Determinació de la concentració d’una solució

Vídeo: Introducción a la titulación | Khan Academy en Español

Content

Per trepitjar
Part 1 de 3: el coneixement bàsic de les concentracions
Part 2 de 3: valoració
Part 3 de 3: Determinació de la salinitat en un aquari
Consells
Advertiments

A Química o Química, un solució una barreja homogènia de dues coses: una substància dissolta i a solvent o bé solvent en què es dissol la substància. Concentració és una mesura de la quantitat de solut en un dissolvent. Hi pot haver molts motius per determinar la concentració d’una solució, però la química implicada és la mateixa tant si esteu provant el nivell de clor en una piscina com si realitzeu una anàlisi que salva vides en una mostra de sang. Aquesta guia us ensenyarà algunes parts fonamentals de la química de les solucions i, a continuació, us guiarà pel procediment d’una aplicació comuna i pràctica: el manteniment de l’aquari.

Per trepitjar

Part 1 de 3: el coneixement bàsic de les concentracions

Mètode de notació de concentracions. Una concentració d’una substància és la quantitat d’aquest solut dividida per la quantitat de dissolvent. Tanmateix, com que hi ha diferents maneres d’expressar la quantitat d’una substància determinada, també és possible representar una concentració de maneres diferents. Aquí trobareu les grafies més habituals:
- Gram per litre (g / L.) La massa d’un solut en grams dissolt en un volum determinat d’una solució (que no és necessàriament el mateix que el volum del dissolvent). Normalment s’utilitza per a solucions de sòlids en dissolvents líquids.
- Molaritat (M.) El nombre de mols d’un solut dividit pel volum de la solució.
- Parts per milió (ppm.) La proporció del nombre de partícules (normalment en grams) d’un solut per cada milió de partícules d’una solució, multiplicada per 10. Normalment s’utilitza per a solucions d’aigua molt diluïdes (1 L d’aigua = 1000 grams).
- Percentatge de substància composta. La proporció de partícules (de nou en grams) d’un solut per cada 100 partícules d’una solució, expressada en percentatge.
Saber quines dades necessita per trobar una concentració. Excepte la molaritat (vegeu més avall), les formes habituals d’escriure una concentració tal com s’indica més amunt requereixen conèixer la massa del solut i la massa o el volum de la solució resultant. Molts problemes químics que requereixen trobar la concentració d’una solució no us proporcionen aquesta informació. Si és així, haureu de treballar amb el que sabeu per conèixer aquesta informació.
- Exemple: Suposem que hem de trobar la concentració (en grams per litre) d’una solució feta dissolent 1/2 culleradeta de sal en 2 litres d’aigua. També sabem que 1 culleradeta de sal fa uns 6 grams. En aquest cas, la conversió és fàcil: multipliqueu: 1/2 culleradetes x (6 grams / 1 culleradeta) = 3 grams de sal. 3 grams de sal dividits per 2 litres o aigua = 1,5 g / L
Apreneu a calcular la molaritat. La molaritat requereix que conegueu el nombre de mols del solut, però es pot deduir fàcilment si coneixeu la massa del solut i la fórmula química. Cada element químic té una "massa molar" coneguda (MM), una massa específica per a un mol d'aquest element. Aquestes masses molars es troben a la taula periòdica (normalment sota el símbol químic i el nom de l’element). Simplement afegiu les masses molars dels components del solut per obtenir la massa molar. A continuació, multipliqueu la massa coneguda del solut per (1 / MM del solut) per trobar la quantitat del solut en mols.
- Exemple: Suposem que volem trobar la molaritat de la solució salina anterior. Només per resumir, tenim 3 grams de sal (NaCl) en 2 litres d’aigua. Comenceu per esbrinar quines són les masses molars de Na i Cl observant la taula periòdica. Na = uns 23 g / mol i Cl = uns 35,5 g / mol. Així, el MM de NaCl = 23 + 35,5 = 58,5 g / mol. 3 grams de NaCl x (1 mol de NaCl / 58,5 g de NaCl) = 0,051 mol de NaCl. 0,051 mols de NaCl / 2 litres d’aigua = 0,026 M de NaCl
Practicar exercicis estàndard de càlcul de concentracions. El coneixement anterior és tot el que necessiteu per calcular les concentracions en situacions senzilles. Si coneixeu la massa o el volum de la solució i la quantitat de solut afegit en principi, o en podeu deduir a partir de la informació proporcionada a l'enunciat, hauríeu de poder mesurar la concentració d'una solució amb facilitat. Feu problemes de pràctica per millorar les vostres habilitats. Vegeu els exemples d'exercicis següents:
- Quina és la molaritat de NaCL en una solució de 400 ml, obtinguda afegint 1,5 grams de NaCl a l’aigua?
- Quina és la concentració, en ppm, d’una solució feta afegint 0,001 g de plom (Pb) a 150 L d’aigua? (1 L d’aigua = 1000 grams) En aquest cas, el volum de la solució augmentarà en una quantitat mínima afegint la substància, de manera que podeu utilitzar el volum del dissolvent com a volum de la solució.
- Trobeu la concentració en grams per litre d’una solució de 0,1 L feta afegint 1/2 mol de KCl a l’aigua. Per a aquest problema, heu de treballar de davant a darrere, utilitzant la massa molar de KCL per calcular el nombre de grams de KCl al solut.

Part 2 de 3: valoració

Comprendre quan s’ha d’aplicar una valoració. La valoració és una tècnica utilitzada pels químics per calcular la quantitat de solut present en una solució. Per realitzar una valoració, creeu una reacció química entre el solut i un altre reactiu (generalment també dissolt). Com que coneixeu la quantitat exacta del vostre segon reactiu i coneixeu l'equació química de la reacció entre el reactiu i el solut, podeu calcular la quantitat del solut mesurant la quantitat de reactiu que necessiteu per a la reacció amb el solut. complet.
- Per tant, les valoracions poden ser molt útils per calcular la concentració d’una solució si no sabeu quant solut es va afegir inicialment.
- Si sabeu quanta quantitat de solut hi ha a la solució, no cal titular-la; només cal mesurar el volum de la solució i calcular la concentració, tal com es descriu a la part 1.
Configureu el vostre equip de valoració. Per realitzar valoracions precises necessiteu equips nets, precisos i professionals. Utilitzeu un matràs o un vas de precipitats Erlenmeyer sota una bureta calibrada connectada a un porta-bureta. El broquet de la bureta ha d’estar al coll del matràs o del vas sense tocar les parets.
- Assegureu-vos que tots els equips estiguin prèviament nets, esbandits amb aigua desionitzada i secs.
Ompliu el matràs i la bureta. Mesureu amb precisió una petita quantitat de la solució desconeguda. Quan es dissol, la substància s’estén uniformement pel dissolvent, de manera que la concentració d’aquesta petita mostra de la solució serà la mateixa que la de la solució original. Ompliu la vostra bureta amb una solució de concentració coneguda que reaccionarà amb la vostra solució. Anoteu el volum exacte de la solució a la bureta: resteu el volum final per trobar la solució total utilitzada en la reacció.
- Presta atenció: si la reacció entre la solució de la bureta i el solut del matràs no mostra cap signe de reacció, ho faràs indicador al matràs. S’utilitzen en química per proporcionar un senyal visual quan una solució arriba al punt d’equivalència o al punt final. Els indicadors s’utilitzen generalment per a les valoracions que examinen les reaccions àcid-base i redox, però també hi ha diversos indicadors. Consulteu un llibre de text de química o busqueu a Internet per trobar un indicador adequat per a la vostra reacció.
Comenceu la valoració. Afegiu lentament una solució de la bureta (el "titrant") al matràs. Utilitzeu un pal magnètic o un pal de vidre per barrejar suaument la solució mentre la reacció està en marxa. Si la vostra solució està reaccionant de manera visible, hauríeu de veure certs signes de que s'està produint una reacció: canvi de color, bombolles, residus, etc. canvi de color.
- Si la reacció produeix un canvi en el valor o potencial del pH, podeu afegir lectors de pH o un potenciòmetre al matràs per avaluar el progrés de la reacció química.
- Per obtenir una valoració més precisa, controleu el pH o el potencial tal i com es mostra anteriorment i observeu cada vegada com es produeix la reacció després d'afegir una petita quantitat de titulant. Representa l’acidesa de la solució o el potencial enfront del volum de titrant afegit. Veureu canvis forts en el pendent de la corba als punts d’equivalència de la resposta.
Alenteu la vostra valoració. A mesura que la vostra reacció química s’acosta al punt final, alenteu la valoració a una progressió gota a gota. Si utilitzeu un indicador, és possible que observeu que els flaixos de color duren més. Ara continueu titulant el més lentament possible fins que pugueu determinar la caiguda exacta que farà que la vostra reacció arribi al punt final. En el cas d’un indicador, generalment fixeu-vos en el canvi de color sostingut el més primerenc possible en la resposta.
- Anoteu el volum final a la bureta. Restant això del volum inicial de la bureta, podeu trobar el volum exacte del titrant que heu utilitzat.
Calculeu la quantitat de solut de la vostra solució. Utilitzeu l’equació química per a la reacció entre el vostre titulant i la solució per trobar el nombre de mols de solut al matràs. Un cop trobeu el nombre de mols de solut, podeu dividir-lo pel volum de la solució al matràs per trobar la molaritat de la solució, o convertir el nombre de mols en grams i dividir-lo pel volum de la solució. , per obtenir la concentració en g / L. Això requereix un petit coneixement bàsic d’estequiometria.
- Per exemple, suposem que hem utilitzat 25 ml de NaOH 0,5 M per valorar una solució d’HCl en aigua fins al punt d’equivalència. La solució de HCl tenia un volum de 60 ml per a la valoració. Quants mols d’HCl hi ha a la nostra solució?
- Per començar, fem una ullada a l’equació química de la reacció de NaOH i HCl: NaOH + HCl> H₂O + NaCl
- En aquest cas, 1 molècula de NaOH reacciona amb 1 molècula d’HCl amb els productes aigua i NaCl. Per tant, perquè heu afegit el NaOH suficient per neutralitzar tot l’HCl, el nombre de mols de NaOH consumits a la reacció serà igual al nombre de mols d’HCl del matràs.
- Esbrinem, doncs, quina és la quantitat de NaOH en mols. 25 ml NaOH = 0,025 L NaOH x (0,5 mol NaOH / 1 L) = 0,0125 mols de NaOH.
- Com que de l’equació de la reacció vam deduir que el nombre de mols de NaOH consumits en la reacció = el nombre de mols d’HCl a la solució, ara sabem que hi ha 0,0125 mols de HCl a la solució.
Calculeu la concentració de la vostra solució. Ara que ja sabeu la quantitat de solut de la vostra solució, és fàcil trobar la concentració en termes de molaritat. Simplement dividiu el nombre de mols de solut de la vostra solució pel volum de la mostra de la solució (no el volum de la quantitat més gran de la qual heu pres la mostra.) El resultat és la molaritat de la vostra solució.
- Per trobar la molaritat de l’exemple anterior, dividiu el nombre de mols d’HCl pel volum del matràs. 0,0125 mols de HCl x (1 / 0,060 L) = HCl 0,208 M.
- Per convertir la molaritat en g / L, ppm o percentatge de composició, converteix el nombre de mols del solut en massa (utilitzant la massa molar del solut). Per a ppm i percentatge del compost, també heu de convertir el volum de la solució a la massa (utilitzant un factor de conversió com la densitat, o simplement pesant-la), multipliqueu el resultat per 10 o 10, respectivament.

Part 3 de 3: Determinació de la salinitat en un aquari

Preneu una mostra d’aigua del dipòsit. Anoteu el volum amb precisió. Si és possible, mesureu el volum en unitats SI, com ara mL; són fàcils de convertir a L.
- En aquest exemple, comprovem la salinitat de l’aigua de l’aquari, la concentració de sal (NaCl) a l’aigua. Suposem que prenem una mostra d’aigua amb aquest propòsit 3 ml de l'aquari i, a continuació, definiu la resposta final que cal donar g / L.
Valoreu la mostra d’aigua. Seleccioneu un titrant que produeixi una reacció ben visible al solut. En aquest cas, fem servir una solució de 0,25 M AgNO₃ (nitrat de plata), un compost que produeix una sal de clor insoluble quan reacciona amb NaCl en la següent reacció: AgNO₃ + NaCl> NaNO₃ + AgCl. La sal (AgCl) serà visible com un residu blanc tèrbol que flota i es pot separar de la solució.
- Valoreu el nitrat de plata d’una bureta o una petita agulla d’injecció a la mostra de l’aquari fins que la solució quedi tèrbola. Amb una mostra tan petita és important exactament determinar la quantitat de nitrat de plata que heu afegit: estudieu bé cada gota.
Continueu fins que acabi la reacció. Quan el nitrat de plata deixi de nublar la solució, es pot observar el nombre de ml afegit. Valoreu l'AgNO3 molt lent i observeu la solució de prop, sobretot quan s’acosta el punt final.
- Suposem que hi ha 3 ml de AgNO de 0,25 M₃ era necessari perquè la reacció acabés i l’aigua no es va entelar més.
Determineu el nombre de mols del titolant. Aquest pas és fàcil: multipliqueu el volum del títol afegit per la molaritat. Això us donarà el nombre de mols de titrant utilitzat.
- 3 mL x 0,25 M = 0,003 L x (, 25 mols AgNO₃/ 1 L) = 0,000075 mol AgNO₃.
Determineu el nombre de mols del solut. Utilitzeu l’equació de reacció per convertir el nombre de mols d’AgNO₃ a mols de NaCl. L'equació de reacció és: AgNO₃ + NaCl> NaNO₃ + AgCl. Perquè 1 mol AgNO₃ reacciona amb 1 mol de NaCl, ara sabem que el nombre de mols de NaCl a la nostra solució = el nombre de mols d’AgNO₃ que s'afegeix: 0,000075 mol.
- En aquest cas: 1 mol d'AgNO₃ reacciona amb 1 mol de NaCl. Però si 1 mol de titrant reacciona amb 2 mols del nostre solut, multiplicaríem el nombre de mols del nostre titrant per 2 per obtenir el nombre de mols del nostre solut.
- En canvi, si 2 mols del nostre titulant reaccionen amb 1 mol del nostre solut, dividim el nombre de mols del titulant per dos.
- Aquestes regles corresponen proporcionalment a 3 mols de titrant i 1 mol de solut, 4 mols de titrant i 1 mol de solut, etc., així com 1 mol de titrant i 3 mols de solut, 1 mol de titrant i 4 mols de solut, etc.
Convertiu el nombre solut de mols en grams. Per fer-ho, haureu de calcular la massa molar del solut i multiplicar-la pel nombre de mols del solut. Per trobar la massa molar de NaCl, utilitzeu la taula periòdica per trobar i afegir el pes atòmic de la sal (Na) i el clorur (Cl).
- MM Na = 22.990. MM Cl = 35.453.
- 22,990 + 35,453 = 58,443 g / mol
- 0,000075 mol de NaCl x 58,442 g / mol = 0,00438 mol de NaCl.
- Presta atenció: Si hi ha més d'un tipus de molècula en un àtom, heu d'afegir la massa molar d'aquest àtom diverses vegades. Per exemple, si sou la massa molar d'AgNO₃, afegiríeu la massa d’oxigen tres vegades perquè hi ha tres àtoms d’oxigen a la molècula.
Calculeu la concentració final. Tenim la massa del solut en grams i coneixem el volum de la solució de prova. Tot el que hem de fer ara és dividir: 0,00438 g NaCl / 0,003 L = 1,46 g de NaCl / L
- La salinitat de l'aigua del mar és d'aproximadament 35 g de NaCl / L. El nostre aquari no és prou salat per als peixos marins.

Consells

Tot i que el solut i el dissolvent poden existir en estats diferents (sòlid, líquid o gasós) quan es separen, la solució formada quan la substància es dissol es trobarà en el mateix estat que l'estat del dissolvent.
Ag + 2 HNO3 → AgNO3 + NO2 + H2O
Utilitzeu només plàstic transparent o vidre.
Aquí teniu un exemple de vídeo: [1]

Advertiments

Emmagatzemeu la solució AgNO3 en una ampolla fosca i tancada. És sensible a la llum.
Aneu amb compte quan treballeu amb àcids o bases forts. Assegureu-vos que hi hagi prou aire fresc a l’habitació.
Porteu ulleres i guants de seguretat.
Si voleu recuperar la plata, tingueu en compte el següent: Cu (s) + 2 AgNO3 (aq) → Cu (NO3) 2 + 2 Ag (s) Recordeu que (s) significa sòlid.