Larutan piawai dan pencairan

Halaman ini meliputi satu standard kandungan Tingkatan 4 sahaja: larutan piawai dan pencairan. Larutan piawai ialah rujukan yang anda titratkan terhadapnya, jadi menyediakannya dengan betul dan mengira pencairan dengan tepat ialah kemahiran amali yang diperiksa peperiksaan dalam Kertas 2 dan pentaksiran amali. Matematiknya pendek, satu idea pemuliharaan dan satu formula, tetapi langkah kaedah mesti tepat.

Apa itu larutan piawai

Larutan piawai ialah larutan yang kepekatannya diketahui dengan tepat. Anda membuatnya apabila memerlukan kemolaran yang boleh dipercayai dan diketahui dengan tepat, contohnya, untuk digunakan dalam pentitratan. Ia disediakan daripada bahan terlarut yang boleh ditimbang dengan tepat dan dilarutkan kepada isi padu jumlah yang diketahui.

Radas utama ialah kelalang volumetrik (juga dipanggil kelalang isi padu), yang ditentukur untuk mengandungi satu isi padu tepat, seperti 250.0 cm³, apabila diisi ke tanda yang tergores.

Menyediakan larutan piawai, kaedahnya

Langkah di bawah kerap diperiksa sebagai senarai berurutan, jadi pelajarinya mengikut turutan:

1. Timbang jisim bahan terlarut yang diperlukan dengan tepat menggunakan neraca elektronik.
2. Larutkan bahan terlarut dalam isi padu kecil air suling dalam bikar, kacau dengan rod kaca.
3. Pindahkan larutan ke dalam kelalang volumetrik melalui corong turas; bilas bikar dan rod dengan air suling dan tambahkan bilasan itu, supaya tiada bahan terlarut tertinggal.
4. Tambah air suling sehingga aras hampir dengan tanda, kemudian guna penitis untuk membawa bahagian bawah meniskus tepat ke atas tanda senggatan.
5. Sumbat dan songsangkan kelalang beberapa kali untuk mengadun sepenuhnya, memberi larutan berkepekatan seragam dan diketahui.

Dua butiran memperoleh markah: membilas bikar (semua bahan terlarut mesti sampai ke kelalang) dan membaca meniskus pada aras mata (supaya isi padu tepat).

Pencairan: mengapa mol dipulihara

Pencairan bermaksud menambah lebih banyak air (pelarut) kepada larutan untuk menurunkan kepekatannya. Menambah air tidak menambah atau membuang bahan terlarut, jadi bilangan mol bahan terlarut kekal sama sebelum dan selepas pencairan. Hanya isi padu, dan oleh itu kepekatan, yang berubah.

Kerana mol = kemolaran × isi padu, dan mol tidak berubah:

M₁V₁ = M₂V₂

di mana M₁, V₁ ialah kemolaran dan isi padu sebelum pencairan, dan M₂, V₂ ialah yang selepas. Selagi kedua-dua isi padu menggunakan unit yang sama, anda tidak perlu pun menukar kepada dm³ di sini.

Contoh penyelesaian

Soalan. Seorang pelajar mempunyai 25.0 cm³ asid hidroklorik 2.0 mol dm⁻³. Dia mencairkannya dengan air suling kepada isi padu jumlah 250 cm³ dalam kelalang volumetrik. Kira kemolaran asid yang dicairkan.

Langkah 1, Tuliskan nilai yang diketahui. M₁ = 2.0 mol dm⁻³, V₁ = 25.0 cm³, V₂ = 250 cm³, M₂ = ?

Langkah 2, Guna formula pencairan. M₁V₁ = M₂V₂, jadi M₂ = (M₁V₁) ÷ V₂.

Langkah 3, Gantikan. M₂ = (2.0 × 25.0) ÷ 250 = 50 ÷ 250 = 0.2 mol dm⁻³.

Langkah 4, Semakan logik. Isi padu meningkat sepuluh kali ganda (25 → 250 cm³), jadi kepekatan sepatutnya jatuh sepuluh kali ganda (2.0 → 0.2 mol dm⁻³). Betul.

Jawapan. Kemolaran asid yang dicairkan ialah 0.2 mol dm⁻³.

Soalan latihan

Soalan. Berapakah isi padu natrium hidroksida 1.0 mol dm⁻³ yang mesti dicairkan dengan air suling untuk menyediakan 500 cm³ larutan natrium hidroksida 0.1 mol dm⁻³?

Jawapan. Guna M₁V₁ = M₂V₂ dengan M₁ = 1.0 mol dm⁻³, M₂ = 0.1 mol dm⁻³, V₂ = 500 cm³. Maka V₁ = (M₂V₂) ÷ M₁ = (0.1 × 500) ÷ 1.0 = 50 cm³. Sukat 50 cm³ larutan 1.0 mol dm⁻³ dengan pipet atau buret, pindahkan ke kelalang volumetrik 500 cm³, dan tambah air suling hingga ke tanda.

Petua peperiksaan

Untuk pencairan, mol bahan terlarut tidak berubah, nyatakan ini jika soalan meminta anda menerangkan pengiraan, kerana itulah sebab M₁V₁ = M₂V₂ berfungsi. Apabila anda menggunakan formula, kedua-dua isi padu boleh kekal dalam cm³ asalkan ia sepadan, tetapi mana-mana kepekatan yang anda petik mesti dalam mol dm⁻³. Untuk kaedah penyediaan, sentiasa sertakan membilas bikar dan rod kaca dan membaca meniskus pada aras mata; dua langkah ini paling kerap ditinggalkan dan setiap satu bernilai satu markah.

Variasi lazim yang perlu dijangka

Peperiksaan menggabungkan semula idea yang sama dalam beberapa cara yang boleh diramal. Ia mungkin memberi anda jisim bahan terlarut dan isi padu kelalang serta meminta kemolaran larutan piawai, itu sebenarnya pengiraan kepekatan daripada standard 6.3, jadi cari mol (jisim ÷ jisim molar) dan bahagikan dengan isi padu dalam dm³. Ia mungkin memberi anda larutan stok pekat dan sasaran serta bertanya isi padu yang perlu diambil, itu formula pencairan disusun semula untuk V₁, tepat seperti dalam soalan latihan. Atau ia mungkin menunjukkan rajah penyediaan dan meminta anda mengenal pasti radas atau mengesan kesilapan, seperti gagal membilas bikar atau mengisi melepasi tanda.

Mana-mana bentuk yang muncul, sauhkan jawapan anda pada dua ayat: larutan piawai mempunyai kepekatan yang diketahui dengan tepat ditepatkan kepada isi padu tetap dalam kelalang volumetrik, dan pencairan memulihara mol jadi M₁V₁ = M₂V₂. Daripada dua idea itu setiap soalan pada standard ini menyusul. Ini juga titik di mana teknik amali yang teliti mula penting untuk markah, jadi latih kaedah berurutan sehingga anda boleh menulisnya tanpa pancingan.

Kedudukan dalam bab

Ini standard kandungan 6.4 bab Asid, Bes dan Garam. Ia menggunakan kemolaran daripada standard 6.3 dan menyediakan larutan yang diketahui dengan tepat yang akan anda titratkan dalam standard 6.5. Latih pengiraan dalam contoh penyelesaian dan semak langkah kaedah terhadap soalan latihan. Dalam kelas 1-ke-1 Kimia SPM dalam talian kami, diajar dalam bahasa Inggeris, dari RM50/jam, guru kami melatih kaedah penyediaan dan formula pencairan bersama, kerana Kertas 2 sering memasangkan pengiraan dengan langkah amali dalam satu soalan.

Ringkasan pantas

• Larutan piawai: kepekatan diketahui dengan tepat; ditepatkan ke tanda dalam kelalang volumetrik.
• Inti kaedah: timbang, larutkan, pindah + bilas, tepatkan ke tanda pada aras mata, adun.
• Pencairan menambah air; mol bahan terlarut dipulihara.
• M₁V₁ = M₂V₂, isi padu boleh berkongsi mana-mana unit; kepekatan dalam mol dm⁻³.