušās vielas molu skaitu, taču to var viegli secināt, ja zināt izšķīdušās vielas masu un ķīmisko formulu. Katram ķīmiskajam elementam ir zināma "molārā masa" (MM) - konkrēta masa vienam šī elementa molam. Šīs molārās masas ir atrodamas periodiskajā tabulā (parasti zem ķīmiskā simbola un elementa nosaukuma.) Lai iegūtu molāro masu, vienkārši pievienojiet izšķīdušās vielas sastāvdaļu molārās masas. Tad reiziniet zināmo izšķīdušās vielas masu ar (1 / MM no jūsu izšķīdušās vielas), lai atrastu izšķīdušās vielas daudzumu molos.
   • Piemērs: Pieņemsim, ka mēs vēlamies atrast iepriekšminētā fizioloģiskā šķīduma molaritāti. Vienkārši sakot, mums ir 3 grami sāls (NaCl) 2 litros ūdens. Sāciet, noskaidrojot, kāda ir Na un Cl molārā masa, aplūkojot periodisko tabulu. Na = apmēram 23 g / mol un Cl = aptuveni 35,5 g / mol. Tādējādi NaCl MM = 23 + 35,5 = 58,5 g / mol. 3 grami NaCl x (1 mol NaCl / 58,5 g NaCl) = 0,051 mol NaCl. 0,051 mols NaCl / 2 litri ūdens = 0,026 M NaCl
4. Praktizē standarta vingrinājumus koncentrāciju aprēķināšanai. Iepriekš minētās zināšanas ir viss, kas jums nepieciešams, lai aprēķinātu koncentrāciju vienkāršās situācijās. Ja jūs zināt principā šķīduma masu vai tilpumu un pievienotās izšķīdušās vielas daudzumu, vai arī to varat secināt no paziņojumā sniegtās informācijas, jums vajadzētu būt iespējai viegli izmērīt šķīduma koncentrāciju. Izveidojiet prakses problēmas, lai uzlabotu savas prasmes. Skatiet zemāk redzamos vingrinājumu piemērus:
   • Kāda ir NaCL molaritāte 400 ml šķīdumā, ko iegūst, ūdenim pievienojot 1,5 gramus NaCl?
   • Kāda ir šķīduma koncentrācija ppm, pievienojot 0,001 g svina (Pb) 150 L ūdens? (1 L ūdens = 1000 grami) Šajā gadījumā šķīduma tilpums palielināsies par nelielu daudzumu, pievienojot vielu, tāpēc kā šķīduma tilpumu varat izmantot šķīdinātāja tilpumu.
   • Atrodiet 0,1 L šķīduma koncentrāciju gramos uz litru, kas iegūts, ūdenim pievienojot 1/2 mol KCl. Lai novērstu šo problēmu, jums jāstrādā no priekšpuses uz aizmuguri, izmantojot KCL molāro masu, lai aprēķinātu KCl gramu skaitu izšķīdušajā vielā.

2. daļa no 3: Titrēšana

1. Izprotiet, kad piemērot titrēšanu. Titrēšana ir metode, ko ķīmiķi izmanto, lai aprēķinātu šķīdumā esošās izšķīdušās vielas daudzumu. Lai veiktu titrēšanu, jūs izveidojat ķīmisko reakciju starp izšķīdušo vielu un citu reaģentu (parasti arī izšķīdinātu). Tā kā jūs zināt precīzu sava otrā reaģenta daudzumu un zināt reakcijas ķīmisko vienādojumu starp reaģentu un izšķīdušo vielu, varat aprēķināt izšķīdušās vielas daudzumu, izmērot, cik daudz reaģenta nepieciešams reakcijai ar izšķīdušo vielu. pabeigta.
   • Tātad titrēšana var būt ļoti noderīga, aprēķinot šķīduma koncentrāciju ja jūs nezināt, cik daudz izšķīdušās vielas sākotnēji tika pievienots.
   • Ja jūs tiešām zināt, cik daudz izšķīdušās vielas ir šķīdumā, tad nav nepieciešams titrēt - vienkārši izmēra šķīduma tilpumu un aprēķina koncentrāciju, kā aprakstīts 1. daļā.
2. Uzstādiet titrēšanas aprīkojumu. Lai veiktu precīzu titrēšanu, nepieciešams tīrs, precīzs un profesionāls aprīkojums. Izmantojiet Erlenmeijera kolbu vai vārglāzi zem kalibrētas biretes, kas piestiprināta biretes turētājam. Biretes sprauslai jābūt kolbas vai vārglāzes kaklā, nepieskaroties sienām.
   • Pārliecinieties, vai visas iekārtas ir iepriekš notīrītas, noskalotas ar dejonizētu ūdeni un nožuvušas.
3. Uzpilda kolbu un bireti. Precīzi izmēra nelielu daudzumu nezināmā šķīduma. Izšķīdinot, viela vienmērīgi izkliedējas caur šķīdinātāju, tāpēc šī mazā šķīduma parauga koncentrācija būs tāda pati kā sākotnējā šķīduma koncentrācija. Piepildiet bireti ar zināmas koncentrācijas šķīdumu, kas reaģēs ar jūsu šķīdumu. Pierakstiet precīzu šķīduma tilpumu biretē - atņemiet galīgo tilpumu, lai atrastu visu reakcijā izmantoto šķīdumu.
   • Pievērs uzmanību: ja reakcija starp biretē esošo šķīdumu un izšķīdušo kolbā neliecina par reakcijas pazīmēm, jūs to izdarīsit indikators kolbā. Tos izmanto ķīmijā, lai nodrošinātu vizuālu signālu, kad šķīdums sasniedz līdzvērtības punktu vai beigu punktu. Indikatorus parasti izmanto titrēšanai, pārbaudot skābju bāzes un redoksreakcijas, taču ir arī vairāki citi rādītāji. Iepazīstieties ar ķīmijas mācību grāmatu vai meklējiet internetā, lai atrastu piemērotu reakcijas rādītāju.
4. Sāciet titrēšanu. Kolbā lēnām pievieno biretes ("titranta") šķīdumu. Izmantojiet magnētisko maisīšanas nūju vai stikla maisīšanas nūju, lai uzmanīgi samaisītu šķīdumu, kamēr notiek reakcija. Ja jūsu šķīdums redzami reaģē, jums vajadzētu redzēt dažas pazīmes, ka notiek reakcija - krāsas, burbuļu, atlikumu izmaiņas utt. Ja izmantojat indikatoru, jūs varat redzēt katru pilienu, kas caur bireti nonāk pareizajā kolbā krāsas maiņa.
   • Ja reakcijas rezultātā mainās pH vērtība vai potenciāls, kolbā varat pievienot pH nolasītājus vai potenciometru, lai novērtētu ķīmiskās reakcijas gaitu.
   • Lai iegūtu precīzāku titrēšanu, uzraugiet pH līmeni vai potenciālu, kā norādīts iepriekš, un katru reizi atzīmējiet reakcijas norisi pēc neliela titranta daudzuma pievienošanas. Uzzīmē šķīduma skābumu vai potenciālu pret pievienotā titranta tilpumu. Atbildes ekvivalences punktos jūs redzēsiet asas izmaiņas līknes slīpumā.
5. Palēniniet titrēšanu. Kad jūsu ķīmiskā reakcija tuvojas beigām, palēniniet titrēšanu līdz pilienveida progresēšanai. Ja izmantojat indikatoru, iespējams, pamanīsit, ka krāsa mirgo ilgāk. Tagad turpiniet titrēšanu pēc iespējas lēnāk, līdz jūs varat noteikt precīzu kritumu, kas izraisīs jūsu reakciju līdz gala punktam. Indikatora gadījumā jūs parasti skatāties pēc iespējas ātrāk noturīgas krāsas izmaiņas reakcijā.
   • Ierakstiet galīgo skaļumu biretē. Atņemot to no biretes sākuma tilpuma, jūs varat atrast precīzu izmantotā titranta tilpumu.
6. Aprēķiniet izšķīdušās vielas daudzumu jūsu šķīdumā. Izmantojiet ķīmisko vienādojumu reakcijai starp titrantu un šķīdumu, lai atrastu izšķīdušās vielas molu skaitu kolbā. Kad esat atradis izšķīdušās vielas molu skaitu, to var vienkārši sadalīt ar šķīduma tilpumu kolbā, lai atrastu šķīduma molaritāti, vai konvertēt molu skaitu gramos un dalīt ar šķīduma tilpumu. , lai iegūtu koncentrāciju g / l. Tam nepieciešamas nedaudz pamatzināšanas par stehiometriju.
   • Piemēram, pieņemsim, ka mēs izmantojām 25 ml 0,5 M NaOH, titrējot HCl šķīdumu ūdenī līdz ekvivalences punktam. HCl šķīduma titrēšanai bija 60 ml tilpums. Cik molu HCl ir mūsu šķīdumā?
   • Lai sāktu, apskatīsim NaOH un HCl reakcijas ķīmisko vienādojumu: NaOH + HCl> H₂O + NaCl
   • Šajā gadījumā 1 NaOH molekula reaģē ar 1 HCl molekulu ar ūdens un NaCl produktiem. Tā kā jūs pievienojāt tieši tik daudz NaOH, lai neitralizētu visu HCl, reakcijā patērēto NaOH molu skaits būs vienāds ar HCl molu skaitu kolbā.
   • Tātad noskaidrosim, kāds ir NaOH daudzums molos. 25 ml NaOH = 0,025 L NaOH x (0,5 mol NaOH / 1 L) = 0,0125 mol NaOH.
   • Tā kā no reakcijas vienādojuma mēs secinājām, ka reakcijā patērēto NaOH molu skaits = HCl molu skaits šķīdumā, tagad mēs zinām, ka šķīdumā ir 0,0125 moli HCl.
7. Aprēķiniet sava šķīduma koncentrāciju. Tagad, kad jūs zināt izšķīdušās vielas daudzumu šķīdumā, ir viegli atrast koncentrāciju molaritātes izteiksmē. Vienkārši daliet izšķīdušās vielas molu skaitu šķīdumā ar šķīduma parauga tilpumu (nē lielākās summas tilpums, no kura paņēmāt paraugu.) Rezultāts ir jūsu šķīduma molaritāte!
   • Lai atrastu iepriekš minētā piemēra molaritāti, daliet HCl molu skaitu ar tilpumu kolbā. 0,0125 mol mol HCl x (1 / 0.060 L) = 0,208 M HCl.
   • Lai konvertētu molaritāti uz g / L, ppm vai sastāva procentuālo daudzumu, konvertējiet izšķīdušās vielas molu skaitu uz masu (izmantojot izšķīdušās vielas molāro masu.) Lai iegūtu ppm un savienojuma procentuālo daudzumu, jums jāpārvērš arī tilpums jūsu šķīduma masai (izmantojot konversijas koeficientu, piemēram, blīvumu, vai vienkārši nosverot), pēc tam rezultātu reiziniet attiecīgi ar 10 vai 10.

3. daļa no 3: Sāļuma noteikšana akvārijā

1. Paņemiet ūdens paraugu no tvertnes. Precīzi ierakstiet skaļumu. Ja iespējams, izmēra tilpumu SI vienībās, piemēram, ml - tos ir viegli pārveidot par L.
   • Šajā piemērā mēs pārbaudām ūdens akvārijā sāļumu, sāls (NaCl) koncentrāciju ūdenī. Pieņemsim, ka mēs šim nolūkam ņemam ūdens paraugu 3 ml no akvārija un pēc tam iestatiet galīgo atbildi, kas jāsniedz g / L.
2. Titrējiet ūdens paraugu. Atlasiet titrantu, kas izšķīdinātajā vielā rada skaidri redzamu reakciju. Šajā gadījumā mēs izmantojam 0,25 M AgNO šķīdumu₃ (sudraba nitrāts), savienojums, kas, reaģējot ar NaCl, rada nešķīstošu hlora sāli šādā reakcijā: AgNO₃ + NaCl> NaNO₃ + AgCl. Sāls (AgCl) būs redzams kā duļķains balts atlikums, kas peld un var tikt atdalīts no šķīduma.
   • Titrējiet sudraba nitrātu no biretes vai mazas injekcijas adatas akvārija paraugā, līdz šķīdums kļūst duļķains. Ar tik mazu paraugu ir svarīgi precīzi nosakiet, cik daudz sudraba nitrāta esat pievienojis - rūpīgi izpētiet katru pilienu.
3. Turpiniet, līdz reakcija beidzas. Kad sudraba nitrāts pārtrauc šķīduma apduļķošanos, varat atzīmēt pievienoto ml skaitu. Titrējiet AgNO3 ļoti lēni un uzmanīgi novērojiet risinājumu, it īpaši, tuvojoties gala punktam.
   • Pieņemsim, ka ir 3 ml no 0,25 M AgNO₃ bija nepieciešams, lai reakcija beigtos, un ūdens vairs nemākoņoja.
4. Nosakiet titranta molu skaitu. Šis solis ir vienkāršs - reiziniet pievienotā titranta tilpumu ar molaritāti. Tas jums parādīs izmantoto titranta molu skaitu.
   • 3 ml x 0,25 M = 0,003 L x (0,25 moli AgNO₃/ 1 L) = 0,000075 mols AgNO₃.
5. Nosakiet izšķīdušās vielas molu skaitu. Izmantojiet reakcijas vienādojumu, lai konvertētu AgNO molu skaitu₃ līdz molu NaCl. Reakcijas vienādojums ir: AgNO₃ + NaCl> NaNO₃ + AgCl. Jo 1 mols AgNO₃ reaģē ar 1 molu NaCl, tagad mēs zinām, ka NaCl molu skaits mūsu šķīdumā = AgNO molu skaits₃ kas tiek pievienots: 0,000075 mol.
   • Šajā gadījumā: 1 mols AgNO₃ reaģē ar 1 mol NaCl. Bet, ja 1 mols titranta reaģē ar 2 molu mūsu izšķīdušās vielas, tad mēs reizinātu mūsu titranta molu skaitu ar 2, lai iegūtu mūsu izšķīdušās vielas molu skaitu.
   • Turpretī, ja 2 moli mūsu titranta reaģē ar 1 molu mūsu izšķīdušās vielas, tad mēs titranta molu skaitu dalām ar diviem.
   • Šie noteikumi proporcionāli atbilst 3 moliem titranta un 1 mol izšķīdušās vielas, 4 mol titranta un 1 mol izšķīdušās vielas utt., Kā arī 1 mol titranta un 3 mol izšķīdušās vielas, 1 mol titranta un 4 mol izšķīdušās vielas, utt.
6. Pārvērsiet izšķīdušās molu skaitu gramos. Lai to izdarītu, jums jāaprēķina izšķīdušās vielas molārā masa un jāreizina ar izšķīdušās vielas molu skaitu. Lai atrastu NaCl molāro masu, izmantojiet periodisko tabulu, lai atrastu un pievienotu sāls (Na) un hlorīda (Cl) atomu svaru.
   • 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.
   • Pievērs uzmanību: Ja atomā ir vairāk nekā viena veida molekula, vairākas reizes jāpievieno šī atoma molā. Piemēram, ja jūs esat AgNO molārā masa₃, jūs trīs reizes pievienotu skābekļa masu, jo molekulā ir trīs skābekļa atomi.
7. Aprēķiniet galīgo koncentrāciju. Mums ir izšķīdušās vielas masa gramos, un mēs zinām testa šķīduma tilpumu. Viss, kas mums tagad jādara, ir sadalīt: 0,00438 g NaCl / 0,003 L = 1,46 g NaCl / L
   • Jūras ūdens sāļums ir aptuveni 35 g NaCl / L. Mūsu akvārijs nav gandrīz pietiekami sāļš jūras zivīm.

Padomi

• Kaut arī izšķīdušā viela un šķīdinātājs, atdaloties, var pastāvēt dažādos stāvokļos (cietā, šķidrā vai gāzveida), šķīdums, kas veidojas, vielai izšķīstot, būs tādā pašā stāvoklī kā šķīdinātāja stāvoklis.
• Ag + 2 HNO3 → AgNO3 + NO2 + H2O
• Izmantojiet tikai caurspīdīgu plastmasu vai stiklu.
• Šeit ir video piemērs: [1]

Brīdinājumi

• Uzglabājiet AgNO3 šķīdumu slēgtā, tumšā pudelē. Tas ir jutīgs pret gaismu.
• Esiet piesardzīgs, strādājot ar stiprām skābēm vai bāzēm. Pārliecinieties, vai telpā ir pietiekami daudz svaiga gaisa.
• Valkājiet aizsargbrilles un cimdus.
• Ja vēlaties atgūt sudrabu, ņemiet vērā sekojošo: Cu (s) + 2 AgNO3 (aq) → Cu (NO3) 2 + 2 Ag (s) Atcerieties, ka (s) nozīmē cietu.