Obliczanie stężenie substancji chemicznej rozwiązanie jest podstawową umiejętnością, którą wszyscy studenci chemii muszą rozwinąć na wczesnym etapie studiów. Co to jest koncentracja? Stężenie odnosi się do ilości solute który jest rozpuszczony w rozpuszczalnik. Zwykle uważamy substancję rozpuszczoną za substancję stałą, którą dodaje się do rozpuszczalnika (np. Dodając sól kuchenną do wody), ale substancja rozpuszczona może łatwo istnieć w innej fazie. Na przykład, jeśli dodamy niewielką ilość etanolu do wody, wówczas etanol jest substancją rozpuszczoną, a woda jest rozpuszczalnikiem. Jeśli dodamy mniejszą ilość wody do większej ilości etanolu, woda może być solute!
Jak obliczyć jednostki stężenia
Po zidentyfikowaniu substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika w roztworze jesteś gotowy określić jego stężenie. Stężenie można wyrazić na kilka różnych sposobów, używając skład procentowy masy, procent objętości, ułamek molowy, molarność, molowośćlub normalność.
-
Skład procentowy według masy (%)Jest to masa substancji rozpuszczonej podzielona przez masę roztworu (masa substancji rozpuszczonej plus masa rozpuszczalnika) pomnożona przez 100.
Przykład:
Określ Skład procentowy masowo 100 g roztworu soli, który zawiera 20 g soli.
Rozwiązanie:
20 g NaCl / 100 g roztworu x 100 = 20% roztwór NaCl -
Procent objętości (% v / v) Procent objętości lub procent objętości / objętości jest najczęściej używany do przygotowania roztworów płynów. Procent objętości jest zdefiniowany jako:
v / v% = [(objętość substancji rozpuszczonej) / (objętość roztworu)] x 100%
Należy pamiętać, że procent objętości zależy od objętości roztworu, a nie objętości rozpuszczalnik. Na przykład wino zawiera około 12% v / v etanolu. Oznacza to, że na każde 100 ml wina przypada 12 ml etanolu. Ważne jest, aby zdawać sobie sprawę, że objętości cieczy i gazu niekoniecznie są addytywne. Po zmieszaniu 12 ml etanolu i 100 ml wina otrzymasz mniej niż 112 ml roztworu.
Jako inny przykład, 70% v / v alkoholu do wycierania można przygotować, biorąc 700 ml alkoholu izopropylowego i dodając wystarczającą ilość wody, aby uzyskać 1000 ml roztworu (co nie będzie 300 ml). -
Frakcja molowa (X) Jest to liczba moli związku podzielona przez całkowitą liczbę moli wszystkich gatunków chemicznych w roztworze. Pamiętaj, że suma wszystkich ułamków molowych w roztworze zawsze wynosi 1.
Przykład:Jakie są ułamki molowe składników roztworu powstałe po zmieszaniu 92 g glicerolu z 90 g wody? (masa cząsteczkowa wody = 18; masa cząsteczkowa glicerolu = 92)
Rozwiązanie:
90 g wody = 90 g x 1 mol / 18 g = 5 mol wody
92 g glicerolu = 92 g x 1 mol / 92 g = 1 mol glicerolu
suma mol = 5 + 1 = 6 mol
xwoda = 5 mol / 6 mol = 0,833
x glicerol = 1 mol / 6 mol = 0,167
Warto sprawdzić matematykę, upewniając się, że ułamki molowe sumują się do 1:
xwoda + xglicerol = .833 + 0.167 = 1.000 -
Molarność (M) Molarność jest prawdopodobnie najczęściej stosowaną jednostką stężenia. Jest to liczba moli substancji rozpuszczonej na litr roztworu (niekoniecznie taka sama jak objętość rozpuszczalnika!).
Przykład:
Co to jest molarność roztworu powstaje, gdy dodaje się wodę do 11 g CaCl2 zrobić 100 ml roztworu? (Masa cząsteczkowa CaCl2 = 110)
Rozwiązanie:
11 g CaCl2 / (110 g CaCl2 / mol CaCl2) = 0,10 mol CaCl2
100 ml x 1 l / 1000 ml = 0,10 l
molarność = 0,10 mol / 0,10 l
molarność = 1,0 M. -
Molowość (m) Molowość to liczba moli substancji rozpuszczonej na kilogram rozpuszczalnika. Ponieważ gęstość wody w temperaturze 25 ° C wynosi około 1 kilograma na litr, molowość jest w przybliżeniu równa molowości rozcieńczonych roztworów wodnych w tej temperaturze. Jest to przydatne przybliżenie, ale pamiętaj, że jest to tylko przybliżenie i nie ma zastosowania, gdy roztwór ma inną temperaturę, nie jest rozcieńczony lub używa rozpuszczalnika innego niż woda.
Przykład:Jaka jest molowość roztworu 10 g NaOH w 500 g wody? (Masa cząsteczkowa NaOH wynosi 40)
Rozwiązanie:
10 g NaOH / (40 g NaOH / 1 mol NaOH) = 0,25 mol NaOH
500 g wody x 1 kg / 1000 g = 0,50 kg wody
molowość = 0,25 mol / 0,50 kg
molowość = 0,05 M / kg
molowość = 0,50 m -
Normalność (N) Normalność jest równy gram równoważnika wagi substancji rozpuszczonej na litr roztworu. Gram równoważnik masy lub równoważnik jest miarą zdolności reaktywnej danej cząsteczki. Normalność jest jedyną jednostką stężenia zależną od reakcji.
Przykład:
1 M kwas siarkowy (H2WIĘC4) wynosi 2 N dla reakcji kwasowo-zasadowych, ponieważ każdy mol kwasu siarkowego zapewnia 2 mole H+ jony Z drugiej strony, 1 M kwas siarkowy to 1 N do strącania siarczanem, ponieważ 1 mol kwasu siarkowego zapewnia 1 mol jonów siarczanowych. -
Gramów na litr (g / L)
Jest to prosta metoda przygotowania roztworu na podstawie gramów substancji rozpuszczonej na litr roztworu. -
Formalność (F)
Formalne rozwiązanie jest wyrażone w odniesieniu do jednostek masy formuły na litr roztworu. -
Części na milion (ppm) i części na miliard (ppb)Stosowane w przypadku bardzo rozcieńczonych roztworów, jednostki te wyrażają stosunek części substancji rozpuszczonej na 1 milion części roztworu lub 1 miliard części roztworu.
Przykład:
Stwierdzono, że próbka wody zawiera 2 ppm ołowiu. Oznacza to, że na każdy milion części dwie z nich są ołowiu. Tak więc, w próbce wody o masie jednego grama, ołowiu przypadałyby dwie milionowe grama. W przypadku roztworów wodnych przyjmuje się, że gęstość wody wynosi 1,00 g / ml dla tych jednostek stężenia.
Jak obliczyć rozcieńczenia
ty rozcieńczyć roztwór za każdym razem, gdy dodajesz rozpuszczalnik do roztworu. Dodanie rozpuszczalnika daje roztwór o niższym stężeniu. Można obliczyć stężenie roztworu po rozcieńczeniu, stosując to równanie:
M.jaV.ja = M.faV.fa
gdzie M to molarność, V to objętość, a indeksy dolne i if odnoszą się do wartości początkowej i końcowej.
Przykład:
Ile mililitrów 5,5 M NaOH potrzeba do przygotowania 300 ml 1,2 M NaOH?
Rozwiązanie:
5,5 M x V1 = 1,2 M x 0,3 L.
V.1 = 1,2 M x 0,3 L / 5,5 M
V.1 = 0,065 l
V.1 = 65 ml
Tak więc, aby przygotować 1,2 M roztwór NaOH, wlewasz 65 ml 5,5 M NaOH do swojego pojemnika i dodajesz wodę, aby uzyskać końcową objętość 300 ml