Hoofdstuk 1 - concentraties

Hoofdstuk 1
Concentraties van oplossingen
1 Chemie Analytische chemie I 1

1.1 Bespreking en eenheden
Een oplossing = een mengsel van twee of meer niet-reagerende zuivere bestanddelen waarvan de verhouding kan gevarieerd worden binnen
bepaalde grenzen.
Een oplossing (O) bestaat uit een solvent of een oplosmiddel (O.M.) en uit één (of meer) opgeloste stoffen (O.S.)
Oplossing (O)
Opgeloste stof (O.S.) Oplosmiddel (O.M.)
- vaste stof (NaCl, aspirine,…)
- vloeistof (H2SO4, CH3COOH,…)
- gas (NH3, H2S, HCl, …)
- H2O
- organisch (CCl4, CH3CH2OH, C6H6, CHCl3)
Tussen de oplossing en zijn componenten bestaat een massaverhouding. Een concentratie van een oplossing geeft aan hoeveel opgeloste stof er
(bij een bepaalde temperatuur) aanwezig is in een gegeven hoeveelheid oplosmiddel.

1.1.1 Fysische eenheden
(a) Massadichtheid = 
(b) Relatieve dichtheid = d
Opmerking d = onbenoemd getal
Volume van H2O is quasi gelijk tussen 0 en 30°C.
In oefeningen: Als bijvoorbeeld d = 1,83 →  =1,83 g/ml
(c) massaprocent = m%
Voorbeeld
10 m% waterige NaCl-O = 10 g NaCl/100 g NaCl-O
Men lost 10 g NaCl (O.S.) op in 90 g H2O (O.M.) = 10 % O.S. (NaCl) en 90 % O.M. (H2O)
Opmerking V% = volumeprocent = aantal ml O.S./100 ml O
(d) massa O.S. per eenheid van volume van de O = g/l
KCl-O : 20 g/l betekent 20 g KCl/l O
Voorbeeld

(e) Parts per Million (ppm) en Parts per Billion (ppb)
We stellen dat 1,00 g O ≈ 1,00 ml O voor sterk verdunde oplossingen!
Opmerking
Bron: https://iupac.org/what-we-do/books/color-books/
Bron: Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry, IUPAC Green Book, 3rd edition, 2nd printing. IUPAC & RSC Publishing, Cambridge 2008 via https://iupac.org/what-
we-do/books/color-books.
Although ppm, ppb, ppt and alike are widely used in various applications of analytical and environmental chemistry, it is suggested to
abandon completely their use because of the ambiguities involved. These units are unnecessary and can be easily replaced by SI-compatible
quantities such as pmol/mol (picomole per mole), which are unnambiguous.

(a) M = molariteit en F = formaliteit
Molariteit
M = aantal mol O.S./l O (mol/l)
Voorbeeld
1.1.2 Chemische eenheden
0,5 M (molaire) H2SO4-O = 0,5 mol H2SO4/l O
= 0,5 mol H2SO4/l O × 98 g/mol
= 49 g H2SO4/l O
Formaliteit
F = aantal gramformulegewichten O.S./l O (mol/l)

Opmerking. Verschil tussen M en F
Sterke elektrolieten (vb. NaCl)
Wanneer men 58,5 g NaCl oplost in water en dit aanlengt tot 1,00 liter is dit per definitie een 1 F NaCl-oplossing.
Voor Reactie
Tijdens Reactie
Na Reactie
Alles is gedissocieerd in Na+ en Cl– !
Zwakke elektrolieten (vb. CH3COOH)
De dissociatie in ionen is beperkt tot een evenwicht.
Voor 1 F CH3COOH-oplossing:
Voor Reactie
Tijdens Reactie
Na Reactie

(b) x = molfractie of molaire breuk
Voorbeelden
Voor een binaire oplossing (bevat slechts twee componenten)
en De som van de molfracties van de aanwezige componenten = 1
Voor een oplossing bestaande uit drie componenten: A, B en C
en en
Voor een oplossing bestaande uit een opgeloste stof (O.S.) en een oplosmiddel (O.M.)
en
(c) m = molaliteit
m = aantal mol O.S./ 1000 g O.M.
Voorbeeld
3,5 m (molail) HCl = een 3,5 molaile HCl-oplossing bevat:
3,5 mol HCl/1000 g H2O = 3,5 mol HCl /1000 g H2O x 36,5 g/mol = 127,75 g HCl/1000 g H2O of 1127,75 g HCl-oplossing

1.1.3 Formules voor concentratieberekeningen
(b) Verdunnen
waarbij cverd en cconc allebei uitgedrukt worden ofwel in g/l, of in M, of in ppm of in ppb.
Voorbeelden
• Hoe moet 50,0 ml HCl 14,0 M verdund worden om een 2,00 M HCl-oplossing te bereiden?
Dit betekent dat de 50,0 ml 14,0 M moet worden aangelengd met H2O tot 350 ml.
• Hoe moet men 4,00 l 0,100 M NH3-oplossing bereiden uitgaande van een NH3-oplossing 2,00 M?
Dit betekent dat er 200 ml NH3-oplossing 2,00 M moet worden aangelengd met H2O tot 4,00 l.

1.2 Oefeningen op concentraties
1.2.1 Concentraties uitgedrukt in fysische eenheden
(a) Oefeningen op  en d
3. Welk volume neemt 300 g Hg in als  = 13,6 g/ml?

5. Zoek de massadichtheid van ethylalcohol als 80,0 ml 63,3 g weegt.

7. Een liter melk weegt 1,032 kg. Het vetgehalte in de melk is 4 % in volume en heeft een  = 0,865 g/ml?
Wat is de d van de afgeroomde melk?
4 V% vet In 100 ml volle melk zit 4,00 ml vet
In 1000 ml volle melk zit 40,0 ml vet

(b) Oefeningen op d ,  m%, g/l en M
1. Bereken het aantal g/l en de M van een
(a) HNO3-O met d = 1,40 en 65,7 m%
d = 1,40   = 1,40 g/ml
1,00 ml HNO3-O weegt 1,40 g
1000 ml HNO3-O weegt 1400 g
65,7 m% betekent 100 g HNO3-O bevat 65,7 g HNO3
1400 g HNO3-O bevat 919,8 g HNO3
 100 g  100 g
× 1400 g× 1400 g
= 1 l
 919,8 g HNO3/l

919,8 g/l
63,0 g/mol
= 14,6
mol
l
= 14,6 M
1.2 Oefeningen op concentraties
1.2.1 Concentraties uitgedrukt in fysische eenheden

2. Een staal H2SO4 conc is 95,7 m% en  = 1,84 g/ml.
(a) Hoeveel gram zuiver H2SO4 bevat 1000 ml zure O?
(b) Hoeveel ml zure O bevat 100 g zuiver H2SO4?
(a) d = 1,84   = 1,84 g/ml
1,00 ml H2SO4 -O weegt 1,84 g
1000 ml H2SO4 -O weegt 1840 g
95,7 m% : 100 g H2SO4 -O bevat 65,7 g H2SO4
1840 g H2SO4 -O bevat 1761 g H2SO4
 100 g  100 g
× 1840 g× 1840 g
= 1 l = 1000 ml
(b) 1000 ml H2SO4 -O bevat 1761 g H2SO4
 1761 g  1761 g
× 100 g× 100 g
56,8 ml H2SO4 -O bevat 100 g H2SO4

5. Bereken het volume van geconcentreerd H2SO4 met  = 1,84 g/ml en 98,0 m%, die 40,0 g zuiver H2SO4 zou bevatten.
 98 g  98 g
× 40 g× 40 g
40,8 g H2SO4 -O bevat 40 g H2SO4
 1,84 g/ml
22,2 ml

8. Hoeveel ml NH3-O met  = 0,890 g/ml en 31,7 m% worden bekomen door NH3-gas door 100 g zuiver water te laten borrelen?
31,7 m% : 100 g NH3 -O bevat 31,7 g NH3 en 68,3 g H2O
 68,3 g  68,3 g
× 100 g× 100 g
 0,890 g/ml
165 ml
146,4 g NH3 -O bevat 100 g H2O

10. Hoeveel ml H2SO4-O met d = 1,83 en 92,1 m% is er nodig om 1,00 liter H2SO4-O met d = 1,28 en 37,2 m% te bereiden?
(a) d = 1,28   = 1,28 g/ml
1,00 ml H2SO4 -O weegt 1,28 g
1000 ml H2SO4 -O weegt 1280 g
 100 g  100 g
× 1280 g× 1280 g
= 1,00 l
(b) 92,1 m% : 100 g H2SO4 -O bevat 92,1 g H2SO4
 92,1 g  92,1 g
× 476 g× 476 g
 1,83 g/ml
282 ml
 476 g H2SO4 nodig

Oefeningen op M, m, x, d en m%
1.2 Oefeningen
1.2.2 Concentraties uitgedrukt in chemische eenheden
8. Hoe bereid je 2,50 l HCl 0,500 M uitgaande van HCl (d = 1,19; 38,0 m%)?
cHCl = 0,500 M
d = 1,19
38,0 m%
Manier 1.
VHCl = 2,50 l
0,500 mol/l
(nHCl =) 1,25 mol
(mHCl =) 45,6 g (nodig!)
m% = 38,0 %
In 100 g Oplossing bevindt zich 38,0 g Opgeloste Stof (HCl)
In 84,0 ml Oplossing bevindt zich 38,0 g Opgeloste Stof (HCl)
In 101 ml Oplossing bevindt zich 45,6 g Opgeloste Stof (HCl)
Manier 2. Verdunningsformule gebruiken. Zie verder!
VHCl,conc = 101 ml

1.2 Oefeningen
14. Wat is de M van een H2SO4-oplossing met d = 1,20 die 27,0 m% H2SO4 bevat?
We vertrekken vanuit het massaprocent.
m% = 27,0 %
In 100 g Oplossing bevindt zich 27,0 g Opgeloste Stof (H2SO4) en 73,0 g OplosMiddel (H2O).
In 83,3 ml Oplossing bevindt zich 0,275 mol Opgeloste Stof (H2SO4)
In 1000 ml Oplossing bevindt zich 3,30 mol Opgeloste Stof (H2SO4)

1.2 Oefeningen
19. Wat is de m van een oplossing die 20,0 g C12H22O11 bevat in 125 g H2O?
m = aantal mol opgeloste stof (OS) / 1000 gram oplosmiddel (OM)
In 125 g H2O (OM) zit 20,0 g C12H22O11 (OS)
In 125 g H2O (OM) zit 0,0584 mol C12H22O11 (OS)
In 1000 g H2O (OM) zit 0,467 mol C12H22O11 (OS) = 0,467 m C12H22O11
Bron: http://www.3dchem.com

1.2 Oefeningen
23. Een oplossing bevat 116 g CH3COCH3, 138 g CH3CH2OH en 126 g H2O. Bereken de x van elk van de componenten.
116 g CH3COCH3 138 g CH3CH2OH 126 g H2O
2,00 mol CH3COCH3 3,00 mol CH3CH2OH 7,00 mol H2O

27. Tabel aanvullen met drie beduidende cijfers. Beschouw de vet gedrukte getallen als gegeven, de andere als resultaat.
1.2 Oefeningen

1.2 Oefeningen
=
=
=
=
=
=
Molfractie (x) heeft geen eenheden!
a) x ↔ m b) x ↔ m%
xO.S. + xO.M. = 1
xO.S. = …
xO.M. = …
× M (g/mol)
× M (g/mol)
a)
b)

K2CrO4 Gegeven: m% = 40,0 % en d = 1,40
Hiervoor vertrekken we vanuit het massaprocent.
m% = 40,0 %
In 100 g Oplossing bevindt zich 40,0 g Opgeloste Stof (K2CrO4) en 60,0 g OplosMiddel (H2O).
In 71,4 ml Oplossing bevindt zich 40,0 g Opgeloste Stof (K2CrO4)
In 1000 ml Oplossing bevindt zich 560 g Opgeloste Stof (K2CrO4)
We berekenen eerst het aantal gram Opgeloste stof per liter Oplossing (g/l)
1.2 Oefeningen

1.2 Oefeningen
Uit het aantal gram Opgeloste stof per liter Oplossing (g/l) berekenen we M.
In 1000 ml Oplossing bevindt zich 560 g Opgeloste Stof (K2CrO4)
In 1000 ml Oplossing bevindt zich 2,88 mol Opgeloste Stof (K2CrO4)

1.2 Oefeningen
Uit het massaprocent kunnen we de molaliteit (m) berekenen.
m = aantal mol opgeloste stof (OS) / 1000 gram oplosmiddel (OM)
m% = 40,0 %
In 100 g O bevindt zich 40,0 g OS (K2CrO4) en 60,0 g OM (H2O).
0,206 mol OS (K2CrO4) en 60,0 g OM (H2O).
In 60,0 g H2O (OM) is 0,206 mol K2CrO4 opgelost.
In 1000 g H2O (OM) is 3,43 mol K2CrO4 opgelost.

1.2 Oefeningen
Uit het massaprocent kunnen we de molfractie (x) berekenen.
m% = 40,0 %
In 100 g O bevindt zich 40,0 g OS (K2CrO4) en 60,0 g OM (H2O).
0,206 mol OS (K2CrO4) en 3,33 mol OM (H2O).

waarbij cverd en cconc allebei uitgedrukt worden ofwel in g/l, of in M, of in ppm of in ppb.
1.3 Oefeningen op verdunnen en mengen
1.3.1 Verdunnen

7. Je beschikt over een chloride-oplossing met een concentratie van 1000 ppm (mg/l). Welk volume van deze oplossing moet met pipetteren in
een maatkolf van 100 ml en aanlengen tot de merkstreep om een concentratie te bekomen van 10 ppm?
met cconc en cverd uitgedrukt in ppm!
cconc = 1000 ppm
cverd = 10 ppm
Vverd= 100 ml
Vconc = 1,00 ml
1.3.1 Verdunnen

8. Je beschikt over een oplossing koperionen met een concentratie van 100 ppm (mg/l). Hiervan wordt een verdunning gemaakt door met een
volumetrische pipet 3,00 ml over te brengen in een maatkolf van 100 ml en aan te lengen tot de merkstreep. De bekomen oplossing wordt
verder verdund door met een volumetrische pipet 1,00 ml uit de vorige oplossing over te brengen in een maatkolf van 100 ml. Bereken na
aanlengen en homogeen maken, de concentratie aan koperionen in de laatste oplossing uitgedrukt in ppb (g/l).
c2 = ?
V1 = 3,00 ml
V2 = 100 ml
Eerste verdunning
c2 = ?
V1 = 1,00 ml
V2 = 100 ml
Tweede verdunning
1.3.1 Verdunnen

9. Er werd 60,0 mg vitamine C afgewogen op een analytische balans, opgelost en kwantitatief overgebracht in een maatkolf van 100 ml. Na
aanlengen tot de merkstreep en homogeen maken van deze oplossing, werd hiervan 2,00 ml gepipetteerd in een maatkolfje van 25,0 ml.
Bereken de concentratie aan vitamine C uitgedrukt in ppm (mg/l) in het maatkolfje van 25 ml na aanlengen en homogeen maken.
c1 in ppm of mg/l?
V = 100 ml
60,0 mg vitamine C
In 1000 ml O bevindt zich 0,600 g aspirine.
In 1000 g O bevindt zich 0,600 g aspirine.
We stellen dat 1,00 g O ≈ 1,00 ml O voor sterk verdunde oplossingen!
In 1 000 000 g O bevindt zich 600 g aspirine. Dus:
c2 = ?
V1 = 2,00 ml
V2 = 25,0 ml
1.3.1 Verdunnen

waarbij c telkens uitgedrukt wordt ofwel in M ofwel in g/l.
1.3.2 Mengen

1. Welke volumes van een 0,500 M en van een 0,100 M HCl-O moeten vermengd worden om 2,00 l 0,200 M te vormen?
Stelsel van twee vergelijkingen en twee onbekenden
1.3.2 Mengen

Hoofdstuk 1 - concentraties

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Hoofdstuk 1 - concentraties

Similar to Hoofdstuk 1 - concentraties (20)

More from Tom Mortier

More from Tom Mortier (13)

Hoofdstuk 1 - concentraties