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Konzentration und Verdünnung der Lösung
Die relative Menge einer bestimmten Lösungskomponente wird als ihre Konzentration bezeichnet. Oft, wenn auch nicht immer, enthält eine Lösung eine Kom…
In einer gegebenen Lösungsmittelmenge, unterschiedliche Mengen an gelösten Stoffen können hinzugefügt werden, um Lösungen mit unterschiedlichen Konzentrationen zu schaffen. Bei einer verdünnten Lösung ist der Anteil des gelösten Stoffes relativ zum Lösungsmittel klein, während er bei einer konzentrierten Lösung groß ist. Die Konzentration einer Lösung ist als Molarität ausgedrückt, d.h.
die Anzahl der Mol des gelösten Stoffes pro 1 Liter Lösung. Der Nenner ist das Volumen der Lösung und nicht das Volumen des Lösungsmittels. Daher um 1 Liter einer 1-molaren Lösung herzustellen, wird 1 Mol der gelösten Substanz in einen Messkolben gegeben, der dann bis zur 1-Liter-Grenze mit dem Lösungsmittel gefüllt wird.
Ähnlich verhält es sich, wenn 1 Mol des gelösten Stoffes in einen anderen Kolben gegeben wird und dann bis zur 0, 5-Liter-Marke mit Lösungsmittel gefüllt, würde dies eine 2-molare Lösung ergeben. Die Molarität der Lösung kann als Umrechnungsfaktor zwischen den Molen des gelösten Stoffes und das Volumen der Lösung verwendet werden. Angenommen, 237 Gramm Kaliumpermanganat wird in Wasser gelöst, um eine 3-molare Lösung herzustellen.
Zur Berechnung des Gesamtvolumens der Lösung wird zunächst die Masse der gelösten Substanz in Mol umgerechnet. Dann wird die Anzahl der Mole durch die Molarität geteilt, um ein Volumen von 0, 5 Litern zu erhalten. Wenn mehr Wasser hinzugefügt wird, wird das Gesamtvolumen der Lösung steigen, aber die Anzahl der Mole des gelösten Stoffes bleibt gleich.
Dies bedeutet, dass die Konzentration der Lösung abnimmt oder die Lösung verdünnt wurde. Verdünnung einer konzentrierten Lösung oder einer Stammlösung wird unter Verwendung der Verdünnungsgleichung gelöst, die sich auf die Volumen und Mole einer Lösung vor und nach dem Verdünnungsprozess bezieht. M1 und V1 sind die Molarität und das Volumen der anfänglich konzentrierten Lösung, und M2 und V2 sind die Molarität und das Volumen der resultierenden verdünnten Lösung.
Zum Beispiel kann die Verdünnungsgleichung zur Herstellung von Kaliumpermanganat verwendet werden, das medizinisch als allgemeines Desinfektionsmittel verwendet wird. Welches Volumen einer 2-molaren Stammlösung wird zur Herstellung von 1 Liter einer 0, 2 molaren Lösung von Kaliumpermanganat benötigt? Wir kennen M1, M2 und V2 und dass das Lösen der Verdünnungsgleichung für V1 0, 1 Liter ergibt.
Daher werden 0, 1 Liter der Stammlösung und Lösungsmittel in einen neuen Messkolben hinzugefügt, um 1 Liter der 0, 2-molaren Lösung herzustellen. Nachdem die Lösung verdünnt wurde, obwohl die Konzentration geändert wurde, bleibt die Anzahl der Mole von Kaliumpermanganat gleich.
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Q1: What is molarity and how is it calculated?
Molarity (M) is the number of moles of solute per liter of solution, expressed in mol/L. To calculate molarity, divide the moles of solute by the total volume of solution in liters. For example, dissolving 1 mole of solute in a volumetric flask and filling to the 1-liter mark creates a 1-molar solution. The key is using the total solution volume, not just the solvent volume, since solutes can affect the overall volume.
Q2: Why is the total solution volume used in the molarity equation instead of solvent volume?
The total solution volume is used because solutes can change the volume of a solution depending on their interactions with the solvent. Using solvent volume alone would give an inaccurate concentration. The molarity equation accounts for this by including the combined volume of both solute and solvent, ensuring precise concentration measurements for chemical reactions in aqueous solutions.
Q3: How do you prepare a solution of specific molarity using a volumetric flask?
To prepare a solution of specific molarity, add the calculated moles of solute to a volumetric flask, then add solvent until the liquid reaches the marked line for your desired volume. For instance, to make 1 liter of a 1-molar solution, add 1 mole of solute and fill to the 1-liter mark. This ensures the total solution volume equals your target volume and produces the correct concentration.
Q4: What happens to the number of moles of solute when a solution is diluted?
The number of moles of solute remains constant during dilution. When solvent is added to a concentrated solution, the total volume increases but the amount of solute stays the same, causing the concentration to decrease. This principle is expressed mathematically as M1V1 = M2V2, where the product of molarity and volume equals moles before and after dilution.
Q5: How do you use the dilution equation to prepare a dilute solution from a stock solution?
The dilution equation M1V1 = M2V2 relates the molarity and volume of a stock solution to the desired dilute solution. Identify the known values: M1 and V1 from the stock solution, M2 and V2 from your target solution. Solve for the unknown variable, typically V1, to determine how much stock solution to transfer to a new flask, then add solvent to reach the final volume.
Q6: What is the difference between a dilute and concentrated solution?
A dilute solution has a small proportion of solute relative to solvent, resulting in low concentration. A concentrated solution has a large proportion of solute relative to solvent, resulting in high concentration. Concentrated solutions, called stock solutions, are often stored in laboratories and diluted as needed to create solutions of lower concentrations for specific applications.
Q7: Can you convert between mass of solute and solution volume using molarity?
Yes, molarity serves as a conversion factor between moles of solute and solution volume. First convert mass to moles using molar mass, then use molarity to find volume by dividing moles by molarity. For example, 237 grams of potassium permanganate converted to moles, then divided by 3 M, yields 0.5 liters of solution. This allows precise preparation of solutions with known concentrations.