Koncentracijų skaičiavimas vienetais ir skiedimais

Skaičiuojant koncentracija cheminės medžiagos sprendimas yra pagrindinis įgūdis, kurį chemijos studentai turi išsiugdyti jau studijų pradžioje. Kas yra koncentracija? Koncentracija nurodo ryžtingas kad ištirpsta a tirpiklis. Mes paprastai galvojame apie tirštą medžiagą kaip kietą medžiagą, pridedamą prie tirpiklio (pvz., Įpilant stalo druskos į vandenį), tačiau tirpi medžiaga gali lengvai egzistuoti kitoje fazėje. Pvz., Jei į vandenį įpilame nedidelį kiekį etanolio, tada etanolis yra tirpi medžiaga, o vanduo yra tirpiklis. Jei į didesnį etanolio kiekį įpilame mažesnį kiekį vandens, tada vanduo gali būti tirpi!

Nustatę tirpalą ir tirpiklį tirpale, esate pasiruošę nustatyti jo koncentraciją. Koncentracija gali būti išreikšta keliais skirtingais būdais, naudojant masės procentinė dalis, tūrio procentų, molinė frakcija, molingumas, dorumas, arba normalumas.

1. Procentinė kompozicija pagal masę (%)Tai yra tirpios medžiagos masė, padalyta iš tirpalo masės (tirpios medžiagos ir tirpiklio masės), padauginta iš 100.
   instagram viewer
   
   Pavyzdys:
   Nustatykite procentų sudėties pagal masę 100 g druskos tirpalo, kuriame yra 20 g druskos.
   Sprendimas:
   20 g NaCl / 100 g tirpalo x 100 = 20% NaCl tirpalo
2. Tūrio procentas (% v / v) Tūrio procentai arba tūrio / tūrio procentai dažniausiai naudojami ruošiant skysčių tirpalus. Tūrio procentas yra apibrėžiamas taip:
   tūris / tūris% = [(tirpios medžiagos tūris) / (tirpalo tūris)] x 100%
   Atminkite, kad tūrio procentai yra santykinai su tirpalo tūriu, o ne su tirpalo tūriu tirpiklis. Pavyzdžiui, vyne yra apie 12% v / v etanolio. Tai reiškia, kad kiekviename 100 ml vyno yra 12 ml etanolio. Svarbu suvokti, kad skysčio tūris nėra būtinas. Sumaišę 12 ml etanolio ir 100 ml vyno, gausite mažiau nei 112 ml tirpalo.
   Kitas pavyzdys: 70% (tūrio / tūrio) trinantį alkoholį galima paruošti išgėrus 700 ml izopropilo alkoholio ir įpilant pakankamai vandens, kad gautumėte 1000 ml tirpalo (kuris nebus 300 ml).
3. Molinė frakcija (X) Tai yra junginio molių skaičius, padalytas iš bendro visų cheminių rūšių molių skaičiaus tirpale. Atminkite, kad visų molinių frakcijų suma tirpale visada lygi 1.
   Pavyzdys:Kokios tirpalo komponentų molinės frakcijos susidaro sumaišius 92 g glicerolio su 90 g vandens? (vandens molekulinė masė = 18; glicerolio molekulinė masė = 92)
   Sprendimas:
   90 g vandens = 90 g x 1 mol / 18 g = 5 mol vandens
   92 g glicerolio = 92 g x 1 mol / 92 g = 1 mol glicerolio
   bendras mol = 5 + 1 = 6 mol
   x_vandens = 5 mol / 6 mol = 0,833
   x _glicerolio = 1 mol / 6 mol = 0,167
   Verta patikrinti savo matematiką įsitikinant, kad molinių frakcijų skaičius lygus 1:
   x_vandens + x_glicerolio = .833 + 0.167 = 1.000
4. Moliškumas (M) Moliškumas yra turbūt dažniausiai naudojamas koncentracijos vienetas. Tai yra tirpių molių skaičius viename litre tirpalo (nebūtinai sutampa su tirpiklio tūriu!).
   Pavyzdys:
   Kas yra tirpalo moliškumas pagamintas pridedant vandens į 11 g CaCl₂ padaryti 100 ml tirpalo? (CaCl molekulinė masė₂ = 110)
   Sprendimas:
   11 g CaCl₂ / (110 g CaCl₂ / mol CaCl₂) = 0,10 mol CaCl₂
   100 ml x 1 L / 1000 ml = 0,10 L
   moliškumas = 0,10 mol / 0,10 L
   moliškumas = 1,0 M
5. Moliškumas (m) Molališkumas yra tirpių molių skaičius vienam kilogramui tirpiklio. Kadangi vandens tankis esant 25 ° C yra apie 1 kilogramą litre, moliškumas yra maždaug lygus praskiestų vandeninių tirpalų moliškumui šioje temperatūroje. Tai yra naudingas derinimas, tačiau atminkite, kad jis yra tik apytikslis ir netaikomas, kai tirpalas yra kitokios temperatūros, nėra praskiestas arba kai naudojamas tirpiklis, išskyrus vandenį.
   Pavyzdys:Koks yra 10 g NaOH tirpalo 500 g vandens moliškumas? (NaOH molekulinė masė yra 40)
   Sprendimas:
   10 g NaOH / (40 g NaOH / 1 mol NaOH) = 0,25 mol NaOH
   500 g vandens x 1 kg / 1000 g = 0,50 kg vandens
   moliškumas = 0,25 mol / 0,50 kg
   moliškumas = 0,05 M / kg
   moliškumas = 0,50 m
6. Normalumas (N) Normalumas yra lygus gramų ekvivalento svorio ištirpintos medžiagos litre tirpalo. Gramo ekvivalentas arba ekvivalentas yra tam tikros molekulės reaktyviosios galios matas. Normalumas yra vienintelis koncentracijos vienetas, priklausantis nuo reakcijos.
   Pavyzdys:
   1 M sieros rūgšties (H₂Taigi₄) yra 2 N rūgščių-šarmų reakcijose, nes kiekvienas sieros rūgšties molis suteikia 2 molius H⁺ jonai. Kita vertus, 1 M sieros rūgšties yra 1 N, kad nusodintų sulfatai, nes 1 mol sieros rūgšties suteikia 1 mol sulfato jonų.
7. Gramų litre (g / l)
   Tai yra paprastas tirpalo paruošimo būdas, remiantis tirpiosios medžiagos gramais litre tirpalo.
8. Formalumas (F)
   Formalus sprendimas išreiškiamas formulės svorio vienetais litre tirpalo.
9. Dalys milijonu (ppm) ir dalys milijardui (ppb)Naudojami ypač praskiestiems tirpalams, šie vienetai išreiškia ištirpintos dalių dalių santykį arba 1 milijono tirpalo dalių, arba 1 milijardą tirpalo dalių.
   Pavyzdys:
   Vandens mėginyje yra 2 ppm švino. Tai reiškia, kad kiekvienam milijonui dalių dvi iš jų yra švino. Taigi vieno gramo vandens mėginyje švino būtų du milijonai gramo. Laikoma, kad vandeniniams tirpalams vandens tankis yra 1,00 g / ml šiems koncentracijos vienetams.

Tu praskieskite tirpalą kaskart įpilant tirpiklio į tirpalą. Įpilant tirpiklio gaunamas mažesnės koncentracijos tirpalas. Galite apskaičiuoti tirpalo koncentraciją praskiedę, naudodami šią lygtį:

M_iV_i = M_fV_f

kur M yra moliškumas, V yra tūris, o indeksai i ir f nurodo pradinę ir galutinę reikšmes.

Pavyzdys:
Kiek mililitrų 5,5 M NaOH reikia 300 ml 1,2 M NaOH paruošti?

Sprendimas:
5,5 M x V₁ = 1,2 M x 0,3 L
V₁ = 1,2 M x 0,3 L / 5,5 M
V₁ = 0,065 L
V₁ = 65 ml

Taigi, norėdami paruošti 1,2 M NaOH tirpalą, į savo indą supilkite 65 ml 5,5 M NaOH ir įpilkite vandens, kad gautumėte 300 ml galutinio tūrio