Hydrochemie – koncentrace a ředění (výpočty) H
ydro
che
mie
– 2
. cvič
ení
1
Pivokonský, Načeradská ÚŽP PřF UK, ZS 2016/17
Složení roztoků
zlomek hmotnostní
objemový desetinné číslo nebo %
molární
koncentrace hmotnostní – hmotnost vztažená k obejmu
molární – látkové množství vztažené k objemu
Hydrochemie – koncentrace a ředění (výpočty) H
ydro
che
mie
– 2
. cvič
ení
2
Pivokonský, Načeradská ÚŽP PřF UK, ZS 2016/17
pro molární koncentraci se používá např. „0,1 M roztok HCl“, tzn. roztok HCl o koncetraci 0,1 mol . l-1
hmotnostní zlomek např. w = 0,75 = 75 % = 750 g . kg-1
Hydrochemie – koncentrace a ředění (výpočty) H
ydro
che
mie
– 2
. cvič
ení
3
Pivokonský, Načeradská ÚŽP PřF UK, ZS 2016/17
Směšovací rovnice pro mísení dvou roztoků
Při mísení zředěných roztoků:
Hydrochemie – koncentrace a ředění (výpočty) H
ydro
che
mie
– 2
. cvič
ení
4
Pivokonský, Načeradská ÚŽP PřF UK, ZS 2016/17
Křížové pravidlo pro mísení dvou roztoků
Hydrochemie – koncentrace a ředění (výpočty) H
ydro
che
mie
– 2
. cvič
ení
5
Pivokonský, Načeradská ÚŽP PřF UK, ZS 2016/17
Mísení dvou roztoků x-krát – pro známou molární nebo objemovou koncentraci
Hydrochemie – koncentrace a ředění (výpočty) H
ydro
che
mie
– 2
. cvič
ení
6
Pivokonský, Načeradská ÚŽP PřF UK, ZS 2016/17
skleněné pipety automatické pipety
Hydrochemie – koncentrace a ředění (výpočty) H
ydro
che
mie
– 2
. cvič
ení
7
Pivokonský, Načeradská ÚŽP PřF UK, ZS 2016/17
analytické váhy (0,0001 g) odměrná
baňka odměrný
válec
Hydrochemie – koncentrace a ředění (výpočty) H
ydro
che
mie
– 2
. cvič
ení
8
Pivokonský, Načeradská ÚŽP PřF UK, ZS 2016/17
Parts-per notation
vyjadřují podíl látky vůči celku, pokud jsou množství látek vyjádřena ve stejných jednotkách, používají se k popisu velmi malých množství nebo koncentrací, pouhá čísla bez jednotek
ppm (parts-per-million, 10−6), 1 % = 10 000 ppm, 1 ‰ = 1 000 ppm
ppb (parts-per-billion, 10−9)
ppt (parts-per-trillion, 10−12)
ppq (parts-per-quadrillion, 10−15)
Např. ppm se používá k vyjádření µL/L, cm3/m3, mg/kg, Hz/MHz, υm/m atd.
Při vyjádření koncentrací je třeba rozlišovat kontext – molární, hmotnostní, objemový poměr (zlomek).
Hydrochemie – koncentrace a ředění (výpočty) H
ydro
che
mie
– 2
. cvič
ení
9
Pivokonský, Načeradská ÚŽP PřF UK, ZS 2016/17
Použití
Analytická chemie, toxikologie
Např. NMR – chemický posun v ppm (Hz/MHz)
U vodných roztoků (hustota vody = 1 g/mL) se 1 kg vody považuje za 1 L vody a běžně se používá ppm a ppb:
1 ppm odpovídá 1 mg/L
1 ppb odpovídá 1 μg/L
Obsah škodlivin v ovzduší (ppm)
Hydrochemie – koncentrace a ředění (výpočty) H
ydro
che
mie
– 2
. cvič
ení
11
Pivokonský, Načeradská ÚŽP PřF UK, ZS 2016/17
Jakou hmotnost manganistanu draselného je potřeba navážit k přípravě 200 g 5% roztoku?
K přípravě 100 g 1% roztoku je třeba navážit 1 g manganistanu
K přípravě 100 g 5% …………………………………………… 5 g manganistanu
K přípravě 200 g 5% ………………………………………… 10 g manganistanu
Je třeba navážit 10 g manganistanu a rozpustit ve 190 g vody.
Hydrochemie – koncentrace a ředění (výpočty) H
ydro
che
mie
– 2
. cvič
ení
13
Pivokonský, Načeradská ÚŽP PřF UK, ZS 2016/17
Jaká hmotnost kyseliny sírové je obsažena ve 200 ml 60% kyseliny o hustotě 1,498 g/ml?
200 ml kyseliny sírové má hmotnost
m = ρ . V = 1,498 . 200 = 299,6 g
V 299,6 g roztoku s hmotnostním zlomkem 60 % = 0,6 je obsaženo
mi = m . w = 299,6 . 0,6 = 179,8 g kyseliny sírové
Hydrochemie – koncentrace a ředění (výpočty) H
ydro
che
mie
– 2
. cvič
ení
15
Pivokonský, Načeradská ÚŽP PřF UK, ZS 2016/17
Jakou hmotnost hydroxidu sodného je třeba navážit k přípravě 250 ml roztoku o koncentraci 0,1 mol/l (0,1M NaOH)?
k přípravě 1000 ml o koncentraci 0,1 mol/l je třeba 0,1 . 40 g NaOH = 4 g
250 ml o koncentraci 0,1 mol/l … (250/1000) . 0,1 . 40 g NaOH = 1 g
Hydrochemie – koncentrace a ředění (výpočty) H
ydro
che
mie
– 2
. cvič
ení
17
Pivokonský, Načeradská ÚŽP PřF UK, ZS 2016/17
Jakou hmotnost pevného chloridu sodného a jakou hmotnost vody je potřeba smísit k přípravě 250 g 2% roztoku?
K přípravě 100 g 1% roztoku je třeba 1g NaCl + 99 g vody
K přípravě 250 g 2% roztoku je třeba 2 x 2,5g NaCl + 245 g vody
nebo pomocí směšovací rovnice m1 . w1 + m2 . w2 = (m1 + m2) . w3
m1 = ? g NaCl m2 = ? g H2O m3 = m1 + m2 = 250 g
w1 = 100 % w2 = 0 % w3 = 2 %
m1 . w1 + m2 . 0 = m3 . w3
m1 = m3 . w3 / w1 = 250 . 2 / 100 = 5 g
m2 = m3 – m1 = 245 g
Hydrochemie – koncentrace a ředění (výpočty) H
ydro
che
mie
– 2
. cvič
ení
19
Pivokonský, Načeradská ÚŽP PřF UK, ZS 2016/17
V jakém poměru je třeba smísit 96% kyselinu s 3% kyselinou, abychom získali 6% kyselinu?
směšovací rovnice m1 . w1 + m2 . w2 = (m1 + m2) . w3
m1 = ? g m2 = ? g m3 = m1 + m2 = ? g
w1 = 96 % w2 = 3 % w3 = 6 %
m1 . w1 – m1 . w3 = m2 . w3 – m2 . w2
m1 / m2 = ? = (w3 – w2) / (w1 – w3) = (6-3) / (96-6) = 3 / 90 = 1 /30
nebo pomocí křížového pravidla
Hydrochemie – koncentrace a ředění (výpočty) H
ydro
che
mie
– 2
. cvič
ení
21
Pivokonský, Načeradská ÚŽP PřF UK, ZS 2016/17
M(Fe2(SO4)3) = 399,8788 g/mol 1 = 1,538 g/cm3
w1 = 42,55 hm. % V1 = ?
w2 = 0 (voda) 2 = 1 g/cm3 (voda)
V1 + V2 = 1 litr = 1000 ml
w3 = 1 hm.%
m1w1 + m2w2 = (m1 + m2)w3
V11w1 + V22w2 = (V11 + V22)w3
V1*1,538*42,55 + (1000 – V1)*1*0 = (V1*1,538 + (1000 – V1)*1) * 1
V1*1,538*42,55 = V1*1,538 + 1000 – V1
V1*1,538*42,55 = V1*0,538 + 1000
V1*1,538*42,55 – V1*0,538 = 1000
V1*(1,538*42,55 – 0,538) = 1000
V1 = 15,4074 ml
Hydrochemie – koncentrace a ředění (výpočty) H
ydro
che
mie
– 2
. cvič
ení
23
Pivokonský, Načeradská ÚŽP PřF UK, ZS 2016/17
V jakém poměru musíme smísit roztok soli (hydroxidu, kyseliny) o koncentraci 1 mol/dm3 s vodou, aby vznikl roztok o koncentraci 0,1 mol/dm3? Objemové změny při mísení zředěných roztoků zanedbáváme.
křížové pravidlo
Hydrochemie – koncentrace a ředění (výpočty) H
ydro
che
mie
– 2
. cvič
ení
25
Pivokonský, Načeradská ÚŽP PřF UK, ZS 2016/17
Z roztoku o koncentraci 500 mg/l připravte 1 litr roztoku o koncentraci 2 mg/L.
nepřímá úměra
500 mg/l x ml
2 mg/l 1000 ml
x / 1000 = 2 / 500
x = 2000 / 500 = 4 ml roztoku doplníme do 1000 ml odměrné baňky
Hydrochemie – koncentrace a ředění (výpočty) H
ydro
che
mie
– 2
. cvič
ení
26
Pivokonský, Načeradská ÚŽP PřF UK, ZS 2016/17
Vyřešené úlohy pošlete do 19.11. do 12 h na [email protected]
1) Jakou hmotnost dusičnanu sodného je třeba navážit k přípravě 2,5 l 10% roztoku NaNO3 o hustotě 1,0674 g/cm3?
2) Jakou hmotnost glukosy je třeba navážit k přípravě 250 ml roztoku glukosy o koncentraci 0,1 mol/l?
3) Jak připravíme 250 g 2% roztoku NaOH, máme-li k dispozici 10% roztok o hustotě 1,1082 g/cm3 a vodu?
4) Z roztoku manganistanu draselného o koncentraci 1 mol/dm3 připravte po 100 ml roztoku 2krát, 10krát, 100krát a 1000krát zředěnějšího (objemovou kontrakci zanedbejte).
5) Z roztoku o koncentraci 200 mg/l připravte 500 ml roztoku o koncentraci 4 mg/L.