mieszanie roztworów, semestr 1, Chemia, teoria


Problem mieszania roztworów o różnych stężeniach nie jest może w praktycznej chemii problemem często spotykanym, niemniej jednak istnieje, a że obliczanie w jakim stosunku należy zmieszać roztwory o stężeniu c1 i c2 aby otrzymać roztwór o stężeniu c3 jest bardzo dobrym przykładem na proste, "według szablonu" rozwiązywanie bardziej skomplikowanych problemów - warto je tu zaprezentować.

Najpierw rozwiązanie klasyczne. Jeżeli mamy dwa roztwory o stężeniu c1 i c2 to, aby otrzymać nowy roztwór o stężeniu c poprzez zmieszanie roztworów 1 i 2 należy rozwiązać równanie:

c1V1 + c2V2 = c3(V1 + V2)

gdzie V to objętości poszczególnych roztworów, które musimy zmieszać aby otrzymać roztwór o stężeniu c3. Objętość tego ostatniego będzie oczywiście (lub może dokładniej - zazwyczaj) sumą połączonych objętości wyjściowych roztworów. Równanie to ma dwie niewiadome (V1 i V2), co jak wiemy prowadzi do nieskończonej ilości rozwiązań, czyli w praktyce do braku konkretnego rozwiązania problemu. Podzielmy więc obie strony równania przez V1, by móc wprowadzić zastępczą zmienną x, która będzie oznaczać stosunek objętości, w jakim należy zmieszać oba roztwory by otrzymać stężenie c3:

0x01 graphic

Nie jest to obliczenie zbyt skomplikowane, ale dla wszystkich nie lubiących rachowania mamy  rozwiązanie proste jak liczenie na palcach. Zapamiętajmy następujący zapis wartości:

0x01 graphic

U góry zapisujemy stężenia roztworów, które mieszamy, na środku stężenie, które pragniemy otrzymać, a następnie odejmując od wartości większej mniejszą "na krzyż" wpisujemy na dole wartości różnicy. Stosunek tych różnic jest jednocześnie stosunkiem objętości w jakim trzeba zmieszać roztwory.

Rozwiążmy przykładowy problem: jak otrzymać roztwór 15-procentowy, mając do dyspozycji roztwory 10% i 30% ?

0x01 graphic

Należy je zmieszać w stosunku 3 części 10% i 1 część 30%. Pod pojęciem część można rozumieć dowolną objętość. Na przykład, gdybyśmy potrzebowali 100 ml nowego roztworu, to część oznaczać może 25 ml. Zmieszać trzeba wtedy 75 ml roztworu 10% i 25 ml roztworu 30%.  Równie dobrze, jeśli byłaby taka potrzeba, możemy zmieszać 3 l roztworu 10% i 1 l roztworu 30%. Efekt będzie identyczny, tylko roztworu końcowego będzie aż 4 l.

Pamiętać jednak należy, by nie stawiać problemów nie do rozwiązania. W przypadku omawianego mieszania roztworów, pamiętajmy, że roztwór końcowy może mieć stężenie tylko z przedziału <c1; c2>, czyli nie możemy żądać stężenia większego niż wyższe stężenie wyjściowe i niższego niż niższe stężenie wyjściowe. 

Podanym wyżej sposobem możemy także obliczać rozcieńczanie roztworów, wtedy za stężenie niższe wyjściowe wstawiamy 0. 

Jeżeli z 30% roztworu chcielibyśmy uzyskać roztwór 10%, to należy policzyć:

0x01 graphic

i uzyskujemy odpowiedź, że aby z roztworu 30% otrzymać 10% należy 1 część roztworu zmieszać z 2 częściami czystego rozpuszczalnika.

I na koniec, żeby nie było zbyt łatwo - jeżeli obliczamy stężenia procentowe, to nasze "części" muszą być wyrażone w jednostkach masy. Jeżeli gęstość wszystkich roztworów jest identyczna, wówczas możemy operować objętościami zamiast mas - wynik końcowy będzie taki sam. Jeżeli operujemy stężeniami molowymi (lub innymi odnoszącymi się do objętości), to warto przypomnieć sobie czasem o zjawisku kontrakcji { V3<(V1 + V2) }.

Zasada generalna: wszelkie reguły, zasady, uproszczone obliczanie itp. należy stosować pod kontrolą! Najpierw chwilę zastanowić się, czy w danych warunkach nadal są prawdziwe założenia, które legły u podstaw tworzenia danej reguły.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
steżenia II przykładowe zadanie, semestr 1, Chemia, teoria
blok 3 teoria, semestr 1, Chemia, teoria
teoria do cwiczeń 05.11, semestr 1, Chemia, teoria
pojecia wstepne, semestr 1, Chemia, teoria
steżenia I, semestr 1, Chemia, teoria
Rozdział mieszanin i roztworów, Biotechnologia, Semestr 1, Chemia ogólna, Egzamin
Nierganiczna cw teoria, semestr 1, Chemia, Nieorganiczna teoria
reakcje w roztworach wodnych, Studia, I rok, I rok, I semestr, Chemia I
Nierganiczna cw teoria, semestr 1, Chemia, Nieorganiczna teoria
przykładowe zadanie z mieszanin c.d, semestr 1, Chemia, przykłady zadań
Chemia mieszaniny, roztwory, stężenia
Nierganiczna cw teoria, semestr 1, Chemia, Nieorganiczna teoria
Nierganiczna cw teoria, semestr 1, Chemia, Nieorganiczna teoria
Nierganiczna cw teoria, semestr 1, Chemia, Nieorganiczna teoria
Nierganiczna cw teoria, semestr 1, Chemia, Nieorganiczna teoria
przykładowe zadanie z mieszanin, semestr 1, Chemia, przykłady zadań
Na zmiareczkowanie 20 cm3 roztworu KOH zużyto 24, Towaroznawstwo SGGW, Rok I, Semestr I, Chemia nieo

więcej podobnych podstron