Δεδομένου του
(Credits to @G.Patton)6,2g μεθυλαμίνης σε 35mL νερού (παρασκευάζεται με την προσθήκη διαλύματος 7,9g (198mmol) υδροξειδίου του νατρίου σε 20mL κρύου νερού σε ψυχρό διάλυμα 13,5g μεθυλαμίνης HCl σε 15mL νερού). Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ένα διάλυμα μεθυλαμίνης 15%.
Θέλουμε να το κλιμακώσουμε ώστε να προκύψει ένα διάλυμα μεθυλαμίνης 21%. Θέλουμε να μάθουμε πόσο διάλυμα μπορούμε να αποδώσουμε όταν χρησιμοποιούνται 25kg HCI μεθυλαμίνης σε αυτή τη σύνθεση. Η πυκνότητα της μεθυλαμίνης είναι 0,70 g/mL στους 20 °C.
Για να κλιμακώσουμε τη σύνθεση και να προσδιορίσουμε την ποσότητα του διαλύματος που μπορεί να παραχθεί όταν χρησιμοποιούνται 25 kg HCl μεθυλαμίνης, πρέπει να εκτελέσουμε ορισμένους υπολογισμούς. Ας τους αναλύσουμε βήμα προς βήμα.
- Υπολογίστε τα μόρια της μεθυλαμίνης HCl που χρησιμοποιούνται: Η μοριακή μάζα της μεθυλαμίνης HCl είναι 31,06 g/mol. Μόρια HCl μεθυλαμίνης = μάζα / μοριακή μάζα Μόρια HCl μεθυλαμίνης = 25.000 g / 31,06 g/mol Μόρια HCl μεθυλαμίνης = 804,67 mol
- Υπολογίστε τα mol της μεθυλαμίνης: Η μεθυλαμίνη και η μεθυλαμίνη HCl έχουν στοιχειομετρική αναλογία 1:1, οπότε τα mol της μεθυλαμίνης θα είναι τα ίδια με τα mol της μεθυλαμίνης HCl.
- Υπολογίστε τον όγκο του διαλύματος μεθυλαμίνης HCl που χρησιμοποιήθηκε: Η πυκνότητα του μεθυλαμινικού HCl δεν παρέχεται, επομένως δεν μπορούμε να μετατρέψουμε άμεσα τη μάζα σε όγκο. Ωστόσο, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τη γνωστή συγκέντρωση για να υπολογίσουμε τον όγκο. Δίνεται: 1:
- 13,5 g HCl μεθυλαμίνης
- 15 mL νερό Μπορούμε να υποθέσουμε ότι η πυκνότητα του διαλύματος είναι 1 g/mL. Συνολικός όγκος διαλύματος HCl μεθυλαμίνης = 13,5 g + 15 mL = 28,5 mL
- Υπολογίστε τον όγκο του διαλύματος υδροξειδίου του νατρίου που χρησιμοποιήθηκε: Δίνεται: 1:
- 7,9 g υδροξείδιο του νατρίου
- 20 mL κρύο νερό Συνολικός όγκος διαλύματος υδροξειδίου του νατρίου = 7,9 g + 20 mL = 27,9 mL
- Υπολογίστε τον συνολικό όγκο του αρχικού διαλύματος μεθυλαμίνης 15%: Συνολικός όγκος = όγκος διαλύματος HCl μεθυλαμίνης + όγκος διαλύματος υδροξειδίου του νατρίου + όγκος νερού Συνολικός όγκος = 28,5 mL + 27,9 mL + 35 mL = 91,4 mL
- Υπολογίστε τη μάζα της μεθυλαμίνης που χρησιμοποιήθηκε στο αρχικό διάλυμα: Δίνεται: 1:
- 13,5 g μεθυλαμίνης HCl Η μοριακή μάζα της μεθυλαμίνης HCl είναι 31,06 g/mol και η μοριακή μάζα της μεθυλαμίνης είναι 31,06 g/mol - 36,46 g/mol = -5,40 g/mol. Μάζα μεθυλαμίνης = mol μεθυλαμίνης HCl × μοριακή μάζα μεθυλαμίνης Μάζα μεθυλαμίνης = 13,5 g × (31,06 g/mol - 36,46 g/mol) / 31,06 g/mol Μάζα μεθυλαμίνης = 13,5 g × 0,825 Μάζα μεθυλαμίνης = 11,14 g
- Υπολογίστε τη συγκέντρωση του αρχικού διαλύματος μεθυλαμίνης: Συγκέντρωση = (μάζα μεθυλαμίνης / συνολικός όγκος) × 100 Συγκέντρωση = (11,14 g / 91,4 mL) × 100 Συγκέντρωση = 12,17%
- Υπολογίστε την επιθυμητή μάζα μεθυλαμίνης στο τελικό διάλυμα: Δίνεται: 1:
- Επιθυμητή συγκέντρωση: 21%
- Επιθυμητός συνολικός όγκος: Μάζα μεθυλαμίνης = (21/100) × V mL × 0,70 g/mL
- Θέστε μια εξίσωση για την επίλυση του άγνωστου όγκου (V) χρησιμοποιώντας την επιθυμητή συγκέντρωση και τη μάζα της μεθυλαμίνης: (μάζα της μεθυλαμίνης / V mL) × 100 = 21% (0,70 g/mL)
- Υπολογίστε την επιθυμητή μάζα μεθυλαμίνης στο τελικό διάλυμα: Δίνεται: 1:
- Επιθυμητή συγκέντρωση: 21%
- Επιθυμητός συνολικός όγκος: Άγνωστος (ας τον ονομάσουμε V mL) Μάζα μεθυλαμίνης = (21/100) × V mL × 0,70 g/mL
- Θέστε μια εξίσωση για την επίλυση του άγνωστου όγκου (V) χρησιμοποιώντας την επιθυμητή συγκέντρωση και τη μάζα της μεθυλαμίνης: (μάζα της μεθυλαμίνης / V mL) × 100 = 21% (0,70 g/mL) × (μάζα της μεθυλαμίνης / V mL) × 100 = 21% (0,70 g/mL) × (μάζα της μεθυλαμίνης / V mL) = 0,21 0,70 × μάζα της μεθυλαμίνης = 0,21 × V mL V mL = (0,70 × μάζα της μεθυλαμίνης) / 0,21
- Μετατρέψτε τον όγκο από χιλιοστόλιτρα σε λίτρα: V λίτρα = V mL / 1000
μάζα μεθυλαμίνης = 25.000 g V mL = (0,70 × 25.000 g) / 0,21 V mL = 83.333,33 ml V λίτρα = 83.333,33 ml / 1000 V λίτρα ≈ 83,33 λίτρα
Επομένως, όταν χρησιμοποιείτε 25 kg HCl μεθυλαμίνης σε αυτή τη σύνθεση, μπορείτε να παράγετε περίπου 83,33 λίτρα διαλύματος μεθυλαμίνης 21%.
Ο πίνακας είναι πραγματικός.
