Základní chemické výpočty I Tomáš Kučera tomas.kucera@lfmotol.cuni.cz Ústav lékařské chemie a klinické biochemie 2. lékařská fakulta, Univerzita Karlova v Praze a Fakultní nemocnice v Motole 2017
Relativní hmotnosti Relativní atomová hmotnost A r je číslo, které udává, kolikrát je hmotnost průměrného atomu přirozené směsi izotopů daného prvku větší než jedna atomová hmotnostní jednotka. Atomová hmotnostní jednotka 1 /12 hmotnosti volného neutrálního atomu izotopu uhlíku 12 6C v jaderném a elektronovém základním stavu. u. = 1,660 56 10 27 kg Relativní molekulová hmotnost M r = i (A r) i M r udává, kolikrát je hmotnost průměrné molekuly dané látky větší než 1 u nezaměňovat s molární hmotností!
Látkové množství & Co. Mol je jen číslo Soustava má látkové množství jeden mol (n = 1 mol) právě tehdy, když obsahuje tolik elementárních jedinců, kolik je atomů v 0,012 kg izotopu uhlíku 12 6 C. Jaké číslo? N A = 6,022 141 29(27) 10 23 mol 1 Avogadrova konstanta důležitá fyzikálně chemická konstanta Základní vztah Vztah hmotnosti, látkového množství a molární hmotnosti: n = m M Molární hmotnost M hmotnost jednoho molu látky. Jednotkou je obvykle g mol 1. Číselně rovna M r, resp. A r (platí pro g mol 1 ).
Jak je to s plyny Molární objem 1 mol (ideálního) plynu má za standardního tlaku a při teplotě 0 C objem asi 22,414 dm 3, při 25 C asi 24,465 dm 3. Tento objem se nazývá molární objem a značí se V M V M = 22,4 dm 3 mol 1 Základní vztah Pro objem a látkové množství daného plynu platí: V = n V M
Vyjadřování složení směsi Hmotnostní zlomek w i části celku je poměr hmotnosti této části ku hmotnosti celku. Lze vyjádřit i jako % ( m /m) či % ( w /w): w i = m i m t ; %( m /m) = m i m t 100; i w i = 1 Hmotnostní koncentrace ϱ i složky celku je poměr hmotnosti této složky ku objemu celku: ϱ i = m i V t [ g l 1 ] ; i ϱ i = ϱ (hustota) [ g ] [ % ( m /V) či % ( w /V) = ϱ i = 0,1 ϱ i g l 1 ] 100 ml ne zcela správný, ale hojně používaný zápis ϱ i.
Vyjadřování složení směsi Objemový zlomek ϕ i složky je poměr objemu složky ku součtu objemů všech složek celku. Lze vyjádřit i jako % ( V /V): ϕ i = V i i V i ; %( V /V) = V i i V 100; i i ϕ i = 1 Objemová koncentrace (c V ) i složky je poměr objemu složky ku objemu celku: (c V ) i = V i V t Není totožná s ϕ i, protože kvůli objemové kontrakci a dilataci i V i V t
Vyjadřování složení směsi Molární zlomek χ i části celku je poměr látkového množství této části k látkovému množství celku. Lze vyjádřit i jako % ( n /n): χ i = n i n t ; %( n /n) = n i n t 100; Molární koncentrace (molarita) i χ i = 1 (c M ) i složky je poměr látkového množství složky k objemu celku: (c M ) i = n i V t [ mol l 1 ] (c M ) i udává látkové množství rozpuštěné látky v 1 l roztoku
Vyjadřování složení směsi Molalita (c m ) i složky je poměr látkového množství složky ku hmotnosti rozpouštědla: (c m ) i = n i m solvent [ mol kg 1 ] (c m ) i udává látkové množství rozpuštěné látky v 1 kg rozpouštědla
Směšování různě koncentrovaných roztoků Směšovací (zřeďovací) rovnice roztok o hmotnosti m 1 a hmotnostním zlomku w 1 + roztok o hmotnosti m 2 a hmotnostním zlomku w 2 roztok o hmotnosti m t a hmotnostním zlomku w t m 1 w 1 + m 2 w 2 + + m i w i = m t w t m 1 + m 2 + + m i = m t!!! platí jen pro roztoky téže látky!!! směšovací rovnice
Příklad 1 Zadání Jakou hmotnost má 5 mol hydroxidu sodného? (M r = 40)
Příklad 2 Zadání Jaké látkové množství vody zaujme objem 216 cm 3?
Příklad 3 Zadání Jaký objem zabere 50,0 g vodíku při teplotě 0 C?
Příklad 4 Zadání Kolikaprocentní ( m /m) roztok vznikne rozpuštěním 12 g chloridu sodného v 48 cm 3 vody? Kolikaprocentní ( m /V) bude, je-li jeho hustota ϱ = 1,148 kg dm 3?
Příklad 5 Zadání Kolik cm 3 0,10M roztoku AgNO 3 přidáme k 15 cm 3 0,30M roztoku KBr, aby se veškeré ionty Ag + a Br vysrážely jako AgBr?
Příklad 6 Zadání Máte zásobní roztok močoviny o koncentraci 0,5 mol l 1. Jak z něj připravíte 500 ml 3% ( m /V) roztoku? M r = 60
Příklad 7 Zadání Kolik cm 3 26 % ( m /m) kyseliny fosforečné o hustotě 1,1529 g cm 3 je třeba na přípravu 1 l jejího dvoumolárního roztoku?
Příklad 8 Zadání Kolikaprocentní ( m /m) roztok vznikne smícháním 100,0 cm 3 16,00 % ( m /m) (ϱ 1 = 1,175 g cm 3 ) a 200,0 cm 3 42,00 % ( m /m) (ϱ 2 = 1,449 g cm 3 ) roztoku hydroxidu sodného?
Příklad 9 Zadání Do směsi pipetujete 0,2 ml roztoku laktátu (0,45 mol l 1 ), 0,1 ml roztoku NAD + (3 mmol l 1 ), 0,2 ml destilované vody a 0,1 ml roztoku chloridu sodného (25 mmol l 1 ). Jaká je koncentrace NAD + ve směsi? (Neuvažujte žádnou chemickou reakci ani objemovou změnu.)
Příklad 10 Zadání Máte připravit infúzi noradrenalinu o koncentraci 40 mg l 1 v roztoku obsahujícím 0,9 % ( w /V) NaCl a 5 % ( w /V) glukosy (tento roztok máme k dispozici). Noradrenalin je k dispozici v ampulích obsahujících 2 ml roztoku o koncentraci 1 mg ml 1. Jakým objemem roztoku NaCl + Glc naředíte obsah ampule noradrenalinu, abyste dosáhli jeho požadované koncentrace?
Výsledky 1. 200 g 2. 12 mol 3. 556 l 4. 20 % a 23 % 5. 45 ml 6. Prostě použijeme 500 ml zásobního (zde 0,5M = 3% ). 7. 650 ml 8. 34,50 % 9. 0,5 mmol l 1 10. 48 ml
Konec konec Děkuji za pozornost!