關(guān)于人工海水配制過(guò)程中一些問(wèn)題的探討
關(guān)于人工海水的配制,我曾經(jīng)發(fā)表過(guò)一篇介紹。(人工海水的配制)但是,有同仁向我提出了關(guān)于配置過(guò)程中關(guān)于控制離子濃度的一些問(wèn)題,我將會(huì)在這篇文章里對(duì)相關(guān)的問(wèn)題進(jìn)行說(shuō)明。
Q1:如果想要調(diào)控溶液中的陰離子濃度,是否需要改變與之相關(guān)的所有陽(yáng)離子濃度?
A1:是的,不僅要改變和這種陰離子有直接聯(lián)系的陽(yáng)離子的試劑的濃度(如我要改變氯離子濃度,就要改變氯化鈉和氯化鉀的量),因?yàn)槿斯ずK锊煌x子的量是有定比的,所以其他離子的試劑的量也要改變(在上面那個(gè)例子中,假設(shè)鈉離子和鎂離子的量的比是1:1,加入的硫酸鎂中鎂離子的質(zhì)量也要和氯化鈉中鈉離子的質(zhì)量相等,一般陰離子的占比不算,只算陽(yáng)離子)
Q2:在這樣一張圖里如何計(jì)算出氯離子的濃度?

A2:如果是質(zhì)量分?jǐn)?shù)的話直接通過(guò)初中知識(shí)算出氯離子的總質(zhì)量,再通過(guò)已有數(shù)據(jù)(溶液的質(zhì)量可以先配置再量[doge])做出溶液的總質(zhì)量,最后計(jì)算出氯離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù);如果是物質(zhì)的量濃度的話就算出氯離子的質(zhì)量后,再通過(guò)氯離子的摩爾質(zhì)量算出氯離子有多少摩爾,就直接說(shuō)XXmol/L就好了
Q3:如果想要配置3.5%或5%的氯離子濃度,總?cè)芤合胍?L的話,鈉鉀鎂克數(shù)要怎么計(jì)算?
A3:要算的是氯離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù),我們要先直接用1L乘以海水的平均密度得到人工海水的質(zhì)量,然后再求出氯離子的質(zhì)量,再通過(guò)氯離子的摩爾質(zhì)量推出氯離子的物質(zhì)的量,再根據(jù)鈉離子、鉀離子和鎂離子的比來(lái)求出三種離子的鹽所該放的量
以下是一個(gè)理想模型,假設(shè)人工海水中只有鈉、鎂、鈣、鉀四種陽(yáng)離子和氯離子一種陰離子,人工海水的體積為1L,單獨(dú)控制氯離子濃度為5%(3.5%的計(jì)算同理)。因?yàn)橹豢刂坡入x子的濃度,所以如果提供鎂離子的試劑是硫酸鎂的話,硫酸根離子質(zhì)量不管(如果需要控制兩種陰離子的濃度的話,就要將不同的試劑分開(kāi)來(lái)算)。


Q4:我去百度是鈉3鎂2鉀1,如果按這個(gè)配比氯離子濃度我配不成質(zhì)量濃度5%。然后這是我自己按計(jì)算算出來(lái)的配比,這個(gè)配比合理嗎?NaCl會(huì)偏高不?

A4:鈉3鎂2鉀1是僅從陽(yáng)離子比例來(lái)配制的結(jié)果,不考慮陰離子。在這張配比圖里氯離子的總質(zhì)量是19.7557克,如果想要氯離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是5%的話,就需要人工海水的總質(zhì)量是395.114克,那就要看怎么配制了。(實(shí)話說(shuō)一般用途的人工海水不需要那么多離子,具體還是看用途,用來(lái)研究緩沖體系的要放碳酸鹽和碳酸氫鹽,研究腐蝕的要放另外一些物質(zhì)。我自己的是探究犧牲陽(yáng)極法的,要求不高。至于養(yǎng)魚的,直接買吧)
Q5:類海水怎么配,所用的化學(xué)試劑體積分?jǐn)?shù)是多少,各化學(xué)試劑用多少才能配出來(lái)類海水溶液?是這些試劑嗎,那這些試劑要加多少克,是把所有的試劑混合嗎?

A5:以上試劑中硅烷衍生物不要,其他的可以按需保留。我假設(shè)需要100克人工海水,陽(yáng)離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%,則鈉離子要3克,鎂離子要2克,鉀離子要1克。陰離子看需求放,可以全部都是一種離子,也可以放多種離子。鹽的質(zhì)量可以通過(guò)陽(yáng)離子質(zhì)量進(jìn)行相對(duì)分子質(zhì)量計(jì)算求出,具體的是初一知識(shí),上網(wǎng)查。
Q6:我想問(wèn)一下,我們?cè)撊绾慰刂迫芤褐校ū热缛斯ずK┞入x子的濃度是5%?(這是我自己在與@Apollo-思兼?(也是大佬)的討論中問(wèn)的)
A6:你是說(shuō)工業(yè)上還是實(shí)驗(yàn)室呢?你說(shuō)的濃度是體積分?jǐn)?shù)還是質(zhì)量分?jǐn)?shù)?如果是工業(yè)上的話,我們一般用氯離子單滲透膜;實(shí)驗(yàn)室的話,自己配就可以了?,用去離子水和氯化鈉配溶液。氯離子濃度是5%肯定可以做到的,但如果你要模擬人工海水,那可能還要加別的鹵鹽。你的意思是是不是要在反應(yīng)中控制溶液中氯離子濃度恒定在5%?(這個(gè)真沒(méi)有,我自己對(duì)反應(yīng)目前是沒(méi)有這么高的要求的)這個(gè)在實(shí)驗(yàn)室里就比較難搞了,一般還是用氯離子單滲膜,或者你進(jìn)行稀溶液實(shí)驗(yàn)。比如你弄一泳池的水,配成5%的氯化鈉溶液,用這個(gè)溶液做實(shí)驗(yàn),那么,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中氯離子濃度變化就可以忽略不計(jì),我們就可以認(rèn)為整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中氯離子濃度恒定在5%。然后監(jiān)控溶液中氯離子濃度的方法,我們一般用電化學(xué)方法,就是用氯離子響應(yīng)電極,工作原理和pH計(jì)類似。(我自己有對(duì)原話進(jìn)行語(yǔ)言表達(dá)上的修改)
總之,我已經(jīng)講了離子濃度的控制,至于溶液的具體配制的話,請(qǐng)直接參考九年級(jí)下冊(cè)化學(xué)課本中的“配制一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液”和高中化學(xué)課本必修一的“配制一定物質(zhì)的量溶液”。(評(píng)論區(qū)可作為討論區(qū))
勘誤:在人工海水的配制當(dāng)中鈉、鉀、鎂離子的比例是我那時(shí)在一個(gè)UP的視頻里看到的,當(dāng)時(shí)未經(jīng)過(guò)具體考證就采用了,當(dāng)時(shí)主要是想表現(xiàn)出容量瓶的使用。正確的比例有兩種:(1)粗略的話是鈉3鎂2鉀1;(2)精確的話是可以參考正文里的圖。