1 Η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΤΜΗΜΑ ΔΙΑΤΡΟΦΗΣ ΚΑΙ ΔΙΑΙΤΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΡΔΙΤΣΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ ΗΛΙΑΣ ΝΟΛΗΣ-ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΙΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ 2012
Διαλύματα Διάλυμα ονομάζεται κάθε ομογενές μείγμα δύο ή περισσοτέρων συστατικών. Κάθε διάλυμα αποτελείται από δύο συστατικά που είναι ο διαλύτης και η διαλυμένη ουσία. Διαλύτης είναι εκείνο το συστατικό που διατηρεί τη φυσική του κατάσταση και μετά την ανάμειξη. Βρίσκεται δε συνήθως στο διάλυμα σε μεγαλύτερη αναλογία. Ο διαλύτης είναι μόνο ένας σε κάθε διάλυμα. Διαλυμένη ουσία είναι εκείνο το συστατικό που διαλύεται μέσα στο διαλύτη και βρίσκεται συνήθως σε μικρότερη αναλογία. Ένα διάλυμα είναι δυνατό να περιέχει και περισσότερες από μία διαλυμένες ουσίες. Μοριακά Ιοντικά Διαλύματα Μοριακά διαλύματα ονομάζονται αυτά τα διαλύματα στα οποία η διαλυμένη ουσία βρίσκεται στο διάλυμα υπό μορφή μορίων. Τα διαλύματα αυτά ΔΕΝ άγουν το ηλεκτρικό ρεύμα (κακοί αγωγοί του ηλεκτρισμού). Ιοντικά διαλύματα είναι τα διαλύματα στα οποία η διαλυμένη ουσία βρίσκεται στο νερό υπό μορφή ιόντων. Τέτοιες ουσίες που δίνουν ιόντα όταν διαλυθούν είναι τα οξέα, οι βάσεις και τα άλατα. Τα διαλύματα αυτά άγουν το ηλεκτρικό ρεύμα (καλοί αγωγοί του ηλεκτρισμού).
Ταξινόμηση διαλυμάτων 1. Όταν το κριτήριο ταξινόμησης είναι η φυσική κατάσταση τότε έχουμε : Αέρια διαλύματα : είναι όλα τα αέρια μίγματα όπου ο διαλύτης είναι κάποιο αέριο και η διαλυμένη ουσία είναι κάποιο άλλο αέριο, στερεό ή υγρό. Ένα παράδειγμα είναι ο ατμοσφαιρικός αέρας μέσα στον οποίο μπορεί να είναι διαλυμένες διάφορες ουσίες όπως οξυγόνο, διοξείδιο του άνθρακα, νερό κ.α. Στερεά διαλύματα : είναι τα κράματα μετάλλων, όπως ο ορείχαλκος (διαλύτης ο χαλκός και διαλυμένη ουσία ο ψευδάργυρος). Υγρά διαλύματα : Είναι τα συνηθέστερα διαλύματα που υπάρχουν. Ο διαλύτης είναι υγρό και το διαλυμένο σώμα μπορεί να είναι είτε στερεό είτε υγρό είτε αέριο. Τα πιο συνηθισμένα υγρά διαλύματα είναι αυτά όπου ο διαλύτης είναι το νερό. Ένα τέτοιο διάλυμα είναι πχ το αλατόνερο. 2. Όταν το κριτήριο ταξινόμησης είναι η ποσότητα της διαλυμένης ουσίας τότε έχουμε : Αραιά διαλύματα όπου η ποσότητα της διαλυμένης ουσίας είναι μικρή. Πυκνά διαλύματα όπου η ποσότητα της διαλυμένης ουσίας είναι μεγάλη.
Διαλυτότητα Διαλυτότητα είναι το μέγιστο ποσό μιας ουσίας που μπορεί να διαλυθεί σε ορισμένη ποσότητα ενός διαλύτη κάτω από ορισμένες συνθήκες. Πχ, σε 100g H 2 O στους 20 C μπορούν να διαλυθούν το πολύ 35,5g στερεού NaCl, ενώ μπορούν να διαλυθούν το πολύ 0,00016g στερεού AgCl, συνεπώς το NaCl είναι μια ευδιάλυτη ουσία ενώ ο AgCl είναι μια δυσδιάλυτη ουσία. Η διαλυτότητα μιας ουσίας εξαρτάται: i. από τη φύση του διαλύτη, αυτό σημαίνει ότι ο διαλύτης και η διαλυμένη ουσία θα πρέπει να έχουν παραπλήσια χημική δομή («τα όμοια διαλύουν όμοια»), ii. από τη θερμοκρασία, (πχ με αύξηση της θ αυξάνεται η διαλυτότητα των στερεών στο νερό ή ελαττώνεται η διαλυτότητα των αερίων στο νερό), iii. από την πίεση, (πχ όταν αυξάνεται η πίεση αυξάνεται η διαλυτότητα των αερίων στο νερό). Κορεσμένο διάλυμα είναι αυτό στο οποίο ο διαλύτης περιέχει τη μέγιστη ποσότητα διαλυμένης ουσίας που μπορεί να διαλύσει σε ορισμένη θερμοκρασία. Ακόρεστο διάλυμα είναι αυτό στο οποίο ο διαλύτης περιέχει λιγότερη ποσότητα διαλυμένης ουσίας από τη μέγιστη που μπορεί να διαλύσει σε ορισμένη θερμοκρασία. Υπέρκορο διάλυμα είναι αυτό στο οποίο ο διαλύτης περιέχει περισσότερη από τη μέγιστη ποσότητα διαλυμένης ουσίας που μπορεί να διαλύσει σε ορισμένη θερμοκρασία.
Τρόποι έκφρασης της συγκέντρωσης των διαλυμάτων Συγκέντρωση ή περιεκτικότητα διαλύματος ονομάζεται μία έκφραση που δηλώνει την ποσότητα της διαλυμένης ουσίας που βρίσκεται σε ορισμένη ποσότητα διαλύματος ή διαλύτη. Συνηθισμένες εκφράσεις περιεκτικότητας είναι οι παρακάτω: 1. Περιεκτικότητα % κατά βάρος (% w/w) Δηλώνει τα g της διαλυμένης ουσίας σε 100 g διαλύματος. 2. Περιεκτικότητα % κατ όγκο Υπάρχουν δύο εκφράσεις: α) δηλώνει τα g της διαλυμένης ουσίας σε 100 ml διαλύματος, (% w/ν). β) δηλώνει τα ml της διαλυμένης ουσίας σε 100 ml διαλύματος. Χρησιμοποιείται συνήθως για τα αλκοολούχα ποτά, οπότε αναφέρεται και σαν αλκοολικοί βαθμοί (% v/v). 3. Μοριακότητα % κατ όγκο ή μοριακή συγκέντρωση Μ (Molarity) Δηλώνει τα mol της διαλυμένης ουσίας σε 1000 ml διαλύματος. 4. Μοριακότητα κατά βάρος ή μοριακή κατά βάρος συγκέντρωση m (molality) Δηλώνει τα mol της διαλυμένης ουσίας σε 1000 g διαλύτη. 5. Kανονικότητα Ν (Normality) ενός διαλύματος είναι ο αριθμός των γραμμοϊσοδύναμων (gr-eq) της διαλυμένης ουσίας σε 1000 ml διαλύματος.
Τρόποι έκφρασης της συγκέντρωσης των διαλυμάτων Όταν τα διαλύματα είναι πολύ αραιά χρησιμοποιούνται οι παρακάτω εκφράσεις περιεκτικότητας: 6. ppm (parts per million) Εκφράζει τα μέρη της διαλυμένης ουσίας που περιέχονται σε 1 εκατομμύριο(10 6 ) μέρη διαλύματος. 7. ppb (parts per billion) Εκφράζει τα μέρη της διαλυμένης ουσίας που περιέχονται σε 1 δισεκατομμύριο(10 9 ) μέρη διαλύματος.
Βασικές έννοιες 1. Μοριακό Βάρος (ΜΒ ή Mw): Για να βρούμε το μοριακό βάρος μιας ουσίας προσθέτουμε τα ατομικά βάρη (Α.Β.) των ατόμων που την αποτελούν συνυπολογίζοντας και την αναλογία των ατόμων στο μόριο αυτής. Για τα ατομικά βάρη ανατρέχουμε σε σχετικούς πίνακες. Πχ, το μοριακό βάρος του ΗΝΟ 3 ισούται με ΑΒ Η 1 + ΑΒ Ν 1 + ΑΒ Ο 3 = 1 1+14 1+16 3=63 2. Moles διαλύματος ή ουσίας (n): n = m / MB όπου m: η μάζα της ουσίας και MB: το μοριακό βάρος της ουσίας. Πχ, 0,2 mole ΗΝΟ 3 αντιστοιχούν σε 0,2 63 = 12,6g ΗΝΟ 3 3. Συγκέντρωση διαλύματος (Μ): C = n / V, όπου n: τα mole της ουσίας που περιέχεται στο διάλυμα και V: ο όγκος του διαλύματος (σε L). Πχ, διάλυμα HCl όγκου 100ml που περιέχει 1 mole HCl έχει συγκέντρωση C=1/0,1= 10 M 4. Από 2,3 προκύπτει C V = m / MB m = C V MB. Πχ, για να παρασκευάσω διάλυμα ΗΝΟ 3 1Μ και όγκου 500ml θα ζυγίσω 1 0,5 63 = 31,5g HNO 3 5. Πυκνότητα του διαλύματος (d ή ρ): d = m / V όπου m:η μάζα του διαλύματος και V:ο όγκος του διαλύματος
Αραίωση και συμπύκνωση διαλυμάτων Η αραίωση ενός διαλύματος επιτυγχάνεται με την προσθήκη νερού στο διάλυμα. Κατά την αραίωση ενός διαλύματος ισχύουν: i. η ποσότητα της διαλυμένης ουσίας στο αρχικό και στο τελικόαραιωμένο διάλυμα παραμένει η ίδια ii. η μάζα και ο όγκος του τελικού αραιωμένου διαλύματος αυξάνεται iii. η περιεκτικότητα του τελικού-αραιωμένου διαλύματος είναι μικρότερη από την περιεκτικότητα του αρχικού διαλύματος ii. Η συμπύκνωση ενός διαλύματος μπορεί να πραγματοποιηθεί με δυο τρόπους: Πρώτον, με απομάκρυνση του διαλύτη από το διάλυμα (θέρμανση διαλύματος εξάτμιση διαλύτη). Σε αυτή την περίπτωση ισχύουν: i. η ποσότητα της διαλυμένης ουσίας στο αρχικό και στο τελικό- συμπυκνωμένο διάλυμα παραμένει η ίδια η μάζα και ο όγκος του τελικού συμπυκνωμένου διαλύματος ελαττώνεται (κατά τον όγκο του νερού που εξατμίσθηκε) iii. η περιεκτικότητα του τελικού διαλύματος είναι μεγαλύτερη από την περιεκτικότητα του αρχικού διαλύματος, αφού η ίδια ποσότητα διαλυμένης ουσίας περιέχεται σε μικρότερο όγκο ή σε μικρότερη μάζα διαλύματος. Δεύτερον, με προσθήκη στο διάλυμα επιπλέον ποσότητας της διαλυμένης ουσίας. Σε αυτή την περίπτωση ισχύουν: i. η μάζα της διαλυμένης ουσίας είναι μεγαλύτερη στο τελικόσυμπυκνωμένο διάλυμα απ ότι στο αρχικό ii. η μάζα (και σε ορισμένες περιπτώσεις ο όγκος) του τελικού συμπυκνωμένου διαλύματος αυξάνεται iii. η περιεκτικότητα του τελικού διαλύματος είναι μεγαλύτερη από την περιεκτικότητα του αρχικού διαλύματος, αφού έχει προστεθεί επιπλέον ποσότητα διαλυμένης ουσίας.
ΤΕΛΟΣ
Ασκήσεις στα διαλύματα A) Ασκήσεις στις οποίες ζητείται η περιεκτικότητα ενός διαλύματος Σε αυτές τις ασκήσεις δίνεται η μάζα ή ο όγκος του διαλύτη καθώς επίσης η μάζα ή ο όγκος της διαλυμένης ουσίας, οπότε μπορεί να υπολογιστεί η περιεκτικότητα του διαλύματος. Σε παραλλαγές αυτών των ασκήσεων μπορεί να δίνεται και η πυκνότητα είτε των συστατικών του διαλύματος είτε του ίδιου του διαλύματος. Παράδειγμα Σε 480 g νερού διαλύονται 60 g ουσίας Α, οπότε προκύπτει διάλυμα με πυκνότητα 1,08 g/ml. Να υπολογιστούν: α) η % w/w περιεκτικότητα του διαλύματος και β) η % w/v περιεκτικότητα του διαλύματος. Απάντηση α) Η συνολική μάζα του διαλύματος υπολογίζεται από το άθροισμα των μαζών των συστατικών του διαλύματος, δηλαδή m ολ = 480 + 60 = 540 g Επομένως, σε 540 g διαλύματος περιέχονται 60 g δ/νης ουσίας σε 100 g διαλύματος περιέχονται x g δ/νης ουσίας 540x = 6000 x = 11,1 g διαλυμένης ουσίας. Άρα, το διάλυμα έχει περιεκτικότητα 11,1 % w/w β) Ο συνολικός όγκος του διαλύματος υπολογίζεται από τον τύπο της πυκνότητας δηλαδή ρ = m/v V = m/ρ. Από τα δεδομένα της άσκησης γνωρίζουμε τη συνολική μάζα του διαλύματος (480 + 60 = 540 g) αλλά και την πυκνότητα του, οπότε ο συνολικός όγκος του διαλύματος θα είναι V = 540/1,08 = 500 ml Επομένως, σε 500 ml διαλύματος περιέχονται 60 g δ/νης ουσίας σε 100 ml διαλύματος περιέχονται y g δ/νης ουσίας 500y = 6000 y = 12 ml διαλυμένης ουσίας. Άρα, το διάλυμα έχει περιεκτικότητα 12 % w/v
Ασκήσεις στα διαλύματα Β) Ασκήσεις στις οποίες ζητείται η μετατροπή μιας έκφρασης περιεκτικότητας σε μια άλλη Σε αυτές τις ασκήσεις θα δίνεται μια μορφή περιεκτικότητας και η πυκνότητα του διαλύματος και θα ζητείται μια άλλη μορφή περιεκτικότητας. Παράδειγμα Υδατικό διάλυμα θειικού οξέος έχει περιεκτικότητα 20% w/v και πυκνότητα 1,1 g/ml. Να υπολογιστεί η % w/w περιεκτικότητα του διαλύματος. Απάντηση H μάζα του διαλύματος θα υπολογιστεί από το τύπο της πυκνότητας ρ=m/v m=ρv m = 1,1 x 100 = 110 g (έστω για 100 ml όγκο διαλύματος). Επομένως, 20 g θειικού οξέος περιέχονται σε 100 ml ή σε 110 g δ/τος x g θειικού οξέος περιέχονται σε 100 g δ/τος 110x= 2000 x=18,2 g θειικού οξέος Επομένως, το διάλυμα έχει περιεκτικότητα 18,2% w/w.
Ασκήσεις στα διαλύματα Γ) Ασκήσεις στις οποίες ζητείται η ποσότητα ή ο όγκος της διαλυμένης ουσίας Σε αυτές τις ασκήσεις θα δίνεται η περιεκτικότητα του διαλύματος και η μάζα ή ο όγκος του, οπότε θα μπορεί να υπολογιστεί η ποσότητα ή ο όγκος της διαλυμένης ουσίας ανάλογα με την έκφραση της περιεκτικότητας που θα δίνεται. Παράδειγμα Να υπολογιστεί η ποσότητα της διαλυμένης ουσίας που περιέχεται: α) σε 300 g διαλύματος HCl 10% w/w β) σε 400 ml διαλύματος NaOH 6% w/v Απάντηση α) Σε 100 g διαλύματος περιέχονται 10 g HCl Σε 300 g διαλύματος περιέχονται x g HCl 100x = 3000 x = 30 g HCl Επομένως, σε 300 g διαλύματος περιέχονται 30 g HCl β) Σε 100 ml διαλύματος περιέχονται 6 g NaOH Σε 400 ml διαλύματος περιέχονται x g NaOH 100x = 2400 x = 24 g NaOH Επομένως, σε 400 ml διαλύματος περιέχονται 24 g NaOH
Ασκήσεις στην αραίωση διαλυμάτων Παράδειγμα Πόσος όγκος νερού απαιτείται να προστεθεί σε 300 ml διαλύματος HCl 15 % w/v, ώστε να προκύψει διάλυμα 10 % w/v; Απάντηση Για το αρχικό διάλυμα (15 % w/v) ισχύει, Σε 100 ml διαλύματος περιέχονται 15 g HCl Σε 300 ml διαλύματος περιέχονται x g HCl 100x = 4500 x = 45 g HCl Όμως, όπως είπαμε παραπάνω η ποσότητα της διαλυμένης ουσίας στο αρχικό και στο τελικό-αραιωμένο διάλυμα παραμένει η ίδια. Επομένως, η ποσότητα της διαλυμένης ουσίας στο τελικό- αραιωμένο διάλυμα είναι 45 g. Για το τελικό διάλυμα (10 % w/v) ισχύει, Σε 100 ml διαλύματος περιέχονται 10 g HCl Σε V ml διαλύματος περιέχονται 45 g HCl 10V = 4500 V = 450 ml θα είναι ο όγκος του τελικού διαλύματος. Επομένως, ο όγκος του νερού που προστέθηκε στο αρχικό διάλυμα (15 % w/v) είναι VH2O = V ΤΕΛ V ΑΡΧ = 450 300 = 150 ml
Ασκήσεις στη συμπύκνωση διαλυμάτων Παράδειγμα Πόσα γραμμάρια νερού πρέπει να εξατμισθούν από 400 ml διαλύματος NaCl περιεκτικότητας 10% w/w και πυκνότητας 1,05 g/ml, ώστε να προκύψει διάλυμα περιεκτικότητας 15% w/w; Απάντηση Από τον τύπο της πυκνότητας ρ = m/v και γνωρίζοντας (από τα δεδομένα της εκφώνησης) την πυκνότητα και τον όγκο του διαλύματος μπορούμε να υπολογίσουμε τη μάζα του διαλύματος η οποία θα ισούται με m = ρ(x)v = 1,05 (x) 400 = 420 g. Η μάζα του διαλύματος προκύπτει από το άθροισμα των μαζών του διαλύτη (νερού) και της διαλυμένης ουσίας (NaCl). Η μάζα της διαλυμένης ουσίας υπολογίζεται από την περιεκτικότητα ως εξής: Σε 100 g διαλύματος περιέχονται 10 g NaCl Σε 420 g διαλύματος περιέχονται x g NaCl 100x = 4200 x = 42 g είναι η μάζα της διαλυμένης ουσίας Δηλαδή, στο αρχικό διάλυμα συνολικής μάζας 420 g βρίσκονται διαλυμένα 42 g διαλυμένης ουσίας και 420-42 = 378 g νερό. Στο τελικό διάλυμα, η μάζα της διαλυμένης ουσίας είναι η ίδια με εκείνη του αρχικού διαλύματος αλλά η μάζα του νερού έχει ελαττωθεί με συνέπεια να ελαττωθεί η συνολική μάζα του τελικού διαλύματος και από την άλλη να αυξηθεί η περιεκτικότητα του διαλύματος. Η συνολική μάζα του τελικού διαλύματος υπολογίζεται ως εξής: Σε 100 g διαλύματος περιέχονται 15 g NaCl Σε x g διαλύματος περιέχονται 42 g NaCl 15x = 4200 x = 280 g είναι η συνολική μάζα του τελικού διαλύματος Δηλαδή, στο τελικό διάλυμα συνολικής μάζας 280 g βρίσκονται διαλυμένα 42 g διαλυμένης ουσίας και 280-42 = 238 g νερό. Επομένως, η ποσότητα του νερού που εξατμίσθηκε είναι 378 238 = 140 g.
Ασκήσεις στα διαλύματα Ασκήσεις στην ανάμειξη διαλυμάτων της ίδιας διαλυμένης ουσίας Έστω ότι αναμιγνύουμε διάλυμα ουσίας Α μάζας m 1, όγκου V 1 και περιεκτικότητας α 1, με ένα άλλο διάλυμα της ίδιας ουσίας Α μάζας m 2, όγκου V 2 και περιεκτικότητας α 2. Για το τελικό διάλυμα που προκύπτει ισχύουν τα ακόλουθα: i. η μάζα της διαλυμένης ουσίας στο τελικό διάλυμα ισούται με το άθροισμα των μαζών της διαλυμένης ουσίας που περιέχεται στα διαλύματα που αναμείχθηκαν. ii. η μάζα ή ο όγκος του τελικού διαλύματος είναι ίση ίσος με το άθροισμα των μαζών ή των όγκων των διαλυμάτων που αναμείχθηκαν, δηλαδή m 1,2 = m 1 + m 2 ή V 1,2 = V 1 + V 2 iii. η περιεκτικότητα του τελικού διαλύματος έχει τιμή ενδιάμεση των περιεκτικοτήτων των διαλυμάτων που αναμείχθηκαν, δηλαδή α 1 <α 1,2 <α 2 ή α 2 <α 1,2 <α 1 Ασκήσεις στη διαλυτότητα Η διαλυτότητα μιας ουσίας εκφράζεται σε g της διαλυμένης ουσίας ανά 100 g διαλύτη (ΠΡΟΣΟΧΗ!!! Έχει διαφορά από την % κ.β περιεκτικότητα που εκφράζει τα g της διαλυμένης ουσίας ανά 100 g διαλύματος).
Ανάμειξη διαλυμάτων της ίδιας διαλυμένης ουσίας Παράδειγμα Πόσα γραμμάρια διαλύματος NaCl 20% w/w πρέπει να προσθέσουμε σε 250 g διαλύματος NaCl 4% w/w ώστε να προκύψει διάλυμα NaCl με περιεκτικότητα 10% w/w; Απάντηση Έστω ότι θα χρειαστούν m γραμμάρια διαλύματος NaCl 20% w/w. Αυτό σημαίνει ότι: Σε 100 g διαλύματος περιέχονται 20 g NaCl Σε m g διαλύματος περιέχονται x g NaCl 100x = 20m x = 0,2m g είναι η μάζα της διαλυμένης ουσίας από το διάλυμα NaCl 20% w/w Από το διάλυμα NaCl 4% w/w ισχύει ότι: Σε 100 g διαλύματος περιέχονται 4 g NaCl Σε 250 g διαλύματος περιέχονται y g NaCl 100y = 1000 y = 10 g είναι η μάζα της διαλυμένης ουσίας από το διάλυμα NaCl 4% w/w Για το τελικό διάλυμα NaCl 10% w/w ισχύει ότι η μάζα της διαλυμένης ουσίας στο τελικό διάλυμα ισούται με το άθροισμα των μαζών της διαλυμένης ουσίας που περιέχεται στα διαλύματα που αναμείχθηκαν και επιπλέον η μάζα του τελικού διαλύματος είναι ίση με το άθροισμα των μαζών των διαλυμάτων που αναμείχθηκαν. Δηλαδή: Σε 100 g διαλύματος περιέχονται 10 g NaCl Σε (250 + m) g διαλύματος περιέχονται (10 + 0,2m) g NaCl 100 (10 + 0,2m) = 10 (250 + m) 1000 +20m = 2500 + 10m 10m = 1500 m = 150 g είναι η μάζα του διαλύματος NaCl 20% w/w που θα προσθέσουμε. Επομένως, θα προσθέσουμε 150 g διαλύματος NaCl 20% w/w.
Ασκήσεις στη διαλυτότητα Παράδειγμα Η διαλυτότητα μιας ουσίας Α στο νερό, σε θερμοκρασία 25 C, είναι 20 g ουσίας Α ανά 100 g νερού. Ποια είναι η % w/w του κορεσμένου διαλύματος της ουσίας Α στους 25 C; Απάντηση Η συνολική μάζα του διαλύματος ισούται με το άθροισμα των μαζών της διαλυμένης ουσίας και του διαλύτη δηλαδή 20 + 100 = 120 g Οπότε, Σε 120 g διαλύματος περιέχονται 20 g διαλυμένης ουσίας Σε 100 g διαλύματος περιέχονται x g διαλυμένης ουσίας x = 16,67 g διαλυμένης ουσίας Επομένως, το κορεσμένο διάλυμα της ουσίας Α έχει περιεκτικότητα 16,67 % w/w στους 25 C.
1 o Παράδειγμα Νόμος αραίωσης διαλυμάτων Σε 250ml διαλύματος HCl 4Μ προσθέτουμε 750 νερό. Ποια η συγκέντρωση του διαλύματος HCl που προκύπτει; Απάντηση Σύμφωνα με την αρχή διατήρησης της μάζας ισχύει: mole (αρχικά) = mole (τελικά) ή διαφορετικά n αρχ = n τελ C αρχ x V αρχ = C τελ x V τελ Όπου C αρχ = 4Μ, V αρχ = 0,25L, C τελ =?, V τελ = 0,25+0,75= 1L Άρα με αντικατάσταση: 4 x 0,25 = C τελ x 1 C τελ = 1Μ 2 o Παράδειγμα Αναμιγνύουμε 400ml διαλύματος CH 3 COOH 2Μ και 400ml διαλύματος CH 3 COOH 3M. Ποια η συγκέντρωση του διαλύματος CH 3 COOH που προκύπτει; Απάντηση Σύμφωνα με την αρχή διατήρησης της μάζας ισχύει: mole (αρχικά) = mole (τελικά) ή διαφορετικά n αρχ = n τελ C 1 x V 1 + C 2 x V 2 = C τελ x V τελ Όπου C 1 = 2Μ, V 1 = 0,4L, C 2 = 3M, V 2 = 0,4L, C τελ =?, V τελ = 0,4+0,4=0,8L Άρα με αντικατάσταση: 2 x 0,4 + 3 x 0,4 = C τελ x 0,8 2 = C τελ x 0,8 C τελ = 2,5Μ
Πολλαπλάσια υποπολλαπλάσια μονάδων μέτρησης Πρόθεμα Σύμβολο Σχέση με βασική μονάδα mega Μ 10 6 kilo Κ 10 3 deci d 10-1 centi c 10-2 milli m 10-3 micro μ 10-6 nano n 10-9 pico p 10-12 Μονάδες μέτρησης όγκου L (l) λίτρο 1000mL dm 3 κυβικό δεκατόμετρο 1L = 1000mL ml (ml) χιλιοστόλιτρο 10-3 L cm 3 κυβικό εκατοστό 1mL = 10-1 L 1 dm 3 = 10 3 cm 3, 1 cm 3 = 10-3 dm 3 1 m 3 = 1000L = 10 6 ml = 10 6 cm 3 = 10 3 dm 3
Ασκήσεις 1. α) Σε 400 ml HCl περιέχονται 20 g HCl. Να υπολογίσετε την % w/v του διαλύματος. β) Σε 400 g νερού διαλύονται 100 g NaCl. Να υπολογίσετε την % w/w του διαλύματος. 2. Πόσα γραμμάρια NaCl χρειάζεται να διαλύσουμε σε 450 g νερού, ώστε να προκύψει διάλυμα με περιεκτικότητα 10% w/w; 3.Σε 240 ml νερού διαλύεται πλήρως ποσότητα ζάχαρης, οπότε προκύπτει διάλυμα Δ μάζας 300 g και όγκου 250 ml. Να υπολογιστούν: α) η πυκνότητα του διαλύματος Δ, β) η % w/w και η % w/v. Δίνεται η πυκνότητα του νερού ρ = 1 g/ml. 4. Ένα υγρό Α πυκνότητας ρα = 1,2 g/ml διαλύεται σε ένα υγρό Β πυκνότητας ρβ = 0,8 g/ml. Αν το διάλυμα Δ που προκύπτει έχει πυκνότητα ρδ= 0,9 g/ml, να υπολογίσετε: α) την αναλογία των όγκων με τους οποίους αναμιγνύονται τα δυο υγρά, β) την % v/v του διαλύματος Δ. 5. Υδατικό διάλυμα περιέχει 10% w/w NaOH και 5% w/w KOH. Να υπολογίσετε τις μάζες των διαλυμένων ουσιών και τη μάζα του διαλύτη που περιέχονται σε 400 g διαλύματος. 6. Υδατικό διάλυμα αιθανόλης έχει περιεκτικότητα 15% v/v και πυκνότητα 0,97 g/ml. Να υπολογίσετε: α) τη % w/w και β) τη % w/v περιεκτικότητα του διαλύματος. 7. Υδατικό διάλυμα ζάχαρης έχει περιεκτικότητα α% w/w και πυκνότητα ρ g/ml. Να υπολογιστεί η % w/v περιεκτικότητα του διαλύματος συναρτήσει των α και ρ. 8. Πόσα g ζάχαρης πρέπει να διαλύσουμε σε 400 g νερού για να προκύψει διάλυμα με περιεκτικότητα 20% w/w;
Ασκήσεις 9. Ποσότητα NaCl (στερεό) χωρίζεται σε 2 ίσα μέρη. Το πρώτο μέρος διαλύεται σε νερό και προκύπτει διάλυμα Δ1 όγκου 800 ml και περιεκτικότητας 5% w/v. Να υπολογίσετε: α) την αρχική ποσότητα (μάζα) του NaCl και β) σε πόσα g νερού πρέπει να διαλύσουμε το δεύτερο μέρος του NaCl ώστε να προκύψει διάλυμα Δ2 περιεκτικότητας 10% w/w. 10. Σε 200 g διαλύματος NaOH 10% w/w προσθέτονται 40 g στερεού. Ποια είναι η % w/w του διαλύματος που θα προκύψει; 11. Πόσα g νερού πρέπει να εξατμιστούν από 250 g διαλύματος ζάχαρης 6% w/w, ώστε να προκύψει διάλυμα 10% w/w; 12. Διαθέτουμε δυο διαλύματα NaOH, το πρώτο Δ1 έχει περιεκτικότητα 4% w/w και το δεύτερο Δ2 έχει περιεκτικότητα 12% w/w. Να απαντήσετε στα παρακάτω: α) Αν αναμίξουμε ίσες μάζες από τα δυο διαλύματα, ποια θα είναι η % w/w του διαλύματος που θα προκύψει; β) με ποια αναλογία μαζών πρέπει να αναμίξουμε τα Δ1 και Δ2 ώστε να προκύψει διάλυμα με περιεκτικότητα 10% w/w; 13. Η διαλυτότητα ενός άλατος Α είναι 20 g Α /100 g νερού στους θ C. Σε 150 g νερού προσθέτουμε 40 g άλατος Α στους θ C. Να υπολογίσετε: α) αν είναι κορεσμένο ή ακόρεστο το διάλυμα καθώς επίσης τη w/w περιεκτικότητα του διαλύματος β) αν προσθέσουμε στο διάλυμα επιπλέον 100 g νερού, να βρεθεί η w/w περιεκτικότητα του διαλύματος που θα προκύψει.
Ασκήσεις 14. Διαθέτετε διάλυμα ΗCl 12Μ. Θέλετε να παρασκευάσετε (με αραίωση) διάλυμα συγκέντρωσης 2Μ και χωρητικότητας 600 ml. Πόσα ml αρχικού διαλύματος HCl και πόσα ml νερού θα χρειαστείτε; 15. Θέλετε να παρασκευάσετε 2 L διαλύματος NaOH συγκέντρωσης 0,5Μ. Πόσα g στερεού NaOH πρέπει να ζυγίσετε; Δίνονται τα ατομικά βάρη: Na=23, O=16, H=1. 16. Αναμιγνύεται 250 ml διαλύματος CH 3 COOH 2Μ και 500 ml διαλύματος CH 3 COOH 5Μ. Ποια είναι η συγκέντρωση του νέου διαλύματος και πόσα mole CH 3 COOH περιέχονται σε αυτό; 17. Με ποια αναλογία όγκων πρέπει να αναμίξουμε διαλύματα HCl συγκεντρώσεων C 1 = 0,2Μ C 2 = 0,4Μ ώστε να προκύψει διάλυμα συγκέντρωσης 0,32Μ; 18. Δίνεται διάλυμα NaOH 8% w/v και όγκου 200 ml. Ποια είναι η μοριακή συγκέντρωση του διαλύματος; Στο παραπάνω διάλυμα προσθέτεται 600 ml νερό. Ποια είναι α) η νέα μοριακή συγκέντρωση του διαλύματος, β) η νέα % w/v του διαλύματος; 19. Διαθέτετε 600 ml διαλύματος CH 3 COOH 1Μ. Χωρίζεται το διάλυμα σε δυο ισόογκα μέρη. Στο ένα μέρος προσθέτετε 18g στερεού CH 3 COOH, ενώ στο δεύτερο μέρος προσθέτετε 300 ml νερού. Ποιες είναι οι συγκεντρώσεις των δυο νέων διαλυμάτων; Στη συνέχεια αναμιγνύεται τα δυο διαλύματα. Να υπολογίσετε τη συγκέντρωση του νέου διαλύματος. Δίνονται τα ατομικά βάρη: C=12, O=16, H=1.