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• ステップに
• パート1/3：濃度の基本的な知識
• パート2/3：滴定
• パート3/3：水族館の塩分濃度の決定
• チップ
• 警告

化学または化学では、1つ 解決 2つのものの均質な混合物-1つ 溶解した物質 と 溶媒 または 溶媒 物質が溶解している。 濃度 溶媒中の溶質の量の尺度です。溶液の濃度を決定する理由はたくさんありますが、プール内の塩素レベルをテストする場合でも、血液サンプルで救命分析を実行する場合でも、関係する化学的性質は同じです。このガイドでは、溶液化学のいくつかの基本的な部分を説明し、次に、一般的な実用的なアプリケーションである水族館のメンテナンスの手順を説明します。

ステップに

パート1/3：濃度の基本的な知識

1. 濃度の表記法。 物質の濃度は、その溶質の量を溶媒の量で割ったものです。ただし、特定の物質の量を表す方法はさまざまであるため、濃度をさまざまな方法で表すこともできます。ここでは、最も一般的なスペルを見つけることができます。
   • グラム/リットル（g / L.） 所定の体積の溶液に溶解した溶質の質量（グラム単位）（必ずしも溶媒の体積と同じである必要はありません）。通常、液体溶媒中の固体の溶液に使用されます。
   • モル濃度（M.） 溶質のモル数を溶液の体積で割ったもの。
   • 百万分率（ppm） 溶液の100万粒子あたりの溶質の粒子数（通常はグラム単位）に10を掛けた比率。通常、非常に希薄な水溶液（1Lの水= 1000グラム）に使用されます。
   • 複合物質のパーセンテージ。 溶液の100粒子あたりの溶質の粒子（グラム単位）の比率。パーセンテージで表されます。
2. 濃度を見つけるために必要なデータを知ってください。 モル濃度（以下を参照）を除いて、上記のように濃度を書き込む一般的な方法では、溶質の質量と、得られる溶液の質量または体積を知る必要があります。溶液の濃度を見つける必要がある多くの化学的問題は、この情報を提供しません。もしそうなら、あなたはこの情報を見つけるためにあなたが知っていることで働く必要があるでしょう。
   • 例： 小さじ1/2杯の塩を2リットルの水に溶かして作った溶液の濃度（グラム/リットル）を見つける必要があるとします。また、小さじ1杯の塩は約6グラムであることもわかっています。この場合、変換は簡単です-乗算：小さじ1/2 x（小さじ6グラム/小さじ1）=塩3グラム。 3グラムの塩を2リットルまたは水で割った値= 1.5g / L
3. モル濃度の計算方法を学びます。 モル濃度では、溶質のモル数を知る必要がありますが、溶質の質量と化学式を知っていれば、これは簡単に推測できます。各化学元素には、既知の「モル質量」（MM）があります。これは、その元素の1モルに対する特定の質量です。これらのモル質量は、周期表（通常は化学記号と元素名の下）にあります。溶質の成分のモル質量を加算するだけで、モル質量が得られます。次に、溶質の既知の質量に（溶質の1 / MM）を掛けて、溶質の量をモルで求めます。
   • 例： 上記の食塩水のモル濃度を求めたいとします。要約すると、2リットルの水に3グラムの塩（NaCl）が含まれています。周期表を見て、NaとClのモル質量を調べることから始めます。 Na =約23g / molおよびCl =約35.5g / mol。したがって、NaClのMM = 23 + 35.5 = 58.5 g / molです。 3グラムのNaClx（1モルのNaCl / 58.5 gのNaCl）= 0.051モルのNaCl。 0.051モルのNaCl / 2リットルの水= .026 M NaCl
4. 濃度の計算に関する標準的な演習を行います。 上記の知識は、単純な状況で濃度を計算するために必要なすべてです。溶液の質量または体積と添加される溶質の量が原則としてわかっている場合、またはステートメントに記載されている情報からこれを推測できる場合は、溶液の濃度を簡単に測定して計算できるはずです。あなたのスキルを向上させるために練習問題を作ります。以下の演習例を参照してください。
   • 1.5グラムのNaClを水に加えて得られた400ml溶液中のNaCLのモル濃度はどれくらいですか？
   • 150 Lの水に0.001gの鉛（Pb）を加えて作った溶液の濃度（ppm）はどれくらいですか？ （1Lの水= 1000グラム）この場合、物質を加えることで溶液の体積がごくわずかに増加するため、溶媒の体積を溶液の体積として使用できます。
   • 水に1/2モルのKClを加えて作った0.1L溶液の1リットルあたりのグラム数で濃度を求めます。この問題では、KCLのモル質量を使用して、溶質中のKClのグラム数を計算し、前から後ろに向かって作業する必要があります。

パート2/3：滴定

1. 滴定をいつ適用するかを理解します。 滴定は、化学者が溶液中に存在する溶質の量を計算するために使用する手法です。滴定を実行するには、溶質と別の試薬（通常は溶解）の間に化学反応を作成します。 2番目の試薬の正確な量と、試薬と溶質との反応の化学式がわかっているので、溶質との反応に必要な試薬の量を測定することで、溶質の量を計算できます。コンプリート。
   • したがって、滴定は溶液の濃度を計算するのに非常に役立ちます 最初に追加された溶質の量がわからない場合。
   • 溶液に含まれる溶質の量がわかっている場合は、滴定する必要はありません。パート1で説明されているように、溶液の体積を測定して濃度を計算するだけです。
2. 滴定装置をセットアップします。 正確な滴定を行うには、清潔で正確な専門の機器が必要です。ビュレットホルダーに取り付けられた校正済みビュレットの下で三角フラスコまたはビーカーを使用します。ビュレットのノズルは、壁に触れずにフラスコまたはビーカーの首にある必要があります。
   • すべての機器が事前に洗浄され、脱イオン水ですすぎ、乾燥していることを確認してください。
3. フラスコとビュレットを満たします。 少量の未知の溶液を正確に測定します。溶解すると、物質は溶媒全体に均一に広がるため、この溶液の小さなサンプルの濃度は元の溶液の濃度と同じになります。ビュレットに、溶液と反応する既知の濃度の溶液を入れます。ビュレット内の溶液の正確な量をメモします。最終的な量を差し引いて、反応に使用された溶液の合計を求めます。
   • 注意を払う： ビュレット内の溶液とフラスコ内の溶質との反応に反応の兆候が見られない場合は、 インジケータ フラスコの中で。これらは化学で使用され、溶液が等量点または終点に達したときに視覚的な信号を提供します。指示薬は通常、酸塩基反応と酸化還元反応を調べる滴定に使用されますが、他にもいくつかの指示薬があります。化学の教科書を参照するか、インターネットを調べて、反応に適した指標を見つけてください。
4. 滴定を開始します。 ビュレット（「滴定剤」）からフラスコに溶液をゆっくりと加えます。マグネチックスターラースティックまたはガラス製スターラースティックを使用して、反応の進行中に溶液を穏やかに混合します。溶液が目に見えて反応している場合は、反応が起こっているという特定の兆候が見られるはずです-色、泡、残留物などの変化。インジケーターを使用している場合は、すべての滴がビュレットを通って正しいフラスコに入るのを見ることができます。色変更。
   • 反応によってpH値または電位が変化する場合は、pHリーダーまたは電位差計をフラスコに追加して、化学反応の進行を測定できます。
   • より正確な滴定を行うには、上記のようにpHまたは電位を監視し、少量の滴定剤を添加した後、反応がどのように進行するかを毎回記録します。溶液の酸性度または電位と添加した滴定剤の量をプロットします。応答の等量点で曲線の傾きに急激な変化が見られます。
5. 滴定を遅くします。 化学反応が終点に近づいたら、滴定をゆっくりと進行させます。インジケーターを使用している場合は、色の点滅が長持ちすることに気付くかもしれません。次に、反応が終点に到達する原因となる正確な滴を決定できるまで、できるだけゆっくりと滴定を続けます。インジケーターの場合、通常、応答で可能な限り早い持続的な色の変化を確認します。
   • ビュレットに最終的なボリュームを記録します。ビュレットの開始容量からこれを引くと、使用した滴定剤の正確な容量を見つけることができます。
6. 溶液中の溶質の量を計算します。 滴定剤と溶液の間の反応の化学式を使用して、フラスコ内の溶質のモル数を見つけます。溶質のモル数を見つけたら、それをフラスコ内の溶液の体積で割って溶液のモル濃度を求めるか、モル数をグラムに変換して溶液の体積で割ることができます。 、g / Lで濃度を取得します。これには、化学量論の基本的な知識が少し必要です。
   • たとえば、HClの水溶液を等量点まで滴定する際に25mlの0.5MNaOHを使用したとします。 HCl溶液の滴定容量は60mlでした。私たちの溶液には何モルのHClが含まれていますか？
   • 開始するには、NaOHとHClの反応の化学式を見てみましょう。 NaOH + HCl> H₂O + NaCl
   • この場合、1分子のNaOHが1分子のHClと反応し、生成物の水とNaClが生成されます。したがって、すべてのHClを中和するのに十分なNaOHを追加したため、反応で消費されるNaOHのモル数は、フラスコ内のHClのモル数に等しくなります。
   • それでは、NaOHのモル量を調べてみましょう。 25 ml NaOH = 0.025 L NaOH x（0.5 mol NaOH / 1 L）= 0.0125モルのNaOH。
   • 反応式から、反応で消費されたNaOHのモル数=溶液中のHClのモル数であると推定したので、溶液中に0.0125モルのHClがあることがわかります。
7. 溶液の濃度を計算します。 溶液中の溶質の量がわかったので、モル濃度で濃度を簡単に見つけることができます。溶液中の溶質のモル数を溶液サンプルの体積で割るだけです（ない サンプルを採取した大量の量。）結果は、溶液のモル濃度です。
   • 上記の例のモル濃度を見つけるには、HClのモル数をフラスコ内の容量で割ります。 0.0125モルHClx（1 / 0.060 L）= 0.208MHCl。
   • モル濃度をg / L、ppm、または組成のパーセンテージに変換するには、溶質のモル数を質量に変換します（溶質のモル質量を使用）。化合物のppmとパーセンテージについては、体積も変換する必要があります。溶液の質量への変換（密度などの変換係数を使用するか、単にそれを計量することによって）、次に結果にそれぞれ10または10を掛けます。

パート3/3：水族館の塩分濃度の決定

1. タンクから水サンプルを採取します。 音量を正確に記録します。可能であれば、mLなどのSI単位で体積を測定します。これらはLに簡単に変換できます。
   • この例では、水槽内の水を塩分、水中の塩分（NaCl）の濃度についてテストします。この目的のために水サンプルを採取するとします。 3 mL 水族館からそして与えられるべき最終的な答えを設定します g / L。
2. 水サンプルを滴定します。 溶質ではっきりと見える反応を引き起こす滴定剤を選択します。この場合、0.25 MAgNOの溶液を使用します₃ （硝酸銀）、次の反応でNaClと反応すると不溶性の塩素塩を生成する化合物： AgNO₃ + NaCl> NaNO₃ + AgCl。 塩（AgCl）は、浮遊し、溶液から分離できる曇った白い残留物として表示されます。
   • 溶液が濁るまで、ビュレットまたは小さな注射針から水槽サンプルに硝酸銀を滴定します。このような小さなサンプルでは、​​次のことが重要です。 丁度 追加した硝酸銀の量を決定します-各ドロップを注意深く調べます。
3. 反応が終了するまで続けます。 硝酸銀が溶液の曇りを止めたら、追加されたmlの数を確認できます。 AgNO3を滴定します 非常に遅い 特にエンドポイントが近づくにつれて、ソリューションを注意深く観察します。
   • 0.25 MAgNOが3mLあると仮定します₃ 反応が終了するために必要であり、水はそれ以上曇らなかった。
4. 滴定剤のモル数を決定します。 この手順は簡単です。追加した滴定剤の量にモル濃度を掛けます。これにより、使用した滴定剤のモル数がわかります。
   • 3 mL x 0.25 M = 0.003 L x（.25モルAgNO₃/ 1 L）= 0.000075モルAgNO₃.
5. 溶質のモル数を決定します。 反応式を使用して、AgNOのモル数を変換します₃ モルのNaClに。反応式は次のとおりです。 AgNO₃ + NaCl> NaNO₃ + AgCl。 1モルのAgNOだから₃ 1モルのNaClと反応すると、溶液中のNaClのモル数= AgNOのモル数であることがわかります。₃ 追加されます： 0.000075モル
   • この場合：1モルのAgNO₃ 1molのNaClと反応します。しかし、1モルの滴定剤が2モルの溶質と反応する場合、滴定剤のモル数に2を掛けて、溶質のモル数を求めます。
   • 対照的に、2モルの滴定剤が1モルの溶質と反応する場合、滴定剤のモル数を2で割ります。
   • これらの規則は、滴定剤3モルと溶質1モル、滴定剤4モルと溶質1モルなど、および滴定剤1モルと溶質3モル、滴定剤1モルと溶質4モルに比例して対応します。等
6. 溶質のモル数をグラムに変換します。 これを行うには、溶質のモル質量を計算し、それを溶質のモル数で乗算する必要があります。 NaClのモル質量を見つけるには、周期表を使用して、塩（Na）と塩化物（Cl）の原子量を見つけて追加します。
   • MM Na = 22,990。 MM Cl = 35,453。
   • 22,990 + 35,453 = 58.443 g / mol
   • 0.000075モルNaClx 58.442 g /モル= 0.00438モルのNaCl。
   • 注意を払う： 原子内に複数の種類の分子がある場合は、その原子のモル質量を数回追加する必要があります。たとえば、あなたがAgNOのモル質量である場合₃、分子内に3つの酸素原子があるため、酸素の質量を3回追加します。
7. 最終濃度を計算します。 溶質の質量はグラムであり、テスト溶液の量がわかっています。今やらなければならないのは除算だけです：0.00438 g NaCl / 0.003 L = 1.46 g NaCl / L
   • 海水の塩分濃度は約35gNaCl / Lです。私たちの水族館は、海水魚にとって十分な塩分ではありません。

チップ

• 溶質と溶媒は、分離すると異なる状態（固体、液体、気体）で存在する場合がありますが、物質が溶解したときに形成される溶液は、溶媒の状態と同じ状態になります。
• Ag + 2HNO3→AgNO3 + NO2 + H2O
• 透明なプラスチックまたはガラスのみを使用してください。
• ビデオの例を次に示します。[1]

警告

• AgNO3溶液は、密閉された暗いボトルに保管してください。それは光に敏感です。
• 強酸または強塩基を扱うときは注意してください。部屋に十分な新鮮な空気があることを確認してください。
• 安全眼鏡と手袋を着用してください。
• 銀を取り戻したい場合は、次の点に注意してください。Cu（s）+ 2 AgNO3（aq）→Cu（NO3）2 + 2 Ag（s）（s）は固体を意味することに注意してください。