Her kan du stille spørsmål vedrørende problemer og oppgaver i matematikk for videregående skole og oppover på høyskolenivå. Alle som føler trangen er velkommen til å svare.
Hei!
Jeg trenger hjelp med denne oppgaven, setter veldig stor pris på svar!
En familie har boret etter vann i fast fjell. Vannet gir problemer med kalkutfellinger, og familien vil derfor analysere vanninnholdet av kalsium og magnesium i vannet.
Til 100mL vannprøve tilsettes NH4Cl/NH3-buffer og indikator. Løsningen titreres mot 0.0100mol/L EDTA-løsning, og det går med 17.9mL av løsningen når ekvivalenspunktet er nådd. Både Ca2+ og Mg2+ blir titrert ved denne analysen.
Deretter måler vi ut 100mL vannprøve på ny og tilsetter 10mL NaOH-løsning. Mg2+ blir da utfelt som Mg(OH)2 (s). Løsningen tilsettes indikator og titreres mot 0.0100 mol/L EDTA-løsning. Det går med 14.0mL av løsningen når ekvivalenspunktet er nådd.
Regn ut konsentrasjon av Ca2+ og Mg2+ i vannet. Regn også ut hvor mange mg Ca2+ og Mg2+ som finnes oppløst per liter vann.
Informasjonen om tilsetning av $NH_3/NH_4^+$-bufferen i den første analysen og $NaOH$-løsningen i den andre analysen affiserer ikke beregningene våre. Tilsetningen av bufferen sørger bare for at løsningen er nær pH = 10 (som er viktig for å få forskjøvet likevekten tilstrekkelig nok til at så mye som mulig av ionene i løsningen reagerer med EDTA) og $NaOH$-løsningen sørger for utfelling av $Mg^{2+}$. De har ikke mer med beregningene å gjøre.
Vi setter $EDTA$ til $H_2A$.
Vi har følgende reaksjonslikninger mellom EDTA og $Mg^{2+}$ og $Ca^{2+}$.
La oss først regne ut stoffmengden total i den første analysen. Vi kan kalle den $n_{tot}$ og den består av $n_{Mg^{2+}}$ og $n_{Ca^{2+}}$.
Volumet til prøveløsningen i den første analysen er $V_1 = 100 \ mL = 100 \cdot 10^{-3} \ L$. Samtidig vet vi at konsentrasjonen av EDTA er $[EDTA] = [H_2A] = 0.0100 \ M$ og at $V_{H_2A} = 17.9 \ mL = 17.9 \cdot 10^{-3} \ L$
Vi ser at forholdet mellom EDTA og $Mg^{2+}$ og $Ca^{2+}$ er 1:1. Dermed er $n_{tot} = n_{H_2A} = [H_2A]V_{H_2A}$
Dermed
\[n_{tot} = 0.0100 \ M \cdot 17.9 \cdot 10^{-3} \ L = 1.79\cdot 10^{-4} \ mol\]
I den andre analysen feller vi ut $Mg^{2+}$ og dermed kan vi finne ut stoffmengden til $Ca^{2+}$.
Her er det oppgitt at volumet av prøveløsningen $V_2 = 100 \ mL = 100 \cdot 10^{-3} \ L$. Videre forbrukes det 14 mL av EDTA, altså $V_{H_2A} = 14 mL = 14 \cdot 10^{-3} \ L$.
Forholdet mellom $Ca^{2+}$ og $H_2A$ er fortsatt 1:1, derfor har vi at
Vi antar at stoffmengden i begge løsningene er den samme. Dette betyr at differansen mellom stoffmengden i den første analysen, $n_{tot}$ og stoffmengden av vi nå fant, $n_{Ca^{2+}}$ gir oss $n_{Mg^{2+}}$.
Vi kan nå regne ut konsentrasjonene deres. Siden $V_1 = V_2 = 100 \ mL$ kan vi bruke hvilken av løsningene sitt volum vi måtte ønske for å beregne konsentrasjonene av ionene.
Det er ingen spesiell grunn til at jeg har byttet ut $M$ med $mol/L$ i den siste utregningen annet enn at det skal være forklarende for deg. Du kan godt bare bruke $M$ og $mM$ i stedet for $mol/L$ og $mmol/L$.
Hei!
Tusen takk for svar.
Jeg forstår utregningen, men jeg forstår ikke hvorfor analyse II kun gir konsentrasjonen av kun Ca2+.
Hvorfor gir ikke analyse I stoffmengde av Ca2+ og Mg2+, men heller ntotalt?
trengerkjemihjelp skrev:Hei!
Tusen takk for svar.
Jeg forstår utregningen, men jeg forstår ikke hvorfor analyse II kun gir konsentrasjonen av kun Ca2+.
Hvorfor gir ikke analyse I stoffmengde av Ca2+ og Mg2+, men heller ntotalt?
Analyse 1 gir stoffmengden av både $Ca^{2+}$ og $Mg^{2+}$ tilsammen fordi EDTA reagerer med begge ionene. Jeg kalte denne stoffmengden for $n_{tot}$, der $n_{tot} = n_{Ca^{2+}} + n_{Mg^{2+}}$.
Vi kan ikke vite utifra analyse 1 hvor stor stoffmengde av $n_{tot}$ som $Ca^{2+}$ og $Mg^{2+}$ utgjør før vi også gjør analyse 2 nettopp fordi EDTA reagerer med begge.
I analyse 2 felles det ut $Mg^{2+}$ som var løst opp før titreringen siden vi tilsatte $NaOH(aq)$ og følgende utfellingsreaksjon skjer
Så vi antar da at all $Mg^{2+}$ er utfelt i analyse 2. Derfor vil EDTA kun reagere med $Ca^{2+}$-ioner, og følgelig vil vi kun finne $n_{Ca^{2+}}$ ved titrering av denne løsningen.
