Verdünnungen von Stamm- (oder Standard-) Lösungen
Stellen Sie sich vor, wir haben eine Salz-Wasser-Lösung mit einer bestimmten Konzentration. Das heißt, wir haben eine bestimmte Menge Salz (eine bestimmte Masse oder eine bestimmte Anzahl von Molen) in einem bestimmten Lösungsvolumen gelöst. Als nächstes werden wir diese Lösung verdünnen. Dies geschieht durch Zugabe von mehr Wasser, nicht von mehr Salz:
Vor der Verdünnung und nach der Verdünnung
Die Molarität von Lösung 1 ist
und die Molarität von Lösung 2 ist
Umstellen Sie die Gleichungen, um die Molzahl zu ermitteln:
und
Was ist gleich geblieben und was hat sich zwischen den beiden Lösungen geändert? Durch die Zugabe von mehr Wasser haben wir das Volumen der Lösung verändert. Damit änderte sich auch ihre Konzentration. Die Anzahl der Mole der gelösten Stoffe änderte sich jedoch nicht. Also,
Daher
wobei
- \(M_1\) und \(M_2\) die Konzentrationen der ursprünglichen und der verdünnten Lösung sind
- \(V_1\) und \(V_2\) sind die Volumina der beiden Lösungen
Das Herstellen von Verdünnungen ist eine häufige Tätigkeit im Chemielabor und anderswo. Sobald Sie die obige Beziehung verstehen, sind die Berechnungen einfach.
Angenommen, Sie haben \(100. \: \text{mL}\) einer \(2,0 \: \text{M}\) Lösung von \(\ce{HCl}\). Sie verdünnen die Lösung, indem Sie so viel Wasser hinzufügen, dass das Lösungsvolumen \(500. \: \text{mL}\) beträgt. Die neue Molarität kann leicht berechnet werden, indem man die obige Gleichung verwendet und nach \(M_2\) löst.
Die Lösung wurde um ein Fünftel verdünnt, da das neue Volumen fünfmal so groß ist wie das ursprüngliche Volumen. Folglich beträgt die Molarität ein Fünftel des ursprünglichen Wertes.
Ein weiteres häufiges Verdünnungsproblem besteht darin, zu berechnen, welche Menge einer hochkonzentrierten Lösung erforderlich ist, um eine gewünschte Menge einer Lösung mit geringerer Konzentration herzustellen. Die hochkonzentrierte Lösung wird üblicherweise als Stammlösung bezeichnet.
Beispiel \(\PageIndex{1}\): Verdünnen von Salpetersäure
Salpetersäure \(\PageIndex{1}}) ist eine starke und ätzende Säure. Wenn sie bei einem Chemieversorgungsunternehmen bestellt wird, beträgt ihre Molarität \(16 \: \text{M}\). Wie viel von der Stammlösung der Salpetersäure muss verwendet werden, um \(8,00 \: \text{L}\) einer \(0,50 \: \text{M}\) Lösung herzustellen?
Lösung
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Schritte zur Problemlösung |
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|---|---|
| Identifizieren Sie die „gegebenen“ Informationen und was das Problem von Ihnen verlangt, „zu finden“.“ |
Gegeben: M1, Bestand \(\ce{HNO_3} = 16 \: \text{M}\) \(V_2 = 8,00 \: \text{L}\) \(M_2 = 0,50 \: \text{M}\) Finden Sie: Volumenbestand \(\ce{HNO_3} \left( V_1 \right) = ? \: \text{L}\) |
| Listen Sie andere bekannte Größen auf. |
keine |
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Planen Sie das Problem. |
Zunächst ordnen Sie die Gleichung algebraisch um, um für \(V_1\) zu lösen. |
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Berechnen Sie und heben Sie die Einheiten auf. |
Setzen Sie nun die bekannten Größen in die Gleichung ein und lösen Sie sie. |
| Betrachten Sie Ihr Ergebnis. | (250 \: \text{mL}\) der Stammlösung \(\ce{HNO_3}\) muss mit Wasser auf ein Endvolumen von \(8,00 \: \text{L}\) verdünnt werden. Die Verdünnung erfolgt um den Faktor 32, um von \(16 \: \text{M}\) auf \(0,5 \: \text{M}\) zu kommen. |
Übung \(\PageIndex{1}\)
Eine 0.885 M Lösung von KBr mit einem Anfangsvolumen von 76,5 mL wird mehr Wasser zugegeben, bis ihre Konzentration 0.500 M. Wie groß ist das neue Volumen der Lösung?
Antwort
135,4 mL
Beachten Sie, dass das berechnete Volumen die gleichen Abmessungen wie das Eingangsvolumen hat, und die Dimensionsanalyse sagt uns, dass wir in diesem Fall nicht in Liter umrechnen müssen, da sich L aufhebt, wenn wir M (mol/L) durch M (mol/L) teilen.