KONSANTRASYON VE ÇÖZELTİ HAZIRLAMA Konsantrasyon (derişim) çözücünün belirli bir hacminde çözünmüş olan çözünen madde miktarıdır.

Transkript

1 KONSANTRASYON VE ÇÖZELTİ HAZIRLAMA Konsantrasyon (derişim) çözücünün belirli bir hacminde çözünmüş olan çözünen madde miktarıdır. Molarite (M) Bir litre çözeltide çözünmüş olan maddenin mol sayısıdır. Normalite (N) Bir litre çözeltide çözünmüş olan maddenin eşdeğer gram sayısıdır. Eşdeğer gram sayısı; bir asit-baz reaksiyonunda bir mol H+ verebilen veya alabilen; veya bir redoks reaksiyonunda bir mol elektron alabilen veya verebilen maddenin kütlesidir. Molarite ile normalite arasında N = e x M ile gösterilen bir ilişki vardır. Burada e tesir değerliğidir; kullanılan bileşiğe ve bu bileşiğin katıldığı reaksiyona göre değişen bir değerdir. Molalite (m) Bir kilogram çözücüde çözünmüş olan maddenin mol sayısıdır. Yüzde konsantrasyon (%): Üç farklı şekilde ifade edilebilir; Ağırlık / hacimce yüzde %(w/v): 100 mililitre çözeltide çözünmüş olan maddenin gram miktarıdır. Hacimce yüzde %(v/v): 100 mililitre çözeltide çözünmüş olan maddenin mililitre cinsinden miktarıdır. Ağırlıkça yüzde %(v/v): 100 gram çözeltide çözünmüş olan maddenin gram miktarıdır. Milyonda kısım (ppm): Bir litre çözeltide çözünmüş olan maddenin miligram miktarıdır. Milyarda kısım (ppb): Bir litre çözeltide çözünmüş olan maddenin mikrogram (µg) miktarıdır. Çözelti hazırlamak için bazı formüller kullanılabilir. M= n/v n: mol sayısı V: hacim (Litre) n= Madde ağırlığı/ Molekül ağırlığı Seyreltme M 1 xv 1 =M 2 xv 2 N 1 xv 1 =N 2 xv 2 % si ve yoğunluğu belirli çözelti kullanılarak; Alınması gereken ml = M (molarite) x Ma (molekül ağırlığı) x V (Litre) % konsantrasyon (0, şeklinde) x d (yoğunluk, g/ml) Formüller kullanılırken birimlere dikkat edilmelidir! Örnek 1: 100 ml 0,1 M NaOH nasıl hazırlanır? Na: 23 O:16 H:1 0,1 M NaOH çözeltisi 1000 ml sinde 0,1 mol NaOH içeren çözeltidir ml sinde 0,1 mol NaOH varsa 100 ml sinde x mol NaOH içerir. x=0,01 mol. 1 mol NaOH 40 gramsa. 0,01 mol NaOH x gramdır. x=0,4 g Buna göre terazi ile 0,4 g NaOH tartılır, 100 ml lik bir balon jojeye aktarılır ve hacmi saf su ile 100 ml ye tamamlanır. Alternatif olarak: M= n/v ve n=m/ma kullanılarak 0,1M= n/ 0,1 L n= 0,01 mol 0,01=m/40 m=0,4 g 1

2 Örnek 2: 250 ml 0,8 N FeSO 4 nasıl hazırlanır? Fe: 56 S: 32 O: 16 N= e x M 0,8= 2 x M 0,4 M 0,4 M FeSO 4 çözeltisi 1000 ml sinde 0,4 mol FeSO 4 içeren çözeltidir ml sinde 0,4 mol FeSO 4 varsa 250 ml sinde x mol FeSO 4 içerir. x=0,1 mol. 1 mol FeSO gramsa. 0,1 mol FeSO 4 x gramdır. x=15,2 g Buna göre terazi ile 15,2 g FeSO 4 tartılır, 250 ml lik bir balon jojeye aktarılır ve hacmi saf su ile 250 ml ye tamamlanır. Alternatif olarak: M= n/v ve n=m/ma kullanılarak 0,4M= n/ 0,25 L n= 0,1 mol 0,1=m/152 m=15,2 g Örnek 3: 500 ml 0,3 N AlCl 3 çözeltisi AlCl 3.6H 2 0 kullanılarak nasıl hazırlanır? Al: 27 Cl: 35.5 H:1 O: 16 N= e x M 0,3= 3 x M 0,1 M 0,1 M AlCl 3 çözeltisi 1000 ml sinde 0,1 mol AlCl 3 içeren çözeltidir ml sinde 0,1 mol AlCl 3 varsa 500 ml sinde x mol AlCl 3 içerir. x=0,05 mol AlCl 3 1 mol AlCl 3 133,5 gramsa. 0,05 mol AlCl 3 x gramdır. x=6,675 g AlCl 3 1 mol AlCl 3.6H ,5 gramdır ve 1 mol, yani 133,5 g, AlCl 3 içerir Ne kadar AlCl 3.6H 2 0 6,675 g AlCl 3 içerir? X=12,075 g AlCl 3.6H 2 0 Buna göre terazi ile X=12,075 g AlCl 3.6H 2 0 tartılır, 500 ml lik bir balon jojeye aktarılır ve hacmi saf su ile 250 ml ye tamamlanır. Alternatif olarak: M= n/v ve n=m/ma kullanılarak 0,1M= n/ 0,5 L n= 0,05 mol 0,05=m/241,5 m= g (Hidratın molekül ağırlığının kullanıldığına dikkat edin! Çözeltide ise artık AlCl 3.6H 2 0 yoktur!!! Örnek 4: 100 ml %5 lik CuSO 4 çözeltisi nasıl hazırlanır? Cu:63,5 S:32 O:16 H:1 %5 lik çözelti (w/v) 100 ml sinde 5 gram CuSO 4 içeren çözeltidir. Buna göre terazi ile 5 g CuSO 4 tartılır, 100 ml lik bir balon jojeye aktarılır ve hacmi saf su ile 100 ml ye tamamlanır. Örnek 5: 100 ml %10 luk Etanol (C2H5OH) çözeltisi nasıl hazırlanır? C:12 O:16 H:1 %5 lik çözelti (v/v) 100 ml sinde 5 mililitre etanol içeren çözeltidir. Buna göre bir pipet ile 5 ml Etanol alınır, 100 ml lik bir balon jojeye aktarılır ve hacmi saf su ile 100 ml ye tamamlanır. Örnek 6: %10 luk (w/w)nacl çözeltisi nasıl hazırlanır? Na:23 Cl:35.5 %10 luk çözelti (w/w) 100 gramında 10 g NaCl içeren çözeltidir. Buna göre 10 g NaCl alınır, üzerine 90 g su eklenir. (Çözelti son ağırlığı 100 g olmalıdır) Örnek 5: 250 ml %5 lik CuSO 4 çözeltisi CuSO 4.5H 2 O kullanılarak nasıl hazırlanır? Cu:63,5 S:32 O:16 H:1 %5 lik çözelti 100 ml sinde 5 gram CuSO 4 içeren çözeltidir. Bu çözelti 250 ml sinde x gram CuSO 4 içerir. x=12,5 g CuSO 4 1 mol CuSO 4.5H 2 O 1 mol CuSO 4 içerir g CuSO 4.5H 2 O g CuSO 4 içerir. Kaç gram CuSO 4.5H 2 O 12,5 g CuSO 4 içerir. x=19,55 g CuSO 4.5H 2 O Buna göre terazi ile X= x=19,55 g CuSO 4.5H 2 O tartılır, 250 ml lik bir balon jojeye aktarılır ve hacmi saf su ile 250 ml ye tamamlanır. 2

3 Örnek 7 %7 lik Etanol çözeltisi %3 lük ve % 23 lük stok çözeltiler kullanılarak nasıl hazırlanır? Bu çözeltiyi hazırlamak için 4 kısım (veya 20 ml) %23 lük çözeltiden alınır, 100 ml lik bir balonjojeye aktarılır ve hacmi %3 lük çözelti kullanılarak 100 ml ye tamamlanır. Örnek 8 0,8 N 500 ml hidrojen peroksit çözeltisi yoğunluğu 1,11 g/ml olan %30 luk stok çözeltiden nasıl hazırlanır? H:1 O:16 1. Adım Normaliteyi molariteye çevir. N = e x M 0,8 = 2 x M M=0,4 2. Adım Çözelti için kaç gram H 2 O 2 gerektiğini hesapla. 0,4 M 0,4 mol / 1000 ml çözeltide demektir 0,2 mol / 500 ml çözeltidedir. 0,2mol H 2 O 2 0,2 x 34 = 6,8 g H 2 O 2 demektir. 3. Adım gerçek yoğunluğu hesapla Çözeltinin yoğunluğu 1.11 g/ml dir. Bu 1 ml çözeltide 1.11g madde olduğu anlamına gelir. Ancak bu maddenin sadece %30 u H 2 O 2 dir, kalanı sudur. Yani 1 ml çözeltide 1,11 x (30/100) 0,333 g H 2 O 2 vardır. 4. Adım gereken stok çözelti hacmini hesapla 1 ml de 0,333 g H 2 O 2 varsa Kaç ml çözelti 6,8 g H 2 O 2 içerir 20,423 ml H 2 O 2 9- How do you prepare 0,2 M 250 ml calcium citrate solution from calcium citrate tetrahydrate? Calculate the %(w/v) concentration and ppm of this solution. First part of the question (Ca 3 (C 6 H 5 O 7 ) 2.4H 2 O, Ca:40; C:12; O:16; H:1.) Molecular weight of Ca 3 (C 6 H 5 O 7 ) 2.4H 2 O = g/mol M=n/v 0,2=n/0,25 n=0,05 mole m=n x MW m=0,05 x 570,49 = 28,5245 g Alternative way for the solution of the first part of the question. 0,2 M means 0,2 mol in 1000 ml X mol in 250 ml X=0,05 mol If 1 mol of calcium citrate tetrahydrate is g 0,05 mol of calcium citrate tetrahydrate is 28,5245 g Dissolved in 250 ml volumetric flasc Preparing the solution If your balance is analytical (which means capable of weighing 0,1 mg or 0,0001 g you may leave your result as it is. But if your balance s sensitivity is 0,01 g then you should round your result to 2 digit which is g. Select the appropriately sized flask. Measure and transfer the calculated mass of solid material into the flask, preferably using a funnel to assure no material is lost during transfer. Rinse the sides of the funnel with your solvent (e.g. water for aqueous solutions) down into the flask to capture any residual material adhering to the funnel. Next, fill the flask about halfway with your solvent, cap the flask and swirl to dissolve the solid material into solution. Once the solid material has been dissolved, fill the flask with your solvent by carefully adding enough solvent to raise the base of the meniscus of the solution to the level of the etched line. Finally, cap, mix, swirl and store your prepared solution until ready to use. 3

4 Second part of the question This solution made by dissolving 28,5245 g calcium citrate tetrahydrate in 250 ml volumetric flask. But it does not contain Ca 3 (C 6 H 5 O 7 ) 2.4H 2 O in the solution, it contains only Ca 3 (C 6 H 5 O 7 ) 2. So we have to calculate unhydrous calcium citrate quantity. If g calcium citrate tetrahydrate contains 498,49 g calcium citrate 28,5245 g calcium citrate tetrahydrate contains x g of calcium citrate x= 24,9245 g % w/v means grams of solute in a 100 ml solution therefore; if 24,9245 g calcium citrate presents in 250 ml x g presents in 100 ml x=9,9698 This solution is 9,96% (w/v). Third part of the question 9,96 g 100 ml 99,6 g 1000 ml mg ppm 10-How do you prepare 0,5 M 500 ml HCl solution using 36% HCl stock solution d= 1,18 g/ml. H:1 Cl:35.5. If you take 5 ml of this solution and dilute it to 1L what would be the final concentration? First Step calculate g. 0,5 M 0,5 mole HCl in 1000 ml solution 0,25 mole HCl in 250 ml solution 1 mole HCL is 36,5 g 0,25 mole HCl is 9,125 g Second step calculate denstiy of HCl 1 ml solution contains 1,18 g water+hcl and 36,5% of it is HCl (rest is water) 1,18*0,36=0,4248 g HCl in 1 ml solution!!! Third step calculate volume of HCl you have to take If 1 ml contains 0,4248 g HCl X ml contains 9,125 g x= 21,48 ml Don t forget to describe how do you prepare this solution!!! 10-How do you prepare 0,5 M 500 ml HCl solution using 36% HCl stock solution d= 1,18 g/ml. H:1 Cl:35.5. If you take 5 ml of this solution and dilute it to 1L what would be the final concentration? Now, the second part, we have to do some dilution. We will take 5 ml of 0,5M solution and dilute it to 1000 ml 0,5 M means 0,5 mole HCl in 1000 ml 0,0025 mole HCl in 5 ml Then we add approximately 995 ml of water (which does not contain any HCl) so final mole count is unchanged. 0,0025 mol (from HCl)+ 0 mole (from water) =0,0025 mole HCl/1000 ml This solution is 0,0025 M. Alternative way M 1 V 1 =M 2 V 2 0,5x5 = M 2 x1000 0,0025 M 11- How do you prepare 0,04 N 100 ml of Zinc sulfate solution from Zinc sulfate heptahydrate? If you take 5 ml from this solution and diluted to 1L using distilled water what is the % w/v concentration of the final solution. First we have to convert Normality to Molarity, (N=e x M) and in order to do that we must know number of equivalents (e). For acids and bases an equivalent is the number of reactive particles (for acids H +, for bases OH - one mole of substance contains. For oxidation and reduction, the equivalent number is related to the electrons that taken or given; (MnO H + + 5e - ---> Mn H 2 O) 4

5 11- How do you prepare 0,04 N 100 ml of Zinc sulfate solution from Zinc sulfate heptahydrate? If you take 5 ml from this solution and diluted to 1L using distilled water what is the % w/v concentration of the final solution. Solution of the first part of the question. (ZnSO 4.7H 2 O, Zn:65,39; S:32; O:16; H:1.) First we should convert normality to molarity N=e x M 0,04= 2 x M M=0,02 0,02 M means 0,02 mol in 1000 ml 0,002 mol in 100 ml 0,002 x MW of ZnSO 4.7H 2 O ( g/mol) = 0,57512 g of ZnSO 4.7H 2 O / 100 ml Do not forget to explain how you prepare this solution! 11- How do you prepare 0,04 N 100 ml of Zinc sulfate solution from Zinc sulfate heptahydrate? If you take 5 ml from this solution and diluted to 1L using distilled water what is the % w/v concentration of the final solution. Second part of the question from grams This solution prepared by disolving 0,57512 g ZnSO 4.7H 2 O in 100 ml solution, we must calculate how much ZnSO 4 it contains. 287,56 g ZnSO 4.7H 2 O contains 161,56 g ZnSO 4 0,57512 g ZnSO 4.7H 2 O contains x g ZnSO 4 X= 0,32312 g ZnSO 4 in 100 ml If 0,32312 g ZnSO4 in 100 ml X g in 5 ml X= 0, g If 0, g ZnSO 4 presents in 5 ml solution when diluted to 1 L using distilled water this value does not change. If 0, g ZnSO 4 in 1000 ml X g in 100 ml X= 0, g in 100 ml Final solution is %0, (w/v) or %0,

6 11- How do you prepare 0,04 N 100 ml of Zinc sulfate solution from Zinc sulfate heptahydrate? If you take 5 ml from this solution and diluted to 1L using distilled water what is the % w/v concentration of the final solution. Second part of the question from moles This solution is 0,02 M 0,02 mole ZnSO 4 in 1000 ml M 1 V 1 =M 2 V 2 0,02x5 = M 2 x1000 M2= 0,0001 M 0,0001 mole ZnSO 4 in 1000 ml 0,0001 mole x 161,56 g (MW ZnSO 4 ) = 0, g/1000 ml 1000 ml contains 0, g ZnSO ml contains 0, g ZnSO 4 %0, How do you prepare 500 ml %17 (v/v) hexane solution using 7% and 33% stock hexane solutions. 7% 16 part 17% 33% 10 part 192,31 ml 26 part = 500 ml 10 part = 192,31 ml We take 192,31 ml 33% hexane solution, transfer it to a 500 ml volumetric flask and complete the volume using 7% hexane. 13. How do you prepare 250 ml 0,1 N magnesium sulfate solution using magnesium sulfate heptahydrate. If you take 120 ml of this solution and mix it with 130 ml 0,1 % magnesium sulfate solution, what is the molarity and ppm concentration of the final solution? MgSO 4 7H 2 O MW First part: N=e x M 0,1 = 2 x M M=0,05 0,05 mole MgSO 4 in 1000 ml 0,0125 mole MgSO 4 in 250 ml 0,0125 mole magnesium sulfate 0,0125*120,47=1, g MgSO g MgSO 4 7H 2 O contains 120,47g MgSO 4 X g MgSO 4 7H 2 O contains 1,505875g MgSO 4 x=3, g MgSO 4 7H 2 O Weigh 3,08g MgSO 4 7H 2 O and transfer it in a 250 ml volumetric flask. 13. How do you prepare 250 ml 0,1 N magnesium sulfate solution using magnesium sulfate heptahydrate. If you take 120 ml of this solution and mix it with 130 ml 0,1 % magnesium sulfate solution, what is the molarity and ppm concentration of the final solution? MgSO 4 7H 2 O MW Second part: 0,05M MgSO 4 solution contains 0,05 mole MgSO 4 in 1000 ml 0,05*120,47=0,5235g MgSO 4 in 1000 ml If 0,5235g in 1000 ml x g in 120 ml x =0,06282g in 120 ml %0,1 means 0,1g in 100 ml x g in 130 ml x= 0,13 g in 130 ml When mix this two solutions together: 0, ,13g in ml 0,19282g in 250 ml 0,77128g in 1000 ml (0,77128/120,47) mole in 1000 ml 0,0064 mole in 1000 ml 0,0064 M 6

7 13. How do you prepare 250 ml 0,1 N magnesium sulfate solution using magnesium sulfate heptahydrate. If you take 120 ml of this solution and mix it with 130 ml 0,1 % magnesium sulfate solution, what is the molarity and ppm concentration of the final solution? MgSO 4 7H 2 O MW Third part: From the previous part; 0,19282g in 250 ml 0,77128g in 1000 ml 771,28mg in 1000 ml 771,28 ppm 1. How do you prepare 300 ml %1.2 Disodiumhydrogenphosphate solution using Na2HPO4.12 H2O. If you take 25 ml from this solution and dilute it to 500 ml what is the normality, % concentration and ppm of the final solution? 2. How do you prepare 250 ml %13 CuSO4 solution using 5% and 3% stock solution. If you mix 100mL of this solution with 400 ml of 7% CuSO4 solution what is the Normality and % concentration of the final solution. 3. How do you prepare 0,01 N 500 ml H2SO4 solution using 98% H2SO4 solution d= 1,87g/mL. If you take 5 ml from this solution and dilute it to 500 ml using water what is the normality, % concentration and ppm of the final solution? 1- The reaction between propionaldehyde and hydrocyanic acid has been studied at 25 C. In a certain aqueous solution at 25 C the concentrations at various times were as follows. First we should draw the graphic of Initial conc. Versus 1/ reaction time If initial HCN concentration is 1.2M, 0,35M or 0,05 M what is the expected reaction times? 7

8 8

9 9

10 10