CHÉMIA Ing. Iveta Bruončová

Transcript

1 Výpočet hmotnostného zlomku, látkovej koncentrácie, výpočty zamerané na zloženie roztokov CHÉMIA Ing. Iveta Bruončová Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ

2 Základné pojmy atómová hmotnostná jednotka u Hmotnosť atómov je veľmi malá, rádovo kg. Preto bola zavedená atómová hmotnostná jednotka (u). 1u = 1, kg Jej hmotnosť sa rovná atómovej hmotnostnej konštante m u. Definuje sa ako 1/12 hmotnosti atómu nuklidu uhlíka 12 C.

3 Základné pojmy hustota ς Je podielom hmotnosti látok a jej objemu. ς(a) = m(a)/v(a) Jej jednotkou je kg.m -3 alebo g.cm -3 m(a) hmotnosť látky A v kg alebo g V(A) objem látky A v m -3 alebo cm -3 Hustotu látky možno vypočítať z molárnej hmotnosti (M) a molárneho objemu (V m ).

4 Vyjadrovanie zloženia roztokov Na vyjadrenie zloženia roztokov môžeme použiť: a) hmotnostný zlomok w(a) b) objemový zlomok φ(a) c) molový (molárny) zlomok x(a) d) látkovú koncentráciu c(a) e) hmotnostnú koncentráciu c m (A)

5 Hmotnostný zlomok určuje, koľko percent z hmotnosti roztoku tvorí rozpustená látka a koľko percent rozpúšťadlo hmotnostný zlomok látky A w(a) vypočítame ako podiel hmotnosti rozpustenej látky m(a) a hmotnosti celého roztoku m R w(a) = m(a)/m R je to bezrozmerné číslo; w(a) 1 hmotnostné percentá látky A dostaneme, ak vynásobíme hmotnostný zlomok 100 hm% = w(a).100

6 Hmotnostný zlomok - výpočty Rozpustením 5 g kuchynskej soli vo vode vzniklo 100 g roztoku. Aký je hmotnostný zlomok a hmotnostné percento NaCl v roztoku? Riešenie: rozpustená látka NaCl, rozpúšťadlo voda m(nacl) = 5 g m R = 100 g w(nacl) = m(nacl)/ m R w(nacl) = 5 g/100 g w(nacl) = 0,05 hm%(nacl) = w(nacl). 100 hm%(nacl) = 0, hm%(nacl) = 5 % Hmotnostný zlomok NaCl v roztoku je 0,05, hmotnostné percento 5 %.

7 Hmotnostný zlomok - výpočty Na zaváranie jahôd potrebujeme 1500g 30%-ného vodného roztoku cukru. Akú hmotnosť vody a akú hmotnosť cukru potrebujeme na prípravu? Riešenie: m R = 1500g hm%(cukor) = 30 w(cukor) = 0,30 m(cukor) = m R. w(cukor) m(cukor) = 1500 g. 0,30 m(cukor) = 450 g m(voda) = m R m(cukor) m(voda) = 1500 g 450 g m(voda) = 1050 g Na prípravu potrebujeme 1050 g vody a 450 g cukru.

8 Hmotnostný zlomok - príklad Roztok bol pripravený rozpustením 20g KCl a 180 cm 3 vody. Vypočítajte hmotnostný zlomok KCl. Výsledok vyjadrite aj v hmotnostných percentách. Riešenie: rozpustená látka: rozpúšťadlo m(kcl) = m(h 2 0) = w(kcl) = hm%(kcl) = Odpoveď:

9 Hmotnostný zlomok riešenie Riešenie: rozpustená látka: KCl rozpúšťadlo H 2 O m(kcl) = 20g m(h 2 0) = 180g m R = 180g + 20g; m R = 200g w(kcl) = m(kcl)/m R w(kcl) = 20g/200g w(kcl) = 0,1 hm%(kcl) = 0, hm%(kcl) = 10% Odpoveď: Hmotnostný zlomok KCl je 0,1; roztok je 10%- ný.

10 Molový zlomok - výpočty V nádobe je zmes plynov s obsahom 4,29 mol dusíka, 0,825 mol oxidu siričitého, 0,33 mol kyslíka a 0,055 mol argónu. Vypočítajte molové zlomky jednotlivých zložiek v sústave. Riešenie: n(n 2 ) = 4,29 mol; n(so 2 ) = 0,825 mol n(o 2 ) = 0,33 mol; n(ar) = 0,055 mol n = n(n 2 ) + n(so 2 ) + n(o 2 ) + n(ar) n = 4,29 mol + 0,825 mol + 0,33 mol + 0,055 mol n = 5,5 mol

11 Molový zlomok - výpočty x(n 2 ) = n(n 2 )/n x(so 2 ) = n(so 2 )/n x(n 2 ) = 4,29 mol/5,5 mol x(so 2 ) = 0,825 mol/5,5 mol x(n 2 ) = 0,78 x(so 2 ) = 0,15 x(o 2 ) = n(o 2 )/n x(ar) = n(ar)/n x(o 2 ) = 0,33 mol/5,5 mol x(ar) = 0,055 mol/5,5 mol x(o 2 ) = 0,06 x(ar) = 0,01 Odpoveď: Molový zlomok dusíka v zmesi je 0,78, oxidu siričitého 0,15, kyslíka 0,06 a argónu 0,01.

12 Molový zlomok - príklad Roztok bol pripravený rozpustením 10 g NaOH v 140 g vody. Vyjadrite zloženie roztoku molárnymi percentami. Riešenie: m(naoh) = m(h 2 O) = n(naoh) = n(h 2 O) = x(naoh) = x(h 2 O) = mol.%(naoh) = mol.%(h 2 O) = Odpoveď:

13 Molový zlomok - riešenie m(naoh) = 10 g m(h 2 O) = 140 g M(NaOH) = 40 g.mol -1 M(H 2 O) = 18,02 g.mol -1 n(naoh) = 0,25 mol n(h 2 O) = 7,77 mol n = 0,25 mol + 7,77 mol; n = 8,02 mol x(naoh) = n(naoh)/n x(h 2 O) = n(h2o)/n x(naoh) = 0,25 mol/8,02 mol x(h 2 O) = 7,77/8,02 x(naoh) = 0,031 x(h 2 O) = 0,969 mol.%(naoh) = 0, mol.%(h 2 O) = 0, mol.%(naoh) = 3,1% mol.%(h 2 O) = 96,9 % Odpoveď: Roztok obsahuje 3,1 mol.% NaOH a 96,9 mol.% H 2 O.

14 Molový zlomok - príklad V malom objeme vody sa rozpustil 1 mol sacharózy a roztok sa doplnil na objem 1 l. Hustota roztoku bola 1,127 g/cm 3. Vyjadrite zloženie roztoku v molových percentách. Riešenie: n(c 12 H 22 O 11 ) = m(c 12 H 22 O 11 ) = m roztoku = m(h 2 O) = n(h 2 O) = x(c 12 H 22 O 11 ) = ; mol %(C 12 H 22 O 11 ) = x(h 2 O) = ; mol %(H 2 O) = Odpoveď:

15 Molový zlomok - riešenie n(c 12 H 22 O 11 ) = 1 mol, m(c 12 H 22 O 11 ) = 342 g (M = 342 g.mol -1 ) m roztoku = V. ς; m roztoku = g; m roztoku = 1127 g m(h 2 O) = 1127 g 342 g; m(h 2 O) = 785 g n(h 2 O) = 785 g/ 18 g.mol -1 ; n(h 2 O) = 43,6 mol n = 1 mol + 43,6 mol; n = 44,6 mol x(c 12 H 22 O 11 ) = 1 mol/44,6 mol x(c 12 H 22 O 11 ) = 0,0224; mol %(C 12 H 22 O 11 ) = 2,24 % x(h 2 O) = 43,6 mol/44,6 mol x(h 2 O) = 0,9776; mol %(H 2 O) = 97,76 % Odpoveď: Zloženie roztoku je 2,24 mol. % sacharózy a 97,76 mol. % vody.

16 Úlohy 1. V nádobe je zmes plynov, ktorá obsahuje 0,38 mol hélia, 0,25 mol dusíka a 1 mol kyslíka. Vypočítajte molové zlomky jednotlivých plynov. 2. Vyjadrite molovými zlomkami zloženie 1 litra H 2 SO 4 ; w(h 2 SO 4 ) = 0,98, ς = 1,8 g.cm Roztok s hmotnosťou 1 kg obsahuje 20 % NaOH. Vypočítajte molový zlomok a molové percento NaOH v roztoku. 4. Pri zrážacej reakcii vznikla zmes síranov, ktorá obsahovala 0,155 mol síranu stroncnatého a 0,675 mol síranu bárnatého. Vyjadrite zloženie zmesi v molových zlomkoch.

17 Látková koncentrácia - príklad Vypočítajte objem roztoku NaOH, ktorého látková koncentrácia je 0,125 mol.l -1 a hmotnosť NaOH je 10g. Riešenie: M(NaOH) = n(naoh) = V = Odpoveď:

18 Látková koncentrácia - riešenie Riešenie: M(NaOH) = 40 g.mol -1 n(naoh) = m(naoh)/m(naoh) n(naoh) = 10 g/40 g.mol -1 n(naoh) = 0,25 mol V = n(naoh)/c(naoh) V = 0,25 mol/0,125 mol.l -1 V = 2 l Odpoveď: Objem roztoku NaOH je 2 l.

19 Úlohy 1. Aká je hmotnostná koncentrácia CuSO 4 v roztoku s objemom 150 cm 3, do ktorého sme pridali 2,0 g CuSO 4? 2. Koľko g cukru musíme pridať, aby sme získali 500 cm 3 roztoku s hmotnostnou koncentráciou cukru 0,25 g.dm -3? 3. Vypočítajte látkovú koncentráciu chloridu meďnatého v roztoku, v ktorom je hmotnostná koncentrácia chloridu meďnatého 100 kg.m -3.