Kémiai alapozó labor a 13. H osztály részére 2011/2012

Az előadások a következő témára: "Kémiai alapozó labor a 13. H osztály részére 2011/2012"— Előadás másolata:

1 Kémiai alapozó labor a 13. H osztály részére 2011/2012
Oldatkészítés

2 Tartalom Az oldat fogalma, fajtái Az oldódás folyamata
Oldatok összetételének megadása Oldatok készítése Hígítás Töményítés Keverés, keverési egyenlet Ismétlő kérdések Függelék Szakirodalom

3 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).

4 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.

5 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.

6 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.

7 Az oldhatóság hőmérsékletfüggése
exoterm endoterm semleges hőmérséklet

8 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.

9 Tömeg %-os oldatok készítése
Az oldat készítéséhez szükséges oldott anyag, és oldószer mennyiségének kiszámítása. Az oldott anyag kimérése (óraüvegre vagy főzőpohárba, gyorsmérlegen) Az oldószer kimérése (mérőhengerrel cm3 pontossággal). Az oldat elkészítése (főzőpohár, üvegbot). A kész oldat ellenőrzése (sűrűségmérés). Ha a sűrűség megfelelő, a következő feladat elkezdése.

10 Tömeg %-os oldatok számítása
Készíteni kell 115 g 8 w%-os oldatot. Számítsa ki a szüksé- ges oldott anyag, és oldószer mennyiségét! Az oldott anyag mennyiségének kiszámítása: 115 g 100 % x g 8 % x = 9,2 g Az oldószer mennyiségének kiszámítása 115 g – 9,2 g = 105,8 g A víz sűrűségét kereken 1 g/cm3-nek véve ez ≈ 106 cm3.

11 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 % x g o. a. 3 % x = 3,36 g 112 g – 42 g = 70 g víz 70 cm3 víz 3,36 g o. a. 8 % x g oldat 100 % x = 42 g V(oldat) = 38 cm3.

12 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) y = 103,84 g 100 g oldat (8 g o. a.) 92 g víz x g oldat ,84 g víz x = 112,87 g m(o. a.) = 118 g – 112,87 g = 5,13 g 102 cm3

13 Tömeg %-os oldatok keverése
A keverés egymástól eltérő összetételű oldatok össze- öntése, 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:

14 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 · g·16 = (100 g + 40 g)·w3% 1000 g g = 140 g·w3% w3% = 11,7 A kevert oldat összetétele mindig a két keverésre kerülő oldat összetétele közé esik.

15 „Mólos” oldatok készítése
Az oldat készítéséhez szükséges oldott anyag mennyi- ségének kiszámítása. Az oldott anyag kimérése (óraüvegre vagy főzőpohárba, gyorsmérlegen) Az anyag mennyiségi átmosása a mérőlombikba. Teljes oldódás után jelig töltés, homogenizálás. A kész oldat ellenőrzése (sűrűségmérés). Ha a sűrűség megfelelő, a következő feladat elkezdése (két hígítást készítenek belőle).

16 „Mólos” oldatok számítása
Készíteni kell 100 cm3 1,2 mol/dm3-es nátrium-tioszulfát oldatot. Számítsa ki a szükséges oldott anyag tömegét! Az oldott anyag mennyiségének kiszámítása: 1000 cm3 1,2 mol 100 cm3 x mol x = 0,12 mol Az anyag tömegének kiszámítása m = n·M M = 158 g/mol m = 0,12 mol·158 g/mol = 18,96 g

17 Oldat készítése kristályvizes sóból
A kristályvizes sók az ionjaikon kívül kristályvizet is tartal- maznak: 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. x = 12,32 g m(víz) = m(oldat) – m(o. a.) = 112 g – 19,27 g = 92,73 g 249,5 g CuSO4·5 H2O 159,5 g CuSO4 x g CuSO4·5 H2O 12,32 g CuSO4 x = 19,27 g 93 cm3

18 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 Írjuk be a keverési egyenletbe az adatainkat! m1·0 + m2·63,93 = 112·11 Oldjuk meg az egyenletet! Ugyanazt az eredményt kaptuk.