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• Schritte
• Rat
• Warnung

In Chemie, Lösung ist eine homogene Mischung aus gelöst und Lösungsmittel diesen gelösten Stoff auflösen. Konzentration ist ein Maß für die Menge an gelöster Substanz in einem Lösungsmittel. Es gibt viele Gründe, die Konzentration einer Lösung zu berechnen, aber die Methode ist dieselbe, unabhängig davon, ob Sie Ihren Chlorgehalt in einem Bad testen oder eine Blutprobe analysieren müssen, um Leben zu retten. Dieser Artikel vermittelt einige Grundkenntnisse der Lösungschemie, gefolgt von detaillierten Anweisungen zu einer sehr häufigen praktischen Anwendung - der Wartung von Aquarien.

Schritte

Methode 1 von 5: Lernen Sie die Grundlagen der Konzentration

1. 

   Vokabeln lernen. Die Konzentration ist das Verhältnis der Masse des gelösten Stoffes zur Masse der gesamten Mischung. Wenn Sie beispielsweise Zucker und Essig für ein Experiment zusammen auflösen möchten, müssen Sie die Zuckerkonzentration in der Mischung berechnen. Nachfolgend finden Sie eine Beschreibung jeder Komponente des Ergebnisses eines chemischen Problems:
   • Zucker ist gelöstdas heißt, der Bestandteil wird aufgelöst. Sie messen die Konzentration des gelösten Stoffes.
   • Essig ist LösungsmittelDies bedeutet die Substanz, in der Sie eine andere Substanz auflösen.
   • Nachdem Sie sie zusammengemischt haben, haben Sie eine Lösung. Um die Konzentration zu berechnen, die Sie benötigen, um die Gesamtmasse der Lösung zu erhalten, können Sie diese ermitteln, indem Sie die Masse des gelösten Stoffs und die Masse des Lösungsmittels addieren.
   • Wenn Sie sich nicht erinnern, welche Lösungsmittel und welche Lösungsmittel sich an dieses Beispiel erinnern.

2. 

   
   
   Erfahren Sie, wie Sie Konzentrationen schreiben. Da es verschiedene Möglichkeiten gibt, die "Masse" einer Substanz auszudrücken, gibt es auch mehr als eine Möglichkeit, die Konzentration zu schreiben. Dies sind die häufigsten:
   • Gramm pro Liter (g / l). Es ist einfach die Masse in Gramm gelösten Stoffes in einem gegebenen Volumen der Lösung. Wird im obigen Beispiel häufig für Lösungsmittel und flüssige Lösungsmittel wie Zucker und Essig verwendet.
   • Molare Konzentration (M). Die Anzahl der Mol des gelösten Stoffes geteilt durch das Volumen der Lösung. Mol ist eine Maßeinheit in der Chemie, mit der die Anzahl der Atome oder Moleküle einer Substanz beschrieben wird.
   • Teile pro Million (ppm). Anzahl der Einheiten (normalerweise Gramm oder Milligramm) gelösten Stoffs pro Million Einheiten Lösung. Wird normalerweise für sehr verdünnte wässrige Lösungen verwendet.
   • Prozentuale Zusammensetzung. Die Anzahl der Teile (normalerweise Gramm) des gelösten Stoffes, die in einer hundertprozentigen Lösung vorhanden sind. Das Prozentzeichen bedeutet "in 100", sodass Sie den Bruch leicht als Prozentsatz schreiben können.
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Methode 2 von 5: Berechnen Sie die Konzentration in Gramm pro Liter

1. 

   
   
   Erfahren Sie, wie Sie diese Methode anwenden. Dies ist eine nützliche Methode, um die Konzentration zu messen, wenn Sie einen Feststoff in einer Flüssigkeit auflösen und wenn Sie Berechnungen mit relativ großen Lösungen durchführen, die einfach zu messen sind. Wenn der Gehalt an gelöstem Stoff nur wenige Milligramm beträgt oder das Lösungsmittel in wenigen Millilitern vorliegt, sollten Sie eine andere Methode anwenden.
   • Beispielproblem: Finden Sie die Konzentration (Gramm pro Liter) einer Lösung, die aus 3 ml Tafelsalz auf 2000 ml Wasser hergestellt wurde. Schreiben Sie Ihre Antwort in Gramm / Liter.

2. 

   
   
   Konvertieren Sie die Masse des gelösten Stoffes in Gramm. Wenn der gelöste Stoff (der in der größeren Menge Lösungsmittel gelöst ist) in Gramm gewogen wurde, überspringen Sie diesen Schritt. Wenn nicht, müssen Sie die Einheiten in Gramm umrechnen. Die Umrechnung von Masseneinheiten (wie Kilogramm) ist einfach, wenn man sich die Umrechnungskurse ansieht, aber die Umrechnung von Volumeneinheiten (wie Liter) ist komplizierter. Jede Substanz hat ihre eigene Dichte. Dies ist der Wert, der die Menge an Materie definiert, die in einer Volumeneinheit enthalten ist. Suchen Sie diese Dichte und multiplizieren Sie sie mit dem Volumenwert, um die Masse in Gramm zu erhalten, nachdem Sie sichergestellt haben, dass die Einheit übereinstimmt.
   • Im obigen Beispiel ist Salz der gelöste Stoff. Salz wird in Volumeneinheiten (ml) gemessen, daher müssen Sie es in Gramm umrechnen.
   • Die Salzdichte beträgt 1,15 g / ml. Wenn das Problem diese Daten nicht liefert, sollten Sie sie in einem Lehrbuch oder einer chemischen Datenbank nachschlagen. Sie müssen die Dichte in Bezug auf die von Ihnen verwendeten Einheiten (Gramm pro Liter) ermitteln oder in die richtigen Einheiten umrechnen.
   • Um die in 3 ml vorhandene Salzmasse zu ermitteln, berechnen Sie 3 ml × (/ _{1 ml}) = 3,45 g Salz.

3. 

   Konvertieren Sie Lösungsmitteldaten in Liter. Lösungsmittel werden normalerweise immer in Volumeneinheiten gemessen, was die Umrechnung recht einfach macht. Wenn das Problem Lösungsmittel in Litern gegeben hat, fahren Sie mit dem nächsten Schritt fort.
   • Im obigen Beispiel haben wir 2000 ml Wasser, daher muss es in Liter umgewandelt werden.
   • Jeder Liter hat 1000 ml, also rechnerisch umrechnen (/ _{1000 ml}) x (2000 ml) = 2 Liter Wasser.
   • Beachten Sie, dass wir die Einheitenumrechnung so arrangieren, dass der ml zerstört wird (einer oben, einer unten). Wenn Sie als / schreiben _{1 L.} x 2000 ml ergeben ein bedeutungsloses Ergebnis.

4. 

   Teilen Sie das Lösungsmittel durch den gelösten Stoff. Nachdem wir nun das Gewicht in Gramm gelösten Stoffs und das Volumen in Litern Lösungsmittel haben, können Sie die Konzentration g / l leicht durch Teilen von:
   • Im obigen Beispiel / _{2 Liter Wasser} = 1.725 g / l Salzkonzentration.

5. 

   Ändern Sie die Formel für die Berechnung großer gelöster Stoffe. Theoretisch sollten wir die Konzentration anhand des Volumens der gesamten Lösung berechnen, dh das Volumen des gelösten Stoffs und des Lösungsmittels addieren. Wenn Sie eine kleine Menge Feststoffe in einer großen Menge Flüssigkeit auflösen, ist der Volumenunterschied vernachlässigbar, sodass Sie das Volumen des gelösten Stoffs ignorieren und wie zuvor nur das Lösungsmittelvolumen verwenden können. Wenn das Volumen des gelösten Stoffs groß genug ist, um das Gesamtvolumen signifikant zu ändern, müssen Sie die Formel in (g gelöster Stoff) / (L gelöster Stoff + L Lösungsmittel) ändern.
   • Im obigen Beispiel ist / (_{2 Liter Wasser} + 0,003 l Salz) = 1,722 g / l.
   • Der Unterschied zwischen diesem Ergebnis und dem ursprünglichen Ergebnis beträgt nur 0,003 g / l. Dies ist eine sehr kleine Abweichung und fast geringer als die Genauigkeit der Messgeräte.
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Methode 3 von 5: Berechnen Sie die Konzentration in Prozent oder pro Million

1. 

   Erfahren Sie, wie Sie diese Methode anwenden. Verwenden Sie diese Methode, wenn das Problem nach "prozentualem Inhalt" oder "Massenprozentsatz" fragt. In der Chemie geht es Ihnen normalerweise am meisten um die Masse einer Substanz. Sobald Sie die Masse des gelösten Stoffs und des Lösungsmittels kennen, können Sie den Prozentsatz des gelösten Stoffs relativ leicht ermitteln, indem Sie die beiden Massen vergleichen.
   • Beispielproblem: 10 g Schokoladenpulver in 1,2 Liter heißem Wasser auflösen. Berechnen Sie zunächst den Gewichtsprozentsatz der Schokolade in Lösung. Schreiben Sie dann das Ergebnis in Teilen pro Million.

2. 

   Zahlen in Gramm umrechnen. Wenn Zahlen in Volumeneinheiten angegeben sind (z. B. Liter oder Milliliter), müssen Sie diese in Masseneinheiten in Gramm umrechnen. Da jede Substanz ein spezifisches Gewicht (Masse nach Volumen) hat, müssen Sie ihre Spezifität finden, bevor Sie Masse finden können:
   • Schlagen Sie die Dichte der Substanz in einem Lehrbuch nach oder suchen Sie sie online nach. Konvertieren Sie diese Dichte in das obige Gramm (die im Problem verwendete Volumeneinheit), wenn die gefundenen Daten nicht geeignet sind. Multiplizieren Sie die Dichte mit dem Volumen der Substanz und Sie erhalten Masse in Gramm.
   • Beispielsweise: Sie haben 1,2 Liter Wasser. Die Dichte des Wassers beträgt 1000 Gramm pro Liter. Berechnen Sie also (/ _{1 L.}) x 1,2 l = 1200 g.
   • Da die Schokoladenmasse in Gramm angegeben wurde, muss sie nicht geändert werden.

3. 

   Berechnen Sie den Prozentsatz. Verwenden Sie diese Formel, um den Prozentsatz zu berechnen, nachdem Sie sowohl die gelöste Masse als auch die Lösungsmittelmasse in Gramm angegeben haben: (/ (_{Gramm gelöster Stoff + Gramm Lösungsmittel})) x 100.
   • Sie haben 10 Gramm Pralinen und Sie haben herausgefunden, dass Wasser 1200 Gramm ist. Die gesamte Lösung (gelöster Stoff + Lösungsmittel) hat ein Gewicht von 10 + 1200 = 1210 Gramm.
   • Schokoladenkonzentration in der gesamten Lösung = / _{(1210 g Lösung)} = 0,00826
   • Multiplizieren Sie diesen Wert mit 100, um den Prozentsatz zu erhalten: 0,00826 x 100 = 0,826 eine Mischung aus 0,826% Schokolade.

4. 

   Berechnen Sie die Zutaten pro Million. Wir haben bereits "Prozent", daher werden Teile pro Million genauso berechnet. Die Formel lautet (/ (_{Gramm gelöster Stoff + Gramm Lösungsmittel})) x 1.000.000. Diese Formel wird in der mathematischen Notation von (/ (_{Gramm gelöster Stoff + Gramm Lösungsmittel})) x 10.
   • Im obigen Beispiel / _{(1210 g Lösung)} = 0,00826.
   • 0,00826 x 10 = 8260 ppm Schokolade.
   • Normalerweise werden Teile pro Million verwendet, um sehr kleine Konzentrationen zu messen, da es unpraktisch wäre, in Prozent zu schreiben. Der Einfachheit halber verwenden wir auch das gleiche Beispiel.
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Methode 4 von 5: Berechnen Sie die molare Konzentration

1. 

   Was benötigen Sie, um diese Methode anzuwenden? Um die molare Konzentration zu berechnen, müssen Sie wissen, wie viele Mol des gelösten Stoffes vorhanden sind. Sie können diese Zahl jedoch leicht finden, wenn Sie die Masse des gelösten Stoffs und ihre chemische Formel kennen. Wenn Sie nicht alle diese Informationen haben oder das Konzept von "mol" in der Chemie nicht gelernt haben, verwenden Sie eine andere Methode.
   • Beispielproblem: Wie groß ist die Molarität einer Lösung, die durch Auflösen von 25 g Kaliumhydroxid in 400 ml Wasser hergestellt wurde?
   • Wenn die Masse des gelösten Stoffes in anderen Einheiten als Gramm angegeben ist, rechnen Sie zuerst in Gramm um.

2. 

   Berechnen Sie die Molmasse des gelösten Stoffes. Jedes chemische Element hat eine bekannte "Molmasse", die Masse von einem Mol dieses Elements. Die Molmasse hat den gleichen Wert wie die Atommasse im Periodensystem der Elemente, normalerweise unter dem chemischen Symbol und dem Namen jedes Elements. Addieren Sie einfach die Molmasse der Bestandteile, aus denen der gelöste Stoff besteht, um die Molmasse des gelösten Stoffs zu ermitteln.
   • Das obige Beispiel verwendet Kaliumhydroxid als gelösten Stoff. Suchen Sie in einem Lehrbuch oder in der Datenbank für chemische Formeln nach der chemischen Formel für Kaliumhydroxid: KOH.
   • Verwenden Sie das Periodensystem oder die Online-Dokumentation, um die Atommasse des Elements zu ermitteln: K = 39,0; O = 16,0; H = 1,0.
   • Addiere die Atommassen und schreibe die "g / mol" -Einheit dahinter, um die Molmasse zu erhalten. 39 + 16 + 1 = 56 g / mol.
   • Addieren Sie für Moleküle mit mehr als einem Atomtyp die Atommasse jedes Atomtyps. Zum Beispiel H.₂O hat eine Molmasse von 1 + 1 + 16 = 18 g / mol.

3. 

   Berechnen Sie die Anzahl der Mol gelösten Stoffes. Sobald Sie eine Molmasse (g / mol) haben, können Sie zwischen Gramm und Mol umrechnen. Sie kennen die Masse des gelösten Stoffes bereits in Gramm, können sie also wie folgt ändern (Masse des gelösten Stoffs in Gramm) x (/ _Molmasse), um ein Ergebnis in Mol zu erhalten.
   • Berechnen Sie im obigen Beispiel 25 g x (/, da Sie 25 g Substanz mit einer Molmasse von 56 g / mol haben _{56 g / mol}) = ungefähr 0,45 Mol KOH in Lösung.

4. 

   Teilen Sie das Lösungsvolumen in Liter, um die molare Konzentration zu ermitteln. Die molare Konzentration ist definiert als das Verhältnis der Molzahl des gelösten Stoffes zur Anzahl der Liter Lösung. Konvertieren Sie das Lösungsvolumen bei Bedarf in Liter und führen Sie dann die Berechnung durch.
   • In diesem Beispiel haben wir 400 ml Wasser, das wären also 0,4 Liter.
   • Die molare Konzentration von KOH in Lösung beträgt / _{0,4 l} = 1.125 M.. (Mit einem Taschenrechner erhalten Sie genauere Ergebnisse und runden erst im letzten Schritt Zahlen.)
   • Normalerweise können Sie das Volumen des gelösten Stoffs ignorieren, da es das Volumen des Lösungsmittels nicht wesentlich verändert. Wenn Sie eine Menge gelösten Stoffs auflösen, die groß genug ist, um das Volumen erheblich zu verändern, messen Sie das Volumen der endgültigen Lösung und verwenden Sie diesen Parameter.
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Methode 5 von 5: Titration zur Berechnung der Konzentration der Lösung

1. 

   Wissen, wann zu titrieren ist. Die Titration ist eine Technik, mit der Chemiker die Menge an gelöstem Stoff in einer Lösung berechnen. Um eine Titration durchzuführen, müssen Sie eine chemische Reaktion zwischen dem gelösten Stoff und einem anderen Reaktanten (normalerweise auch in einer flüssigen Lösung gelöst) erzeugen. Da Sie die genaue Menge des zweiten Reaktanten kennen und die chemische Gleichung der Reaktion zwischen dieser Substanz und dem gelösten Stoff kennen, können Sie die Menge des gelösten Stoffs berechnen, indem Sie zuerst die Menge an Reagenz bestimmen, die der Lösung zugesetzt werden soll. wenn die Reaktion mit dem gelösten Stoff beendet ist.
   • Daher ist die Titration eine sehr gute Methode zur Berechnung der Konzentration einer Lösung wenn Sie nicht wissen, wie hoch die anfängliche Menge an gelöstem Stoff ist.
   • Wenn die Masse des gelösten Stoffes in Lösung bekannt ist, ist keine Titration erforderlich - bestimmen Sie einfach das Volumen der Lösung und berechnen Sie die Konzentration wie in Teil 1 gezeigt.

2. 

   Bereiten Sie das Titrationsinstrument vor. Um genau zu titrieren, benötigen Sie saubere, präzise und professionelle chemische Instrumente. Stellen Sie den Erlenkolben in der Titrationsposition unter das an der Klemme montierte Bürettenrohr. Die Spitze des Bürettenrohrs sollte im Kolbenhals ruhen, ohne die Wand des Kolbens zu berühren.
   • Stellen Sie sicher, dass alle Geräte zuvor gereinigt wurden, spülen Sie sie mit entionisiertem Wasser ab und lassen Sie sie trocknen.

3. 

   Gießen Sie die Lösung in Kolben und Röhrchen. Messen Sie genau eine kleine Menge einer Lösung unbekannter Konzentration. Sobald der gelöste Stoff gelöst ist, wird er gleichmäßig in der Lösung verteilt, sodass die Konzentration dieser kleinen Probenlösung dieselbe ist wie die der ursprünglichen Lösung. Füllen Sie das Bürettenröhrchen mit einer bekannten Konzentration an Lösung, die mit Ihrer Lösung reagiert. Notieren Sie das genaue Volumen der Lösung im Bürettenröhrchen - Sie subtrahieren das Endvolumen, um das für diese Reaktion verwendete Gesamtvolumen zu ermitteln.
   • Hinweis: Wenn die Reaktion zwischen der Lösung im Bürettenrohr und der Lösung im Kolben unbekannter Konzentration keine offensichtlichen Anzeichen einer Reaktion zeigt, müssen Sie hinzufügen Indikator in das Glas. In der Chemie ist ein Indikator eine Chemikalie, die die Farbe der Lösung ändert, wenn die Reaktion ein Äquivalent oder einen Endpunkt erreicht. Für die Titration verwendete Indikatoren sind normalerweise sauer und erzeugen Redoxreaktionen, aber es gibt viele andere Arten von Indikatoren. Konsultieren Sie das Chemielehrbuch oder die Online-Literatur, um den richtigen Indikator für die Reaktion zu finden.

4. 

   Starten Sie die Titration. Geben Sie die Lösung aus dem Bürettenrohr (als "Titrationslösung" bezeichnet) langsam in den Kolben. Verwenden Sie einen Magnetrührer oder einen Glasstab, um die Lösung während der Reaktion zu mischen. Wenn die Reaktion in der Lösung sichtbar ist, sehen Sie Anzeichen wie Farbveränderungen, Blasen, Erstellen eines neuen Produkts usw. Wenn Sie einen Indikator verwenden, erscheint ein gefärbter Strahl, wenn Lassen Sie die Lösung aus dem Bürettenrohr in den Kolben fallen.
   • Wenn die Reaktion zu einer Änderung des pH-Werts oder des Potentials führt, können Sie ein pH-Papier oder ein Potentiometer in den Kolben tauchen, um die Reaktion zu überwachen.
   • Für eine genauere Titration müssen Sie den pH-Wert und das Potential wie erwähnt überwachen und die Messwerte nach Zugabe des Titriermittels in festen kleinen Schritten aufzeichnen. Tragen Sie den pH-Wert oder das Potential mit dem Volumen des zugesetzten Titriermittels auf. Sie werden sehen, dass sich die Steigung des Graphen am Äquivalenzpunkt der Reaktion sehr schnell ändert.

5. 

   Reduzieren Sie die Titrationsgeschwindigkeit. Wenn sich die Reaktion dem Endpunkt nähert, verringern Sie die Titrationsrate jedes Mal tropfenweise. Wenn Sie einen Indikator verwenden, erscheinen die farbigen Strahlen möglicherweise länger. Gehen Sie so langsam wie möglich vor, bis der letzte Tropfen bewirkt, dass die Reaktion genau dort aufhört. Was den Indikator betrifft, müssen Sie die erste lang anhaltende Farbänderung in der Reaktion bemerken.
   • Notieren Sie das endgültige Volumen in der Bürettenröhre. Indem Sie dies vom Volumen der Ausgangslösung im Bürettenröhrchen abziehen, können Sie das genaue Volumen der verwendeten Titrationslösung ermitteln.

6. 

   Berechnen Sie die Masse des gelösten Stoffes in der Lösung. Verwenden Sie die chemische Gleichung für die Reaktion zwischen dem Titriermittel und der Lösung, um die Anzahl der Mol gelösten Stoffs im Kolben zu ermitteln. Nachdem Sie die Molzahl des gelösten Stoffes gefunden haben, dividieren Sie durch das Volumen der Lösung im Kolben, um die molare Konzentration der Lösung zu ermitteln, oder rechnen Sie die Molzahl in Gramm um und dividieren Sie durch das Volumen der Lösung, um die Konzentration in g / l zu ermitteln. . Dies setzt Grundkenntnisse der Quantenchemie voraus.
   • Angenommen, wir verwenden 25 ml 0,5 M NaOH, um die HCl-Lösung und Wasser auf den entsprechenden Punkt zu titrieren. Die HCl-Lösung hat vor der Titration ein Volumen von 60 ml. Wie viele Mol HCl sind in Lösung?
   • Schauen wir uns zunächst die chemische Gleichung für die Reaktion zwischen NaOH und HCl an: NaOH + HCl> H.₂O + NaCl.
   • In diesem Fall reagiert ein Mol NaOH mit einem Mol HCl unter Bildung des Produkts (Wasser und NaCl). Da Sie nur gerade genug NaOH hinzufügen, um die gesamte HCl zu neutralisieren, entspricht die Anzahl der in der Reaktion verwendeten Mol NaOH der Anzahl der Mol HCl im Kolben.
   • Finden Sie die Masse von NaOH in Mol. 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 verwendeten Mol NaOH = die Anzahl der Mol HCl in Lösung ist, können wir schließen, dass 0,0125 Mol HCl in Lösung sind.

7. 

   Berechnen Sie die Konzentration der Lösung. Nachdem wir die Masse des gelösten Stoffes in Lösung kennen, ist es einfach, die molare Konzentration zu finden. Teilen Sie die Anzahl der Mol gelösten Stoffes in Lösung durch das Volumen der Testlösung (sind nicht Volumen der Lösung, aus der Sie Proben entnehmen). Das Ergebnis ist die molare Konzentration der Lösung!
   • Um die molare Konzentration für das obige Beispiel zu ermitteln, teilen Sie einfach die Molzahl HCl durch das Volumen der Lösung im Kolben. 0,0125 mol HCl x (1 / 0,060 l) = 0,208 M HCl.
   • Um die Molkonzentration in g / l, ppm oder einen Prozentsatz umzurechnen, müssen Sie die Molzahl des gelösten Stoffs in Masse umrechnen (verwenden Sie die Molmasse des gelösten Gemisches). Für ppm und Prozentsätze müssen Sie auch das Volumen der Lösung in Masse umrechnen (einen Umrechnungsfaktor wie Dichte verwenden oder einfach wiegen) und dann mit 10 bzw. 10 multiplizieren. mit ppm und Prozentsätzen.
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Rat

• Obwohl Lösungsmittel und Lösungsmittel beim Trennen in unterschiedlicher Form von Materie (fest, flüssig, gasförmig) vorliegen können, hat die nach dem Auflösen des gelösten Stoffes in dem Lösungsmittel gebildete Lösung dieselbe physikalische Form. Lösungsmittel.
• Verwenden Sie beim Titrieren nur Plastik- oder Glaswaren.

Warnung

• Tragen Sie während der Titration eine Brille und Handschuhe.
• Seien Sie vorsichtig, wenn Sie mit starken Säuren arbeiten. Test in einem Abzug, wenn giftig oder im Freien.