Chemické výpočty I. Vladimíra Kvasnicová

Transkript

1 Chemické výpočty I Vladimíra Kvasnicová

2 1) Vyjadřování koncentrace molarita procentuální koncentrace převod jednotek 2) Osmotický tlak, osmolarita

3 Základní pojmy koncentrace = množství rozpuštěné látky v daném objemu roztoku či rozpouštědla látkové množství: n (mol) množství částic látky (atomů, molekul, iontů) 1 mol látky obsahuje 6,022 x částic (= Avogadrova konstanta) molární hmotnost: MW (g/mol) hmotnost jednoho molu látky v gramech číselná hodnota je stejná s Ar příslušného prvku, popř. Mr příslušné látky

4 relativní atomová hmotnost Ar bezrozměrné číslo, které udává, kolikrát je hmotnost atomu daného prvku větší než atomová hmotnostní jednotka u (u = 1,66x10-27 kg) relativní molekulová hmotnost Mr bezrozměrné číslo, které udává, kolikrát je hmotnost molekuly větší než atomová hmotnostní jednotka u

5 hustota (ρ) = hmotnost látky vztažená na jednotku objemu (kg.m -3 nebo g.cm -3 ) ρ = m/v hmotnost m = n x MW (v gramech) ředění = proces přípravy roztoku o nižší koncentraci z roztoku o koncentraci vyšší! objem se zvyšuje, látkové množství zůstává stejné!

6 Vyjadřování koncentrace Molarita (c) (mol x l -1 = mol x dm -3 = M ) = počet molů látky v 1 litru roztoku c = n / V počet molů / 1000 ml roztoku molární hmotnost (MW) = hmotnost jednoho molu látky v gramech

7 1M NaOH MW = 40g /mol => 1M roztok NaOH = 40g NaOH / 1 litr roztoku 0,1M roztok NaOH = 4g NaOH / 1 litr roztoku Příprava 500 ml 0,1M NaOH: 0,1M roztok NaOH = 4g NaOH / 1 litr roztoku 2g NaOH / 0.5 litru roztoku

8 Cvičení 1) 17,4g NaCl / 300ml, MW = 58 g/mol, C =? [1M] 2) Roztok glycinu, C = 3mM, V = 100ml, Kolik mg glycinu je obsaženo v roztoku? [22,5mg] 3) Roztok CaCl 2, C = 0,1M, Jaký objem roztoku obsahuje 4 mmol Cl -? [20ml]

9 Normalita (N) = počet chemických ekvivalentů látky v 1 litru roztoku (chemický ekvivalent je formální část atomu, molekuly nebo iontu látky, která při chem. ději reaguje s jedním atomem vodíku, popř. jej uvolní nebo nahradí, tj. odvozuje se z reakce) Běžně se již nepoužívá 1M HCl = 1N HCl 1M H 2 SO 4 = 2N H 2 SO 4 1M H 3 PO 4 = 3N H 3 PO 4 1M CaCl 2 = 2N CaCl 2 1M CaSO 4 = 2N CaSO 4

10 Molalita (mol kg 1 ) = koncentrace vyjádřená v počtu molů látky připadajících na 1 kg rozpouštědla Osmolalita ( mol kg 1 nebo osmol kg -1 ) = molalita osmoticky účinných částic (tj. částic podílejících se na osmotickém tlaku roztoku) je stejná (u neelektrolytů) nebo vyšší (u elektrolytů, tj. látek disociujících) než molalita téhož roztoku Osmolarita (osmol / L) = molarita osmoticky účinných částic je stejná nebo vyšší než molarita téhož roztoku

11 pohyb vody skrz semipermeabilní membránu se nazývá osmóza errortcode=

12 osmotický tlak osmolarita = molarita všech částic (molekul, iontů) přítomných v roztoku (= osmoticky aktivní částice)

13 Osmotický tlak ( Pa ) π = i x c x R x T i = 1 (pro neelektrolyty) i = počet osmoticky ůčinných částic (pro silné elektrolyty) izotonické roztoky = roztoky mající stejnou hodnotu osmotického tlaku (př. krevní plazma x fyziologický roztok ) Onkotický tlak = osmotický tlak koloidních roztoků (např. proteinů)

14 s/cem3s3_1.jpg

15

16 difuze

17 Cvičení 4)? osmolarita 0,15 mol / l roztoků: a) NaCl b) MgCl 2 c) Na 2 HPO 4 d) glukóza [0,30 M] [0,45 M] [0,45 M] [0,15 M] 5) Fyziologický roztok je 150mM roztok NaCl. Vyberte roztoky, které jsou s ním izotonické: [= 150mM = 300 mosmol/l ] a) 300mM glukóza b) 50mM CaCl 2 c) 300mM KCl d) 0,15M NaH 2 PO 4 [300] [150] [600] [300]

18 Procentuální koncentrace obecně vyjadřuje počet dílů látky rozpuštěných ve 100 dílech roztoku (per cent) používají se tři základní vyjádření %: a) hmotnost / hmotnost (W / W) g látky / 100 g roztoku 10% NaOH 10g NaOH + 90g H 2 O = 100g roztoku 10% KCl 10g KCl / 100g roztoku

19 b) objem / objem (V / V) ml látky / 100 ml roztoku 5% HCl = 5ml HCl / 100ml roztoku c) hmotnost / objem (W / V) g látky / 100 ml (g/dl; mg/dl; µg/dl; g % ) nejčastěji používané vyjádření procentuální koncentrace v medicíně 20% KOH = 20g KOH / 100 ml roztoku

20 Cvičení 6) 600g 5% NaCl,? hmotnost NaCl a hmotnost H 2 O [30g NaCl + 570g H 2 O] 7) 250g 8% Na 2 CO 3,? hmotnost Na 2 CO 3 (čistota: 96%) [20,83g] 8) Fyziologický roztok je 150mM. Jaká je jeho procentuální koncentrace? [ 0,9%]

21 9) 14g KOH / 100ml MW = 56,1g; C =? [ 2,5M ] 10) C(HNO 3 ) = 5,62M; ρ = 1,18g/cm 3 (hustota), MW = 63g/mol,? % [ 30% ] 11) 10% HCl; ρ = 1,047g/cm 3, MW = 36,5 g/mol? C(HCl) [ 2,87M ]

22 DŮLEŽITÉ DEFINICE molární koncentrace (= molarita) M = mol/1000 ml 1M roztok obsahuje 1 mol rozpuštěné látky v 1000 ml (= 1L) roztoku 0,5M roztok obsahuje 0,5 mol rozpuštěné látky v 1000 ml (= 1L) roztoku procentuální koncentrace % = g/100g 1% roztok obsahuje 1 g rozpuštěné látky ve 100 g roztoku 0,5% roztok obsahuje 0,5 g rozpuštěné látky ve 100 g roztoku

23 Cvičení na doma Vypočítejte molární koncentraci 30% HNO 3, jejíž hustota ρ = 1,18 g/cm 3, MW = 63 g/mol. (5,62 M) Vypočítejte procentuální koncentraci 2,87M HCl o ρ = 1,047 g/cm 3, MW = 36,5 g/mol. (10%) Vypočítejte molární koncentraci roztoku, který ve 100 ml obsahuje 14 g KOH (MW = 56,1 g/mol). Pro zjednodušení uvažujte, že 1mL roztoku = 1g. (2,5 M) Vypočítejte molaritu 70% HClO 4 (ρ = 1,67g/cm 3, MW = 100,5 g/mol). (11,63 M) Vypočítejte procentuální koncentraci 11,63 M HClO 4 (ρ = 1,67g/cm 3, MW = 100,5 g/mol). (70%)

24 Cvičení na doma Máte připravit 2 litry 0,1 M HCl. K dispozici je lahev 35% HCl s těmito údaji: 1 L = 1,18 kg, molární hmotnost HCl = 36,5 g/mol. Kolik mililitrů 35% kyseliny použijete? (17,68 ml) Máte připravit 250 ml 0,1 M amoniaku. K dispozici je lahev 25% amoniaku s těmito údaji: 1 L = 0,91 kg, molární hmotnost amoniaku = 17,0 g/mol. Kolik mililitrů 25% amoniaku použijete? (1,87 ml) Máte připravit 1 litr 1 M kyseliny octové. K dispozici je lahev 99% kyseliny octové s těmito údaji: 1 L = 1,05 kg, molární hmotnost kyseliny octové = 60,0 g/mol. Kolik mililitrů 99% kyseliny použijete? (57,7 ml) Máte připravit 0,5 litru 1 M HClO 4. K dispozici je lahev 70% HClO 4 s těmito údaji: 1 L = 1,67 kg, molární hmotnost HClO 4 = 100,5 g/mol. Kolik mililitrů 70% kyseliny použijete? (42,99 ml)

25 Do tabulky analytů vyšetřovaných v krvi doplňte hodnoty koncentrací (fyziologické rozmezí) v alternativních jednotkách (převod: molární koncentrace používaná v ČR hmotnostní koncentrace používaná v zahraniční literatuře) analyt MW (g/mol) hmotnostní koncentrace (v mg/dl nebo µg/dl) molární koncentrace (v mmol/l nebo µmol/l) glukóza mg/dl... mmol/l kyselina mléčná mg/dl 0,5-2,2 mmol/l cholesterol 387 do 200 mg/dl do... mmol/l amoniak µg/dl µmol/l bilirubin 585 0,1-1,2 mg/dl... µmol/l kyselina močová mg/dl µmol/l kreatinin 113 0,84-1,25 mg/dl... µmol/l močovina mg/dl 2,8-7,2 mmol/l

26 Výsledky: analyt molární hmotnost (g/mol) hmotnostní koncentrace (v mg/dl nebo µg/dl) molární koncentrace (v mmol/l nebo µmol/l) glukóza mg/dl 3,9-5,9 mmol/l kyselina mléčná 90 4,5-20 mg/dl 0,5-2,2 mmol/l cholesterol 387 do 200 mg/dl do 5,2 mmol/l amoniak µg/dl µmol/l bilirubin 585 0,1-1,2 mg/dl 2-21 µmol/l kyselina močová 168 3,6-8,2 mg/dl µmol/l kreatinin 113 0,84-1,25 mg/dl µmol/l močovina mg/dl 2,8-7,2 mmol/l