Einführung
Für einen Chemiker ist es oft notwendig zu wissen, wie er chemische Lösungen in der richtigen Konzentration herstellen kann. In diesem Beitrag wird beschrieben, wie ein Chemiker 500 Gramm einer 5%igen wässrigen Salzsäurelösung (HCl) aus einer 37%igen (nach Masse) HCl-Stammlösung herstellen kann.
Um 500 g einer 5%igen wässrigen HCl-Lösung herzustellen, muss der Chemiker einige grundlegende Informationen über den gelösten Stoff und die Lösung haben. Der Chemiker muss zunächst die Menge des Lösungsmittels und des gelösten Stoffes bestimmen, die zur Herstellung der Lösung benötigt werden. Insbesondere muss der Chemiker bestimmen, wie viele Liter des Lösungsmittels (Wasser) und wie viele Mole des gelösten Stoffes (HCl) zur Herstellung der Lösung benötigt werden (Hill & Finster, 2010, S. 90). Es ist erwähnenswert, dass die Konzentration einer Lösung die Anzahl der Mole einer Substanz geteilt durch die Anzahl der Liter der Lösung ist.
Sicherheitsvorkehrungen
Beim Umgang mit potenziell schädlichen Substanzen wie konzentrierter HCl sind Sicherheitsvorkehrungen unerlässlich. Zu den Sicherheitsvorkehrungen, die bei der Herstellung der wässrigen HCl-Lösung zu treffen sind, gehören das Tragen von Schutzhandschuhen, eines Laborkittels und eines Augenschutzes (Nielsen, 2010, S.98). Es ist auch wichtig, dass das Lösungsmittel, in diesem Fall Wasser, zuerst zugegeben wird, bevor die HCl hinzugefügt wird. Die Zugabe von Wasser zu einer konzentrierten HCl-Lösung führt oft zu einer heftigen Reaktion (Hill & Finster, 2010, S. 5-4), die die Person, die die Lösung vorbereitet, verletzen kann. Auch die HCl-Säure sollte vorsichtig gehandhabt werden. Außerdem sollte für das Mischen eine säurefeste Dunstabzugshaube verwendet werden. Falls die Säure auf die Haut gelangt, sollte das Opfer die Haut mit viel Wasser waschen.
Wesentliche Berechnungen
Benötigt der Chemiker 500 g einer 5%igen HCl-Lösung, so ist die benötigte Masse an HCl wie unten angegeben. Beachte das,
Die benötigte Menge reiner HCl beträgt also 25 g (500 g * 0,05 g), während die benötigte Wassermenge 475 g (500 g – 25 g) beträgt. Da die Stammlösung jedoch etwas Wasser enthält, muss die benötigte Wassermenge weniger als 475 g betragen.
Da die HCl-Stammlösung 37 Masseprozent hat und etwas Wasser enthält, ist HCl / (HCl + H2O) 0,37. Die Menge der Lösung, die der Stammlösung entnommen werden muss, damit wir nur 25 g HCl haben, wird wie folgt bestimmt. Sei s die Mischung aus Salzsäure (HCl) und Wasser (H2O).
25 / s = 0.37
s = 25/0,37 = 67,57g
Daher sollten wir 67,57 g der Mischung aus HCl und H2O aus der HCl-Stammlösung erhalten. Die Menge des Wassers in der 67,57 g Lösung beträgt 42,57 g (67,57 g – 25 g). Da wir 25 g HCl und 42,57 g Wasser aus der Stammlösung haben, benötigen wir nur 432,43 g (475 g – 42,57 g) zusätzliches Wasser, um 500 g der 5%igen HCl-Lösung herzustellen.
Mischen von HCl und Wasser
Nachdem die notwendigen Vorkehrungen getroffen wurden und die benötigte Menge an Lösungsmittel (Wasser) und gelösten Stoffen (HCl) bekannt ist, besteht der nächste Schritt in der eigentlichen Mischung von HCl und Wasser. Zu den benötigten Geräten und Werkzeugen gehören eine Dunstabzugshaube, ein Messkolben, ein Becherglas und ein Glastrichter. Die einzelnen Schritte sind wie folgt:
Referenzen
Hill, R. H. & Finster, D. (2010). Laborsicherheit für Chemiestudenten. Hoboken, New Jersey: John Wiley and Sons.
Nielsen, S. S. (2010). Laborhandbuch Lebensmittelanalyse. London: Springer.