PREGLED OSNOVNIH VELIČINA ZA DEFINISANJE SASTAVA RASTVORA

Transcript

1 I RAČUNSKE EŽBE PREGLED OSNONIH ELIČINA ZA DEFINISANJE SASTAA RASTORA Za izražavanje kvantitativnog sastava rastvora u heiji koriste se različite fizičke veličine i odnosi. Koriste se i različite jedinice. Zastupljenost pojedinih koponenti u rastvoru ože da se izrazi pooću: koncentracije, udela i olaliteta. Koncentracija Po važeće SI sisteu (Le Systèe International d Unités, franc. = Međunarodni siste ernih jedinica, skraćeno SI) i IUPAC preporukaa (The International Union of Pure and Applied Cheistry, eng. = Međunarodni savez za čistu i prienjenu heiju, skraćeno IUPAC) preporučuje se količinska koncentracija, c, koja predstavlja količinu rastvorene supstance u jediničnoj zapreini rastvora (ol/d ) i najbliže prati heijsku prirodu rastvora. Zbog jednostavnosti naziva se sao koncentracija, i podrazueva se ukoliko drugačije nije naglašeno. Količinska koncentracija, c, predstavlja količinu rastvorene supstance u jediničnoj zapreini rastvora (ol/ ili ol/d ). [U literaturi se ogu naći još i nazivi: olarna koncentracija, olaritet, olarnost i različite oznake kao na prier: c M, c(x) ili [X] (ako se radi o supstanci X)]. Količinska koncentracija, c, ože se izračunati preko količine supstance, n, i zapreine rastvora, : c= n, ol/d. Količina supstance, n, koja se pojavljuje u izrazu za količinsku koncentraciju predstavlja jednu od seda osnovnih fizičkih veličina po SI sisteu. Jedinica za količinu supstance je ol. Mol se definiše kao količina supstance koja sadrži 6, eleentarnih jedinki, čestica. Kao standard uzet je izotop ugljenika, 12 C koji u 12,00 g sadrži 6, atoa ugljenika. Broj 6, ia svoje ie i naziva se Avogadrov broj. Jedan ol bilo koje supstance sadrži isti, Avogadrov broj jedinki (atoa, olekula, jona, čestica ). Prier: 1 g H, 12 g C, ili 2 g Na sadrže 6,02 x 10 2 atoa 1 ol Ca(OH) 2 sadrži 6,02 x 10 2 olekula Ca(OH) 2, 6,02x10 2 Ca 2+ jona i 1,204x10 24 OH -1 jona. [Fizička veličina je proizvod nueričke vrednosti i jedinice. Iz tog suštinskog razloga nije ispravno govoriti da je n broj olova, jer je n sibol za fizičku veličinu, a ne sao broj!] Osnovna jedinica za zapreinu po SI sisteu je, ali se zbog prierenosti eksperientalno, praktično radu koristi hiljadu puta anja jedinica: d (kubni decietar što odgovara zapreini od jednog litra). p-vrednosti koncentracija, predstavljaju negativni logarita (za osnovu 10) količinske koncentracije supstance. Koriste se za razblažene rastvore. Za supstancu X, p-funkcija se računa: px = -log[x]. Masena koncentracija, γ, predstavlja asu rastvorene supstance u jediničnoj zapreini rastvora (g/d ili kg/ ). Masena koncentracija, γ, ože se izračunati preko ase supstance,, i zapreine, :

2 γ=, g/d. Molalitet, ili b, predstavlja količinu rastvorene supstance u jediničnoj asi rastvarača (ol/kg). Molalna koncentracija (olalitet, olalnost), b, se ože izračunati preko broja olova, n, i ase rastvarača što je najčešće voda, (H 2 O): n b=, ol/kg. (H 2 O) Sastav rastvora se ože izraziti i preko odnosa istih veličina: ase, količine, zapreine. Tradicionalno se koriste odnosi na 100 delova ase, zapreine, ili količine pri čeu se koristi oznaka %. Ako je znak % napisan bez dodatnog određenja satra se da se radi o aseno procentu. Maseni udeo, w, (as.% ili sao %) predstavlja asu rastvorene supstance u 100 g rastvora. Maseni udeo, w, se ože izračunati preko ase supstance,, i ase rastvora (koja predstavlja zbir ase supstance i rastvarača, što je najčešće voda, (H 2 O): w= (H 2 O) Zapreinski udeo, ϕ, (v/v %) predstavlja zapreinu rastvorene supstance koja se nalazi u 100 c rastvora. Zapreinski udeo, ϕ, se ože izračunati preko zapreine supstance, u c, i zapreine rastvora (koja predstavlja zbir zapreine supstance i rastvarača, što je najčešće voda, (H 2 O): ϕ= (H 2 O) Za jako razblažene rastvore, posebno u ekološki istraživanjia, koriste se odnosi istih veličina (ase, količine, zapreine) ali se izražavaju kao deo na ilion ili deo na ilijardu delova uzorka. Posebne udele predstavljaju pp i ppb veličine. pp (engl. parts per illion) predstavlja jedan deo supstance na ilion delova uzorka. To ože da bude zapreinski ili aseni odnos. Ukoliko je to aseni odnos, pp predstavlja odnos ase supstance i ukupne ase svih koponenti uzorka, uk : pp= uk Ukoliko se radi o rastvoru, pp udeo ože da se predstavi kao asena koncentracija, γ(pp): asa rastvorene supstance (u g) u 1 d rastvora (koja u razblaženi rastvoria odgovara asi od ilion g, ρ=1,00 g/c ). Udeo u pp se ože izračunati preko ase supstance, u g, i zapreine, u d : γ(pp)= g/d. ppb (engl. parts per billion) predstavlja jedan deo supstance na ilijardu delova (naziv za ilijardu na englesko je billion). To ože, takođe, da bude zapreinski ili aseni odnos supstance. Ukoliko je to aseni odnos, ppb predstavlja odnos ase supstance,, i ukupne ase svih koponenti uzorka, uk : ppb= uk Ukoliko se radi o rastvoru, ppb udeo ože da se predstavi kao asena koncentracija, γ(ppb): asa rastvorene supstance (u μg) u 1 d rastvora (koja u razblaženi rastvoria odgovara asi od ilijardu μg, ρ=1,00 g/c ). Udeo u ppb se ože izračunati preko ase supstance, u μg, i zapreine, u litria ili d : 2

3 γ(ppb)= μg/d. U Tabeli 1. prikazane su veličine i jedinice za izražavanje kvantitativnog sastava rastvora. Tabela 1. eličine i jedinice za kvantitativni sastav rastvora Fizička veličina, sibol Količinska koncentracija, c Masena koncentracija, γ Molalitet, b Maseni udeo, w pp ppb Definicija, jedinica c= n, ol/d γ=, g/d n b= (H 2 O) ol/kg w= 100 +(H 2O) pp=, g/d ppb=, μg/d ZADACI 1. Koliko je olova cinka u 1 kg Zn? n (Zn) = 15,295 olova Uzorak cinka ase 1kg sadrži 15,295 olova. 2. Koliko olekula i atoa sadrži 5 ol olekula azota? 5 ol olekula azota sadrži 0, olekula. U 5 ol olekula azota ia 60, atoa.. Izračunati zapreinu, erenu pri noralni uslovia,, olekula neke gasovite supstance. Zapreina, olekula, erena pri noralni uslovia, je 11, 2 d. 4.Napraviti 100 g 10 % rastvora natriju-hlorida. 10 % rastvor natriju-hlorida sadrži 10 g natrijuhlorida u 100 g rastvora. Masa rastvarača je 90 g.

4 5. Napravljen je rastvor koji sadrži 6,9 g šećera i 100 g vode. Izračunati procentnu koncentraciju šećera u ovo rastvoru. w= 6,45 % 6. Rastvor sadrži 50 g vode i 5,5 g alkohola.izračunati procentnu koncentraciju alkohola. w= 9,90 % 7. Koliko graa 5 % rastvora natriju-hidroksida treba oderiti da ova količina rastvora sadrži,2 g natriju-hlorida? =64 g 8. Koliko graa 0 % rastvora neke soli treba oderiti za pravljenje 100 g 6 % rastvora? Odereno rastvoru (20 g 0% rastvora soli) treba dodati 80 g vode. 9. Koliko graa sulfatne kiseline treba oderiti za pravljenje 1 d rastvora koncentracije 1 ol/d? Jedan d rastvora koji sadrži 98 g sulfatne kiseline ia koncentraciju od 1 ol/d. 10. Koja je koncentracija rastvora sulfatne kiseline, ako se 5 g kiseline nalazi u 200 c rastvora? c=0,255 ol/d 11. Izračunati olaritet vodenog rastvora KBr ako je zapreina rastvora 5,00 litara a broj olova KBr je 10,0 olova? c=2 ol/d 12. Zapreina od 250 ililitara rastvora sadrži 0,50 olova NaCl. Koliko iznosi olaritet rastvora? c=2 ol/d 1. Izračunati zapreinu dvoolarnog (2,00 M) rastvora napravljenog od 6,00 olova LiF? = d 14. Izračunati zapreinu,00 M rastvora NaCl, napravljenog rastvaranje 526 g natrijuhlorida. 4

5 = d 15. Koliko olova CaCl 2 treba rastvoriti u 0,500 litara petoolarnog rastvora (5 M)? c=2,5 ol 16. Koliko graa CaCl 2 treba upotrebiti za pravljenje 5,00 x 10 2 c petoolarnog rastvora? =278 g 17. Izračunati količinsku koncentraciju i olalitet rastvora HCl, ako su na originalno pakovanju navedeni podaci: 7,0 as.%, ρ=1,188 g/c, M(HCl)=6,45 g/ol. a) c=12,1 ol/d b) b=16,1 ol/kg 18. Izračunati: a) asu NiSO 4 u 200 g 6,00 % rastvora NiSO 4 ; b) asu 6,00 % rastvora NiSO 4 koji sadrži 40,0 g NiSO 4 ; c) asu NiSO 4 u 200 c 6,00 % rastvora NiSO 4. Gustina rastvora na 25 C iznosi 1,06 g/c. w 600, a) (NiSO 4 ) = (rastvora) = 200 =12,0 g b) (rastvora) = (NiSO 4 ) = 40,0 = 667 g w 600, w c) (NiSO 4 ) = (NiSO 4 ) ρ = 200 c g 600, 1, c 100 =12,7 g 19. Izračunati zapreinu 15,0 % rastvora Fe(NO ) u kojoj se nalazi 0,0 g Fe(NO ). Gustina rastvora na 25 C iznosi 1,16 g/c. (Fe(NO ) ) = 172 c 20. Koercijalna 96,4 % suporna kiselina ia gustinu 1,84 g/c. Izračunati koncentraciju kiseline. Podatak: M(H 2 SO 4 )=98,10 g/ol c(h 2 SO 4 )=18,1 ol/d 5

6 21. Na analitičkoj vagi oderena je asa od 5,5450 g uzorka CaCl 2 i rastvorena u destilovanoj vodi u erno sudu od 250,0 c. Izračunati koncentraciju CaCl 2 i Cl - -jona u rastvoru. Podatak: M(CaCl 2 )=110,0 g/ol c(cacl 2 )= 0,2016 ol/d c(cl - )= n ( Cl ) c(cacl 2 )=2 0,2016 ol/d = 0,402 ol/d n( CaCl ) Izračunati količinsku koncentraciju rastvora koji sadrži 0,20 g etanola, CH OH u 750 c vode. Podaci: M(CH OH)=2,00 g/ol c(ch OH)= n = M 0,20g c(ch OH)= 2,00g/ol 0,750d =0,01 ol/d 2. Rastvor KMnO 4 ia prietnu ružičastu boju pri koncentraciji MnO 4 - -jona od 4, ol/d. Izračunati koncentraciju MnO 4 - -jona u pp i ppb udelia. Podatak: M(KMnO 4 )=119,0 g/ol c pp (MnO - 4 )= c(mno - 4 ) ol d M(MnO 4 - g 1000 g ) = 4, , = 0,48 pp ol 1 g c ppb (MnO - 4 )= c pp (MnO - 4 )1000 = 0, = 480 ppb 24. Rastvor HCl se ora pripreiti. Izračunati koncentraciju rastvora HCl ako se za titraciju 0,2168 g heijski čistog natriju-karbonata utroši 20,45 c ovog rastvora. Podatak: M(Na 2 CO )=106,0 g/ol Na 2 CO + 2HCl = H 2 CO + 2NaCl n(na 2 CO ) : n(hcl) = 1 : 2 M (Na 2CO ) : (HCl) c(hcl) = 1: 2 2 (Na 2CO ) 2 0,2168 g c c(hcl)= = 1000,0 =0,2000 ol/d (HCl) M(Na CO ) 20,45 c 106,0 g/ol d Priliko pripree rastvora HCl utvrđeno je da koncentracija iznosi 1,18 ol/d. Kolika zapreina (u c ) ovog rastvora treba da se uze za pripreanje 500,0 c rastvora HCl koncentracije 0,100 ol/d? 6

7 (HCl) = c 2 2 0,100 ol/d 1,000 d = c 1 1,18 ol/d (HCl) = 42,25 c = 0,08450 d = 84,5 c za jedan litar. 26. Zapreina od,50 c rastvora H 2 SO 4, gustine 1,84 g/c, razblažena je destilovano vodo do 1000 c. Za neutralizaciju 45,00 c ovako razblaženog rastvora potrebno je 20,00 c rastvora NaOH koncentracije 0,100 ol/d. Izračunati a) aseni udeo (%) prvobitnog rastvora kiseline i b) koncentraciju razblažene kiseline. Podatak: M(H 2 SO 4 )=98,00 g/ol a) w =,78 % b) H 2 SO 4 + 2NaOH = Na 2 SO 4 + 2H 2 O n(h 2 SO 4 ) : n(naoh) = 1 : 2 n(h 2 SO 4 )= 1 2 (NaOH) c(naoh)= ,00 ol 1 d c 0,100 = 1, ol 1000 d c c(h 2 SO 4 )= n = 1,00 10 ol c 1000 = 0,0222 ol/d 45,00 c d 27. Kolika je koncentracija baze koja se dobija ešanje 00,0 c NaOH koncentracije 0,0150 ol/d i 500,0 c rastvora NaOH koncentracije 0,0500 ol/d? c = n + n 1 1 uk = c + c , 0 0, , 0 0, , 0 = 0,069 ol/d. DOMAĆI ZADATAK 1. Kolika je asa ola atoa kiseonika i ola olekula kiseonika? 2. Koliko atoa vodonika ia u 18 g vode?. Izračunati procentnu koncentraciju rastvora koji sadrži 50 g supstancije u 200 g rastvora. 4. Morska voda sadrži Na + -jone, prosečne koncentracije 1,08 10 pp i SO jone prosečne koncentracije 270 pp. Izračunati: a) koncentraciju ovih jona ako je poznata prosečna gustina orske vode, ρ=1,02 g/c ; b) pna i pso 4 za orsku vodu. Podaci: M(Na)=2,00 g/ol; M(SO 4 2- )=96,00 g/ol 7

8 5. Izračunati nepoznate vrednosti za sledeće vodene rastvore (videti tabelu). Rastvorena supstanca Masa rastvorene supstance (g) Zapreina rastvora (d ) 1 LiBr 4, 0,5 Molaritet (ol/d ) 2 NH 4 Cl 160,2 4,0 KOH 28,0 0,25 4 NaCl 146,0 25,0 5 BaCl 2 85,5 2,5 6 KCl 7,5 0,125 7 NaOH 80,0 1,6 8 CuSO 4 1,6 0,125 9 Al(NO ) 0,5 0,6 10 NH 4 (SO 4 ) 2 0, 2,0 8