Co znamená 3% roztok?

Existují různé způsoby, jak vyjádřit složení roztoku. Nejčastěji se používá hmotnostní zlomek rozpuštěné látky, molární a normální koncentrace. Podívejme se na příklady řešení praktických problémů souvisejících se zjišťováním těchto veličin.

Obsah

Jednou z nejdůležitějších vlastností roztoku je koncentrace, která vyjadřuje obsah rozpuštěné látky v určitém množství roztoku nebo rozpouštědla. V každém roztoku je obsah látky jiný, proto je důležité znát kvantitativní složení roztoku. Existují různé způsoby, jak vyjádřit koncentraci roztoků. Nejčastěji se používá hmotnostní zlomek rozpuštěné látky, molární a normální koncentrace.

Hmotnostní zlomek rozpuštěné látky (procentní koncentrace)

Hmotnostní zlomek rozpuštěné látky ω_B je bezrozměrná veličina rovna poměru hmotnosti rozpuštěné látky m_B k celkové hmotnosti roztoku m:

Protože hmotnost rozpuštěné látky je vždy menší než hmotnost roztoku, je tento poměr vždy menší než jedna. Hmotnostní zlomek rozpuštěné látky ω_B vyjádřeno ve zlomcích jednotky nebo nejčastěji v procentech, tak se tato koncentrace nazývá procento:

kde
m_B – hmotnost rozpuštěné látky v g,
m – hmotnost roztoku vg.

Ukazuje se procentuální koncentrace kolik gramů rozpuštěné látky je ve 100 gramech roztoku. Například hmotnostní zlomek NaCl rozpuštěného ve vodě je 0,05 nebo 5 %. To znamená, že 100 g roztoku obsahuje 5 g chloridu sodného a tedy 95 g vody.

Kolik gramů síranu draselného a vody je potřeba k přípravě 300 g 5% roztoku?

kde ω(K₂SO₄) – hmotnostní zlomek síranu draselného v %,

m – hmotnost roztoku vg

m(H₂O) = 300 g – 15 g = 285 g.

K přípravě 300 g 5% roztoku síranu draselného je tedy třeba vzít 15 g K₂SO₄ a 285 g vody.

V praxi se při stanovení množství kapalného rozpouštědla nebo roztoku měří jejich objem V. K určení hmotnosti kapaliny se v tomto případě používá její hustota ρTo znamená, že

Hustota roztoků se zpravidla měří v g/ml nebo, což je stejné, v g/cm³. Při použití tohoto vztahu je tedy nutné měřit objem roztoku v mililitrech.

Molární koncentrace

Molární koncentrace c_B ukazuje, kolik molů rozpuštěné látky je obsaženo v 1 litru roztoku:

kde
n_B – množství látky na mol,
V – objem roztoku v l,
m_B – hmotnost rozpuštěné látky v g,
М_B – molární hmotnost rozpuštěné látky v g/mol.

Molární koncentrace se měří v mol/l a označuje se „M” Například 2 M NaOH je dvoumolární roztok hydroxidu sodného. Jeden litr takového roztoku obsahuje 2 moly látky nebo 80 g (M (NaOH) = 40 g/mol).

Jaká je hmotnost chromanu draselného K₂Cro₄ Potřebujete k přípravě vzít 1,2 litru 0,1 M roztoku?

K přípravě 1,2 litru 0,1 M roztoku tedy potřebujete 23,3 g K₂Cro₄ a rozpustí se ve vodě a objem se upraví na 1,2 litru.

Normalita roztoku (normální koncentrace, ekvivalent molární koncentrace)

Normálnost roztoku udává počet gramekvivalentů dané látky v jednom litru roztoku nebo počet miligramekvivalentů v jednom mililitru roztoku. Gramový ekvivalent látky je počet gramů látky, který se číselně rovná jejímu ekvivalentu. U komplexních látek je to látkové množství odpovídající přímo nebo nepřímo při chemických přeměnách 1 gramu vodíku nebo 8 gramům kyslíku. Ekvivalentem je konvenční jednotka ekvivalentní jednomu H + iontu v acidobazických reakcích nebo jednomu elektronu v redoxních reakcích.

Э_základy = M_základy / počet hydroxylových skupin nahrazených v reakci;

Э_kyseliny = M_kyseliny / počet vodíkových atomů nahrazených v reakci;

Э_sůl = M_sůl / součin počtu kationtů a jeho náboje.

Vypočítejte gramekvivalenty (g-ekv.) kyseliny sírové, hydroxidu vápenatého a síranu hlinitého.

V praxi se normální koncentrace, analogicky s molární koncentrací, vyjadřuje v mol/l (v odborné literatuře se můžete setkat se zápisem g-eq/l nebo mol-eq/l).

kde
m_B – hmotnost rozpuštěné látky v g,
Э_B – gramekvivalent látky,
V – objem roztoku v l (nebo dm³).

Tato metoda vyjadřování koncentrace roztoků se používá v případech, kdy je rozpuštěná látka zapojena do reakce, a k provádění výpočtů, kde je vhodné použít zákon ekvivalentů.

Hodnoty normality jsou označeny písmenem „Н“(nebo”N“). Například desetinný roztok kyseliny sírové je označen jako „0,1N roztok H₂SO₄” Protože normalitu lze určit pouze pro danou reakci, nemusí být hodnota normality stejného řešení v různých reakcích stejná. Tedy jednomolární roztok H₂SO₄ bude jedna-normální, když má reagovat s alkálií za vzniku hydrogensíranu NaHSO₄a binormální v reakci s tvorbou Na₂SO₄.

Vypočítejte molaritu a normalitu 70% roztoku H₂SO₄ (p = 1,615 g/ml).

Pro výpočet molarity a normality potřebujete znát počet gramů H₂SO₄ v 1 litru roztoku. 70% H roztok₂SO₄ obsahuje 70 g H₂SO₄ ve 100 g roztoku. Toto hmotnostní množství roztoku zabírá objem:

V = m/p = 100/1,615 = 61,92 ml

1 litr roztoku tedy obsahuje 70 × 1000 / 61,92 = 1130,49 g H₂SO₄. Molarita tohoto roztoku je tedy rovna:

Normálnost tohoto roztoku (za předpokladu, že se kyselina použije v reakci jako dvojsytná kyselina) je rovna:

Molalita (molální koncentrace)

Tento způsob vyjádření koncentrace roztoků je poměrně vzácný. Typicky potřeba jeho použití vyvstává v případech, kdy je diskutován vliv koncentrace na změnu bodu tuhnutí nebo varu roztoku ve srovnání s čistým rozpouštědlem.

Ukazuje se molární koncentrace kolik molů rozpuštěné látky na 1000 g rozpouštědla. Molalitu lze vypočítat pomocí vzorce:

kde
m_B – hmotnost rozpuštěné látky v g,
М_B – molární hmotnost rozpuštěné látky v g/mol,
m – hmotnost rozpouštědla v g.

Titr roztoku

V analytické chemii se také používá pojem „titr roztoku“. Titr ukazuje, kolik gramů rozpuštěné látky je obsaženo v 1 ml (cm³) roztoku:

kde
m_B – hmotnost látky vg, odebraná k přípravě daného objemu titrovaného roztoku,
V je stanovený objem titrovaného roztoku v ml.

Bibliografie

1. „Laboratorní techniky a metody vyjádření koncentrace roztoků“ (Rogatykh S.V., Golovina T.P. 2021) (stáhnout pdf).
2. „Obecná chemie. Směrnice pro vyplnění testových úkolů pro studenty prvního ročníku všech specializací“ (Vasiliev V.V., Kolchugin A.V., Opolovnikov V.R., Priyatkin G.M. 2014) (stáhnout pdf).
3. „Pokyny a doporučení pro přípravu titrovaných roztoků“ (Petrov A.Yu., Melnikova O.A., Melnikov M.Yu., Kinyov M.Yu., Kirshina O.V. 2014) (stáhnout pdf).

31 Leden 2024 g. 16: 43