Inhalt

• Schreiten
• Teil 1 von 3: Grundkenntnisse über Konzentrationen
• Teil 2 von 3: Titration
• Teil 3 von 3: Bestimmung des Salzgehalts in einem Aquarium
• Tipps
• Warnungen

In Chemie oder Chemie eine Lösung eine homogene Mischung aus zwei Dingen - einem gelöste Substanz und ein Lösungsmittel oder Lösungsmittel in dem die Substanz gelöst ist. Konzentration ist ein Maß für die Menge an gelöstem Stoff in einem Lösungsmittel. Es kann viele Gründe für die Bestimmung der Konzentration einer Lösung geben, aber die Chemie ist dieselbe, unabhängig davon, ob Sie den Chlorgehalt in einem Pool testen oder eine lebensrettende Analyse an einer Blutprobe durchführen. In diesem Handbuch lernen Sie einige grundlegende Teile der Lösungschemie kennen und werden anschließend durch das Verfahren einer allgemeinen, praktischen Anwendung geführt - die Wartung von Aquarien.

Schreiten

Teil 1 von 3: Grundkenntnisse über Konzentrationen

1. Notationsmethode der Konzentrationen. Eine Konzentration einer Substanz ist die Menge dieses gelösten Stoffes geteilt durch die Menge des Lösungsmittels. Da es jedoch verschiedene Möglichkeiten gibt, die Menge einer bestimmten Substanz auszudrücken, ist es auch möglich, eine Konzentration auf unterschiedliche Weise darzustellen. Hier finden Sie die gebräuchlichsten Schreibweisen:
   • Gramm pro Liter (g / l) Die Masse eines gelösten Stoffes in Gramm, gelöst in einem bestimmten Volumen einer Lösung (die nicht unbedingt dem Volumen des Lösungsmittels entspricht). Wird typischerweise für Lösungen von Feststoffen in flüssigen Lösungsmitteln verwendet.
   • Molarität (M.) Die Molzahl eines gelösten Stoffes geteilt durch das Volumen der Lösung.
   • Teile pro Million (ppm) Das Verhältnis der Anzahl der Partikel (normalerweise in Gramm) eines gelösten Stoffes pro eine Million Partikel einer Lösung, multipliziert mit 10. Wird normalerweise für sehr verdünnte Wasserlösungen verwendet (1 l Wasser = 1000 g).
   • Prozentsatz der zusammengesetzten Substanz. Das Verhältnis der Partikel (wieder in Gramm) eines gelösten Stoffes pro 100 Partikel einer Lösung, ausgedrückt als Prozentsatz.
2. Wissen Sie, welche Daten Sie benötigen, um eine Konzentration zu finden. Mit Ausnahme der Molarität (siehe unten) müssen Sie bei den oben angegebenen gängigen Schreibweisen für eine Konzentration die Masse des gelösten Stoffs und die Masse oder das Volumen der resultierenden Lösung kennen. Viele chemische Probleme, bei denen die Konzentration einer Lösung ermittelt werden muss, geben Ihnen diese Informationen nicht. In diesem Fall müssen Sie mit dem, was Sie wissen, arbeiten, um diese Informationen herauszufinden.
   • Beispiel: Angenommen, wir müssen die Konzentration (in Gramm pro Liter) einer Lösung ermitteln, die durch Auflösen von 1/2 Teelöffel Salz in 2 Litern Wasser hergestellt wurde. Wir wissen auch, dass 1 Teelöffel Salz ungefähr 6 Gramm ist. In diesem Fall ist die Umwandlung einfach - multiplizieren Sie: 1/2 Teelöffel x (6 Gramm / 1 Teelöffel) = 3 Gramm Salz. 3 Gramm Salz geteilt durch 2 Liter oder Wasser = 1,5 g / l
3. Erfahren Sie, wie Sie die Molarität berechnen. Die Molarität erfordert, dass Sie die Anzahl der Mol Ihres gelösten Stoffes kennen. Dies kann jedoch leicht abgeleitet werden, wenn Sie die Masse des gelösten Stoffs und die chemische Formel kennen. Jedes chemische Element hat eine bekannte "Molmasse" (MM) - eine spezifische Masse für ein Mol dieses Elements. Diese Molmassen finden Sie im Periodensystem (normalerweise unter dem chemischen Symbol und dem Elementnamen). Addieren Sie einfach die Molmassen der Komponenten des gelösten Stoffs, um die Molmasse zu erhalten. Dann multiplizieren Sie die bekannte Masse des gelösten Stoffes mit (1 / MM Ihres gelösten Stoffes), um die Menge Ihres gelösten Stoffs in Mol zu ermitteln.
   • Beispiel: Angenommen, wir möchten die Molarität der obigen Salzlösung ermitteln. Um es noch einmal zusammenzufassen: Wir haben 3 Gramm Salz (NaCl) in 2 Litern Wasser. Beginnen Sie mit der Ermittlung der Molmassen von Na und Cl anhand des Periodensystems. Na = ungefähr 23 g / mol und Cl = ungefähr 35,5 g / mol. Somit ist das MM von NaCl = 23 + 35,5 = 58,5 g / mol. 3 g NaCl x (1 Mol NaCl / 58,5 g NaCl) = 0,051 Mol NaCl. 0,051 Mol NaCl / 2 Liter Wasser = 0,026 M NaCl
4. Üben Sie Standardübungen zur Berechnung von Konzentrationen. Das obige Wissen ist alles, was Sie benötigen, um die Konzentrationen in einfachen Situationen zu berechnen. Wenn Sie die Masse oder das Volumen der Lösung und die Menge des im Prinzip zugesetzten gelösten Stoffs kennen oder dies aus den Angaben in der Erklärung ableiten können, sollten Sie in der Lage sein, die Konzentration einer Lösung leicht zu messen. Machen Sie Übungsprobleme, um Ihre Fähigkeiten zu verbessern. Siehe die folgenden Beispielübungen:
   • Was ist die Molarität von NaCL in einer 400 ml-Lösung, die durch Zugabe von 1,5 g NaCl zu Wasser erhalten wird?
   • Wie hoch ist die Konzentration einer Lösung in ppm, die durch Zugabe von 0,001 g Blei (Pb) zu 150 l Wasser hergestellt wurde? (1 l Wasser = 1000 g) In diesem Fall erhöht sich das Volumen der Lösung durch Zugabe der Substanz um eine winzige Menge, sodass Sie das Volumen des Lösungsmittels als Volumen der Lösung verwenden können.
   • Bestimmen Sie die Konzentration einer 0,1 l-Lösung in Gramm pro Liter, die durch Zugabe von 1/2 Mol KCl zu Wasser hergestellt wurde. Für dieses Problem müssen Sie von vorne nach hinten arbeiten und die Molmasse von KCL verwenden, um die Anzahl der Gramm KCl im gelösten Stoff zu berechnen.

Teil 2 von 3: Titration

1. Verstehen Sie, wann Sie eine Titration anwenden müssen. Die Titration ist eine Technik, die von Chemikern verwendet wird, um die Menge an gelöstem Stoff in einer Lösung zu berechnen. Um eine Titration durchzuführen, erzeugen Sie eine chemische Reaktion zwischen dem gelösten Stoff und einem anderen Reagenz (normalerweise auch gelöst). Da Sie die genaue Menge Ihres zweiten Reagenzes kennen und die chemische Gleichung der Reaktion zwischen dem Reagenz und dem gelösten Stoff kennen, können Sie die Menge Ihres gelösten Stoffs berechnen, indem Sie messen, wie viel Reagenz Sie für die Reaktion mit dem gelösten Stoff benötigen Komplett.
   • Titrationen können daher bei der Berechnung der Konzentration einer Lösung sehr nützlich sein wenn Sie nicht wissen, wie viel gelöster Stoff ursprünglich hinzugefügt wurde.
   • Wenn Sie wissen, wie viel gelöster Stoff in der Lösung enthalten ist, müssen Sie nicht titrieren. Messen Sie einfach das Volumen Ihrer Lösung und berechnen Sie die Konzentration, wie in Teil 1 beschrieben.
2. Richten Sie Ihre Titrationsausrüstung ein. Um genaue Titrationen durchführen zu können, benötigen Sie eine saubere, genaue und professionelle Ausrüstung. Verwenden Sie einen Erlenmeyerkolben oder ein Becherglas unter einer kalibrierten Bürette, die an einem Bürettenhalter befestigt ist. Die Düse der Bürette sollte sich im Hals des Kolbens oder Bechers befinden, ohne die Wände zu berühren.
   • Stellen Sie sicher, dass alle Geräte zuvor gereinigt, mit entionisiertem Wasser gespült und trocken sind.
3. Füllen Sie den Kolben und die Bürette. Messen Sie genau eine kleine Menge der unbekannten Lösung. Beim Auflösen verteilt sich die Substanz gleichmäßig im Lösungsmittel, sodass die Konzentration dieser kleinen Probe der Lösung der Konzentration der ursprünglichen Lösung entspricht. Füllen Sie Ihre Bürette mit einer Lösung bekannter Konzentration, die mit Ihrer Lösung reagiert. Notieren Sie sich das genaue Volumen der Lösung in der Bürette - subtrahieren Sie das Endvolumen, um die in der Reaktion verwendete Gesamtlösung zu ermitteln.
   • Passt auf: Wenn die Reaktion zwischen der Lösung in der Bürette und dem gelösten Stoff im Kolben keine Anzeichen einer Reaktion zeigt, werden Sie Indikator in der Flasche. Diese werden in der Chemie verwendet, um ein visuelles Signal zu liefern, wenn eine Lösung den Äquivalenzpunkt oder den Endpunkt erreicht. Indikatoren werden im Allgemeinen für Titrationen verwendet, bei denen Säure-Base- und Redoxreaktionen untersucht werden. Es gibt jedoch auch mehrere andere Indikatoren. Konsultieren Sie ein Chemielehrbuch oder suchen Sie im Internet nach einem geeigneten Indikator für Ihre Reaktion.
4. Beginnen Sie mit der Titration. Geben Sie langsam eine Lösung von der Bürette (das "Titriermittel") in den Kolben. Verwenden Sie einen Magnetrührstab oder einen Glasrührstab, um die Lösung während der Reaktion vorsichtig zu mischen. Wenn Ihre Lösung sichtbar reagiert, sollten Sie bestimmte Anzeichen dafür erkennen, dass eine Reaktion stattfindet - Änderung der Farbe, Blasen, Rückstände usw. Wenn Sie einen Indikator verwenden, kann jeder Tropfen durch die Bürette in den richtigen Kolben a gelangen Farbwechsel.
   • Wenn die Reaktion zu einer Änderung des pH-Werts oder -Potentials führt, können Sie dem Kolben pH-Messgeräte oder ein Potentiometer hinzufügen, um den Fortschritt der chemischen Reaktion zu messen.
   • Für eine genauere Titration überwachen Sie den pH-Wert oder das Potential wie oben und notieren Sie jedes Mal, wie die Reaktion nach Zugabe einer kleinen Menge Titriermittel abläuft. Tragen Sie den Säuregehalt der Lösung oder das Potential gegen das Volumen des zugesetzten Titriermittels auf. Sie werden starke Änderungen in der Steigung der Kurve an den Äquivalenzpunkten der Antwort sehen.
5. Verlangsamen Sie Ihre Titration. Wenn sich Ihre chemische Reaktion dem Endpunkt nähert, verlangsamen Sie die Titration bis zum Tropfen. Wenn Sie eine Anzeige verwenden, stellen Sie möglicherweise fest, dass die Farbe länger blinkt. Titrieren Sie nun so langsam wie möglich, bis Sie den genauen Abfall bestimmen können, der dazu führt, dass Ihre Reaktion den Endpunkt erreicht. Im Fall eines Indikators betrachten Sie im Allgemeinen die frühestmögliche anhaltende Farbänderung in der Antwort.
   • Notieren Sie das endgültige Volumen in Ihrer Bürette. Wenn Sie dies vom Startvolumen in der Bürette abziehen, können Sie das genaue Volumen des verwendeten Titriermittels ermitteln.
6. Berechnen Sie die Menge an gelöstem Stoff in Ihrer Lösung. Verwenden Sie die chemische Gleichung für die Reaktion zwischen Ihrem Titriermittel und der Lösung, um die Anzahl der Mol gelösten Stoffs in Ihrem Kolben zu ermitteln. Sobald Sie die Molzahl des gelösten Stoffes gefunden haben, können Sie ihn einfach durch das Volumen der Lösung im Kolben dividieren, um die Molarität der Lösung zu ermitteln, oder die Molzahl in Gramm umrechnen und durch das Volumen der Lösung dividieren , um die Konzentration in g / l zu erhalten. Dies erfordert ein wenig Grundkenntnisse in Stöchiometrie.
   • Angenommen, wir haben 25 ml 0,5 M NaOH verwendet, um eine Lösung von HCl in Wasser auf den Äquivalenzpunkt zu titrieren. Die HCl-Lösung hatte ein Volumen von 60 ml für die Titration. Wie viele Mol HCl enthält unsere Lösung?
   • Schauen wir uns zunächst die chemische Gleichung für die Reaktion von NaOH und HCl an: NaOH + HCl> H.₂O + NaCl
   • In diesem Fall reagiert 1 Molekül NaOH mit 1 Molekül HCl mit den Produkten Wasser und NaCl. Da Sie also gerade genug NaOH hinzugefügt haben, um die gesamte HCl zu neutralisieren, entspricht die Anzahl der in der Reaktion verbrauchten Mol NaOH der Anzahl der Mol HCl im Kolben.
   • Lassen Sie uns also herausfinden, wie viel NaOH in Mol enthalten ist. 25 ml NaOH = 0,025 l NaOH x (0,5 mol NaOH / 1 l) = 0,0125 Mol NaOH.
   • Da wir aus der Reaktionsgleichung abgeleitet haben, dass die Anzahl der in der Reaktion verbrauchten Mol NaOH = die Anzahl der Mol HCl in der Lösung ist, wissen wir jetzt, dass die Lösung 0,0125 Mol HCl enthält.
7. Berechnen Sie die Konzentration Ihrer Lösung. Nachdem Sie nun die Menge an gelöstem Stoff in Ihrer Lösung kennen, ist es einfach, die Konzentration in Bezug auf die Molarität zu ermitteln. Teilen Sie einfach die Anzahl der Mol gelösten Stoffs in Ihrer Lösung durch das Volumen Ihrer Lösungsprobe (nicht das Volumen der größeren Menge, aus der Sie die Probe entnommen haben.) Das Ergebnis ist die Molarität Ihrer Lösung!
   • Um die Molarität des obigen Beispiels zu ermitteln, teilen Sie die Molzahl HCl durch das Volumen im Kolben. 0,0125 Mol HCl x (1 / 0,060 l) = 0,208 M HCl.
   • Um die Molarität in g / l, ppm oder den Prozentsatz der Zusammensetzung umzurechnen, konvertieren Sie die Molzahl Ihres gelösten Stoffs in Masse (unter Verwendung der Molmasse Ihres gelösten Stoffs). Für ppm und den Prozentsatz der Verbindung müssen Sie auch das Volumen umrechnen von Ihrer Lösung zur Masse (unter Verwendung eines Umrechnungsfaktors wie Dichte oder einfach durch Wiegen) multiplizieren Sie dann das Ergebnis mit 10 bzw. 10.

Teil 3 von 3: Bestimmung des Salzgehalts in einem Aquarium

1. Nehmen Sie eine Wasserprobe aus Ihrem Tank. Nehmen Sie die Lautstärke genau auf. Wenn möglich, messen Sie das Volumen in SI-Einheiten wie ml - diese lassen sich leicht in L umrechnen.
   • In diesem Beispiel testen wir das Wasser im Aquarium auf Salzgehalt und Salzkonzentration (NaCl) im Wasser. Angenommen, wir nehmen zu diesem Zweck eine Wasserprobe 3 ml aus dem Aquarium und stellen Sie dann die endgültige Antwort ein, die gegeben werden soll g / L.
2. Titrieren Sie die Wasserprobe. Wählen Sie ein Titriermittel, das im gelösten Stoff eine deutlich sichtbare Reaktion hervorruft. In diesem Fall verwenden wir eine Lösung von 0,25 M AgNO₃ (Silbernitrat), eine Verbindung, die ein unlösliches Chlorsalz erzeugt, wenn sie mit NaCl in der folgenden Reaktion reagiert: AgNO₃ + NaCl> NaNO₃ + AgCl. Das Salz (AgCl) ist als trüber weißer Rückstand sichtbar, der schwimmt und von der Lösung getrennt werden kann.
   • Titrieren Sie das Silbernitrat von einer Bürette oder einer kleinen Injektionsnadel in die Aquariumprobe, bis die Lösung trübe wird. Bei einer so kleinen Stichprobe ist das wichtig genau Bestimmen Sie, wie viel Silbernitrat Sie hinzugefügt haben - studieren Sie jeden Tropfen sorgfältig.
3. Fahren Sie fort, bis die Reaktion endet. Wenn das Silbernitrat die Lösung nicht mehr trübt, können Sie die Anzahl der zugesetzten ml notieren. Titrieren Sie das AgNO3 sehr langsam und beobachten Sie die Lösung genau, insbesondere wenn sich der Endpunkt nähert.
   • Angenommen, es gibt 3 ml des 0,25 M AgNO₃ war notwendig, damit die Reaktion zu Ende ging und das Wasser sich nicht weiter trübte.
4. Bestimmen Sie die Molzahl des Titriermittels. Dieser Schritt ist einfach: Multiplizieren Sie das Volumen des hinzugefügten Titriermittels mit der Molarität. Dies gibt Ihnen die Anzahl der verwendeten Mol Titriermittel.
   • 3 ml × 0,25 M = 0,003 L × (0,25 Mol AgNO₃/ 1 l) = 0,000075 Mol AgNO₃.
5. Bestimmen Sie die Anzahl der Mol Ihres gelösten Stoffes. Verwenden Sie die Reaktionsgleichung, um die Molzahl von AgNO umzurechnen₃ Mol NaCl. Die Reaktionsgleichung lautet: AgNO₃ + NaCl> NaNO₃ + AgCl. Weil 1 Mol AgNO₃ reagiert mit 1 Mol NaCl, wir wissen jetzt, dass die Anzahl der Mol NaCl in unserer Lösung = die Anzahl der Mol AgNO ist₃ das wird hinzugefügt: 0,000075 mol.
   • In diesem Fall: 1 Mol AgNO₃ reagiert mit 1 Mol NaCl. Wenn jedoch 1 Mol Titriermittel mit 2 Mol unseres gelösten Stoffes reagiert, würden wir die Molzahl unseres Titriermittels mit 2 multiplizieren, um die Molzahl unseres gelösten Stoffes zu erhalten.
   • Wenn im Gegensatz dazu 2 Mol unseres Titriermittels mit 1 Mol unseres gelösten Stoffes reagieren, teilen wir die Molzahl des Titriermittels durch zwei.
   • Diese Regeln entsprechen proportional 3 Mol Titriermittel und 1 Mol gelösten Stoff, 4 Mol Titriermittel und 1 Mol gelösten Stoff usw. sowie 1 Mol Titriermittel und 3 Mol gelöstem Stoff, 1 Mol Titriermittel und 4 Mol gelöstem Stoff. usw.
6. Wandeln Sie die Anzahl der gelösten Mol in Gramm um. Dazu müssen Sie die Molmasse des gelösten Stoffes berechnen und mit der Anzahl der Mol Ihres gelösten Stoffes multiplizieren. Um die Molmasse von NaCl zu ermitteln, verwenden Sie das Periodensystem, um das Atomgewicht von Salz (Na) und Chlorid (Cl) zu ermitteln und hinzuzufügen.
   • MM Na = 22.990. MM Cl = 35.453.
   • 22,990 + 35,453 = 58,443 g / mol
   • 0,000075 Mol NaCl × 58,442 g / Mol = 0,00438 Mol NaCl.
   • Passt auf: Wenn ein Atom mehr als eine Molekülart enthält, müssen Sie die Molmasse dieses Atoms mehrmals addieren. Zum Beispiel, wenn Sie die Molmasse von AgNO sind₃würden Sie die Sauerstoffmasse dreimal hinzufügen, da das Molekül drei Sauerstoffatome enthält.
7. Berechnen Sie die Endkonzentration. Wir haben die Masse unseres gelösten Stoffes in Gramm und kennen das Volumen der Testlösung. Jetzt müssen wir nur noch teilen: 0,00438 g NaCl / 0,003 L = 1,46 g NaCl / l
   • Der Salzgehalt von Meerwasser beträgt ca. 35 g NaCl / l. Unser Aquarium ist für Meeresfische bei weitem nicht salzig genug.

Tipps

• Obwohl der gelöste Stoff und das Lösungsmittel beim Trennen in unterschiedlichen Zuständen (fest, flüssig oder gasförmig) vorliegen können, befindet sich die beim Auflösen der Substanz gebildete Lösung im gleichen Zustand wie der Lösungsmittelzustand.
• Ag + 2 HNO 3 → AgNO 3 + NO 2 + H 2 O.
• Verwenden Sie nur durchsichtigen Kunststoff oder Glas.
• Hier ist ein Beispielvideo: [1]

Warnungen

• Lagern Sie die AgNO3-Lösung in einer geschlossenen, dunklen Flasche. Es ist lichtempfindlich.
• Seien Sie vorsichtig, wenn Sie mit starken Säuren oder Basen arbeiten. Stellen Sie sicher, dass genügend frische Luft im Raum ist.
• Tragen Sie eine Schutzbrille und Handschuhe.
• Wenn Sie das Silber zurückerhalten möchten, beachten Sie Folgendes: Cu (s) + 2 AgNO3 (aq) → Cu (NO3) 2 + 2 Ag (s) Denken Sie daran, dass (s) fest bedeutet.