Obliczenia chemiczne
n- liczba moli
m
n =ð m- masa substancji [g]
M
M- masa molowa [g/mol]
Ile moli azotanu srebra znajduje siÄ™ w 250 g AgNO3 ?
MAgNO =ð107.87 +ð14.00 +ð 3×ð16.00 =ð169.87g/mol
3
m 250g
n =ð =ð =ð1.47moli
M 169.87g/mol
Stechiometria reakcji
Ile g i moli BaCl2 i K2CrO4 należy użyć, aby otrzymać 540 g BaCrO4. Ile g i moli
otrzymamy KCl ?
1 mol 1 mol 1 mol 2 mole
BaCl2 + K2CrO4 BaCrO4“! + 2 KCl
m 540g
n =ð =ð =ð 2.13moli
208.23 194.20 253.33 74.55
M 253.33g/mol
g/mol g/mol g/mol g/mol
2.13 moli 2.13 moli 2.13 moli 2 · 2.13 moli
m = n·M
mBaCl =ð 2.13×ð208.23 =ð 443.53g
2
mKCl =ð 4.26×ð74.55 =ð 317.58g
mK CrO4 =ð 2.13×ð194.20 =ð 413.65g
2
Reakcje gazów
Ile tlenu potrzeba do spalenia 280 g butanu . Jaka jest objętość butanu i powstałych
produktów w warunkach normalnych?
1 mol każdej substancji w
1 obj. 7.5 obj. 4 obj. 5 obj.
stanie gazowym zajmuje w
1 mole 7.5 mole 4 mole 5 mole war. normal. 22.4 dm3
2 mole 13 mole 8 mole 10 mole
m 280g
2 C4H10 + 13 O2 8 CO2 + 10 H2O
n =ð =ð =ð 4.83moli
M 58g/mol
2·22.4 dm3 13·22.4 dm3 8·22.4 dm3 10·22.4 dm3
VC H10 =ð 4.83×ð22.4 =ð108.2dm3
4
VCO2 =ð 4.83×ð4×ð22.4 =ð 432.8dm3
VO =ð 4.83×ð7.5×ð22.4 =ð 811.4dm3
VH O =ð 4.83×ð5×ð22.4 =ð 541.0dm3
2
2
Stężenie roztworów
Stężenie roztworów najczęściej wyraża się przy użyciu :
2) stężenia molowego
1) stężenia procentowego
ms ms
mol
n
cp =ð ×ð100% =ð ×ð100%
cM =ð
mrozt ms +ð mrozp
V
dm3
ms-masa substancji; mrozt-masa roztworu;
mrozp-masa rozpuszczalnika
można przedstawić jako stosunek liczby moli
substancji do objętości roztworu wyrażonego
Jest to stosunek masy substancji
w dm3
rozpuszczonej do masy roztworu
Jest to ilość moli substancji rozpuszczonej,
wyrażona w procentach masowych.
która znajduje się w 1 dm3 roztworu
Jest to ilość gramów substancji
rozpuszczonej w 100 gramach roztworu.
Jakie jest stężenie procentowe roztworu, jeżeli 450 g chlorku sodowego rozpuszczono w
2500 g wody?
450
cp =ð ×ð100% =ð15.25%
450 +ð 2500
2950 g r-ru - 450 g NaCl 100 " 450
x = =15.25%
100 g r-ru - x g NaCl
2950
W jakiej ilości wody należy rozpuścić 250 g saletry, aby otrzymać 13% roztwór?
250
250"100 -250"13
cp =ð ×ð100% =ð13%
=1673 g
mwody=
250 +ð mwody
13
Jakie jest stężenie molowe roztworu, jeśli w 28 g Cr2(SO4)3 rozpuszczono i otrzymano
1350 ml roztworu?
n m 28 m 28
CM= = = = 0.053 mol/dm3 =
n= = 0.071 moli
V M"V M 392
392"1.35
Ile g K2CrO4 należy rozpuścić w 350 cm3 roztworu, aby otrzymać roztwór o stężeniu
0.1 mol/dm3?
M K CrO = 2"39.1 + 52+ 4"16 = 194.2 g/mol
2 4
m = cM"M"V=0.1"194.2"0.350= 6.80 g K2CrO4
Przeliczanie stężeń roztworów
cM - stężenie molowe
mr[g]
cp  stężenie procentowe
Vr[cm3]
cM =ð cp ×ð
Vr[dm3] =ð
M ×ð100×ðVr[dm3]
1000
ms mr
cM =ð ms =ð cp
100%
M ×ð Vr
gęstość roztworu
mr[g]
dr =ð
mr[g] ×ð1000
Vr[cm3]
cM =ð cp ×ð
M ×ð100×ðVr[cm3]
Wzór na przeliczanie stężenia
cp ×ðdr ×ð10
procentowego na molowe
cM =ð
M
Ile ml 30% roztworu HCl o gęstości d=1.1493 g/cm3 należy użyć aby przygotować
650 cm3 roztworu o stężeniu molowym 0.55 mol/dm3?
1o sposób:
cp ×ðdr ×ð10
30×ð1.1493×ð10
cM =ð =ð =ð 9.46mol/dm3
MHCl=35.45 + 1=36.45 g/mol
M 36.45
2o sposób: Wyliczenia wykonujemy dla 1 dm3=1000 cm3 roztworu
mr=Vr"dr= 1000"1.1453= 1145.3 g
100 g r-ru 30 g HCl 1 mol 36.45 g HCl
1145.3 g x g x moli 343.6 g
1145.3×ð30
1×ð343.6 n 9.46
x =ð =ð 343.6 g HCl
x =ð =ð 9.46mol/dm3 cM =ð =ð =ð 9.46mol/dm3
100
36.45 V 1
Jeśli mamy przygotować 650 cm3 o stężeniu 0.55 mol/dm3, to potrzeba:
n=cM"V = 0.55"0.65=0.358 moli HCl. Taka sama ilość moli, będzie znajdowała
się w objętości stężonego kwasu solnego:
n 0.358
V =ð =ð =ð 0.038dm3 =ð 38cm3
cM 9.46
czyli należy odmierzyć 38 cm3 stężonego kwasu i uzupełnić wodą do 650 cm3
Tą objętość stężonego kwasu można obliczyć z bezpośrednio z
zależności:
V1"c1=V2"c2 0.65"0.55= V2"9.46
stÄ…d V2=0.038 dm3
Mieszanie, rozcieńczanie i zatężanie roztworów procentowych
Jeżeli mieszamy roztwory o stężeniach procentowych to sporządzamy bilans masy
czystego (100%-owego składnika). Zakładamy, że mieszamy n roztworów o masie
odpowiednio m1, m2, m3& & .. mn i stężeniu cp1, cp2, cp3& & . cpn :
m1 ×ðcp +ðm2×ðcp +ð m3 ×ðcp .....+ð mn ×ðcp =ð (m1 +ð m2 +ð m3....+ð mn )×ðcp
1 2 3 n x
stąd wyliczamy stężenie cpx
Jeżeli mieszamy tylko dwa roztwory to bilans odpowiednio się uprasza
m1 ×ðcp +ðm2×ðcp =ð (m1 +ð m2)×ðcp
1 2 x
Rozcieńczanie roztworów
Rozcieńczanie roztworów polega na dodawaniu rozpuszczalnika, w przypadku
roztworów wodnych wody. W bilansie zmienia się masa roztworu i zmniejsza stężenie
procentowe:
m1 ×ðcp =ð (m1 +ð mH O)×ðcp
1 2 x
Zatężanie roztworów
Zatężanie roztworów polega na odparowaniu rozpuszczalnika, w przypadku roztworów
wodnych wody. W bilansie zmniejsza się masa roztworu i wzrasta stężenie
procentowe:
m1 ×ðcp =ð (m1 -ð mH O)×ðcp
1 2 x
Dodawanie do roztworu czystego składnika
Taki przypadek możemy traktować jak dodawanie roztworu o stężeniu 100%
m1 ×ðcp +ðm2×ð100 =ð (m1 +ð m2)×ðcp
1 x
Mieszanie, rozcieńczanie i zatężanie roztworów molowych
Jeżeli mieszamy roztwory o stężeniach procentowych to sporządzamy bilans liczby moli
składnika roztworu. Zakładamy, że mieszamy k roztworów o objętości V1, V2, V3& & Vk i
stężeniu cM1, cM2, cM3& & . cMk zawierających odpowiednio n1, n2, n3& & .. nk moli
mieszanego składnika:
V1 ×ðcM +ðV2×ðcM +ð V3 ×ðcM .....+ð Vn ×ðcM =ð (V1 +ð V2 +ð V3....+ð Vn )×ðcM
1 2 3 n x
stąd wyliczamy stężenie cMx
Jeżeli mieszamy tylko dwa roztwory to bilans odpowiednio się uprasza
V1 ×ðcM +ðV2×ðcM =ð (V1 +ð V2)×ðcM
1 2 x
Rozcieńczanie roztworów
Rozcieńczanie roztworów polega na dodawaniu rozpuszczalnika, w przypadku
roztworów wodnych wody. W bilansie zmienia się objętość roztworu i zmniejsza
stężenie molowe:
V1 ×ðcM =ð (V1 +ð VH O)×ðcM
1 2 x
Zatężanie roztworów
Zatężanie roztworów polega na odparowaniu rozpuszczalnika, w przypadku roztworów
wodnych wody. W bilansie zmniejsza się objętość roztworu i wzrasta stężenie molowe:
V1 ×ðcM =ð (V1 -ð VH O)×ðcM
1 2 x
Dodawanie do roztworu czystego składnika (masy m[g] o masie molowej M[g/mol]
Taki przypadek możemy traktować jak dodawanie roztworu o stężeniu 100%
m
V1 ×ðcp +ð =ð V1 ×ðcp
1 x
M
Laboratorium z Chemii
Elementy chemii analitycznej:
1. Analiza jakościowa kationów i anionów.
Reakcje wykonywane w probówkach pozwalające
wykryć podstawowe kationy i aniony w roztworach
wodnych.
Ćwiczenie 1. Identyfikacja kationów
Reakcje charakterystyczne wykrywanych kationów Pb2+, Cu2+, Hg2+, Cu2+,
Mn2+, Cr3+, Fe3+, Ba2+, NH4+ (odczynnik grupowy danego kationu i jego
działanie, reakcje charakterystyczne danego kationu, równania reakcji, kolory
osadów, rozpuszczalność osadów).
Ćwiczenie 2. Identyfikacja anionów
Reakcje charakterystyczne chlorków, siarczanów (VI), azotanów (V) i
fosforanów (V).
2. Analiza ilościowa
Ćwiczenie 3.
Oznaczenie NaOH w próbce metodą alkacymetryczna przez
miareczkowanie roztworem HCl.
Ćwiczenie 4.
Kompleksometryczne oznaczenie Zn(II) w próbce przez
miareczkowanie roztworem EDTA.
Ćwiczenie 5.
Spektrofotometryczne oznaczenie Fe(III) w próbce metodą
tiocyjanianowÄ….
Analiza miareczkowa jest działem analizy
ilościowej, której podstawą jest
miareczkowanie, a oznaczanie substancji
prowadzi się na podstawie mierzenia objętości
biureta
roztworu
Miareczkowanie jest procesem oznaczania
Roztwór
substancji B przez stopniowe dodawanie do jej
miareczkujÄ…cy
roztworu porcji substancji A w warunkach
titrant A
umożliwiających stwierdzenie punktu końcowego
odpowiadajÄ…cemu maksymalnemu przereagowaniu
substancji B.
HCl + NaOH NaCl + H2O
5Fe2+ + MnO4- + 8H+ 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O
Schemat czynności
Roztwór
przygotowanie
przygotowanie
miareczkowany
roztworu do
roztworu mianowanego
titrand B miareczkowania
titrantu
(analit)
miareczkowanie
Kolba
Erlenmayera
obliczanie wyniku
Zadanie
Jaka jest zawartość w g substancji B jeśli na jej zmiareczkowanie
zużyto VA (cm3) roztworu titrantu o stężeniu molowym cA
aA + bB produkty reakcji
jeżeli VA·cA= liczbie mmoli titranta to w molach nA = VA·cA/1000
to równoważna liczba moli składnika B nB = mB/MB
a/b = nA/nB
b
M
c V
A A
B
=ð ×ð
m
B
a/b = (VA·cA/1000) : (mB/MB) a 1000
Alkacymetria
Zadanie1.
Jaka była procentowa zawartość węglanu sodowego w próbce o masie 0.3896 g,
jeśli na miareczkowanie tego węglanu zużyto 35.65 ml roztworu HCl zawierającego
0.00556 g kwasu w 1ml roztworu.
Zadanie 2.
Na zmiareczkowanie próbki o objętości 20 ml kwasu siarkowego pobranej z kolby o
objętości 250 ml zużyto 45.6 ml 0.1034 M roztworu NaOH, ile jest g kwasu
siarkowego i jakie jest stężenie kwasu siarkowego w kolbie.
Zadanie 3
Do 45 ml 0.1250 M roztworu kwasu siarkowego dodano 80 ml 0.3500 M roztworu
NaOH. Ile jeszcze ml kwasu siatkowego należy dodać do całkowitego zobojętnienia
roztworu.
Zadanie 4
Odważkę wodorotlenku barowego o masie 3.428 g rozpuszczono w 500 ml
roztworu. Oblicz molowe stężenie jonów Ba2+ i OH-. Ile ml 0.0502 M roztworu HCl
potrzeba do zobojętnienia próbki roztworu zasady o objętości 30 ml.
Zadanie 5
Odważkę boraksu Na2B4O7 "10 H2O o masie 3.8137 rozpuszczono w kolbie
miarowej o objętości 200 ml. Oblicz stężenie kwasu solnego, jeżeli na
zmiareczkowenie próbki o objętości 20.00 ml wobec czerwieni metylowej zużyto
21.10 ml roztworu kwasu. Reakcja zachodzi wg równania:
Na2B4O7 + 2 HCl + 5 H2O 4 H3BO3 + 2 NaCl.
Komplesksometria
Zadanie 1
Odważkę CaCO3 rozpuszczono w roztworze HC1 i rozcieńczono wodą do objętości
500 ml. Na zmiareczkowanie 25.00 ml tego roztworu wobec mureksydu zużyto
22.00 ml EDTA o stężeniu 0.05010 mol/l. Jaka była masa próbki CaCO3?
Zadanie 2
Odważkę metalicznego cynku o masie 0.6644 g rozpuszczono w roztworze HC1
i rozcieńczono wodą do objętości 1 l. Do 25.00 ml roztworu dodano buforu
amonowego oraz czerni eriochromowej T i miareczkowano roztworem EDTA,
którego zużyto 24.90 ml. Obliczyć stężenie molowe EDTA. Ile ml tego roztworu
EDTA zużyje się na zmiareczkowanie próbki NiCl2 objętości 50.00 ml i o stężeniu
0.0500 mol/l?
Zadanie 3
Jakie jest stężenie molowe roztworu EDTA, jeżeli na zmiareczkowanie
0.1050 g CaCO3 zużyto 25.50 ml EDTA? Ile miligramów Ca i Mg odpowiada
1 ml tego roztworu?
Zadanie4
Ile dwuwodnego wersenianu disodowego należy rozpuścić w 250 ml roztworu, aby
otrzymać roztwór, którego miano wynosi TNi = 0.00200 mg/ml? Jakie będzie
stężenie molowe tego roztworu?
Zadanie 5
Obliczyć zawartość procentową Fe w próbce, jeżeli na zmiareczkowanie
kompleksometryczne 0.7500 g tej próbki, po rozpuszczeniu, zużyto 28.9 ml
roztworu, którego 1 ml odpowiadał 0.65 mg Zn.
Zadanie 6
Próbkę stopu o masie 0.5 g rozpuszczono i rozcieńczono do 250 ml. Na
zmiareczkowanie łączne Cu i Zn w 50 ml roztworu zużyto 47.25 ml roztworu EDTA
o stężeniu 0.01011 mol/l, a na zmiareczkowanie Zn po zamaskowaniu Cu  32.50
ml roztworu EDTA o takim samym stężeniu. Obliczyć zawartości procentowe Zn i
Cu w stopie .
Zadanie 7
Ile gramów rudy cynkowej zawierającej 17,00% Zn odważono, jeżeli po
rozpuszczeniu odważki w H2SO4 i zamaskowaniu innych składników na oznaczenie
zawartości Zn, w środowisku o pH 10 wobec czerni eriochromowej T, zużyto 33,80
ml EDTA o stężeniu 0,0500 mol/l?
Zadanie 1
Roztwór próbki badanej wykazuje transmitancję 30%. Jak zmieni się absorbancja
tego roztworu, jeżeli w wyniku rozcieńczenia transmitancja zwiększy się
dwukrotnie?
Zadanie 2
Transmitancja pewnego roztworu wynosi 24,5%. Ile wyniesie transmitancja, jeżeli
stężenie tego roztworu zmniejszymy do 25% stężenia roztworu początkowego
Zadanie 3
Transmitancja pewnego roztworu wynosi 14.2%. Jaka będzie absorbancja tego
roztworu (mierzona w tej samej kuwecie), jeżeli 5 ml tego roztworu przeniesie się
do kolbki miarowej pojemności 25 ml
i dopełni wodą do kreski?
Zadanie 4
Do objętości V1, roztworu o absorbancji A1, dodano objętość V2 roztworu tej samej
substancji
o absorbancji A2. Wyprowadz
wzór ogólny na obliczanie absorbancji roztworu
końcowego.
Zadania 5
Jaki procent światła o danej długości fali jest przepuszczany przez ośrodek
absorbujący, jeżeli absorbancja wynosi 1.176? Jaka jest absorbancja roztworu
absorbującego dwie trzecie padającego światła?
Zadnie 6
Próbkę 3.00 cm3 roztworu nadmanganianu o nieznanym stężeniu umieszczono w
kuwecie
o grubości warstwy 1.00 cm. Wartość absorpcji roztworu wynosiła 0.184. Do próbki
w kuwecie dodano 1,00 cm3 5·10-3 M roztworu nadmanganianu i ponownie
zmierzono wartość absorpcji, która wynosiła tym razem 0.424. Obliczyć stężenie
badanego roztworu nadmanganianu (a) w molach i (b) w mg MnO4- na 1 cm3.
Zadanie 7
Przy oznaczaniu krzemu metodą błękitu krzemomolibdenowego wartości
przepuszczalności roztworu związku ściśle spełniają prawo Beera, gdy używa się
światła o ściśle określonej długości fali. Przy pomiarach na spektrofotometrze
przepuszczalność roztworu zawierającego 0.020 mg SiO2 wynosiła 77.3%, ta sama
objętość roztworu zawierającego 0.10 mg SiO2 wykazywała przepuszczalność
36.7%. Ile będzie wynosić przepuszczalność tej samej objętości roztworu
zawierajÄ…cego 0.060 mg SiO2 ?
Krzywa miareczkowania
mocna zasada + mocny kwas
25 ml 0.250 M NaOH + x ml 0.340 M HCl
fenoloftaleina
punkt równoważnikowy pH=7.0
Dobór wskaz
nika:
oranż metylowy
oranż metylowy
fenoloftaleina
Krzywa miareczkowania słaby kwas + mocna zasada
100 ml 0.1 M CH3COOH + x ml 0.1 M NaOH
skok
miareczkowania
"pH=2.0
pH=9.7
"pH
Dobór wskaz
nika:
pH=7.7
tylko
pkt. równoważnikowy
fenoloftaleina
pH=8.7
28
29
30
Krzywa miareczkowania słaba zasada + mocny kwas
100 ml 0.1 M NH3 + x ml 0.1 M HCl
Dobór wskaz
nika:
tylko
oranż
metylowy
pH=6.2 pkt
równoważnikowy
"pH
pH=5.3
pH=4.3
31
32
Spektrometria absorpcyjna czÄ…steczkowa
1. w świetle widzialnym Vis 380-780 nm
2. w podczerwieni IR 1-16 źm
3. w nadfiolecie UV 200-380 nm
Wykorzystuje siÄ™ absorpcji promieniowania. Warunkiem wystÄ…pienia zjawiska jest, aby
energia padającego promieniowania odpowiadała różnicy poziomów elektronowych
danej cząsteczki, tak aby elektrony mogły być przeniesione ze stanu podstawowego w
stan wzbudzony
Spektrofotometria  zespół metod badawczych opartych na pomiarze stosunku natężeń
(absorbancji) dwóch wiązek promieniowania w funkcji długości fali. Jedna wiązka
przechodzi przez próbkę, druga przez roztwór odniesienia.
Kolorymetria  dział analizy oparty na pomiarze i porównaniu natężeń zabarwień
roztworów
Absorbowana Długość fali Obserwowana
barwa barwa
fioletowa 380-450 żółtozielona
niebieska 450-495 żółta
zielona 495-570 od fioletowej do
czerwono-
niebieskiej
żółta 570-590 niebieska
pomarańczowa 590-620 zielono-niebieska
czerwona 620-750 niebieskozielona
Io
Ia
It
Io= Ia + Ir + It
Jeżeli roztwory umieszczone
Ir
sÄ… w identycznych kuwetach
l
Io= Ia + It
It
T =
transmitancja
Io
Prawo Lamberta-Beera
It = Io· 10-k c
µ  molowy współczynnik
A= lg Io/It= lg 1/T = µ·c·l
absorbcji [ l/mol cm]
Związki organiczne są barwne jeśli wykazują selektywną
absorpcje światła jeżeli zawierają grupy chromoforowe (niosące
barwÄ™)
Grupy chromoforowe to nienasycone ugrupowania atomów lub
układy sprzężonych wiązań podwójnych: (jest to cały sprzężony
układ elektronów w cząsteczce)
O
grupa azowa  N=N-, azoksy  N=N- nitrowa  NO2 nitrozowa -
N=O, ketonowa =C=O, tiokarbonylowa =C=S,etylenowa  CH=CH-
Grupy auksochromowe- nie wywołujące barwy, ale współdziałają
z chromoforowymi zwiększając zabarwienie:( są to podstawniki
,zastepujące atomy wodoru w łańcuchach i pierścieniach układu
chromoforowego)
-CH3 < OH < -OCH3 < -NH2 < -NHCH3 < -N(CH3)2 . Jest to
związane z przejściem elektronów wolnej pary elektronowej na
orbital antywiążący nÃ*
Chromoforowe właściwości wykazują związki kompleksowe
pierwiastków przejściowych np. [Cu(H2O)6]2+, [Ni(H2O)6]2+,
[Co(H2O)6]2+ , CrO42-, MnO4-, VO3-
Jest to związane z przejściami typu d-d w polu ligandów
kompleksów metali. Są przejścia charge tranfer przeniesienia
ładunku, w których niewiążące elektrony liganda są wzbudzane
na niezajęty orbital d-metali