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Lösungen und Konzentrationen

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Lösungen sind allgegenwärtig in der Chemie. Sie dienen zum Speichern und verarbeiten kleine Mengen von Material, chemische Reaktionen durchführen und Materialien mit kontrollierbaren Eigenschaften zu entwickeln. Eine Lösung ist eine homogene Mischung, einige Komponenten in kleinen Mengen, genannt Solute und eine Komponente in einer großen Menge, genannt das Lösungsmittel enthält. Die Menge des gelösten Stoffes, bezogen auf die Gesamtmenge an eine Lösung bekannt als die "Konzentration". Je nachdem, ob es ist die Masse, Volumen, oder Betrag in Mol der Lösungskomponenten, die in Betracht gezogen werden, diese Messung kann in einer Reihe von verschiedenen Möglichkeiten, je nach den Bedürfnissen des Experiments ausgedrückt werden. In diesem Video werden wir zunächst die verschiedenen Arten von Einheiten zur Messung der Konzentration einer Lösung überprüfen. Wir gehen dann durch ein Protokoll für die Herstellung einer Saccharoselösung. Schließlich betrachten wir wie Konzentrationsmessung in verschiedenen chemischen Anwendungen verwendet wird.

Die Konzentration einer Lösung kann in einer Reihe von verschiedenen Einheiten ausgedrückt werden, die für bestimmte Anwendungen besser geeignet als andere sein können. Eines der am häufigsten verwendeten Geräte ist Molarity, die die Menge des gelösten Stoffes pro Volumen der Lösung ist; ein Molar ist gleichbedeutend mit einem Mol des gelösten Stoffes pro Liter Lösung. Aufgrund der Einfachheit der Volumina von Flüssigkeiten zu messen ist Molarity eines der günstigsten Geräte für stöchiometrische Berechnungen von Reaktionen in Lösung. Stöchiometrie basiert auf der Anzahl der in einer Reaktion beteiligten Moleküle. Daher vereinfacht wissen die Molarity die Berechnung der erforderlichen Reagenzien.

Wenn Konzentration als die Menge des gelösten Stoffes pro Masse des Lösungsmittels ausgedrückt wird, wird die Messung Einheitensymbol genannt. Das Volumen der Materialien temperaturabhängig, also Messung der Konzentration mit Einheitensymbol vorteilhaft ist, bei der Untersuchung der physikalischer Eigenschaften der Lösungen, bekannt als colligative Eigenschaften, die Temperaturunterschiede zu beteiligen. Maulwurf Bruchteil ist eine weitere gemeinsame Konzentration Einheit und ergibt sich aus der Anzahl der Mole des gelösten Stoffes pro Anzahl der Mol alle Lösungskomponenten — Solute und Lösungsmittel. Maulwurf Brüche eignen sich zum Beispiel bei der Untersuchung der "Dampfdruck" Lösungen. Dies spiegelt das Ausmaß an denen gelöste und Lösungsmittel Partikel "Flucht" aus einer flüssigen Lösung in die gasförmige Phase, wie der Maulwurf Bruch gleich dem Verhältnis der Partialdrücke zum Gesamtdruck ist. Jetzt haben Sie eine Vorstellung davon, wie die Konzentration einer Lösung gemessen werden kann, gehen Sie wir durch ein Protokoll zur Herstellung einer Lösung mit einer bestimmten Molaren Konzentration.

Beginnen Sie mit der Berechnung der Mass von Saccharose benötigt, verwenden zuerst das gewünschte Volumen und Konzentration der Lösung, um die Anzahl der Mole von Saccharose zu erreichen, und dann mit der molekularen Masse Masse konvertieren. In diesem Beispiel wird 100 mL einer 0,01 M Saccharose Lösung unternommen, so dass 0,342 g benötigt werden. Um die erforderliche Masse von Saccharose zu wiegen, legen Sie zunächst einen sauberen, leeren wiegen Boot auf das Gleichgewicht. Set "Eigengewicht", was bedeutet, dass das Gewicht des leeren Einstellung wiegen Boot als Null. Übertragen Sie anschließend mit einer Scoopula, die Saccharose-Pulver aus der Reagenzienflasche aufs Boot wiegen bis die gewünschte Menge erreicht ist. Setzen Sie einen Pulver Trichter in einem sauberen, trockenen 100 mL volumetrischen Kolben. Gießen Sie vorsichtig die Saccharose durch den Trichter. Spülen Sie mit Hilfe einer Waschflasche mit dem Lösungsmittel, in diesem Fall destilliertes Wasser, alle verbleibenden festen vom wiegen Boot in den Kolben.

Fügen Sie mehr destilliertes Wasser hinzu, aber zu stoppen Sie, bevor sie die Kalibrierung-Marke erreicht. Kappe und Wirbel des Volumenkörpers sanft aufzulösen. Es ist wichtig nicht zu den Kolben an dieser Stelle ganz füllen, da es schwierig für die solide, vollständig zu lösen sein kann.

Sobald die Saccharose aufgelöst hat, fügen Sie sorgfältig das Lösungsmittel mit einer Waschflasche, bis der Boden des Meniskus die volumetrische Graduierung erreicht. Verschließe die Flasche wieder und invertiere es mehrmals Sicherstellung der vollständigen Auflösung und mischen.

Eine übersättigten Lösung ist eine in dem mehr gelöste Stoff wird aufgelöst, dann wäre zu erwarten, die Temperatur oder andere physikalischen Eigenschaften des Lösungsmittels gegeben. Inwieweit die basiert auf der gelösten, Lösungsmittel und Abkühlung. Übersättigung wird erreicht, indem zuerst auflösen der gelöste Stoff in einem Zustand, wo die Löslichkeit ist hoch, und dann schnell die Lösung Zustand — z. B. Verringerung der Temperatur oder Volumen – schneller als die gelösten Teilchen aus der Lösung kommen können. An dieser Stelle würde mehr gelöste Stoff in Lösung unter den neuen Bedingungen bleiben, als durch das Auflösen der gelöste Stoff direkt unter diesen Bedingungen möglich wäre. Zum Erstellen einer übersättigten Zuckerlösung erster Platz 100 mL Wasser in einen Becher füllen. Fügen Sie eine magnetische Stir Bar, dann rühren auf einer heißen Platte. 220 g Saccharose ins rühren Wasser, und lassen Sie die Saccharose-Mischung für 15 min gerührt. Feststellen Sie nach 15 min, dass nicht alle Saccharose hat sich aufgelöst. An dieser Stelle erhitzen Sie die Mischung auf 50 ° C. Rühren Sie die Mischung für eine zusätzliche 10 min.

Prüfen Sie die Lösung wieder. Alle Saccharose sollte in das 50 ° C Wasser aufgelöst haben. Nun, lassen Sie die Lösung langsam auf Raumtemperatur abkühlen und entfernen Sie die Stir Bar. Beachten Sie, dass gelöste Saccharose bleibt. Die Raumtemperatur Lösung ist jetzt übersättigt. Sogar eine kleine Menge zusätzliche Saccharose Pulver in dieser Lösung hinzufügen kann schnelle Rekristallisation gelöste Saccharose auslösen.

Nun, Sie gesehen haben, wie man Lösungen mit bestimmten Konzentrationen vorzubereiten, betrachten wir einige Beispiele wie das Konzept eine wichtige Überlegung für die verschiedensten Anwendungen sein kann.

Konzentration von Reagenzien, Lösungsmittel-Komponenten und anderen Komponenten einer chemischen Reaktion oft haben erheblichen Einfluss auf die Rate der Produkte der Reaktion. Höhere Konzentrationen der Reaktanten erhöhen die Wahrscheinlichkeit, dass die Moleküle aufeinander treffen und reagieren, wodurch möglicherweise die Reaktionsgeschwindigkeit werden. Zur gleichen Zeit können erhöhte Konzentrationen von Salz-Ionen in Lösung auch die Aggregation der hydrophoben bzw. "wasserabweisende" Moleküle begünstigen.

Hier untersuchten Forscher die Selbstmontage des komplexen Moleküls in langen Polymere im Beisein von unterschiedlichen Salzkonzentrationen in der Reaktionslösungsmittel. Sie fanden, dass bei höheren Salzkonzentrationen, Montage der Moleküle in Polymere leichter erfolgt.

Konzentration wirkt sich auch auf die Rate der physikalischen Prozesse wie Kristallisation. Biologen kristallisieren oft Molekülen wie Proteinen, wo sie ordentlich in einem Kristallgitter angeordnet werden, damit ihre Struktur abgeleitet werden kann, durch das Studium, wie x-ray durch diese Kristalle bricht. Um Proteine zu kristallisieren, sind Proteinlösungen mit einem "Fällungsmittel", in der Regel ein Salz in irgendeiner Form, in verschiedenen Konzentrationen und pH-Wert gemischt. Ein Tropfen dieser Mischung wird dann in einer geschlossenen Kammer mit einem Reservoir von konzentrierter Fällungsmittel Lösung gelegt. Verdunstet Wasser aus dem Protein Lösung Tropfen um das Fällungsmittel Konzentration zwischen den Tropfen und das Reservoir equilibrate, das Protein zunehmend übersättigt und schließlich aus der Lösung kristallisiert. Sehen Sie für weitere Informationen unser Video auf Kristalle wachsen.

Schließlich ist ein Verständnis der Konzentration wichtig für die Bewertung der Niveaus der Giftstoffe in die Umwelt. In diesem Beispiel entwickelten die Wissenschaftler einen Test um den Betrag des lebensbedrohliche bakterielle Toxin Botulinum in Nahrung oder Wasser Proben, indem er erkennt das Ausmaß, zu dem das Toxin bindet sich ein bestimmtes Protein, zu erkennen. Um den Test durchzuführen, entsteht eine "standard-Kurve" zuerst durch Messung der Aktivität von verschiedenen bekannten Konzentrationen des Toxins. Toxin isoliert von unbekannten Proben kann dann auf dem Prüfstand unterzogen werden, und die Konzentration kann durch den Vergleich ihrer Tätigkeit an der Standardkurve interpoliert werden.

Sie habe nur Jupiters Einführung, dass Lösungen beobachtet. Sie sollten jetzt verstehen, wann verwenden Sie unterschiedliche Einheiten für den Ausdruck von Konzentration, ein Beweis dafür, dass eine Lösung mit einer bestimmten Konzentration und schließlich mehrere Anwendungen, die das Thema Bedeutung zu veranschaulichen.

Danke fürs Zuschauen!

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