Rozcieńczanie roztworów podstawowych (lub standardowych)
Wyobraźmy sobie, że mamy roztwór wody z solą o określonym stężeniu. Oznacza to, że mamy pewną ilość soli (pewną masę lub pewną liczbę moli) rozpuszczoną w pewnej objętości roztworu. Następnie rozcieńczamy ten roztwór. Robi się to przez dodanie większej ilości wody, a nie soli:
Przed rozcieńczeniem i po rozcieńczeniu
Molarność roztworu 1 wynosi
, a molarność roztworu 2 wynosi
Przestawić równania, aby znaleźć moli:
i
Co pozostało takie samo, a co się zmieniło między tymi dwoma roztworami? Dodając więcej wody, zmieniliśmy objętość roztworu. W ten sposób zmieniło się również jego stężenie. Jednak liczba moli rozpuszczalnika nie uległa zmianie. Zatem,
There
gdzie
- (M_1\) i \(M_2\) to stężenia oryginalnego i rozcieńczonego roztworu
- (V_1\) i \(V_2\) są objętościami dwóch roztworów
Przygotowywanie rozcieńczeń jest częstą czynnością w laboratorium chemicznym i nie tylko. Gdy zrozumiesz powyższą zależność, obliczenia są proste.
Załóżmy, że masz \(100. \: \text{mL}) roztworu \(2.0 \: \text{M}) \(\ce{HCl}}). Rozcieńczamy roztwór dodając tyle wody, aby objętość roztworu wynosiła \(500: \text{mL}). Nowa molarność może być łatwo obliczona przez zastosowanie powyższego równania i rozwiązanie dla \(M_2\).
Roztwór został rozcieńczony o jedną piątą, ponieważ nowa objętość jest pięć razy większa od pierwotnej. W związku z tym molarność wynosi jedną piątą pierwotnej wartości.
Inny częsty problem z rozcieńczaniem polega na obliczeniu, jaka ilość silnie stężonego roztworu jest wymagana do wytworzenia pożądanej ilości roztworu o mniejszym stężeniu. Roztwór silnie stężony jest zwykle nazywany roztworem podstawowym.
Przykład: Rozcieńczanie kwasu azotowego
Kwas azotowy jest silnym i żrącym kwasem. Jego molarność, zamawiana w sklepie chemicznym, wynosi \(16 \: \\M}). Ile roztworu podstawowego kwasu azotowego należy użyć do sporządzenia roztworu o stężeniu ∗ 8,00 ∗ 0,50 ∗ M?
Rozwiązanie
Kroki rozwiązywania problemów |
|
---|---|
Zidentyfikuj „dane” informacje i to, co problem prosi o „znalezienie”.” |
Dane: M1, Zapas \(\ce{HNO_3} = 16 \) (V_2 = 8,00 \) (M_2 = 0,50 \) Znajdź: Zasób objętościowy \(\ce{HNO_3} \left( V_1 \right) = ? \: \tekst{L}) |
Wymień inne znane wielkości. |
nie |
Zaplanuj problem. |
Po pierwsze, przekształć równanie algebraicznie, aby rozwiązać dla \(V_1\). |
Przelicz i anuluj jednostki. |
Teraz podstaw znane wielkości do równania i rozwiąż. |
Zastanów się nad wynikiem. | \(250 \: \text{mL}) roztworu \(\ce{HNO_3}) należy rozcieńczyć wodą do końcowej objętości \(8.00 \: \text{L}). Rozcieńczenie jest 32-krotne, aby przejść od \(16 \: \text{M}) do \(0,5 \: \\: \text{M}). |
Ćwiczenie \(\)
A 0.885 M roztworu KBr o początkowej objętości 76,5 mL dodano więcej wody, aż jego stężenie wyniesie 0.500 M. Jaka jest nowa objętość roztworu?
Odpowiedź
135,4 mL
Zauważ, że obliczona objętość będzie miała takie same wymiary jak objętość wejściowa, a analiza wymiarowa mówi nam, że w tym przypadku nie musimy przeliczać na litry, ponieważ L anuluje się, gdy dzielimy M (mol/L) przez M (mol/L).