תוֹכֶן

• לדרוך
• חלק 1 מתוך 3: הידע הבסיסי של ריכוזים
• חלק 2 מתוך 3: טיטרציה
• חלק 3 מתוך 3: קביעת מליחות באקווריום
• טיפים
• אזהרות

בכימיה או כימיה, אחד פִּתָרוֹן תערובת הומוגנית של שני דברים - אחד חומר מומס ו מֵמֵס אוֹ מֵמֵס בו מומס החומר. ריכוז הוא מדד לכמות המומס בממיס. יכולות להיות סיבות רבות לקביעת ריכוז הפתרון, אך הכימיה המעורבת זהה בין אם אתה בודק את רמת הכלור בבריכה או מבצע ניתוח מציל חיים על דגימת דם. מדריך זה ילמד אותך כמה חלקים בסיסיים בכימיה של פתרונות, ואז יעבור אותך בהליך של יישום מעשי נפוץ - תחזוקת אקווריום.

לדרוך

חלק 1 מתוך 3: הידע הבסיסי של ריכוזים

1. שיטת סימון ריכוזים. ריכוז של חומר הוא כמות המומס הזה חלקי כמות הממיס. עם זאת, מכיוון שישנן דרכים שונות לביטוי כמות החומר הנתון, ניתן גם לייצג ריכוז בדרכים שונות. כאן תמצא את האיות הנפוץ ביותר:
   • גרם לליטר (גרם / ליטר) המסה של מומס בגרמים מומסת בנפח נתון של תמיסה (שאינה בהכרח זהה לנפח הממיס.) משמשת בדרך כלל לפתרונות של מוצקים בממיסים נוזליים.
   • מולאריות (מ ') מספר השומות של מומס חלקי נפח התמיסה.
   • חלקים למיליון (עמודים לדקה) היחס בין מספר החלקיקים (בדרך כלל בגרמים) של מומס למיליון חלקיקים של תמיסה, כפול 10. משמש בדרך כלל לתמיסות מים מדוללות מאוד (1 ליטר מים = 1000 גרם).
   • אחוז החומר המורכב. יחס החלקיקים (שוב בגרמים) של מומס לכל 100 חלקיקים של תמיסה, מבוטא באחוזים.
2. דע אילו נתונים אתה צריך כדי למצוא ריכוז. למעט מולאריות (ראה להלן), הדרכים הנפוצות לכתוב ריכוז כאמור לעיל מחייבות אותך לדעת את מסת המומס ואת המסה או הנפח של התמיסה שהתקבלה. בעיות כימיות רבות הדורשות מציאת ריכוז הפתרון אינן נותנות לך מידע זה. אם כן, תצטרך לעבוד עם מה שאתה יודע כדי לגלות מידע זה.
   • דוגמא: נניח שעלינו למצוא את הריכוז (בגרמים לליטר) של תמיסה המיוצרת על ידי המסת 1/2 כפית מלח ב -2 ליטר מים. אנו יודעים גם כי כפית אחת של מלח היא כ 6 גרם. במקרה זה ההמרה קלה - הכפלו: 1/2 כפיות x (6 גרם / 1 כפית) = 3 גרם מלח. 3 גרם מלח חלקי 2 ליטר או מים = 1.5 גרם / ליטר
3. למד כיצד לחשב טוחנות. מולאריות דורשת ממך לדעת את מספר השומות של המומס שלך, אך ניתן להסיק זאת בקלות אם ידוע לך על מסת המומס והנוסחה הכימית. לכל יסוד כימי יש "מסה טוחנת" (MM) ידועה - מסה ספציפית לשומה אחת מאותו יסוד. מסות טוחנות אלה נמצאות בטבלה המחזורית (בדרך כלל תחת הסמל הכימי ושם היסוד.) פשוט הוסף את המסה הטוחנת של מרכיבי המומס כדי לקבל את המסה הטוחנת. ואז הכפל את המסה הידועה של המומס ב- (1 / MM של המומס שלך) כדי למצוא את כמות המומס שלך בשומות.
   • דוגמא: נניח שאנחנו רוצים למצוא את הטוחנות של תמיסת המלח הנ"ל. רק לסיכום, יש לנו 3 גרם מלח (NaCl) ב -2 ליטר מים. התחל בלגלות מה הם המסה הטוחנת של Na ו- Cl על ידי התבוננות בטבלה המחזורית. Na = כ- 23 גרם למול ו- Cl = כ- 35.5 גרם למול. לפיכך, MM של NaCl = 23 + 35.5 = 58.5 גרם למול. 3 גרם NaCl x (1 שומה NaCl / 58.5 גרם NaCl) = 0.051 שומה NaCl. 0.051 שומה NaCl / 2 ליטר מים = .026 M NaCl
4. תרגול תרגילים סטנדרטיים על חישוב ריכוזים. הידע הנ"ל הוא כל מה שאתה צריך כדי לחשב את הריכוזים במצבים פשוטים. אם אתה יודע את המסה או הנפח של התמיסה וכמות המומס שנוספה באופן עקרוני, או שאתה יכול להסיק זאת מהמידע המופיע בהצהרה, אתה אמור להיות מסוגל למדוד את ריכוז הפתרון בקלות. עשה בעיות תרגול כדי לשפר את כישוריך. עיין בתרגילים לדוגמה שלהלן:
   • מה הטוחנות של NaCL בתמיסה של 400 מ"ל, המתקבלת על ידי הוספת 1.5 גרם NaCl למים?
   • מה הריכוז, בעמ"ש, של תמיסה הנעשית על ידי הוספת 0.001 גרם עופרת (Pb) ל -150 ליטר מים? (1 ליטר מים = 1000 גרם) במקרה זה, נפח התמיסה יגדל בכמות זעירה על ידי הוספת החומר, כך שתוכלו להשתמש בנפח הממיס כנפח התמיסה.
   • מצא את הריכוז בגרם לליטר של תמיסת 0.1 ליטר שנעשתה על ידי הוספת 1/2 מולקולת KCl למים. לבעיה זו, עליך לעבוד מקדימה לאחור באמצעות המסה הטוחנת של KCL כדי לחשב את מספר הגרמים של KCl במומס.

חלק 2 מתוך 3: טיטרציה

1. להבין מתי להחיל טיטרציה. טיטרציה היא טכניקה בה משתמשים כימאים לחישוב כמות המומס הקיימת בתמיסה. כדי לבצע טיטרציה, אתה יוצר תגובה כימית בין המומס למגיב אחר (בדרך כלל מומס). מכיוון שאתה יודע את הכמות המדויקת של המגיב השני שלך ואתה יודע את המשוואה הכימית של התגובה בין המגיב והממיס, אתה יכול לחשב את כמות המומס שלך על ידי מדידת כמות המגיב שאתה צריך לצורך התגובה עם המומס לְהַשְׁלִים.
   • לכן, טיטרציות יכולות להיות מאוד שימושיות בחישוב ריכוז הפתרון אם אינך יודע כמה מוסף נוסף בתחילה.
   • אם אתה יודע כמה ממס יש בתמיסה, אין צורך לטיטר - רק למדוד את נפח התמיסה שלך ולחשב את הריכוז, כמתואר בחלק 1.
2. הגדר את ציוד הטיטרציה שלך. כדי לבצע טיטרציות מדויקות אתה צריך ציוד נקי, מדויק ומקצועי. השתמש בבקבוק ארלנמאייר או בכוס מתחת לבורט מכויל המחובר לבורט. זרבובית הבורטה צריכה להיות בצוואר הבקבוקון או בכוס מבלי לגעת בקירות.
   • וודא כי כל הציוד מנוקה בעבר, נשטף במים ללא יונים ויבש.
3. ממלאים את הבקבוקון ובורטה. מדוד בצורה מדויקת כמות קטנה של הפתרון הלא ידוע. כשהוא מומס, החומר מתפשט באופן שווה דרך הממיס, כך שריכוז הדגימה הקטנה הזו של התמיסה יהיה זהה לזה של התמיסה המקורית. מלא את הבורטה שלך בתמיסה של ריכוז ידוע שיגיב עם הפתרון שלך. רשום את נפח התמיסה המדויק בבורטה - הפחת את הנפח הסופי כדי למצוא את התמיסה הכוללת המשמשת בתגובה.
   • שים לב: אם התגובה בין התמיסה בבורטה למומס שבבקבוק לא מראה סימן לתגובה, כן אינדיקטור בבקבוק. אלה משמשים בכימיה כדי לספק אות חזותי כאשר פתרון מגיע לנקודת השקילות או לנקודת הסיום. אינדיקטורים משמשים בדרך כלל לטיטרציות לבחינת תגובות חומצה-בסיס וחמצון, אך ישנם גם מספר אינדיקטורים אחרים. התייעץ בספר לימוד בכימיה או חפש באינטרנט כדי למצוא אינדיקטור מתאים לתגובתך.
4. התחל בטיטרציה. הוסיפו לאט לאט תמיסה מהבורט ("הטיטרנט") לבקבוקון. השתמש במקל ערבוב מגנטי או במקל ערבוב זכוכית כדי לערבב בעדינות את התמיסה תוך כדי התגובה. אם הפיתרון שלך מגיב באופן גלוי, אתה אמור לראות סימנים מסוימים לכך שמתרחשת תגובה - שינוי בצבע, בועות, שאריות וכו '. אם אתה משתמש במחוון, אתה עשוי לראות כל טיפה עוברת דרך הבורטה אל הבקבוק הנכון שינוי צבע.
   • אם התגובה מביאה לשינוי בערך ה- pH או בפוטנציאל, ניתן להוסיף קוראי pH או פוטנציומטר לבקבוקון כדי לאמוד את התקדמות התגובה הכימית.
   • לקבלת טיטרציה מדויקת יותר, עקוב אחר ה- pH או הפוטנציאל כאמור לעיל, וציין בכל פעם כיצד התגובה מתנהלת לאחר הוספת כמות קטנה של טיטרנט. זממו את חומציות התמיסה או את הפוטנציאל לעומת נפח התוספת titrant. תראה שינויים חדים בשיפוע העקומה בנקודות השקילות של התגובה.
5. האט את הטיטרציה שלך. כאשר התגובה הכימית שלך מתקרבת לנקודת הסיום, האט את הטיטרציה להתקדמות טיפתית. אם אתה משתמש במחוון, ייתכן שתבחין שהצבע מהבהב נמשך זמן רב יותר. עכשיו המשך לטיטר כמה שיותר לאט עד שתוכל לקבוע את הצניחה המדויקת שתגרום לתגובתך להגיע לנקודת הסיום. במקרה של אינדיקטור, בדרך כלל אתה מסתכל על שינוי הצבעים המוקדם ביותר האפשרי בתגובה.
   • הקלט את הכרך הסופי בביורט שלך. חיסור זה מנפח ההתחלה בבורטה, תוכלו למצוא את הנפח המדויק של הטיטרנט בו השתמשתם.
6. חשב את כמות המומס בתמיסה שלך. השתמש במשוואה הכימית לתגובה בין הכותרת שלך לתמיסה כדי למצוא את מספר השומות של המומס בבקבוק. לאחר שתמצא את מספר שומות המומס, אתה יכול פשוט לחלק אותו לנפח התמיסה בבקבוק כדי למצוא את טוחנות התמיסה, או להמיר את מספר השומות לגרמים ולחלק לנפח התמיסה. , כדי לקבל את הריכוז ב- g / L. זה דורש מעט ידע בסיסי בסטואיכיומטריה.
   • לדוגמא, נניח שהשתמשנו ב- 25 מ"ל של 0.5 M NaOH בטיטרציה של תמיסת HCl במים לנקודת השקילות. לתמיסת ה- HCl היה נפח של 60 מ"ל לטיטרציה. כמה שומות של HCl יש בתמיסה שלנו?
   • כדי להתחיל, בואו נסתכל על המשוואה הכימית לתגובת NaOH ו- HCl: NaOH + HCl> H₂O + NaCl
   • במקרה זה, מולקולה אחת של NaOH מגיבה עם מולקולה אחת של HCl עם התוצרים מים ו- NaCl. לכן מכיוון שהוספת מספיק NaOH בכדי לנטרל את כל ה- HCl, מספר השומות של NaOH הנצרכות בתגובה יהיה שווה למספר השומות של HCl בבקבוק.
   • אז בואו נגלה מה כמות NaOH בשומות. 25 מ"ל NaOH = 0.025 L NaOH x (0.5 mol NaOH / 1 ליטר) = 0.0125 שומה NaOH.
   • מכיוון שהסקנו ממשוואת התגובה כי מספר השומות של NaOH הנצרכות בתגובה = מספר השומות של HCl בתמיסה, אנו יודעים כעת שיש 0.0125 שומות HCl בתמיסה.
7. חשב את ריכוז הפתרון שלך. עכשיו שאתה יודע את כמות המומס בתמיסה שלך, קל למצוא את הריכוז מבחינת מולאריות. כל שעליך לעשות הוא לחלק את מספר שומות המומס בתמיסה שלך לנפח מדגם התמיסה שלך (לֹא נפח הכמות הגדולה יותר שלקחתם את הדגימה.) התוצאה היא מולאריות הפתרון שלכם!
   • כדי למצוא את הטוחיות של הדוגמה לעיל, חלק את מספר השומות של HCl בנפח הבקבוקון. 0.0125 שומה HCl x (1 / 0.060 ליטר) = 0.208 מ 'HCl.
   • כדי להמיר טוחנות ל- g / L, ppm או אחוז ההרכב, המירו את מספר השומות של המומס שלכם למסה (תוך שימוש במסה הטוחנת של המומס שלכם). עבור ppm ואחוז התרכובת, עליכם להמיר גם את הנפח של הפתרון שלך למסה (באמצעות גורם המרה כגון צפיפות, או פשוט על ידי שקלולו), ואז הכפל את התוצאה ב- 10 או 10, בהתאמה.

חלק 3 מתוך 3: קביעת מליחות באקווריום

1. קח דגימת מים מהמיכל שלך. הקלט את עוצמת הקול בצורה מדויקת. במידת האפשר, למדוד את עוצמת הקול ביחידות SI כגון mL - קל להמיר את אלה ל- L.
   • בדוגמה זו אנו בודקים את המליחות במים באקווריום, את ריכוז המלח (NaCl) במים. נניח שאנו לוקחים דגימת מים למטרה זו 3 מ"ל מהאקווריום ואז קבע את התשובה הסופית שתינתן g / L.
2. טיטר את דגימת המים. בחר טיטרנט שמייצר תגובה נראית לעין במומס. במקרה זה אנו משתמשים בתמיסה של 0.25 M AgNO₃ (חנקת כסף), תרכובת המייצרת מלח כלור בלתי מסיס כאשר הוא מגיב עם NaCl בתגובה הבאה: AgNO₃ + NaCl> NaNO₃ + AgCl. המלח (AgCl) יהיה גלוי כשאריות לבנות מעוננות הצפות וניתנות להפרדה מהתמיסה.
   • טיטר את חנקת הכסף מבורטה או ממחט הזרקה קטנה לדגימת האקווריום עד שהפתרון הופך להיות מעונן. עם מדגם כל כך קטן חשוב בְּדִיוּק קבע כמה חנקת כסף הוספת - למד בקפידה כל טיפה.
3. המשך עד לתגובה. כאשר חנקת הכסף מפסיקה להעכיר את התמיסה, תוכלו לציין את מספר המ"ל שנוסף. טיטר את AgNO3 איטי מאוד והתבונן מקרוב בפתרון, במיוחד כשנקודת הסיום מתקרבת.
   • נניח שיש 3 מיליליטר של 0.25 M AgNO₃ היה הכרחי כדי שהתגובה תסתיים והמים לא עננו עוד יותר.
4. קבע את מספר השומות של הטיטרנט. שלב זה קל - הכפל את נפח הטיטרנט שהוספת במולריות. זה ייתן לך את מספר השומות של טיטרנט בשימוש.
   • 3 מ"ל x 0.25 M = 0.003 L x (.25 שומות AgNO₃/ 1 ליטר) = 0.000075 שומה AgNO₃.
5. קבע את מספר השומות של המומס שלך. השתמש במשוואת התגובה כדי להמיר את מספר השומות של AgNO₃ לשומות NaCl. משוואת התגובה היא: AgNO₃ + NaCl> NaNO₃ + AgCl. כי AgNO שומה אחת₃ מגיב עם 1 שומה של NaCl, כעת אנו יודעים שמספר השומות של NaCl בתמיסה שלנו = מספר השומות של AgNO₃ שמתווסף: 0.000075 מול.
   • במקרה זה: 1 שומה של AgNO₃ מגיב עם 1 מול של NaCl. אבל אם שומה אחת של טיטרנט מגיבה עם 2 שומות של המומס שלנו, אז נכפיל את מספר השומות של הטיטרנט שלנו ב -2 כדי לקבל את מספר השומות של המומס שלנו.
   • לעומת זאת, אם 2 שומות מהטיטרנט שלנו מגיבות בשומה אחת של המומס שלנו, אז אנו מחלקים את מספר השומות של הטיטרנט לשניים.
   • כללים אלה תואמים באופן פרופורציונאלי ל -3 שומות של טיטרנט ו 1 שומה של מומס, 4 שומות של טיטרנט ו 1 חפרפרת של מומס וכו ', כמו גם לשומה אחת של טיטרנט ושלושה שומות של מומס, 1 שומה של טיטרנט ו -4 שומות של מומס, וכו '
6. המירו את מספר השומות המומס שלכם לגרמים. לשם כך יהיה עליך לחשב את המסה הטוחנת של המומס ולהכפיל אותה במספר השומות של המומס שלך. כדי למצוא את המסה הטוחנת של NaCl, השתמש בטבלה המחזורית כדי למצוא ולהוסיף את המשקל האטומי של המלח (Na) והכלוריד (Cl).
   • MM Na = 22,990. MM Cl = 35,453.
   • 22,990 + 35,453 = 58.443 גרם למול
   • 0.000075 שומה NaCl x 58.442 גרם / שומה = 0.00438 שומה NaCl.
   • שים לב: אם יש יותר מאחת מסוגים מולקולה באטום, עליכם להוסיף את המסה הטוחנת של האטום מספר פעמים. לדוגמא, אם אתה המסה הטוחנת של AgNO₃היית מוסיף את מסת החמצן שלוש פעמים מכיוון שיש במולקולה שלושה אטומי חמצן.
7. חשב את הריכוז הסופי. יש לנו את המסה של המומס שלנו בגרמים ואנחנו יודעים את נפח פתרון הבדיקה. כל שעלינו לעשות כעת הוא לחלק: 0.00438 גרם NaCl / 0.003 L = 1.46 גרם NaCl / L.
   • מליחות מי הים היא כ- 35 גרם NaCl / L. האקווריום שלנו לא מלוח מספיק בשביל דגים ימיים.

טיפים

• למרות שהמומס והממס עשויים להתקיים במצבים שונים (מוצקים, נוזליים או גזים) כאשר הם מופרדים, התמיסה שנוצרת כאשר החומר מתמוסס תהיה באותו מצב כמו הממס.
• Ag + 2 HNO3 → AgNO3 + NO2 + H2O
• השתמש רק בפלסטיק שקוף או בזכוכית.
• הנה דוגמה לסרטון: [1]

אזהרות

• אחסן את תמיסת AgNO3 בבקבוק כהה סגור. הוא רגיש לאור.
• היזהר בעבודה עם חומצות חזקות או בסיסים. ודא שיש מספיק אוויר צח בחדר.
• הרכיבו משקפי בטיחות וכפפות.
• אם ברצונך להחזיר את הכסף, שים לב לדברים הבאים: Cu (s) + 2 AgNO3 (aq) → Cu (NO3) 2 + 2 Ag (s) זכור ש- (s) פירושו מוצק.