= základní pravidla a vzorce pro laboratorní výpočty.
roztok = látka složená z kapalného rozpouštědla (nejčastěji voda) a minimálně jedné rozpuštěné složky. Musí být homogenní!
Hmotnost (m) = základní fyzikální veličina, pro chemické výpočty většinou používáme jednotku gram.
Látkové množství (n) = základní fyzikální etalon, udává množství entit, které odpovídá množství atomů v 12 g 12C, jednotkou je mol
Molární hmotnost (M) = hmotnost 1 molu látky (tabulková hodnota v PSP), jednotka je g.mol-1. Pro získání molární hmotnosti molekuly jednoduše sečteme molární hmotnosti atomů v nich zastoupených (vynásobené počtem těch atomů).
Objem (V) = fyzikální veličina, v chemii se používá jednotka litr.
Koncentrace (c) = veličina udávající nějaké množství látky (mol, gram) v určitém objemu rozpouštědla, jednotkou je buď g.l-1, nebo mol.l-1
Rozpustnost = veličina udávající, kolik g látky se rozpustí ve 100g rozpouštědla (většinou vody)
Hustota = veličina udávající, kolik gramů váží objemová jednotka látky (hlavně pro kapaliny). Musí být zadána i teplota, na kterou se rozpustnost vztahuje (s rostoucí teplotou většinou roste i rozpustnost).
- Základní rovnice pro chemické výpočty říká, že A.n1 = B.n2, kde A a B jsou stechiometrické koeficienty (viz chemické reakce ) a zároveň z výše uvedeného můžeme vyvodit, že n = c.V = m/M. Pro procvičení příkladů tohoto typu doporučuji stránku s příklady
= podíl hmotnosti složky ku celkové hmotnosti roztoku, většinou se ještě násobí 100 a výsledek je tedy v %, ale pokud bereme tut hodnotu do výpočtu. nikdy nebereme procenta, ale desetinné číslo!
- w(A) = m(A)/m(celková)
Příklad: Kolik g KNO3 je potřeba rozpustit ve vodě, pro přípravu 500g roztoku o koncentraci 3,5%?
Známe: mcelková = 500 g; wcelková = 0,035; mKNO3 = ?
wcelkový = mKNO3/mcelková => mKNO3 = wcelkový.mcelková = 0,035.500 = 17,5 g KNO3
= podíl látkového množství jedné složky ku celkovému látkovému množství, opět se většinou udává v %. Nepoužívá se až tak často.
- X(A) = n(A)/n(celkové); výsledek vychází v rozmezí <0,1> a pokud spočítáme látkový zlomek pro všechny složky, tak jejich součet nám dá číslo 1 (100% - ono toplatí i u předchozího, ale tady to zmiňuji, protože se to používá).
= podíl objemu jedné složky ku celkovému objemu, opět se, překvapivě, udává většinou v %. V laboratoři se s ním spíše nesektákte, z důvodu špatného vytváření takových roztoků (když slijeme 100 ml vody a 100 ml lihu, nedostaneme 100 ml roztoku), ale pro výpočty z chemické analýzy se hodí skvěle:
- % obj. = V(A)/V(celkový) .100
Příklad: Vypočtěte, jaký je objem alkoholu v 500 ml pivu, které má na etiketě napsáno, že obsahuje 5,2% obj. alkoholu?
Známe: % obj. = 0,052; Vcelkový = 0,5l; Valkoholu = ?
% obj. = V(alkoholu)/V(celkový) => V(alkoholu)=% obj. .V(celkový) = 0,052.0,5 = 0,026 l = 26 ml alkoholu
používá se jednoduchý vzoreček:
= operace, při které smícháme 2 stejné látky v roztocích o různých koncentracích (pokud bychom směšovali dva roztoky různých látek, dostáváme se do oblasti reakcí, nikoliv výpočtů).
- při výpočtu dle vzorečku (1) nebude nikdy žádný sčítanec mít hodnotu 0.
Příklad: Vypočtěte, jaká bude celková hmotnostní koncentrace roztoku, který vznikne smísením 200g roztoku NaCl o koncentraci 20% a 100g roztoku o koncentraci 5%?
Známe: m(A1) = 200g; w(A1) = 0,2; m(A2) = 100 g; w(A2) = 0,05; m(celková) = 100 + 200 = 300g
když dosadíme co víme a spočítáme co lze, dostaneme: 300w(celková) = 40 + 5 => w(celková) = 45/300 = 0,15 = 15%
= odstraňování rozpouštědla, dochází ke zvýšení koncentracerozpuštěné látky. V praxi se příliš nepočítá, zahušťuje se do sucha, nebo se provádí krystalizace.
= operace, při které k roztoku o určité koncentraci přidáme rozpouštědlo, které má nulovou koncentraci rozpuštěné látky. To prakticky znamená, že při použití vzorečku (1) nám vypadne jeden ze sčítanců (protože w = 0 a cokoli násobené nulou je nula).
Příklad: Vypočtěte, kolik vody je potřeba dodat k roztoku NaCl získaného v minulém příkladě (m = 300g; w = 15%), abychom získali roztok o koncentraci 10%?
Známe: mNaCl = 300g; wNaCl = 0,15; mH2O = ?; wH2O = 0; m(celková) = (300 + mH2O); w(celková) = 0,1.
Dosadme co víme a získáme, že: (300.0,15) + 0 = 30 + 0,1.mH2O; z toho vyjádříme: mH2O = 150 ml vody.