Näin laimennat suolahapon, rikkihapon, ammoniakin ja kuparikloridin – opi laimennuksen perusteet ja valmistaudu turvallisiin oppitunteihin!

【Lue tämä artikkeli englanniksi】

Kun käsittelet kemikaaleja laboratoriossa, laimentamisen perusteet ovat ehdottoman tärkeitä, jotta kokeilut sujuvat turvallisesti, tarkasti ja tehokkaasti. Tähän artikkeliin kokosin opettajille tärkeimmät vinkit kemikaalien laimentamiseen, turvallisuusohjeisiin ja oikeisiin pitoisuuksiin käytännön kokeissa. Nämä tiedot keräsin alun perin itseäni varten, mutta ne ovat todellinen pelastus arjessa. Hyvä valmistelu luo mielenrauhaa ja takaa onnistuneet tunnit. Tämän artikkelin luettuasi hallitset yleisimpien kemikaalien laimentamisen kuin ammattilainen.

Esimerkiksi Hamashima Shotenin tiedeoppaan (s. 243) kaltaisissa kirjoissa on hyviä ohjeita laimentamisesta. Natriumhydroksidin elektrolyysissä 5 % pitoisuus on riittävä, samoin kuin suolahapon elektrolyysissä. Tässä artikkelissa käyn tarkemmin läpi, miten liuoksia valmistetaan, ja jaan vinkkejä opettajien tarpeisiin. Laskelmat, kuten massa-%:n muuntaminen molaarisuudeksi, on käsitelty erillisessä artikkelissa. Tutustu siihen täällä:

質量パーセント濃度とモル濃度の変換・規定度N・ppmについて

Suolahapon laimentaminen

Peruskoulun tiedetunneilla käytettävää suolahappoa kannattaa laimentaa kerralla vahvasta suolahaposta. Jotta saat 10 % suolahappoa, lisää 3,2 osaa vettä yhteen osaan vahvaa suolahappoa. Esimerkiksi jos haluat laimentaa koko 500 cm³ pullollisen, lisää 1600 cm³ vettä. 3 litran muovikanisteri (amazon) on kätevä laimentamista ja säilytystä varten.

定形外送料無料　【日本製 】　ポリタンク　3L　250g 価格：935円（税込、送料無料) (2022/10/21時点)

Voit käyttää myös tämän sivuston suolahapon pitoisuuden muuntotaulukkoa apunasi.

Täältä löydät myös videon laimentamisesta:

Jos epäilet, tarkista laskelmat.

Vahvan suolahapon pitoisuus on 12 mol/L ja tiheys 1,18 g/mL. Esimerkiksi 1 litran (1000 ml) vahvan suolahapon liuos painaa:

1.18×1000=1180g

Ja liuenneen aineen massa, kun molekyylimassa on 36,5, on:

12×36.5=438g

Siksi vahvan suolahapon massaprosenttipitoisuus on:

438/1180=37.1％

Jotta tämä pitoisuus saadaan 10 %:iin, lisättävän veden määrä [g] on x. Silloin:

438/(1180+x)=10/100

x=3200g

Tämä tarkoittaa, että lisäämällä 3,2 litraa vettä yhteen litraan suolahappoa saadaan 10 % pitoisuus. Jos sinulla on 500 ml suolahappoa, tarvitset puolet, eli 1,6 litraa vettä.

Tärkeä huomautus:

Kun laimennat suolahappoa, muista aina lisätä happo veteen, ei koskaan toisin päin! Kun happoon tai emäkseen lisätään vettä, liukenemisreaktio voi vapauttaa lämpöä, jolloin vesi voi roiskua vaarallisesti. Alla on lisätietoja suolahapon ja rikkihapon laimentamisesta. Vahvan suolahapon ja rikkihapon pitoisuuserot johtuvat niiden erilaisesta liukoisuudesta.

Pitoisuus 9 %:n tapauksessa normaalisuus N on noin 2,6 (2,6 mol/L)

Pitoisuus 4 %:n tapauksessa normaalisuus N on noin 1 (1 mol/L)

Lähde: http://www.keins.city.kawasaki.jp/9/ke9004/benrihp060821/2020.benrichou.ensan.pdf

Vahvan suolahapon pitoisuus on 12 mol/L. Joten, jotta saat 1 mol/L pitoisuuden, sinun on laimennettava se 12-kertaiseksi. Koska kokonaismäärä on 12 ja suolahappoa on yksi osa, sekoita suolahappo ja vesi suhteessa 1:11.

※ Huomio: Kun laimennat, älä koskaan lisää vettä happoon tai emäkseen! Liukenemisreaktio voi synnyttää lämpöä, jolloin vesi voi roiskua vaarallisesti. Muista aina lisätä happo tai emäs veteen.

【Suolahapon tapauksessa】
・ Vahvan suolahapon pitoisuus on 12 mol/L. Joten, jotta saat 1 mol/L pitoisuuden, sinun on laimennettava se 12-kertaiseksi. Koska kokonaismäärä on 12 ja suolahappoa on yksi osa, sekoita suolahappo ja vesi suhteessa 1:11.
(Esimerkki) Lisää 10 ml suolahappoa 110 ml:aan vettä.
※ Huomio: Kun laimennat, älä koskaan lisää vettä happoon tai emäkseen! Liukenemisreaktio voi synnyttää lämpöä, jolloin vesi voi roiskua vaarallisesti. Muista aina lisätä happo tai emäs veteen.
【Ammoniakin tapauksessa】
・ Vahvan ammoniakin pitoisuus on 14 mol/L. Joten, jotta saat 1 mol/L ammoniakkiliuoksen, sekoita vahva ammoniakki ja vesi suhteessa 1:13.
※ Jos liuenneena aineena on neste, molaarisuus auttaa tavoitteen mukaisten pitoisuuksien saamisessa. Jos liuenneena aineena on kiinteä aine, molekyylimassa auttaa.

Lähde: http://www.edu.pref.kagoshima.jp/curriculum/rika/shou/syougakkou2/gihouhtm/01page/page03.htm

Natriumhydroksidin laimentaminen

Natriumhydroksidiliuoksen pitoisuustaulukko

【Natriumhydroksidin tapauksessa】
・ Yksi mooli natriumhydroksidia on 40 g. Siksi, kun 40 g natriumhydroksidia liuotetaan litraan vettä, pitoisuus on 1 mol/L.
Kun valmistat 100 ml 1 mol/L (4 %) natriumhydroksidiliuosta, liuota 4 g natriumhydroksidia 100 ml:aan vettä.
※ Natriumhydroksidin liukeneminen veteen on lämpöä vapauttava reaktio. Siksi on helpompi liuottaa se pieneen määrään vettä, odottaa veden lämpenemistä ja lisätä sitten loppu vesi.

Lähde: http://www.edu.pref.kagoshima.jp/curriculum/rika/shou/syougakkou2/gihouhtm/01page/page03.htm

◆ Kun valmistat suuria määriä liuosta (yli 500 ml):

Mittaa tislattu vesi valmistettavaan määrään sopivalla mittalasilla (esim. 500 ml tai 1000 ml). Kaada puolet vedestä suureen A-dekanteriin ja jätä loput mittalasiin.

Käytä vaakaa mittaamaan natriumhydroksidi toiseen, B-dekanteriin. Lisää se välittömästi A-dekanterin tislattuun veteen ja sekoita hyvin. Lisää sitten mittalasiin jäänyt tislattu vesi B-dekanteriin pohjalle jääneen natriumhydroksidin liuottamiseksi ja kaada liuos A-dekanteriin.

Säilytä tarvittaessa reagenssipullossa ja kiinnitä etiketti, jossa on kemikaalin nimi, pitoisuus, valmistuspäivä ja tekijä.

◆ Kun valmistat pieniä määriä liuosta (alle 500 ml):

Mittaa tislattu vesi valmistettavaan määrään sopivalla mittalasilla (esim. 100 ml tai 200 ml).

Käytä vaakaa mittaamaan natriumhydroksidi dekanteriin. Lisää välittömästi tislattu vesi ja sekoita hyvin.

Säilytä tarvittaessa reagenssipullossa ja kiinnitä etiketti, jossa on kemikaalin nimi, pitoisuus, valmistuspäivä ja tekijä.

http://www.saitama-u.ac.jp/ashida/calcgrap/apadj002.html

Kuparikloridin pitoisuuden säätäminen elektrolyysissä

Kuparikloridin elektrolyysiliuosta varten käytimme 13 g kuparikloridia, johon lisättiin tislattua vettä, jotta kokonaispaino oli 300 g. Pitoisuus oli noin 3 %. Vaikka liuos on heikko, se riittää kokeiluun. Lisätietoa löydät täältä:

シャーペンの芯で塩化銅の電気分解！マイクロスケール実験で廃液を少なくSDGsな実験を

Danielin pariston pitoisuuden säätäminen

#Sinkkisulfaatti-liuos 5 %: 9,8 g sinkkisulfaattia ja 100 g vettä. #Kuparisulfaatti-liuos n. 17 %: 35,7 g kuparisulfaattia ja 100 g vettä.

Tarkemmat tiedot löydät täältä:

準備が楽々「ハンバーガー式ダニエル電池」で生徒の探究心を刺激！

Muita hyödyllisiä lähteitä

＊ Happamuuden ja emäksisyyden testaus: Tässä kokeessa riittää, että lakmuspaperin väri muuttuu. Yleensä pitoisuus 0,3–1 mol/L on riittävä. 0,3 mol/L:n liuokseen suhde on vahva suolahappo:vesi = 1:39. ＊ Metallien reaktio vetyyn: Tässä kokeessa tarvitaan korkeampaa pitoisuutta. Laimenna n. 3 mol/L:n pitoisuuteen. Vahva suolahappo:vesi = 1:3.

Lähde: https://www.ice.or.jp/nc/?action=common_download_main&upload_id=1169

Yhteystiedot

Tutustu tieteen ihmeisiin hauskasti ja helposti! Täältä löydät vinkkejä ja niksejä hauskoihin kotikokeisiin.
・Lisätietoja minusta, Ken Kuwakosta, löydät täältä
・Jos haluat tilata palveluitani (kirjoittaminen, luennot, tiedekerhot, TV-konsultointi, esiintymiset), ota yhteyttä täällä
・Artikkelipäivitykset julkaistaan X:ssä!

Kagaku no Neta Channel (Tieteen juttuja -kanava) jakaa kokeiluvideoita!