Transcript m - Atw

Kémiai alapozó labor
a 13. H osztály részére
2011/2012
13. H
Oldatkészítés
http://tp1957.atw.hu/kal_21.ppt
Tartalom
Az oldat fogalma, fajtái
Az oldódás folyamata
Oldatok összetételének megadása
Oldatok készítése
Hígítás
Töményítés
Keverés, keverési egyenlet
Ismétlő kérdések
Függelék
Szakirodalom
Az oldat fogalma
Az oldat a homogén, több összetevőjű (komponensű) anyagi
rendszerek egyik fajtája, összetétele nem tetszőleges,
– az egyik összetevőre telített lehet: ez az összetevő az
oldott anyag,
– a másik az oldószer.
Oldhatóság (oldékonyság): 100 g oldószer hány g anyagot
képes oldani adott körülmények között. Mértékegysége:
g oldott anyag/100 g oldószer.
Az oldhatóság függ:
 az anyagi minőségektől,
 a hőmérséklettől és
 a nyomástól (főleg gázok esetén).
Az oldatok fajtái (ismétlés)
Az oldat a benne oldott anyag mennyisége alapján lehet:
 telített: épp annyi benne az oldott anyag, amennyi képes
feloldódni,
 telítetlen: kevesebb benne az oldott anyag,
 túltelített: több benne az oldott anyag, mint ami az
oldhatóságnak megfelel.
A következő fogalmak használatosak még:
 híg oldat: egy oldott anyag részecskére legalább 100
oldószer részecske jut,
 tömény oldat: általában a jól oldódó anyagok esetén a
telítetthez közeli összetételű oldat, pl. 36 w%-os HCl.
Megjegyzés: sok esetben a folyékony elegyeket is oldatnak
nevezik, pl. kénsav, salétromsav, ecetsav vizes elegyei.
Az oldódás folyamata (ismétlés), hőszínezete
Az oldódás tágabb értelemben az oldat képződése az oldott
anyagból és az oldószerből.
Általában a szilárd anyagok oldatairól, azok képződéséről
beszélünk.
Az oldódás folyamata ebben az esetben két lépésből áll:.
 a szilárd anyag kristályrácsának felbomlása (energia
befektetés, hőemésztő [endoterm] folyamat  lehűlés),
 a szilárd anyag részecskéinek elkeveredése az oldószer
molekuláival (energia felszabadulás, hőtermelő [exoterm]
folyamat  felmelegedés).
Az oldódás hőszínezetét tehát az határozza meg, hogy mi a
nagyobb: a rácsenergia vagy a szolvatációs hő.
Az oldhatóság hőmérsékletfüggése
Az oldhatóság a hőmérséklet emelkedésével
 növekedhet,
 közel állandó maradhat.
 csökkenhet vagy
Ez a hőszínezettel van összefüggésben:
 endoterm – lehűlés,
 semleges hőszínezet – nincs hőmérséklet változás
 exoterm – felmelegedés
A magyarázat a legkisebb kényszer elve.
Az oldhatóság hőmérsékletfüggése
oldhatóság
exoterm
endoterm
semleges
hőmérséklet
Oldatok összetételének megadása
Az oldat összetétele sokféleképpen megadható, a
leggyakoribbak:
 tömeg % = w % = g oldott anyag/100 g oldat.
 tömeg-koncentráció: oldott anyag tömege/oldat térfogata
 pl. g/dm3, mg/dm3, mg/m3, g/m3.
 anyagmennyiség koncentráció:
oldott anyag mennyisége/oldat térfogata
 pl. mol/dm3, mmol/dm3.
Tömeg %-os oldatok készítése
1. Az oldat készítéséhez szükséges oldott anyag, és
oldószer mennyiségének kiszámítása.
2. Az oldott anyag kimérése (óraüvegre vagy főzőpohárba,
gyorsmérlegen)
3. Az oldószer kimérése (mérőhengerrel cm3 pontossággal).
4. Az oldat elkészítése (főzőpohár, üvegbot).
5. A kész oldat ellenőrzése (sűrűségmérés).
6. Ha a sűrűség megfelelő, a következő feladat elkezdése.
Tömeg %-os oldatok számítása
Készíteni kell 115 g 8 w%-os oldatot. Számítsa ki a szükséges oldott anyag, és oldószer mennyiségét!
1. Az oldott anyag mennyiségének kiszámítása:
115 g
100 %
xg
8%
x = 9,2 g
2. Az oldószer mennyiségének kiszámítása
115 g – 9,2 g = 105,8 g
A víz sűrűségét kereken 1 g/cm3-nek véve ez
≈ 106 cm3.
Tömeg %-os oldatok hígítása
Az hígítás az eredetihez képest hígabb (kisebb oldott anyag
tartalmú) oldat készítése oldószer hozzáadásával.
Készítsen 112 g 3 w%-os oldatot 8 w%-osból! Hány cm3 8
w%-os oldat és hány cm3 víz kell? (8 w%-os) = 1,105 g/cm3
112 g oldat
100 %
3,36 g o. a.
8%
x g o. a.
3%
x g oldat
100 %
x = 3,36 g
x = 42 g
112 g – 42 g = 70 g víz
m
42 g
V 
ρ 1,105 g/cm3
70 cm3 víz
V(oldat) = 38 cm3.
Töményítés szilárd anyag hozzáadásával
A töményítés az eredetihez képest töményebb (nagyobb
oldott anyag tartalmú) oldat készítése.
Készítsen 118 g 12 w%-os oldatot 8 w%-osból! Hány cm3 8
w%-os oldat és hány g o. a. kell? (8 w%-os) = 1,105 g/cm3
100 g oldat
(12 g o. a.)
88 g víz
118 g oldat
(x g o. a.)
y g víz
(x = 14,16 g)
100 g oldat
y = 103,84 g
(8 g o. a.)
x g oldat
92 g víz
103,84 g víz
x = 112,87 g
m(o. a.) = 118 g – 112,87 g = 5,13 g
102 cm3
Tömeg %-os oldatok keverése
A keverés egymástól eltérő összetételű oldatok összeöntése, ami egy harmadik összetételű oldatot ad.
Használjuk a következő jelöléseket:
Az egyik kiindulási oldat tömege m1, összetétele w1%, a
másik kiindulási oldat tömege m2, összetétele w2%.
A kevert oldat tömege m3, összetétele w3%.
Anyagmérlegek
Teljes
Az oldatok tömege összeadódik: m1 + m2 = m3
Részleges
Az oldatokban lévő összetevők tömege is összeadódik:
m1  w1% m2  w 2 % m3  w 3 %


100
100
100
Keverési egyenlet
A keverési egyenletet az előbbi részleges anyagmérleg
100-zal való beszorzásával kapjuk:
m1·w1% + m2·w2% = m3·w3%
Az oldatok tömege összeadódik: m1 + m2 = m3
Összeöntünk 100 g 10 w%-os és 40 g :16 w%-os oldatot.
Hány w%-os a keletkező oldat?
100 g ·10 + 40 g·16 = (100 g + 40 g)·w3%
1000 g + 640 g = 140 g·w3%
w3% = 11,7
A kevert oldat összetétele mindig a két keverésre kerülő oldat
összetétele közé esik.
„Mólos” oldatok készítése
1. Az oldat készítéséhez szükséges oldott anyag mennyiségének kiszámítása.
2. Az oldott anyag kimérése (óraüvegre vagy főzőpohárba,
gyorsmérlegen)
3. Az anyag mennyiségi átmosása a mérőlombikba.
4. Teljes oldódás után jelig töltés, homogenizálás.
5. A kész oldat ellenőrzése (sűrűségmérés).
6. Ha a sűrűség megfelelő, a következő feladat elkezdése
(két hígítást készítenek belőle).
„Mólos” oldatok számítása
Készíteni kell 100 cm3 1,2 mol/dm3-es nátrium-tioszulfát
oldatot. Számítsa ki a szükséges oldott anyag tömegét!
1. Az oldott anyag mennyiségének kiszámítása:
1000 cm3 1,2 mol
100 cm3
x mol
x = 0,12 mol
2. Az anyag tömegének kiszámítása
m = n·M
M = 158 g/mol
m = 0,12 mol·158 g/mol = 18,96 g
Oldat készítése kristályvizes sóból
A kristályvizes sók az ionjaikon kívül kristályvizet is tartalmaznak: CuSO4·5 H2O. Ez olyan, mintha a só nem volna
tiszta, „szennyezést” tartalmazna. Az ilyen sóból tehát több
kell, mint a vízmentes vegyületből.
Készítsen 112 g 11 w%-os CuSO4 oldatot.
Hány g CuSO4·5 H2O és hány cm3 víz kell hozzá?
100 g oldatban 11 g o. a.
112 g oldatban x g o. a.
249,5 g CuSO4·5 H2O 159,5 g CuSO4
x g CuSO4·5 H2O 12,32 g CuSO4
x = 19,27 g
x = 12,32 g
m(víz) = m(oldat) – m(o. a.) = 112 g – 19,27 g = 92,73 g
93 cm3
Oldat készítése kristályvizes sóból
Az előbbi feladat keverési egyenlettel is megoldható:
m1·w1% + m2·w2% = m3·w3%
Az egyik „oldat” a víz, CuSO4 tartalma w1% = 0, a másik oldat
a kristályvizes réz-szulfát, CuSO4·5 H2O, CuSO4 tartalma
M (CuSO4 )
w2 % 
 100  63,93
M (CuSO4  5 H2O)
Írjuk be a keverési egyenletbe az adatainkat!
m1·0 + m2·63,93 = 112·11
Oldjuk meg az egyenletet!
112  11
m2 % 
 19,27 g
63,93
Ugyanazt az eredményt kaptuk.