Barbora A. Hřebíčková

Celý text ke stažení je zde v kapitole Základy práce v laboratoři.

Váhové procento

Koncentrace roztoku udává váhové množstvím rozpuštěné látky ve váhovém množství hotového roztoku. Váhové procento udává počet g složky ve 100 g roztoku. Např 10% roztok chloridu sodného je roztok 10 g chloridu sodného v 90g vody. Hustota vody je přibližně 1 gm^-3, proto lze přidat 90 ml vody. U velmi zředěných roztoků (asi do 1%), kdy je hustota roztoku blízká 1, lze naváženou látku doplnit vodou na 100 ml. Např. 1% roztok chloridu sodného se připraví tak, že 1 g soli se doplní na 100ml roztoku.

Při mísení kapalin se setkáváme také s údaji poměrnými např. vodný roztok kyseliny sírové 1 : 2 nebo 1+2. Znamená to, že jeden objemový díl koncentrované kyseliny připadá na 2 díly vody.

Molární koncentrace

Molární koncentrace udává počet grammolekul látky na 1000ml roztoku. Grammolekula je molekulová hmotnost vyjádřená součtem atomových hmotností atomů v molekule a je vyjádřená v gramech. (Podle definice je grammolekula množství sloučeniny, v němž je obsažen stejný počet atomů jako ve 12 g nuklidu uhlíku 12C.) Z uvedeného vyplývá, že v 1M roztoku různých látek je rozpuštěno různá hmotnost těchto látek

Například 1M roztok chloridu sodného se získá, dolije-li se 58.443 g soli vodou na 1000 ml.

Normální koncentrace

Normální koncentrace se v současnosti již nepoužívá. Udává počet gramekvivalentů látky na 1000ml roztoku. Gramekvivalent je dán podílem grammolekuly a chemického ekvivalentu, který závisí na reakci, jíž se molekula účastní. U acidobazických reakcí je např. dán počtem vodíkových nebo hydroxylových skupin v protolytu (tj. např. na sytnosti kyselin), u redoxních reakcí závisí na počtu přesunutých elektronů.

Zřeďovací pravidlo

Pravidlo slouží k výpočtu množství složek v případě, že se roztok připravuje z jiného roztoku. Otázka např. zní: Kolik je třeba přidat vody do 30% roztoku Porosilu, abychom získali 1 l 20% roztoku? Podle zřeďovacího zákona je součin objemu a koncentrace před zředěním roven součinu objemu a koncentrace po smísení. Princip zákona spočívá v tom, že množství rozpuštěné látky je před ředěním i po ředění stejné (zákon o zachování hmoty).

Na počátku máme neznámý objem roztoku V1 o známé koncentrace c1 = 0.3 gcm^-3 a na konci známý objem roztoku V2 = 1 l o známé koncentraci c2 = 0.2 gcm^-3

c1 . V1 = c2 . V2

V1 = (c2 . V2) : c = 1 . 0.2 : 0.3 = 0.67 l

Je třeba vzít 0.67 l 30% roztoku Porosilu a doplnit jej na 1 l vodou (tj. přidat 0.33 l vody), abychom získali 1 l 20% Porosilu.

Přepočet molární koncentrace na percentuální koncentraci

Máme 1M roztok hydroxidu sodného, kolika procentní je to roztok?

V 1M roztoku NaOH je na 1000 ml (1000g) 1 grammolekula tj. 39.9971 g NaOH

1% = (1000 + 39.9971) : 100 % = 10.399971 g

% = 10.399971 : 39.9971 = 0.26 %

1M roztok NaOH je 0.26% roztok.

Přepočet ředění v obj. dílech na percentuální koncentraci

Kolika procentní je kyselina sírová, která je naředěna 2 : 3 ? Na počátku máme 1 obj. díl koncentrované kyseliny (u kys. sírové to je 96%, viz. kap. rozpouštědla ve skriptech) a 3 díly vody.

% = (2 . 0.96 : (2 + 3)) . 100 = 38.4%

Roztok má koncentraci 38.4%

Přepočet koncentrace vyjádřené v gl-1 na percentuální koncentraci

Máme roztok 20.4 g hydroxidu sodného na 1000 ml roztoku. Kolika procentní roztok to je? Hodnotu lze odhadnout při zjednodušení, že hydroxid sodný má zanedbatelný objem. Pak:

1% = (1000 + 20.4) : 100 = 10.204 g

% = 20.4 : 10.204 = 1.999

Pro přesný výpočet je však nutno změřit hustotu roztoku (r). V tomto případě je hustota 1.0207 gcm^-3 a přesný výsledek je 2%. Pro některé látky je podle hustoty již rovnou tabelována koncentrace a není tedy třeba nic počítat.

% = (20.4 : r) . 100 = 2

Příprava 1molárních roztoků kyselin a zásad

Mravenčí: 1M 4,5 ml konc. doplnit na 100 ml

Octová: 1M 5,9 ml konc doplnit na 100 ml

Octová na Zn: 30%, na Cd 10%.

Dusičná: 1M 6,95 ml konc doplnit na 100 ml

Solná: 2M 16,7 ml konc. doplnit na 100 ml

Sírová: 1M 5,8 ml konc doplnit na 100 ml

Amoniak: 1M 7,5 ml konc. doplnit na 100 ml

Hydroxid sodný: 1M 4 g rozpustit a doplnit na 100 ml.

U těkavých chemikálií, jako je kyselina chlorovodíková a amoniak platí uvedené odměřování jen pro relativně čerstvé a krátkou dobu otevřené lahve. I u hydroxidu sodného záleží na tom, jak dlouho je láhev otevřena, neboť hydroxid reaguje se vzdušným oxidem uhličitým a obsahuje pak značné množství uhličitanu sodného. Pro analytická stanovení je nutno skutečný obsah účinné látky zjistit titrací.

Přepočet hustoty vyjádřené ve stupních Baumé (Bé) na SI jednotky

Stupně Baumé jsou mírou hustoty (specifické hmotnosti) roztoků

pro kapaliny lehčí než voda:

hustota (v gcm^-3) = 140 : (Bé + 130)

pro kapaliny těžší než voda

hustota (v gcm^-3) = 145 : Bé

Nasycený roztok

Nasycený roztok je roztok obsahující maximální množství rozpuštěné látky za dané teploty. Rozpustnosti tj. počty gramů látky na litr nasyceného roztoku jsou pro mnoho sloučenin tabelovány v běžných chemických tabulkách. Díky tomu však, že v naprosté většině případů rozpustnost stoupá s teplotou, je možno nasycený roztok připravit tak, že se do vody nasype odhadem určité množství sloučeniny, voda se zahřeje a všechna pevná látka se v ní rozpustí. Roztok pak zchládne, přebytečná látka vykrystalizuje a nasycený roztok se zfiltruje.

V případě, že potřebujete zjistit rozpustnost soli pro teplotu, která není tabelována, je možno vynést hodnoty do grafu, proložit body křivku a získat žádanou hodnotou interpolací.