Υπολογισμός συγκεντρώσεων με μονάδες και αραιώσεις

Υπολογισμός του συγκέντρωση ενός χημικού προϊόντος λύση είναι μια βασική δεξιότητα που όλοι οι μαθητές της χημείας πρέπει να αναπτύξουν νωρίς στις σπουδές τους. Τι είναι η συγκέντρωση; Η συγκέντρωση αναφέρεται στο ποσό των διαλυτό που διαλύεται σε a διαλυτικό μέσο. Θεωρούμε κανονικά μια διαλελυμένη ουσία ως ένα στερεό που προστίθεται σε ένα διαλύτη (π.χ. προσθήκη επιτραπέζιου άλατος στο νερό), αλλά η διαλελυμένη ουσία θα μπορούσε εύκολα να υπάρξει σε άλλη φάση. Για παράδειγμα, αν προσθέσουμε μια μικρή ποσότητα αιθανόλης στο νερό, τότε η αιθανόλη είναι η διαλυμένη ουσία και το νερό είναι ο διαλύτης. Αν προσθέσουμε μια μικρότερη ποσότητα νερού σε μια μεγαλύτερη ποσότητα αιθανόλης, τότε το νερό μπορεί να είναι η διαλυμένη ουσία!

Μόλις προσδιορίσετε τη διαλυμένη ουσία και τον διαλύτη σε μια λύση, είστε έτοιμοι να το κάνετε καθορίζει τη συγκέντρωσή της. Η συγκέντρωση μπορεί να εκφραστεί με διάφορους τρόπους, χρησιμοποιώντας % κατά μάζα, όγκο τοις εκατό, γραμμομοριακό κλάσμα, γραμμομοριακότητα, ματαιότητα, ή κανονικότητα.

1. Ποσοστό Σύνθεσης κατά Μάζα (%)Αυτή είναι η μάζα της διαλελυμένης ουσίας που διαιρείται με τη μάζα του διαλύματος (μάζα διαλυτής ουσίας συν μάζα διαλύτη), πολλαπλασιασμένη επί 100.
   Παράδειγμα:
   Προσδιορίστε το επί τοις εκατό σύνθεσης κατά μάζα ενός διαλύματος άλατος 100 g το οποίο περιέχει 20 g άλατος.
   Λύση:
   20 g NaCl / 100 g διαλύματος χ 100 = 20% διαλύματος NaCl
2. Όγκος όγκου (% v / v) Το ποσοστό επί τοις εκατό ή ο όγκος / όγκος τοις εκατό χρησιμοποιείται συχνότερα κατά την παρασκευή διαλυμάτων υγρών. Το εκατοστιαίο ποσοστό όγκου ορίζεται ως:
   v / v% = [(όγκος διαλελυμένης ουσίας) / (όγκος διαλύματος)] χ 100%
   Σημειώστε ότι το ποσοστό του όγκου είναι σε σχέση με τον όγκο της λύσης και όχι τον όγκο του διαλυτικό μέσο. Για παράδειγμα, ο οίνος είναι περίπου 12% v / v αιθανόλη. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν 12 ml αιθανόλης για κάθε 100 ml κρασιού. Είναι σημαντικό να διαπιστώσετε ότι οι ποσότητες υγρών και αερίων δεν είναι απαραίτητα πρόσθετες. Εάν αναμίξετε 12 ml αιθανόλης και 100 ml οίνου, θα λάβετε λιγότερα από 112 ml διαλύματος.
   Ως ένα άλλο παράδειγμα, μπορεί να παρασκευασθεί αλκοόλη τριβής 70% ο / ο λαμβάνοντας 700 ml ισοπροπυλικής αλκοόλης και προσθήκη επαρκούς ποσότητας νερού για να ληφθούν 1000 ml διαλύματος (το οποίο δεν θα είναι 300 ml).
3. Κλάσμα μορίων (Χ) Αυτός είναι ο αριθμός των γραμμομορίων μιας ένωσης διαιρούμενος με το συνολικό αριθμό γραμμομορίων όλων των χημικών ειδών στο διάλυμα. Λάβετε υπόψη ότι το άθροισμα όλων των γραμμομοριακών κλασμάτων σε μια λύση είναι πάντα ίσο με 1.
   Παράδειγμα:Ποια είναι τα γραμμομοριακά κλάσματα των συστατικών του διαλύματος που σχηματίζονται όταν αναμιγνύονται 92 g γλυκερόλης με 90 g νερού; (μοριακό βάρος νερού = 18; μοριακό βάρος γλυκερόλης = 92)
   Λύση:
   90 g νερού = 90 g χ 1 mol / 18 g = 5 mol νερού
   92 g γλυκερόλης = 92 g χ 1 mol / 92 g = 1 mol γλυκερόλης
   συνολικός mol = 5 + 1 = 6 mol
   Χ_νερό = 5 mol / 6 mol = 0,833
   Χ _{γλυκερόλη} = 1 mol / 6 mol = 0,167
   Είναι καλή ιδέα να ελέγξετε τα μαθηματικά σας, βεβαιώνοντας ότι τα κλάσματα μοριακών προσθέτουν έως 1:
   Χ_νερό + x_{γλυκερόλη} = .833 + 0.167 = 1.000
4. Μοριακότητα (M) Η μοριακότητα είναι ίσως η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη μονάδα συγκέντρωσης. Είναι ο αριθμός των γραμμομορίων διαλύματος ανά λίτρο διαλύματος (όχι απαραίτητα ο ίδιος με τον όγκο του διαλύτη!).
   Παράδειγμα:
   Τι είναι το γραμμομοριακότητας μιας λύσης όταν το νερό προστίθεται σε 11 g CaCl₂ για να φτιαχτούν 100 mL διαλύματος; (Το μοριακό βάρος του CaCl₂ = 110)
   Λύση:
   11 g CaCl₂ / (110 g CaCl₂ / mol CaCI₂) = 0,10 mol CaCl₂
   100 mL χ 1 L / 1000 mL = 0,10 L
   γραμμομοριακότητα = 0.10 mol / 0.10 L
   μοριακότητα = 1,0 Μ
5. Μολικότητα (m) Molality είναι ο αριθμός γραμμομορίων διαλύτη ανά χιλιόγραμμο διαλύτη. Επειδή η πυκνότητα νερού στους 25 ° C είναι περίπου 1 kg ανά λίτρο, η γραμμικότητα είναι περίπου ίση με τη γραμμομοριακότητα για αραιά υδατικά διαλύματα σε αυτή τη θερμοκρασία. Αυτή είναι μια χρήσιμη προσέγγιση, αλλά θυμηθείτε ότι είναι μόνο μια προσέγγιση και δεν ισχύει όταν η λύση είναι σε διαφορετική θερμοκρασία, δεν αραιώνεται ή χρησιμοποιεί διαλύτη διαφορετικό από το νερό.
   Παράδειγμα:Ποια είναι η γραμμικότητα ενός διαλύματος 10 g ΝαΟΗ σε 500 g νερού; (Το μοριακό βάρος του ΝαΟΗ είναι 40)
   Λύση:
   10 g ΝαΟΗ / (40 g ΝαΟΗ / 1 mol ΝθΟΗ) = 0.25 mol ΝθΟΗ
   500 g νερού χ 1 kg / 1000 g = 0,50 kg νερού
   = 0,25 mol / 0,50 kg
   = 0,05 M / kg
   = 0,50 m
6. Κανονικότητα (N) Κανονικότητα είναι ίσο με το γραμμομοριακό βάρος διαλύματος ανά λίτρο διαλύματος. Ένα ισοδύναμο γραμμομοριακό βάρος ή ισοδύναμο είναι ένα μέτρο της ικανότητας αντίδρασης ενός δεδομένου μορίου. Η κανονικότητα είναι η μόνη μονάδα συγκέντρωσης που εξαρτάται από την αντίδραση.
   Παράδειγμα:
   1 Μ θειικό οξύ (Η₂ΕΤΣΙ₄) είναι 2Ν για αντιδράσεις οξέος-βάσης επειδή κάθε γραμμομόριο θειικού οξέος παρέχει 2 γραμμομόρια Η⁺ ιόντα. Από την άλλη πλευρά, 1 Μ θειικό οξύ είναι 1 Ν για καθίζηση θειικού άλατος, δεδομένου ότι 1 γραμμομόριο θειικού οξέος παρέχει 1 γραμμομόριο θειικών ιόντων.
7. Γραμμάτια ανά λίτρο (g / L)
   Αυτή είναι μια απλή μέθοδος παρασκευής μιας λύσης που βασίζεται σε γραμμάρια διαλύματος ανά λίτρο διαλύματος.
8. Διατύπωση (F)
   Μία τυπική λύση εκφράζεται σχετικά με τις μονάδες βάρους τύπου ανά λίτρο διαλύματος.
9. Μέρη ανά εκατομμύριο (ppm) και μέρη ανά δισεκατομμύριο (ppb)Χρησιμοποιούνται για εξαιρετικά αραιά διαλύματα, οι μονάδες αυτές εκφράζουν την αναλογία των μερών διαλυμένης ουσίας ανά 1 εκατομμύριο μέρη του διαλύματος ή 1 δισεκατομμύριο μέρη ενός διαλύματος.
   Παράδειγμα:
   Δείγμα νερού βρέθηκε να περιέχει 2 ppm μόλυβδο. Αυτό σημαίνει ότι για κάθε ένα εκατομμύριο μέρη, δύο από αυτούς οδηγούν. Έτσι, σε ένα γραμμάριο δείγμα νερού, δύο εκατομμυριοστό του ενός γραμμαρίου θα οδηγούσαν. Για τα υδατικά διαλύματα, η πυκνότητα νερού θεωρείται ότι είναι 1,00 g / ml για αυτές τις μονάδες συγκέντρωσης.

Εσείς αραιώστε ένα διάλυμα κάθε φορά που προσθέτετε διαλύτη σε ένα διάλυμα. Η προσθήκη του διαλύτη οδηγεί σε διάλυμα χαμηλότερης συγκέντρωσης. Μπορείτε να υπολογίσετε τη συγκέντρωση ενός διαλύματος μετά από αραίωση εφαρμόζοντας αυτή την εξίσωση:

Μ_ΕγώV_Εγώ = Μ_φάV_φά

όπου M είναι γραμμομοριακότητα, V είναι όγκος και οι δείκτες i και f αναφέρονται στις αρχικές και τις τελικές τιμές.

Παράδειγμα:
Πόσες χιλιοστόλιτρα 5,5 Μ ΝαΟΗ χρειάζονται για την παρασκευή 300 mL 1,2 Μ ΝαΟΗ;

Λύση:
5.5 M x V₁ = 1,2 Μ χ 0,3 L
V₁ = 1,2 Μ χ 0,3 L / 5,5 Μ
V₁ = 0,065 L
V₁ = 65 mL

Έτσι, για να προετοιμάσετε το διάλυμα 1,2 Μ NaOH, χύστε 65 mL 5,5 M NaOH στο δοχείο σας και προσθέστε νερό για να πάρετε τελικό όγκο 300 mL