Kemiska beräkningar 2 Beräkning av lösningars sammansättning: substansmängd, volym och koncentration 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 2

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

Kemi 1 / Stökiometri / Del 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

Kemi 1 / Stökiometri / Del 2 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

Kemi 1 / Stökiometri / Del 2 Koncentration I kemin anges sammansätningen av en lösning som koncentration. 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

Kemi 1 / Stökiometri / Del 2 Formler 1 substansmängd = koncentration ∙ volym beteckning n = c ∙ V enhet 1 mol 1 mol/dm3 eller 1 mol · dm-3 1 dm3 formel n = c ∙ V c = n / V V = n / c 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 2

Kemi 1 / Stökiometri / Del 2 Formler 2 n substansmängd i mol c koncentration i mol/dm3 V volym i dm3 n c V 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 2

Kemi 1 / Stökiometri / Del 2 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: c = 1,0 mol/2,0 dm3 = 0,50 mol/dm3 Svar: I detta fall är c = [glukos] = 0,50 mol/dm3 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 2

Kemi 1 / Stökiometri / Del 2 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

Kemi 1 / Stökiometri / Del 2 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 m = 3,5 g Molmassan M = (2 · 23,0 + 12,0 + 3 · 16,0 + 10 · 18,0) g/mol = 286 g/mol Substansmängden n = 3,5 g/286 g/mol = 0,012 mol 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 2

Kemi 1 / Stökiometri / Del 2 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

Kemi 1 / Stökiometri / Del 2 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

Kemi 1 / Stökiometri / Del 2 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. Beräkna ämnets molmassa. M = …….. g/mol Beräkna massan. 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 2

Kemi 1 / Stökiometri / Del 2 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

Kemi 1 / Stökiometri / Del 2 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

Kemi 1 / Stökiometri / Del 2 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 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 2

Kemi 1 / Stökiometri / Del 2 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 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 2

Kemi 1 / Stökiometri / Del 2 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: 50,0 cm3 2,0 mol/dm3 NaOH ska alltså spädas till volymen 1,0 dm3. 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 2

Kemi 1 / Stökiometri / Del 2 Att späda en lösning 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 2