Näide aruteluküsimusest lahendusstöhhiomeetria kohta
Stöhhiomeetria on keemia haru, mis uurib reagentide ja saaduste vahelist kvantitatiivset suhet keemilises reaktsioonis. Lahusestöhhiomeetria on spetsiifilisem, kuna see keskendub keemilistele reaktsioonidele, mis toimuvad lahustis, tavaliselt vees. Selles artiklis käsitleme lahusestöhhiomeetriaga seotud näidisprobleeme, et seda kontseptsiooni paremini mõista.
Lahuse stöhhiomeetria põhimõisted
Enne näidisküsimuste juurde asumist on mõned põhimõisted, millest peame aru saama:
1. Molaarsus (M): Lahuse kontsentratsiooni väljendatakse molaarsuses. Molaarsus on lahustunud aine moolide arv liitri lahuse kohta (mol/L).
2. Mol: Aine hulga ühik, milles on Avogadro arvule (6.022 x 10²³) vastavaid osakesi.
3. Lahuse maht: Tavaliselt mõõdetakse liitrites (L).
Selle põhiteadmisega oleme valmis liikuma edasi näidisprobleemide ja lahenduste juurde.
Näidisküsimus 1: Lahuse molaarsuse arvutamine
Küsimus:
Arvestades, et 5 grammi NaCl (naatriumkloriidi) lahustatakse 250 ml vees, milline on NaCl lahuse molaarsus?
Lahendus:
1. Arvutage NaCl moolide arv:
– NaCl molekulmass (BM): Na (23) + Cl (35.5) = 58.5 g/mol
– Moolide arv = mass / BM
""
NaCl moolide arv = 5 g / 58.5 g/mol ≈ 0.0855 mol
""
2. Teisenda lahuse maht milliliitritest liitriteks:
""
Lahuse maht = 250 ml = 0.250 l
""
3. Arvutage molaarsus (M):
""
Molaarsus (M) = moolide arv / lahuse maht
= 0.0855 mol / 0.250 l
≈ 0.342 M
""
Seega on NaCl lahuse molaarsus 0.342 M.
Näidisküsimus 2: Neutraliseerimisreaktsioon
Küsimus:
Milline maht 0.5 M HCl lahust on vajalik 50 ml 0.1 M NaOH lahuse neutraliseerimiseks?
Lahendus:
Tekkivad reaktsioonid:
""
HCl + NaOH → NaCl + H₂O
""
See reaktsioon toimub suhtega 1:1.
1. Arvutage NaOH moolide arv:
""
NaOH moolide arv = molaarsus x maht
= 0.1 M x 0.050 L
= 0.005 mooli
""
2. Kuna reaktsioonisuhe on 1:1, siis HCl moolide arv = NaOH moolide arv = 0.005 mol.
3. Arvutage vajaliku HCl lahuse maht:
""
HCl maht = moolide arv / molaarsus
= 0.005 mooli / 0.5 M
= 0.01 l (või 10 ml)
""
Seega on 0.5 M HCl lahuse maht 10 ml.
Näidisküsimus 3: Happe-aluse tiitrimine
Küsimus:
25 ml CH₃COOH (äädikhappe) lahust tiitritakse 0.1 M NaOH lahusega ekvivalentpunktini. Ekvivalentsuspunkti saavutamiseks on vaja 30 ml NaOH lahust. Arvuta CH₃COOH lahuse molaarsus.
Lahendus:
Tekkivad reaktsioonid:
""
CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O
""
See reaktsioon toimub ka suhtega 1:1.
1. Arvutage kasutatud NaOH moolide arv:
""
NaOH moolide arv = molaarsus x maht
= 0.1 M x 0.030 L
= 0.003 mooli
""
2. CH₃COOH moolide arv on sama kui reageerinud NaOH moolide arv (suhe 1:1):
""
CH₃COOH moolide arv = 0.003 mol
""
3. Arvutage CH₃COOH molaarsus:
""
Molaarsus (M) = moolide arv / maht
= 0.003 mol / 0.025 l
= 0.12 miljonit
""
Seega on CH₃COOH lahuse molaarsus 0.12 M.
Näidisküsimus 4: Lahuse lahjendamine
Küsimus:
Kui suur osa veest tuleb lisada 100 ml 1 M H₂SO₄ lahuse lahjendamiseks nii, et selle kontsentratsioon oleks 0.25 M?
Lahendus:
1. Kasutage lahjendusvalemit (M₁V₁ = M₂V₂):
– M₁ = 1 M
– V₁ = 100 ml
– M₂ = 0.25 M
2. Arvutage V₂:
""
M₁V₁ = M₂V₂
1 M × 100 ml = 0.25 M × V₂
V₂ = (1 × 100) / 0.25
= 400 ml
""
3. Arvutage lisatava vee maht:
""
Lisatud vee maht = V₂ – V₁
= 400 ml – 100 ml
= 300 ml
""
Seega on H₂SO₄ lahuse lahjendamiseks 1 M-lt 0.25 M-ni vaja lisada 300 ml vett.
Näidisküsimus 5: Sademereaktsioon
Küsimus:
Mitu grammi AgCl sadet tekib, kui 100 ml 0.1 M AgNO₃ lahust segada 100 ml 0.1 M NaCl lahusega?
Lahendus:
Tekkivad reaktsioonid:
""
AgNO₃ + NaCl → AgCl (sade) + NaNO₃
""
See reaktsioon toimub suhtega 1:1.
1. Arvutage AgNO₃ ja NaCl moolide arv:
""
AgNO₃ moolide arv = Molaarsus x Maht
= 0.1 M x 0.100 L
= 0.01 mooli
NaCl moolide arv = molaarsus x maht
= 0.1 M x 0.100 L
= 0.01 mooli
""
2. Kuna reaktsioonisuhe on 1:1, siis moodustunud AgCl moolide arv = AgNO₃ või NaCl moolide arv:
""
AgCl moolide arv = 0.01 mol
""
3. Arvutage AgCl mass:
– AgCl molekulmass = Ag (107.87) + Cl (35.45) = 143.32 g/mol
""
AgCl mass = moolide arv x BM
= 0.01 mooli × 143.32 g/mol
= 1.4332 g
""
Seega on moodustunud AgCl sademe mass 1.4332 grammi.
Järeldus
Selles artiklis on käsitletud mitmeid näidisprobleeme ja lahendusi lahuse stöhhiomeetria kohta, sealhulgas molaarsuse arvutamine, neutraliseerimisreaktsioonid, happe-aluse tiitrimine, lahjendamine ja sademe moodustumine. Nende näidete mõistmise abil saame paremini aru, kuidas lahuse stöhhiomeetria kontseptsiooni reaalsetes olukordades rakendatakse. Lahuse stöhhiomeetria pole oluline mitte ainult keemia uurimisel, vaid sellel on laialdased rakendused ka erinevates valdkondades, näiteks farmaatsias, biokeemias ja keemiatööstuses.
