n cV Kemiska beräkningar 2 Beräkning av lösningars sammansättning: substansmängd, volym och koncentration 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 2 1 Sammansättning av lösningar • En lösning består av ett lösningsmedel och ett eller flera lösta ämnen. Sammansättningen av en lösning kan anges i • masshalt (ingen enhet, massprocent) • volymhalt (ingen enhet, volymprocent) • koncentration Enhet: mol/dm3 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 2 2 Masshalt • Salthalten i världshaven är 3,5 %. • Att masshalten salt är 3,5 % betyder att det finns 3,5 g salt i 100 g lösning. • I 100 g saltvatten finns alltså 3,5 g salt. 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 2 3 Volymhalt • Alkoholhallten i lättöl är 2,8 %. • Här anges volymhalten dvs. i 1000 ml öl finns det 28 ml ren alkohol. 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 2 4 Koncentration • I kemin anges sammansätningen av en lösning som koncentration. substansmä ngd löst ämne i mol koncentrat ion i mol/dm 3 lösningens volym i dm 3 Exempel: En koksaltlösning har koncentrationen 1 mol/dm3. 1 liter av denna lösning innehåller då 1 mol NaCl dvs. 58,5 g NaCl. 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 2 5 Formler 1 substansmängd = koncentration ∙ volym beteckning n = c ∙ enhet 1 mol 1 mol/dm3 eller 1 mol · dm-3 formel n=c∙V c=n/V 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 2 V 1 dm3 V=n/c 6 n c V Formler 2 substansmängd i mol koncentration i mol/dm3 volym i dm3 n cV n n c V 2015-09-02 c V Kemi 1 / Stökiometri / Del 2 n V c 7 Räkneexempel 9 Vi löser 1,0 mol glukos i vatten så att lösningens volym blir 2,0 dm3. Beräkna lösningens koncentration. Använd korrekta beteckningar. Vi vet: glukos n = 1,0 mol V = 2,0 dm3 Beräkning: n c c = 1,0 mol/2,0 dm3 = 0,50 mol/dm3 V Svar: I detta fall är c = [glukos] = 0,50 mol/dm3 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 2 8 Räkneexempel 10 Vilken är koncentrationen av kaliumjoner respektive sulfatjoner i 0,50 mol/dm3 K2SO4? Reaktionsformel: K2SO4(s) → 2 K+(aq) + SO42–(aq) • En lösning av kaliumsulfat innehåller fria kaliumjoner och sulfatjoner. Substansmängdförhållanden: 1 mol K2SO4 2 mol K+ 1mol SO42– Beräkning: c(K2SO4) = 0,50 mol/dm3 [K+] = 2 · 0,50 mol/dm3 = 1,0 mol/dm3 [SO42–] = 0,50 mol/dm3 Svar: [K+] = 1,0 mol/dm3 och [SO42–] = 0,50 mol/dm3 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 2 9 Räkneexempel 10a Kristallsoda är vattenhaltig natriumkarbonat och används ibland för rengöring av ytor som ska målas om. Dess formel är Na2CO3 · 10 H2O. Vi löser 3,5 g kristallsoda i vatten så att lösningens volym blir 0,100 dm3. Beräkna totalkoncentrationen av soda, natriumjonkoncentrationen och karbonatjonkoncentrationen i lösningen. Reaktionsformel: Na2CO3 · 10 H2O(s) → 2 Na+ + CO32– + 10 · H2O Substansmängdförhållande: 1 mol Na2CO3 · 10 H2O(s) 1 mol Na2CO3 1 mol Na2CO3 2 mol Na+ 1 mol Na2CO3 1 mol CO32– Fasta ämnet: Na2CO3 · 10 H2O Molmassan 286 g/mol Substansmängden 2015-09-02 m = 3,5 g M = (2 · 23,0 + 12,0 + 3 · 16,0 + 10 · 18,0) g/mol = n = 3,5 g/286 g/mol = 0,012 mol Kemi 1 / Stökiometri / Del 2 10 Räkneexempel 10b Lösningen: Substansmängden n =0,012 mol Na2CO3 Volymen V = 0,100 dm3 Totalkoncentrationen: c(Na2CO3) = 0,012 mol/0,100 dm3 = 0,12 mol/dm3 Natriumjonkoncentrationen: [Na+] = 2 · 0,12 mol/dm3 = 0,24 mol/dm3 Karbonatjonkoncentrationen: [CO32–] = 0,12 mol/dm3 Svar: c(Na2CO3) = 0,12 mol/dm3, [Na+] = 0,24 mol/dm3, [CO32–] = 0,12 mol/dm3 Kommentar: Kristallvattnet blir efter sodans upplösning en del av lösningsmedlet. Glöm inte att ta med kristallvattnet i beräkningen av molmassan för kristallsoda. 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 2 11 Att bereda lösningar 1 • När du bereder en vattenlösning av ett fast ämne ska du alltid anävnda destillerat eller avjonat vatten som lösningsmedel. • Varför? 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 2 12 Att bereda lösningar 2 • Anteckna önskad koncentration. c = …..mol/dm3 • Bestäm vilken volym lösningen ska ha. V = …… dm3 • Beräkna hur stor substansmängd som behövs av det ämne som ska lösas. n cV • Beräkna ämnets molmassa. M = …….. g/mol • Beräkna massan. m nM 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 2 13 Att bereda lösningar 3 • Väg upp ämnet i en liten bägare. • För över ämnet till en mätkolv. • Skölj bägaren med vatten och överför sköljvattnet till mätkolven. 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 2 14 Att bereda lösningar 4 • Tillsätt lite vatten och skaka om så att ämnet löser sig. • Späd med vatten till märket och vänd kolven några gånger. • Häll den färdiga lösningen i en flaska. • Sätt en etikett på flaskan. 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 2 15 Räkneexempel 12 Hur bereds 1,0 dm3 koksaltlösning med koncentrationen, c = 0,15 mol/dm3? Vi vet: • Totalkoncentrationen c = 0,15 mol/dm3 • Volymen V = 1,0 dm3 Beräkning: • Substansmängden: n = 0,15 mol/dm3 · 1,0 dm3 = 0,15 mol • Molmassan för NaCl: M = (23,0 + 35,5) g/mol = 58,5 g/mol. • Massan : m = 58,5 g/mol 0,15 mol = 8,775 g Svar: 8,8 g NaCl löses i vatten så att volymen blir 1,0 dm3 n cV m nM 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 2 16 Räkneexempel 13a Hur stor volym 2,0 mol/dm3 NaOH behövs för att bereda 1,0 dm3 0,10 mol/dm3 NaOH? Tankegång: • Det gäller att från lösningen med hög koncentration, lösning 1, hämta den substansmängd NaOH som den spädda lösningen, lösning 2, ska innehålla. Lösning 2: c(NaOH) = 0,10 mol/dm3 V = 1,0 dm3 Beräkning: n = c · V= 1,0 dm3 0,10 mol/dm3 = 0,10 mol Delresultat: Från lösning 1 behöver vi substansmängden, n = 0,10 mol n cV 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 2 17 Räkneexempel 13b Lösning 1: n = 0,10 mol c = 2,0 mol/dm3 Beräkning: V = n/c = 0,10 mol/(2,0 mol/ dm3) = 0,050 dm3 Svar: n V c 50,0 cm3 2,0 mol/dm3 NaOH ska alltså spädas till volymen 1,0 dm3. 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 2 18 Att späda en lösning 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 2 19