Kemiska beräkningar PDF

kemilektioner.se youtube.com/kemilektioner KEMISKA BERÄKNINGAR: KONCENTRATION, SUBSTANSMÄNGD OCH VOLYM NIKLAS DAHRÉN  Vad innebär koncentration? ü Koncentration: § Med koncentration menas hur stor mängd, eller andel, av e...

kemilektioner.se youtube.com/kemilektioner KEMISKA BERÄKNINGAR: KONCENTRATION, SUBSTANSMÄNGD OCH VOLYM NIKLAS DAHRÉN  Vad innebär koncentration? ü Koncentration: § Med koncentration menas hur stor mängd, eller andel, av ett specifikt ämne som finns per volymenhet (eller ibland per massenhet) i en blandning/lösning. § Koncentrationen beräknar man genom att ta mängden av ämnet dividerat med blandningens/lösningens totala volym (eller totala massa). ü Exempel på hög vs. låg koncentration: Finns det många partiklar (t.ex. molekyler) av ämnet inom en viss volym så är det en hög koncentration av ämnet. Få partiklar inom en viss Hög koncentration volym innebär en låg koncentration. ü Enhet: Inom kemin mäts koncentrationen oftast i enheten mol/dm3 (kallas ibland för molaritet, M), men koncentrationen kan också uttryckas med andra enheter som t.ex. %, g/cm3, g/L, µg/g, mg/L, ppm etc. ü Halt vs. koncentration: Begreppen halt och koncentration är synonymer och betyder egentligen samma sak. I vissa kemiböcker och på vissa kemisidor etc. är man dock mer Låg koncentration strikt och begränsar betydelsen av begreppet koncentration till att gälla hur många mol av ett ämne som finns per volymenhet (dm3) av en lösning (kallas ibland för molaritet), medan begreppet halt inte har en lika strikt definition. Det vanligaste (och viktigaste) sättet inom kemin är uttrycka koncentrationen i form av mol/dm3 Exempel: § Koncentrationen natriumhydroxid i lösningen är 0,10 mol/dm3. § Koncentrationen kopparsulfat i lösningen är 0,80 mol/dm3. § Kemisten blandade till en saltsyralösning med koncentrationen 0,20 mol/dm3 och totalvolymen 500 ml.  Substansmängd och mol ü Substansmängd (n): Begreppet substansmängd används inom kemin för att ange antalet partiklar (molekyler, atomer, joner etc.) av olika ämnen. Substansmängden tecknas med ett n. ü Enheten för substansmängd är mol: Enheten mol används inom kemin för att ange substansmängden (antalet/mängden) av något. Molekyler, atomer, joner etc. är väldigt små och väldigt många och därför är det betydligt lämpligare att uttrycka deras antal med enheten mol istället för att använda andra enheter. 1 mol = 6,022 * 1023 st Om Sverige täcks av 1 mol kubiskt formade sockerbitar (Antalet decimaler är många fler men vi med sidan 1 cm blir sockerlagret nöjer oss med dessa!) ca 130 mil högt! ü Exempel på hur begreppen används: Substansmängden kopparsulfat i lösningen är 0,23 mol. Det finns olika enheter för att beskriva hur mycket man har av något 2 st molekyler = 1 par molekyler. 12 st molekyler = 1 dussin molekyler. 20 st molekyler = 1 tjog molekyler. 6,022 * 1023 molekyler = 1 mol molekyler.  Men varför just 6,022 * 1023 stycken? ü Anledningen: Anledningen att man valde att definiera 1 mol till 6,022 * 1023 st är p.g.a. att det motsvarar antalet kolatomer i 12 gram av kolisotopen ”kol-12”. ü Avogadros tal: Antalet 6,022 * 1023 kallas för ”Avogadros tal” (eller Avogrados konstant).  Hur beräknas koncentrationen i form av mol/dm3? n c= V c = Koncentrationen partiklar (mäts i mol/dm3) n = Substansmängden partiklar (mäts i mol) V = Volymen (mäts i dm3) OBS: När koncentrationen beräknas enligt ovanstående formel kallas den också ibland för molaritet och enheten är då M (molar). 1 mol/dm3 = 1 M. Om man säger att en lösning är ”enmolarig” så betyder det att koncentrationen är 1 M vilket är samma sak som 1 mol/dm3. Blanda dock inte ihop enheten molar (M) med beteckningen för molmassa (M)! Det är bra att känna till molaritetsbegreppet och enheten molar, men rekommendationen är att använda enheten mol/dm3!  Hur kan man öka koncentrationen? ü Genom att öka antalet partiklar (antalet mol) så kommer koncentrationen öka. Fler partiklar inom samma volym kommer innebära att fler partiklar befinner sig närmare varandra= högre koncentration. n c= V ü Genom att minska volymen som partiklarna befinner sig i kommer koncentrationen öka. Utrymmet blir mindre och därför kommer partiklarna befinna sig närmare varandra.  Större substansmängd innebär en högre koncentration ü Behållare 2 har högst koncentration av molekyler (dubbel så hög) eftersom substansmängden är högre i den behållaren. Det finns 10 st molekyler där jämfört med 5 st i behållare 1. Volymen är däremot lika i de båda behållarna. Större substansmängd (på samma volym) innebär en högre koncentration. Behållare 1 Behållare 2  Mindre volym innebär högre koncentration ü Nu finns det lika många molekyler i de båda behållarna (samma substansmängd) men eftersom volymen är betydligt mindre i behållare 2 så innebär det en högre koncentration av molekylerna (de har mindre plats och därför befinner de sig närmare varandra). Mindre volym (men samma substansmängd) innebär en högre koncentration Behållare 1 Behållare 2  Uppgift 1: Hur stor är koncentrationen kaliumklorid i en 2,0 dm3 lösning där substansmängden kaliumklorid är 0,25 mol? Lösning: 1. Gör en tabell (eller liknande struktur). 2. Skriv in i tabellen vad vi redan vet. 3. Räkna ut koncentrationen. KCl: n = 0,25 mol V = 2,0 dm3 n 0,25 mol » 0,13 mol/dm3 c= = V 2,0 dm3 OBS: Svaret avrundar vi till samma antal värdesiffror Svar: Koncentrationen kaliumklorid är 0,13 mol/dm3. som anges i uppgiften.  Uppgift 2: 0,038 mol natriumkarbonat (Na2CO3) löstes i 150 cm3 destillerat vatten. Vad blev koncentrationen natriumkarbonat? Lösning: 1. Gör en tabell (eller liknande struktur). 2. Skriv in i tabellen vad vi redan vet. 3. Räkna ut koncentrationen. Na2CO3: n = 0,038 mol V = 150 cm3 = 0,150 dm3 n 0,038 mol c= = » 0,25 mol/dm3 V 0,150 dm3 OBS: Svaret avrundar vi till samma antal värdesiffror Svar: Koncentrationen natriumkarbonat i lösningen blev 0,25 mol/dm3. som anges i uppgiften. ”Koncentrationsformeln” kan även användas för att räkna ut substansmängden eller volymen n n c= n = V. c V= V c n = Substansmängden partiklar (mäts i mol) V = Volymen (mäts i dm3) c = Koncentrationen partiklar (mäts i mol/dm3) Minnesregel för mittersta formeln (n = V. c): Är du (kiss)nödig, gå på Vc (egentligen WC, men det funkar ändå…!)  Uppgift 3: Du har 230 cm3 NaCl-lösning. Koncentrationen NaCl är 0,50 mol/dm3. Vad är substansmängden NaCl? Lösning: 1. Gör en tabell (eller liknande struktur). 2. Skriv in i tabellen vad vi redan vet. 3. Räkna ut substansmängden. NaCl: c = 0,50 mol/dm3 V = 230 cm3 = 0,230 dm3 n = V. c = 0,230 dm3. 0,50 mol/dm3 » 0,12 mol OBS: Svaret avrundar vi till samma antal värdesiffror Svar: Substansmängden NaCl är 0,12 mol. som anges i uppgiften.  Uppgift 4: 50 cm3 saltsyra med konc. 0,20 mol/dm3 blandas med 50 cm3 saltsyra med konc. 0,30 mol/dm3. Hur stor koncentration får den slutgiltiga saltsyralösningen? Lösning: 1. Gör en tabell med en kolumn för varje saltsyralösning inkl. den slutgiltiga. Vi kallar den slutgiltiga lösningen för ”Saltsyralösning 3”. 2. Skriv in i tabellen vad vi redan vet och vad vi ska ta reda på. 3. Räkna ut substansmängderna av saltsyralösning 1 och 2 och slå sedan ihop dessa för att få substansmängden av saltsyralösning 3. 4. Slå ihop volymerna för att få volymen av saltsyralösning 3. 5. Beräkna koncentrationen av saltsyralösning 3. Saltsyralösning 1: Saltsyralösning 2: Saltsyralösning 3 (1+2): n3 / V3 = 0,025 mol / 0,100 dm3 = c1 = 0,20 mol/dm3 c2 = 0,30 mol/dm3 c3 = 0,25 mol/dm3 V1 + V2 = 0,050 dm3 + 0,050 dm3 = V1 = 50 cm3 = 0,050 dm3 V2 = 50 cm3 = 0,050 dm3 V3 = 0,100 dm3 V1. c1 = 0,050 dm3. 0,20 mol/dm3 = V2. c2 = 0,050 dm3. 0,30 mol/dm3 = n + n = 0,01 mol + 0,015 mol = n1 = n2 = n3 = 1 2 0,01 mol 0,015 mol 0,025 mol Svar: Den slutgiltiga saltsyralösningen får koncentrationen 0,25 mol/dm3. Se gärna fler filmer på: kemilektioner.se youtube.com/kemilektioner