Kemiska beräkningar: Masshalt, volymhalt och densitet PDF

kemilektioner.se youtube.com/kemilektioner KEMISKA BERÄKNINGAR: MASSHALT, VOLYMHALT OCH DENSITET NIKLAS DAHRÉN  Vad menas med halt? ü Halt: § Med halt menas hur stor mängd, eller hur stor andel, det finns av ett specifikt...

kemilektioner.se youtube.com/kemilektioner KEMISKA BERÄKNINGAR: MASSHALT, VOLYMHALT OCH DENSITET NIKLAS DAHRÉN  Vad menas med halt? ü Halt: § Med halt menas hur stor mängd, eller hur stor andel, det finns av ett specifikt ämne per volymenhet eller per massenhet i en blandning/lösning. § Halten kan också ange hur stor andel ett specifikt grundämne utgör av en kemisk förening. § Halten uttrycks ofta i %, men kan även uttryckas i t.ex. g/cm3, g/L, µg/g, mg/L, ppm etc. ü Exempel på olika halter: § Halten etanol i en vinflaska är 13 %. § Halten ättiksyra i rödvinsvinäger är 6 %. § Syrehalten i luften är 21 %. § Halten salt i havsvatten är 3 g/dm3. § Glukoshalten i lösningen är 50 mg/ml. § Halten syre i kolmonoxid är 57 %. 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 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.  Masshalt ü Masshalt: Masshalten anger hur stor andel ett ämnes massa utgör av en blandnings/lösnings eller förenings totala massa. Masshalten uttrycks oftast i procent (%) och kallas då ofta för massprocent eller viktprocent. ü Exempel: Masshalten salt i havsvatten är 3,5 % (vilket innebär 3,5 g salt/100 g saltvatten). ü Formel för att beräkna masshalten: Ämnets massa Masshalt = Totala massan ü För att få masshalten i % (massprocent) måste vi multiplicera med 100: Ämnets massa Masshalt % = ∗ 100 Totala massan  Uppgift 1: Vad är masshalten (%) syre i en vattenmolekyl? Lösning: Ämnets massa Masshalt % = ∗ 100 Totala massan 𝑚(O) Masshalt % = ∗ 100 𝑚(H2O) 16,00 u Masshalt % = ∗ 100 » 88,81 % 18,016 u Svar: Masshalten syre i vatten är 88,81 %.  Uppgift 2: Vad är masshalten (%) klor i magnesiumklorid (MgCl2)? Lösning: Ämnets massa Masshalt % = ∗ 100 Totala massan 𝑚(2Cl) Masshalt % = ∗ 100 𝑚(MgCl2) 70,9 u Masshalt % = ∗ 100 » 74,5 % 95,21 u Svar: Masshalten klor i magnesiumklorid är 74,5 %.  Uppgift 3: Du löser 20,0 g strösocker i 100 g vatten. Vad blir masshalten (%) strösocker i lösningen? Lösning: Ämnets massa Masshalt % = ∗ 100 Totala massan 𝑚(strösocker) Masshalt % = ∗ 100 𝑚(tot) 20,0 g Masshalt % = ∗ 100 » 16,7 % 120 g Svar: Masshalten strösocker i lösningen blir 16,7 %.  Volymhalt ü Volymhalt: Volymhalten anger hur stor andel ett ämnes volym utgör av en blandnings/lösnings totala volym. Volymhalten uttrycks oftast i procent (%) och kallas då ofta för volymprocent. ü Exempel: Volymhalten etanol i en vinflaska är 13 % (vilket innebär 13 ml etanol/100 ml vin). ü Formel för att beräkna volymhalten: Ämnets volym Volymhalt = Totala volymen ü För att få volymhalten i % (volymprocent) måste vi multiplicera med 100: Ämnets volym Volymhalt % = ∗ 100 Totala volymen  Uppgift 4: Vad blir volymhalten (%) etanol om man blandar 200 ml etanol med vatten så att totalvolymen blir 1000 ml? Lösning: Ämnets volym Volymhalt % = ∗ 100 Totala volymen 𝑉(etanol) Volymhalt % = ∗ 100 𝑉(tot) 200 ml Volymhalt % = ∗ 100 » 20,0 % 1000 ml Svar: Volymhalten etanol i blandningen blir 20,0 %.  Uppgift 5: En ölburk med totalvolymen 0,50 dm3 innehåller 0,028 dm3 etanol. Vad är volymhalten (%) etanol i ölburken? Lösning: Ämnets volym Volymhalt % = ∗ 100 Totala volymen 𝑉(etanol) Volymhalt % = ∗ 100 𝑉(tot) 0,028 dm3 Volymhalt % = ∗ 100 = 5,6% 0,50 dm3 Svar: Volymhalten etanol i ölburken är 5,6 %. Vi kan beräkna totala massan av ett ämne i en förening eller i en blandning med hjälp av masshalten  Uppgift 6: Beräkna massan syreatomer i 5,0 g Na2SO4 Lösning: 1. Beräkna masshalten syre i Na2SO4 (uttryckt i decimalform): 𝑚(4O) Masshalten syre i Na2SO4 = OBS: Behåll alla decimaler 𝑚(Na2SO4) på miniräknaren under delberäkningarna för att undvika avrundningsfel. 64 u Masshalten syre i Na2SO4 = = 0,4505773022 142,04 u 2. Beräkna massan syre i 5,0 g Na2SO4 med hjälp av masshalten (uttryckt i decimalform): Massan syre i 5,0 g Na2SO4 = 0,4505773022 ∗ 5,0 g » 2,3 g OBS: Svaret avrundar vi till samma antal värdesiffror Svar: Massan syre i 5,0 g Na2SO4 är 2,3 g. som anges i uppgiften. Vi kan dock slå in allting direkt på miniräknaren: 64 u Massan syre i 5,0 g Na2SO4 = ∗ 5,0 g » 2,3 g 142,04 u  Uppgift 7: Hur stor massa aluminiumjoner finns i 20,0 g ren och torr aluminiumsulfat, Al2(SO4)3? Lösning: 1. Beräkna masshalten aluminium i Al2(SO4)3 (uttryckt i decimalform): 𝑚(2Al) Masshalten aluminium i Al2(SO4)3 = OBS: Behåll alla decimaler 𝑚(Al2(SO4)3) på miniräknaren under delberäkningarna för att undvika avrundningsfel. 53,96 u Masshalten aluminium i Al2(SO4)3 = = 0,1577132168 342,14 u 2. Beräkna massan aluminium i 20,0 g Al2(SO4)3 med hjälp av masshalten (uttryckt i decimalform): Massan aluminium 20,0 g i Al2(SO4)3 = 0,1577132168 ∗ 20,0 g » 3,15 g OBS: Svaret avrundar vi till samma antal värdesiffror Svar: Massan aluminiumjoner är 3,15 g. som anges i uppgiften. Vi kan beräkna massan av ett ämne med hjälp av volymhalten och densiteten Totala volymen av hela blandningen Ämnets densitet Massan av ämnet = volymhalten av ämnet ∗ totala volymen ∗ densiteten Volymhalten av ämnet (i decimalform, vi gör inte om till %)  Densitet ü Densitet: Densitet (täthet) är ett mått på hur stor massa en viss volym av ett ämne har (alltså massa per volymenhet). Tunga atomer/molekyler och en hög täthet mellan dessa medför en hög densitet. ü Densiteten av ett ämne får vi genom att dela massan på volymen: m ρ= (ρ uttalas 'rå') V ü Enhet: Enheten för densitet är antingen kg/dm3 eller g/cm3. ü Densiteten av olika ämnen: Ämne: Densitet (kg/dm3): Guld 19,3 Ett föremål flyter i en Vatten 1,0 vätska om dess densitet är lägre än vätskans. Trä 0,5  Uppgift 8: Etiketten på en vinflaska har texten ”13,0 % VOL. 75 cl”. Hur många gram etanol innehåller vinflaskan? Etanol har densiteten 0,79 g/cm3. Lösning: Massan av ämnet = volymhalten av ämnet ∗ totala volymen ∗ densiteten Massan etanol g = 0,13 ∗ 750 cm3 ∗ 0,79 g/cm3 » 77 g OBS: Svaret avrundar vi till samma antal Svar: Vinflaskan innehåller 77 g etanol. värdesiffror som anges i uppgiften. Alternativt kan beräkningen utföras i två separata steg: 1. Räkna ut volymen etanol genom att multiplicera volymhalten med totala volymen av vinet (gör om cl till cm3): Volymen etanol cm3 = 0,130 ∗ 750 cm3 = 97,5 cm3 2. Räkna ut massan etanol genom att multiplicera densiteten med volymen etanol: Massan etanol g = 97,5 cm3 ∗ 0,79 g/cm3 » 77 g OBS: Svaret avrundar vi till samma antal Svar: Vinflaskan innehåller 77 g etanol. värdesiffror som anges i uppgiften.  Uppgift 9: En ölburk med totalvolymen 33 cl har en alkoholhalt på 2,8 %. Hur många gram etanol innehåller ölburken? Etanol har densiteten 0,79 g/cm3. Lösning: Massan av ämnet = volymhalten av ämnet ∗ totala volymen ∗ densiteten Massan etanol g = 0,028 ∗ 330 cm3 ∗ 0,79 g/cm3 » 7,3 g OBS: Svaret avrundar vi till samma antal Svar: Ölburken innehåller 7,3 g etanol. värdesiffror som anges i uppgiften.  Uppgift 10: Man löser 5,0 g aluminiumoxid i 250 g vatten. Hur stor blir masshalten (%) aluminium (i form av aluminiumjoner) i lösningen? Lösning: 1. Beräkna massan aluminium i 5,0 g Al2O3: 53,96 u Massan aluminium i 5,0 g Al2O3 = ∗ 5,0 g = 2,64613574 g 101,96 u 2. Beräkna masshalten (%) aluminium i lösningen: 2,64613574 g Masshalten aluminium i lösningen = ∗ 100 » 1,0 % 255 g OBS: Svaret avrundar vi till samma antal Svar: Masshalten aluminium blir 1,0 % i lösningen. värdesiffror som anges i uppgiften. Se gärna fler filmer på: kemilektioner.se youtube.com/kemilektioner