Hydrochemie koncentrace a ředění (výpočty)

Transkript

1 1 Složení roztoků zlomek koncentrace hmotnostní objemový desetinné číslo nebo % molární hmotnostní hmotnost vztažená k objemu molární látkové množství vztažené k objemu

2 2 pro molární koncentraci se používá např. 0,1 M roztok HCl, tzn. roztok HCl o koncetraci 0,1 mol. l -1 hmotnostní zlomek např. w = 0,75 = 75 % = 750 g. kg -1

3 3 Směšovací rovnice pro mísení dvou roztoků Při mísení zředěných roztoků:

4 4 Křížové pravidlo pro mísení dvou roztoků

5 5 Mísení dvou roztoků x-krát pro známou molární nebo objemovou koncentraci

6 6 skleněné pipety automatické pipety

7 7 analytické váhy (0,0001 g) odměrný válec odměrná baňka

8 8 Parts-per notation vyjadřují podíl látky vůči celku, pokud jsou množství látek vyjádřena ve stejných jednotkách, používají se k popisu velmi malých množství nebo koncentrací, pouhá čísla bez jednotek ppm (parts-per-million, 10 6 ), 1 % = ppm, 1 = ppm ppb (parts-per-billion, 10 9 ) ppt (parts-per-trillion, ) ppq (parts-per-quadrillion, ) Např. ppm se používá k vyjádření µl/l, cm 3 /m 3, mg/kg, Hz/MHz, υm/m atd. Při vyjádření koncentrací je třeba rozlišovat kontext molární, hmotnostní, objemový poměr (zlomek).

9 9 Použití Analytická chemie, toxikologie Např. NMR chemický posun v ppm (Hz/MHz) U vodných roztoků (hustota vody = 1 g/ml) se 1 kg vody považuje za 1 L vody a běžně se používá ppm a ppb: 1 ppm odpovídá 1 mg/l 1 ppb odpovídá 1 μg/l Obsah škodlivin v ovzduší (ppm)

10 10 Jakou hmotnost manganistanu draselného je potřeba navážit k přípravě 200 g 5% roztoku?

11 11 Jakou hmotnost manganistanu draselného je potřeba navážit k přípravě 200 g 5% roztoku? K přípravě 100 g 1% roztoku je třeba navážit 1 g manganistanu K přípravě 100 g 5% 5 g manganistanu K přípravě 200 g 5% 10 g manganistanu Je třeba navážit 10 g manganistanu a rozpustit ve 190 g vody.

12 12 Jaká hmotnost kyseliny sírové je obsažena ve 200 ml 60% kyseliny o hustotě 1,498 g/ml?

13 13 Jaká hmotnost kyseliny sírové je obsažena ve 200 ml 60% kyseliny o hustotě 1,498 g/ml? 200 ml kyseliny sírové má hmotnost m = ρ. V = 1, = 299,6 g V 299,6 g roztoku s hmotnostním zlomkem 60 % = 0,6 je obsaženo m i = m. w = 299,6. 0,6 = 179,8 g kyseliny sírové

14 14 Jakou hmotnost hydroxidu sodného je třeba navážit k přípravě 250 ml roztoku o koncentraci 0,1 mol/l (0,1M NaOH)? M(NaOH) = 40 g/mol

15 15 Jakou hmotnost hydroxidu sodného je třeba navážit k přípravě 250 ml roztoku o koncentraci 0,1 mol/l (0,1M NaOH)? k přípravě 1000 ml o koncentraci 0,1 mol/l je třeba 0,1. 40 g NaOH = 4 g 250 ml o koncentraci 0,1 mol/l (250/1000). 0,1. 40 g NaOH = 1 g

16 16 Jakou hmotnost pevného chloridu sodného a jakou hmotnost vody je potřeba smísit k přípravě 250 g 2% roztoku?

17 17 Jakou hmotnost pevného chloridu sodného a jakou hmotnost vody je potřeba smísit k přípravě 250 g 2% roztoku? K přípravě 100 g 1% roztoku je třeba 1g NaCl + 99 g vody K přípravě 250 g 2% roztoku je třeba 2 x 2,5g NaCl g vody nebo pomocí směšovací rovnice m 1. w 1 + m 2. w 2 = (m 1 + m 2 ). w 3 m 1 =? g NaCl m 2 =? g H 2 O m 3 = m 1 + m 2 = 250 g w 1 = 100 % w 2 = 0 % w 3 = 2 % m 1. w 1 + m 2. 0 = m 3. w 3 m 1 = m 3. w 3 / w 1 = / 100 = 5 g m 2 = m 3 m 1 = 245 g

18 18 V jakém poměru je třeba smísit 96% kyselinu s 3% kyselinou, abychom získali 6% kyselinu?

19 19 V jakém poměru je třeba smísit 96% kyselinu s 3% kyselinou, abychom získali 6% kyselinu? směšovací rovnice m 1. w 1 + m 2. w 2 = (m 1 + m 2 ). w 3 m 1 =? g m 2 =? g m 3 = m 1 + m 2 =? g w 1 = 96 % w 2 = 3 % w 3 = 6 % m 1. w 1 m 1. w 3 = m 2. w 3 m 2. w 2 m 1 / m 2 =? = (w 3 w 2 ) / (w 1 w 3 ) = (6-3) / (96-6) = 3 / 90 = 1 /30 nebo pomocí křížového pravidla

20 20 Jaký objem 42,55% koagulačního činidla Fe 2 (SO 4 ) 3 o hustotě 1,538 g/cm 3 je potřeba pro namíchání 1 litru 1% roztoku tohoto činidla. M(Fe 2 (SO 4 ) 3 ) = 399,8788 g/mol

21 21 M(Fe 2 (SO 4 ) 3 ) = 399,8788 g/mol 1 = 1,538 g/cm 3 w 1 = 42,55 hm. % V 1 =? w 2 = 0 (voda) V 1 + V 2 = 1 litr = 1000 ml w 3 = 1 hm.% 2 = 1 g/cm 3 (voda) m 1 w 1 + m 2 w 2 = (m 1 + m 2 )w 3 V 1 1 w 1 + V 2 2 w 2 = (V V 2 2 )w 3 V 1 *1,538*42,55 + (1000 V 1 )*1*0 = (V 1 *1,538 + (1000 V 1 )*1) * 1 V 1 *1,538*42,55 = V 1 *1, V 1 V 1 *1,538*42,55 = V 1 *0, V 1 *1,538*42,55 V 1 *0,538 = 1000 V 1 *(1,538*42,55 0,538) = 1000 V 1 = 15,4074 ml

22 22 V jakém poměru musíme smísit roztok soli (hydroxidu, kyseliny) o koncentraci 1 mol/dm 3 s vodou, aby vznikl roztok o koncentraci 0,1 mol/dm 3? Objemové změny při mísení zředěných roztoků zanedbáváme.

23 23 V jakém poměru musíme smísit roztok soli (hydroxidu, kyseliny) o koncentraci 1 mol/dm 3 s vodou, aby vznikl roztok o koncentraci 0,1 mol/dm 3? Objemové změny při mísení zředěných roztoků zanedbáváme. křížové pravidlo

24 24 Z roztoku o koncentraci 500 mg/l připravte 1 litr roztoku o koncentraci 2 mg/l.

25 25 Z roztoku o koncentraci 500 mg/l připravte 1 litr roztoku o koncentraci 2 mg/l. nepřímá úměra 500 mg/l x ml 2 mg/l 1000 ml x / 1000 = 2 / 500 x = 2000 / 500 = 4 ml roztoku doplníme do 1000 ml odměrné baňky

26 26 Vyřešené úlohy pošlete do do 12 h na naceradska@ih.cas.cz 1) Jakou hmotnost dusičnanu sodného je třeba navážit k přípravě 2,5 l 10% roztoku NaNO 3 o hustotě 1,0674 g/cm 3? 2) Jakou hmotnost glukosy je třeba navážit k přípravě 250 ml roztoku glukosy o koncentraci 0,1 mol/l? 3) Jak připravíme 250 g 2% roztoku NaOH, máme-li k dispozici 10% roztok o hustotě 1,1082 g/cm 3 a vodu? 4) Z roztoku manganistanu draselného o koncentraci 1 mol/dm 3 připravte po 100 ml roztoku 2krát, 10krát, 100krát a 1000krát zředěnějšího (objemovou kontrakci zanedbejte). 5) Z roztoku o koncentraci 200 mg/l připravte 500 ml roztoku o koncentraci 4 mg/l.