LIUOKSEN PITOISUUS Lisätehtävät Esimerkki 1. a) 100 ml:ssa suolaista merivettä on keskimäärin 2,7 g NaCl:a. Mikä on meriveden NaCl-pitoisuus ilmoitettuna molaarisuutena? b) Suolaisen meriveden MgCl 2 -pitoisuus on keskimäärin 0,04 mol/dm 3. Kuinka monta grammaa MgCl 2 :a on 2 ml:ssa merivettä? a) Kaavamassa M(NaCl) (22,99 3,4) g/mol 8,44 g/mol n(nacl) m/m (2,7 g)/ (8,44 g/mol) 0,04 mol c(nacl) n/v 0,04 mol/100 10-3 l) 0,4 mol/l. b) Kaavamassa M(MgCl 2 ) ( 24,30 2 3,4) g/mol 9,20 g/mol MgCl 2 :n massa 2 ml:ssa: m(mgcl 2) ) 0,04 mol/l 9,20 g/mol 2 10-3 l 0,13 g. Esimerkki 2. Kuinka monta grammaa tarvitaan,0 % NaCl-liuosta, jotta saadaan 3,2 g NaCl:a?,0 %:n NaCl-liuos sisältää,0 g NaCl:a 100 g:ssa liuosta.,0 g NaCl 100 g liuosta 3,2 g NaCl x josta x 4 g,0 % NaCl-liuosta tarvitaan 4 g. Esimerkki 3. Kuinka paljon NaNO 3 :a on punnittava, kun valmistetaan 0 ml NaNO 3 :n vesiliuosta, jossa on 70 mg Na -ioneja/ml? 70 mg Na 8 g NaNO 1g x g NaNO 1ml liuosta 23 g Na 1000 mg NaNO 3 :a on punnittava 12,9 g. 3 3 0 ml liuosta 12,9 g NaNO 3 Esimerkki 4. Väkevän 98 %:sen rikkihapon (H 2 SO 4 ) tiheys on 1,84 g/ml. Laske sellaisen happomäärän tilavuus, joka sisältää 40,0 g puhdasta rikkihappoa.
,80 g H SO 4 1,00 ml liuosta 1 2 4 40,0 g H 2SO x josta x 22,2 ml Rikkihappoa tarvitaan 22,2 ml. Esimerkki. Mikä on metanoliliuoksen (CH 3 OH) pitoisuus ilmoitettuna molaarisuutena, kun 200 ml:ssa metanoliliuosta on 1,0 g puhdasta metanolia? 1,0 g liuenneen ainen moolien määrä 32,0 g/mol moaarisuus 2,0 mol/l liuoksen tilavuus 0,200 l liuosta Metanoliliuoksen pitoisuus on 2,0 mol/l. Esimerkki. 27,0 paino-%:sen rikkihappoliuoksen tiheys on 1,198 g/ml. Laske rikkihap-poliuoksen a) molaarisuus ja b) molaalisuus. a) Molekyylimassa M(H 2 SO 4 ) 98, 1 g/mol 1 ml 27,0 paino-%:sta H 2 SO 4 :a painaa 1,198 g ja se sisältää puhdasta rikki-happoa 27/100 1,198 g 0,324 g Rikkihappoa on 1000 ml:ssa 1000 ml 27/100 1,198 g/ml 324 g H 2 SO 4 324 g H 2SO4 n (H SO 4) 98,1 g/mol 2 3,30 moolia 1 litra rikkihappoliuosta sisältää 3,30 mol ja hapon molaarisuus on täten 3,30 mol/l. b) 1 litra rikkihappoliuosta sisältää vettä (1198 324) g 874 g H 2 O. molaalisuus liuenneen ainen moolien määrä liuoksen massa 3,30 mol H SO 0,874 kg H O 2 4 2 3,78 m Rikkihappoliuos on 3,78 molaalinen. Esimerkki 7. Laboratoriossa valmistettiin väkevä lipeäliuos siten, että 44 g kiinteää NaOH:ta liuotettiin veteen. Tämän jälkeen liuos siirrettiin 1000 ml:n mittapulloon, johon lisättiin vettä merkkiviivaan asti. NaOH-liuoksen tiheys oli 1,37 g/ml. Laske NaOH-liuoksen pitoisuus ilmoittamalla se a) painoprosentteina b) molaarisuutena c) normaalisuutena
d) mooli osuutena a) 1 litra liuosta painaa (1000 ml) 1,37 g/ml 1370 g NaOH : n massa 44 g paino - % (NaOH) 100 % 100 % 33,9 %. Koko liuoksen massa 1370 g b) Moolimassa M(NaOH) 40,0 g/mol 44 g 44 g moolien kokonaismä ärä (NaOH) 11, moolia 40 g/ml 40 g/mol 11, mol c(naoh) 11, mol/l 1l c) NaOH ionisoituu seuraavan reaktion mukaisesti: NaOH Na OH - Edellisen mukaan kussakin NaOH-molekyylissä on yksi ionisoituva OH - -ryhmä. Emäsliuoksen pitoisuus normaalisuutena on 11, N. d) Koko liuoksen massa on 1370 g. NaOH:ta on liuoksessa 11, moolia. moolien määrä 11, moolia molaalisuu s m(naoh) 8, m. Koko liuoksen massa (kg) 1,37 kg e) Liuoksessa on NaOH:ta 11, moolia, josta saadaan NaOH:n massaksi 44 g. Veden massa on: H 2 O:n massa liuoksen massa NaOH:n massa 1370 g 44 g 90 g. Veden moolimassa M(H 2 O) 18 g/mol. Vettä on 0,3 moolia. Liuoksessa olevien NaOH ja H 2 O moolien kokonaismäärä: 0,3 moolia 11, moolia 1,9 moolia mooliosuus kunkin komponenti n moolien määrä kokonaismo olimäärä 0,3 moolia H 2 O : n mooliosuus 0,81 1,9 moolia 11, moolia NaOH : n mooliosuus 0,19. 1,9 moolia Esimerkki 8. Säiliössä on 1000000 dm 3 merivettä ja siinä olevan meriveden kloridi-ionien (Cl - ) massa on 100 kg, natriumionien (Na ) massa 9200 kg ja magnesium-ionien (Mg 2 ) massa 1180 kg. Laske mainittujen ionien pitoisuus molaari-suutena.
7-1, 10 g n(cl ) 3,4 g/mol - 4,8 10 mol c(cl ) 1 10 l 4,8 10 0,48 mol/l moolia n(mg 2 ) 1,18 10 g 24,3 g/mol 4,8 10 4 moolia 4 2 4,8 10 mol c(mg ) 1 10 l 0,049 mol/l n(na ) 9,2 10 g 23 g/mol 4,0 10 moolia 4,0 10 mol c(na ) 1 10 l 0,400 mol/l. Esimerkki 9. Laboratorioon tuotu vesinäyte analysoitiin ja sen perusteella todettiin, että 20 ml kyseistä vesinäytettä (tiheys 1,00 g/ml) sisältää 13,7 µg erästä pesti-sidiä. Esitä pestisidin pitoisuus vesinäytteessä seuraavissa pitoisuuden yksiköissä a) ppm ja b) ppb. 13,7 10 g l a) ppm 10 0,048 ppm 20 g 13,7 10 g l 9 b) ppb 10 4,8 ppb. 20 g Esimerkki 10. Puolijohdeteollisuudessa prosesseissa tarvitaan hyvin puhdasta vettä, joka puhdistetaan ioninvaihtoon tai käänteisosmoosiin perustuvalla menetel-mällä. Taulukossa on esitetty erään vesierän keskimääräiset ionipitoisuudet. Na 14 ng/l Cl - 172 ng/l NH 4 8 ng/l Br - < 10 ng/l K 83 ng/l - NO 3 27 ng/l Mg 2 3 ng/l 2- HPO 4 < 40 ng/l Ca 2 7 ng/l 2- SO 4 148 ng/l Esitä Na - ja Cl - ionien pitoisuus käyttäen molaarisuutta pitoisuuden yksik-könä.
[ ] ( 14 10 g l) Na,70 10 22,990 g mol [ ] ( 172 10 g l) Cl 4,8 10 3,43 g mol 9 9 mol/l,70 nmol/l mol/l 4,8 nmol/l. Esimerkki 11. Väkevän vetykloridihapon konsentraatio on 12,1 mol/l. Kuinka monta milli-litraa tätä liuosta tarvitaan, kun halutaan valmistaa 1000 ml:aa HCl-liuosta, jonka pitoisuus on 0,100 mol/l? V 1 c 1 V 2 c 2 x ml 12,1 mol/l 1000 ml 0,100 mol/l josta x 8,2 ml Väkevää vetykloridihappoa tarvitaan 8,2 ml:aa, jotta voidaan valmistaa 1,00 l happoliuosta, jonka pitoisuus on 0,100 mol/l. Esimerkki 12. Laboratoriossa on valmiina liuosta, jossa on AgNO 3 :a 40 mg/ml. Laborantti sai tehtäväkseen valmistaa tästä liuoksesta analyysiä varten liuoksen, jossa on AgNO 3 :a 1 mg/ml. Selvitä kuinka liuos valmistetaan kyseisestä AgNO 3 -liuoksesta. Oletetaan, että x tilavuus, johon 1 ml liuosta on laimennettava V 1 c 1 V 2 c 2 1 ml 40 mg/ml x 1 mg/ml, josta x 2, ml Liuos, jossa on AgNO 3 :a 40 mg/ml, on laimennettava vedellä 2, ml:n tilavuuteen. Esimerkki 13. Näytteen esikäsittelyä varten tarvitaan 100 ml 20 massa-%:sta H 2 SO 4 -liuos-ta, jonka tiheys on 1,14 g/ml. Laboratoriossa on valmiina 98-massapro-senttista H 2 SO 4 -liuosta, jonka tiheys on 1,84 g/ml. Kuinka paljon tätä liuosta tarvitaan, kun halutaan valmistaa 100 ml 20 massa-%:sta liuosta? 20 massa-%:n H 2 SO 4 -liuos sisältää rikkihappoa (20/100) 1,14 g/ml 0,228 g/ml 98 massa-%:n H 2 SO 4 -liuos sisältää rikkihappoa (98/100) 1,84 g/ml 1,80 g/ml Oletetaan, että x on tarvittavan 98 %:n hapon tilavuus, kun valmistetaan 100 ml 20 % happoa. V 1 c 1 V 2 c 2
100 ml 0,228 g/ml x 1,80 g/ml, josta x 12,7 ml Esimerkki 14. Paljonko tarvitaan 9-massaprosenttista alkoholia (tiheys 0,809 g/ml), kun valmistetaan 10 ml 30-massaprosenttista alkoholia (tiheys 0,97 g/ml). 9-massaprosenttinen alkoholi sisältää puhdasta alkoholia yhdessä millilit-rassa (9/100) 0,809 g/ml 0,79 g/ml. 30-massaprosenttinen alkoholi sisältää puhdasta alkoholia yhdessä millilit-rassa (30/100) 0,97 g/ml 0,287 g/ml. V 1 c 1 V 2 c 2 10 ml 0,287 g/ml x 0,79 g/ml, josta x 12,7 ml josta x ml. 9-massaprosenttista alkoholia tarvitaan ml.