BIOCHEMIA

ROZTOWRY

Cel ćwiczenia:

Przygotowanie roztworów procentowych i molowych z naważek substancji stałej. Rozcieńczanie i mieszanie roztworów.

Wymagane wiadomości:

Znajomość podstawowych jednostek masy i objętości oraz umiejętność ich przeliczania. Znajomość pojęć: roztwór, stężenie roztworu, masa molowa. Sposoby wyrażania stężeń roztworów. Rozwiązywanie zadań na stężenie procentowe, stężenie molowe i wzajemne przeliczanie stężeń.

Sprzęt i materiały:

• Waga analityczna

• Mieszadło magnetyczne

• Zlewki

• Kolbki miarowe

• Cylindry

• Pipety

• Odczynniki

Zasada:

Stężenia roztworów używanych w metodach biochemicznych są zazwyczaj podawane jako stężenia wagowo-objętościowe. Przyrządzenie roztworów substancji stałych wymaga odważenia odpowiedniej ilości gramów danej substancji, rozpuszczenia jej w rozpuszczalniku i uzupełnienia rozpuszczalnikiem do żądanej objętości (%m/V) lub ilości gramów (%m/m). Zwykle przy sporządzaniu roztworów substancje ciekłe odmierza się zamiast odważać. Aby przeliczyć przeliczyć masę na objętość niezbędna jest znajomość gęstości danej substancji ciekłej:

$d = \frac{m}{V}\ (\frac{g}{cm3})$ , czyli $V = \frac{m}{d}$

Gdzie: d- gęstość cieczy [g/cm³]

m- masa substancji rozpuszczonej [g]

V- objętość cieczy [cm³]

Gdy mamy do czynienia z bardzo małymi stężeniami czasami używamy takich jednostek, jak: mg/l, µg/l, mg/100 ml (mg%), µg/100 ml (µg%).

W przypadku roztworów, których stężenie wyrażone jest w jednostkach masowo-masowych ilość rozpuszczalnika wyliczamy odejmując od masy roztworu masę naważki. W przypadku roztworów, których stężenie wyrażone jest w jednostkach masowo-objętościowych naważkę wsypujemy do naczynia miarowego i uzupełniamy do żądnej objętości.

Gdy sporządzamy roztwór z naważki związku uwodnionego, to ilość związku bezwodnego potrzebną do sporządzenia roztworu musimy przeliczyć na związek uwodniony. Niektóre roztwory sporządzamy poprzez rozcieńczenie roztworów bardziej stężonych. Korzystamy wtedy z zależności, że iloczyn stężenia (Cp) i objętość roztworu (V) lub masy roztworu ( m) jest wielkością stałą, czyli:

V₁Cp₁ = V₂Cp₂ oraz m₁Cp₁ = m₂Cp₂

Należy pamiętać, że stężenie stężonych roztworów kwasowych jest zawsze wyrażane w procentach masowych (%m/m). Jeżeli chcemy przyrządzić z nich roztwór procentowy m/V, należy uprzednio przeliczyć %m/m stężonego kwasy na % m/V mnożąc pierwszą wartość przez gęstość kwasu, czyli:

% m/V _{stężonego kwasu} = % m/m _{stężonego kwasu} ×d _{stężonego kwasu}

Np. % m/V_HCl = 37 × 1,19 = 44,03

Przy sporządzaniu roztworów poprzez rozcieńczenie stężonych kwasów nie wolno obliczać ilości wody z różnicy objętości sporządzonego roztworu i stężonego kwasu, ze względu na zjawisko kontrakcji, czyli zjawisko zmniejszania objętości roztworu, w stosunku do objętości składników. W przypadku, gdy mamy ten sam rozpuszczalnik (np. mieszanie dwóch roztworów tej samej substancji o różnych stężeniach) to możemy pominąć zjawisko kontrakcji. W takim przypadku od objętości roztworu otrzymywanego odejmujemy objętość jednego z roztworów składnikowych w celu wyliczenia potrzebnej objętości drugiego roztworu składnikowego. Przyrządzenie roztworu o określonym stężeniu molowym wymaga obliczenia liczby moli substancji, którą należy rozpuścić w mniejszej ilości rozpuszczalnika niż żądana objętość końcowa roztworu i uzupełnić rozpuszczalnikiem w kolbie miarowej do żądanej objętości (ilości dodanego rozpuszczalnika nie można obliczać z różnicy!)

Wykonanie:

1. Przygotować z naważki substancji stałej następujące odczynniki:

a) 150 ml 1 mol× dm^-3 NaOH

b) 150 ml 0,01 mol× dm^-3 NaCl

c) 150 ml 3% FeCl₃

d) 150 ml 5% (CH₃COO)₂Pb

e) 100 ml 20% kwasu sulfosalicylowego

f) 250 ml 10% NaOH

g) 250 ml 30% NaOH

h) 200 ml 0,5% CuSO₄

i) 200 ml 10% Na₂CO₃

j) 100 ml 5% roztworu NaOH w 96% etanolu

k) 250 ml 1 mol× dm^-3 Na₂CO₃

l) 150 ml 2% CuSO₄

m) 150 ml 3% KOH

n) 150 ml 2 mol× dm^-3 NaOH

2. Przygotować następujące odczynniki poprzez rozcieńczenie roztworów stężonych:

a) 200 ml 1 mol× dm^-3 CH₃COOH

b) 200 ml 10% HNO₃

c) 150 ml 0,01 mol× dm^-3 HCl

d) 150 ml 10% kwasu trichchlorooctowego (TCA)

e) 250 ml roztworu HCl rozcieńczonego 1:1

f) 200 ml 2 mol× dm^-3 HCl

g) 500 ml 10% H₂SO₄

h) 500 ml 3% H₂SO₄

i) 50 ml 1% gwajakolu

j) 150 ml 0,1 mol× dm^-3 CH₃COOH (do buforu)

k) 200 ml 0,2 mol× dm^-3 CH₃COOH (do buforu)

l) 150 ml 20% HCl (do przygotowania roztworu orycyny)

m) 200 ml 1 mol× dm^-3 HCl

PRZYKŁADOWE ZADANIA NA STĘŻENIE PROCENTOWE

Zadanie 1

Ile gramów CaCl₂ × H₂O i ile mililitrów wody potrzeba do sporządzenia 200g 10% m/m roztworu CaCl₂ oraz 200 ml 20% m/V roztworu CaCl₂?

Zadanie 2

Otrzymać 150 ml 5% m/V roztworu z roztworu 20% m/V.

Zadanie 3

Ile mililitrów 25% m/V roztworu KCl potrzeba do sporządzenia 2 litrów 0,5% m/V roztworu?

Zadanie 4

Do jakiej objętości należy rozcieńczyć 15 ml 20% m/V roztworu, aby uzyskać stężenie 4% m/V?

Zadanie 5

Sporządzić 50 ml 10% m/V roztworu HCl ze stężonego kwasu o gęstości d = 1,19 g/cm³ i stężeniu 37% ?

Zadanie 6

Rozcieńczyć 6 ml stężonego roztworu HCl o gęstości d = 1,19 g/cm³ i stężeniu 37% w celu uzyskania roztworu 20% m/V.

Zadanie 7

Obliczyć stężenie w % m/V, jeżeli do 20 ml 10% m/V NaOH dodano 4g stałego NaOH i uzupełniono objętość roztworu do 50ml.

Zadanie 8

Ile mililitrów 10% i 0,1% m/V roztworu NaCl należy zmieszać ze sobą w celu otrzymania 200ml 0,9% m/V roztworu?

PRZYKŁADOWE ZADANIA NA STĘŻENIE MOLOWE

Zadanie 1

Ile gramów KCl i ile mililitrów wody potrzeba do sporządzenia 120ml 1 mol×dm^-3 roztworu?

Zadanie 2

Ile mililitrów stężonego roztworu H₂SO₄ (d = 1,84 g/cm³; 96%) i ile mililitrów wody potrzeba do sporządzenia 250 ml 0,5 mol×dm^-3 roztworu?

Zadanie 3

W 200 ml roztworu znajduje się 40 g Na₂S. Oblicz stężenie molowe roztworu.

Zadanie 4

Ile gram Na₂SO₄ × 10 H₂O użyto do przygotowania 500 ml 0,5 mol×dm^-3 roztworu Na₂SO₄?

Zadanie 5

Ile moli substancji znajduje się w 20 ml roztworu otrzymanego po rozpuszczeniu 20 g NaOH w wodzie i uzupełnieniu objętości roztworu do 0,5 dm³?

Zadanie 6

Roztwór KBr zawiera 0,35 milimola w 1,5 cm³. Oblicz stężenie molowe roztworu.

Zadanie 7

Sporządzić 200 ml roztworu zawierającego w 25 mmol×dm^-3 buforze Tris/HCl o pH 8,0 następujące stężenie substancji: glukoza = 50 milimoli×dm^-3 , EDTA - 10 milimoli×dm^-3, mając do dyspozycji 0,05 mol×dm^-3 bufor Tris/HCl o pH 8,0 i pozostałe substancje w postaci stałej.

M_glukoza = 180,2 g/mol, M_EDTA × _H2O = 372,2 g/mol

Zadanie 8

Obliczyć stężenie molowe roztworu, jeżeli do 80 ml 0,2 mol×dm^-3 roztworu H₃PO₄ doda się:

1. – 250 ml wody,

b) - 0,43 g czystej substancji

PRZYKŁADOWE ZADANIA NA PRZELICZANIE STĘŻEŃ

Zadanie 1

Jakie jest stężenie molowe 10% m/V roztworu NaOH?

Zadanie 2

Jakie jest stężenie molowe 37% m/m roztworu HCl, o d = 1,19 g/cm³ ?

Zadanie 3

Jakie jest stężenie procentowe m/V 0,1 mol×dm^-3 roztworu H₂SO₄?

Zadanie 4

Jakie jest stężenie % m/m 5 mol×dm^-3 roztworu H₂SO₄ o d = 1,29 g/cm³?

Zadanie 5

Ile µmoli Na₂CO₃ znajduje się w 2 ml roztworu o stężeniu 5,3mg%?

Zadanie 6

Przelicz stężenie 47 mg/100 ml (47mg%) na g/l (‰) i 3 × 10^-5 mg/ml na µg/100 ml (µg%)

Zadanie 7

Ile mmoli substancji jest w 2 ml 10% m/m roztworu o gęstości d = 1,1 g/cm³ (M=150)

Zadanie 8

95 ml stężonego r-ru HCl (37&, d=1,19 g/cm³) rozcieńczono wodą dwa razu. Oblicz stężenie molowe uzyskanego r-ru.

Zadanie 9

Do 200 ml wody dodano pewną ilość 30% m/m roztworu kwasu siarkowego o d = 1,21 g/cm³, całość uzupełniono wodą do objętości 500 ml i otrzymano roztwór 0,5 mol×dm^-3 .

Oblicz ile mililitrów kwasu siarkowego dodano.

Zadanie 10

Do 2 ml 2% m/V roztworu KH₂PO₄ dodano:

1. 98 ml roztworu o stężeniu 3,8 mg%

2. 8 ml 0,01 mol×dm^-3 roztworu

Oblicz stężenie molowe otrzymanych roztworów oraz ile mikromoli KH₂PO₄ znajduje się w poszczególnych roztworach