Koncentrace roztoků – Web o chemii, elektronice a programování

Obsah

Koncentrace je veličina popisující složení směsí. Sbírku řešených příkladů na téma koncentrace najdete zde.

Molární koncentrace

Tato koncentrace se velmi často využívá v analytické chemii, jde o poměr látkového množství a objemu celého roztoku. Jednotkou je mol.dm^-3, často se zapisuje zkráceně jako M.

$$c = \frac{n}{V} = \frac{m}{MV}$$

Odměrná baňka 10 cm3 — Odměrná baňka o objemu 10 cm³

Roztoky o přesné molární koncentraci se připravují do odměrných baněk, což jsou nádoby s velmi přesně kalibrovaným objemem (kalibrace na dolití – IN). Látka se nejprve kvantitativně rozpustí v cca 2/3 objemu a potom se odměrná baňka doplní po rysku. S odměrnými baňkami je nutno zacházet jako s přesně kalibrovaným sklem, tzn. že je nelze sušit v sušárnách, aby nedošlo ke změně objemu.

Molální koncentrace

Poměr látkového množství rozpuštěné látky a hmotnosti rozpouštědla. Jednotka je mol.kg^-1. Někdy se používá i objemová molalita, kde je hmotnost rozpouštědla nahrazena jeho objemem.

$$\mu = \frac{n}{m_s}$$

Molární zlomek

Podíl látkového množství složky a součtu látkových množství všech složek ve směsi. Součet molárních zlomků všech složek směsi je roven 1 (100 %). Často se využívá u plynů.

$$X_1 = \frac{n_1}{\sum\limits_{i=1}^n n_n} = \frac{n_1}{n_1 + n_2 + \ldots + n_n}$$

Hmotnostní zlomek

Podíl hmotnosti složky a celkové hmotnosti směsi. Součet hmotnostních zlomků všech složek směsi je roven 1 (100 %).

$$w_1 = \frac{m_1}{\sum\limits_{i=1}^n m_n} = \frac{m_1}{m_1 + m_2 + \ldots + m_n}$$

Směšovací rovnice

V laboratoři často potřebujeme upravovat koncentraci roztoků, nejčastěji zředit. Např. připravit z koncentrované kyseliny sírové (96 %) 1 kg roztoku o koncentraci 20 %. Potřebný výpočet snadno provedeme pomocí směšovací rovnice:

m₁w₁ + m₂w₂ = mw

kde jsou na levé straně rovnice výchozí roztoky (w je pro vodu rovno 0, pro čistou látku 1) a na pravé straně připravovaný roztok. Pro náš příklad by to bylo:
m₁ * 0,96 + m₂ * 0 = 1 * 0,20
m₁ = 0,21 kg
m₂ = 0,79 kg

Takže potřebujeme 210 g koncentrované kyseliny a 790 g vody.

Lze použít i tzv. křížové pravidlo. Na levou stranu kříže dáme koncentrace výchozích roztoků, doprostřed požadovanou koncentraci a po odečtení čísel na diagonálách získáme hmotnostní díly potřebné pro přípravu roztoku.

Součet hmotnostních dílů na pravé straně je 96, tzn. že hmotnost roztoku (1 kg) musíme rozdělit na 96 dílů – 1 díl bude vážit 0,0104 kg. Potom jednoduše zjistíme, že potřebujeme 20×0,0104 = 0,21 kg kyseliny a 0,79 kg vody, což odpovídá výpočtu podle směšovací rovnice.

Rozpouštění hydrátů

Pokud rozpouštíme hydráty solí ve vodě, musíme při výpočtu pracovat s hmotností samotné soli. Jako ukázku může použít modrou skalici.

Zadání: Jakou koncentraci má roztok připravený rozpuštěním 30 g modré skalice ve 100 g vody?

Řešení

Modrá skalice je pentahydrát síranu měďnatého, CuSO₄.5H₂O. Koncentraci vypočítáme podle vztahu:

$$w = \frac{m_{CuSO_4}}{m_{celk}}$$

Hmotnost roztoku (m_celk) je rovna součtu hmotnosti vody a modré skalice, tzn. 130 g.

Složitější je výpočet hmotnosti síranu měďnatého. Potřebujeme k tomu molární hmotnosti síranu měďnatého i modré skalice:

CuSO₄.5H₂O	249,68
CuSO₄	159,61

Hmotnost síranu měďnatého vypočítáme vynásobením poměru molárních hmotností a hmotnosti modré skalice:

$$m_{CuSO_4} = \frac{159,61}{249,68} . 30 = 19,18 g$$

a koncentraci pak vypočítáme dosazením do vztahu:

$$w = \frac{m_{CuSO_4}}{m_{celk}} = \frac{19,18}{130} = 0,1475$$

Odpověď: Získáme roztok o koncentraci 14,75 % CuSO₄.

Prezentace ke stažení

Další kapitoly

2 Replies to “Koncentrace roztoků”