Výpočet koncentrací pomocí jednotek a ředění

Výpočet koncentrace chemické látky řešení je základní dovednost, kterou si musí všichni studenti chemie rozvinout na počátku studia. Co je koncentrace? Koncentrace se vztahuje k množství solut který je rozpuštěn v a solventní. Normálně uvažujeme solut jako pevnou látku, která se přidává do rozpouštědla (např. Přidání stolní soli do vody), ale solut by mohl snadno existovat v jiné fázi. Například, pokud přidáme malé množství ethanolu do vody, pak je ethanol solutem a voda je rozpouštědlem. Pokud přidáme menší množství vody k většímu množství ethanolu, pak by voda mohla být solutem!

Jakmile identifikujete rozpuštěnou látku a rozpouštědlo v roztoku, jste připraveni určete jeho koncentraci. Koncentrace může být vyjádřena několika různými způsoby hmotnostní složení, procento objemu, molární zlomek, molarita, molality, nebo normálnost.

1. Procentní hmotnostní složení (%)Toto je hmotnost rozpuštěné látky vydělená hmotností roztoku (hmotnost rozpuštěné látky a hmotnost rozpouštědla) vynásobená 100.
   instagram viewer
   
   Příklad:
   Určete procenta složení 100 g solného roztoku, který obsahuje 20 g soli.
   Řešení:
   20 g NaCl / 100 g roztoku x 100 = 20% roztok NaCl
2. Procentní objem (% v / v) Procentní objem nebo objem / objemový procenta se nejčastěji používá při přípravě roztoků kapalin. Procentuální objem je definován jako:
   v / v% = [(objem solutu) / (objem roztoku)] x 100%
   Uvědomte si, že procento objemu je relativní k objemu roztoku, nikoli k objemu solventní. Například víno je asi 12% objemových ethanolu. To znamená, že na každých 100 ml vína je 12 ml ethanolu. Je důležité si uvědomit, že objemy kapaliny a plynu nemusí být nutně aditivní. Pokud smícháte 12 ml ethanolu a 100 ml vína, získáte méně než 112 ml roztoku.
   Jako další příklad, 70% obj./obj. Třecího alkoholu lze připravit odebráním 700 ml isopropylalkoholu a přidáním dostatečného množství vody, aby se získalo 1 000 ml roztoku (který nebude 300 ml).
3. Krtková frakce (X) Toto je počet molů sloučeniny dělený celkovým počtem molů všech chemických látek v roztoku. Mějte na paměti, že součet všech molárních frakcí v roztoku se vždy rovná 1.
   Příklad:Jaké jsou molární frakce složek vzniklého roztoku, když je 92 g glycerolu smícháno s 90 g vody? (voda s molekulovou hmotností = 18; molekulová hmotnost glycerolu = 92)
   Řešení:
   90 g vody = 90 g x 1 mol / 18 g = 5 mol vody
   92 g glycerolu = 92 g x 1 mol / 92 g = 1 mol glycerolu
   celkový mol = 5 + 1 = 6 mol
   X_voda = 5 mol / 6 mol = 0,833
   X _glycerol = 1 mol / 6 mol = 0,167
   Je to dobrý nápad zkontrolovat svou matematiku tím, že se ujistíte, že krtkové frakce přidají až 1:
   X_voda + x_glycerol = .833 + 0.167 = 1.000
4. Molarita (M) Molarita je pravděpodobně nejčastěji používanou jednotkou koncentrace. Je to počet molů rozpuštěné látky na litr roztoku (ne nutně stejný jako objem rozpouštědla!).
   Příklad:
   Co je molarita roztoku vyrobeno přidáním vody do 11 g CaCl₂ vyrobit 100 ml roztoku? (Molekulová hmotnost CaCl₂ = 110)
   Řešení:
   11 g CaCl₂ / (110 g CaCl₂ / mol CaCl₂) = 0,10 mol CaCl₂
   100 ml x 1 1/1000 ml = 0,10 1
   molárnost = 0,10 mol / 0,10 1
   molarita = 1,0 M
5. Molality (m) Molality je počet molů rozpuštěné látky na kilogram rozpouštědla. Protože hustota vody při 25 ° C je přibližně 1 kilogram na litr, je molalita přibližně stejná jako molárnost pro zředěné vodné roztoky při této teplotě. Toto je užitečná aproximace, ale pamatujte, že se jedná pouze o aproximaci a nevztahuje se na roztok, který má jinou teplotu, není zředěný nebo používá jiné rozpouštědlo než vodu.
   Příklad:Jaká je molalita roztoku 10 g NaOH v 500 g vody? (Molekulová hmotnost NaOH je 40)
   Řešení:
   10 g NaOH / (40 g NaOH / 1 mol NaOH) = 0,25 mol NaOH
   500 g vody x 1 kg / 1000 g = 0,50 kg vody
   molality = 0,25 mol / 0,50 kg
   molalita = 0,05 M / kg
   molality = 0,50 m
6. Normalita (N) Normálnost se rovná gram ekvivalentní hmotnosti solutu na litr roztoku. Hmotnost ekvivalentu gramu nebo ekvivalent je míra reaktivní kapacity dané molekuly. Normalita je jedinou koncentrační jednotkou, která je závislá na reakci.
   Příklad:
   1 M kyselina sírová (H₂TAK₄) je 2N pro acidobazické reakce, protože každý mol kyseliny sírové poskytuje 2 moly H⁺ ionty. Na druhé straně 1 M kyselina sírová je 1 N pro srážení síranem, protože 1 mol kyseliny sírové poskytuje 1 mol síranových iontů.
7. Gramy na litr (g / l)
   Toto je jednoduchá metoda přípravy roztoku na základě gramů rozpuštěné látky na litr roztoku.
8. Formalita (F)
   Formální roztok je vyjádřen v jednotkách hmotnosti formulace na litr roztoku.
9. Díly na milion (ppm) a Díly na milion (ppb)V případě extrémně zředěných roztoků vyjadřují tyto jednotky poměr částí solutu na 1 milion dílů roztoku nebo 1 miliardu dílů roztoku.
   Příklad:
   Vzorek vody obsahuje 2 ppm olova. To znamená, že na každý milion dílů jsou dvě z nich vedeny. Takže v jednom gramu vody by byly vedeny dvě miliontiny gramu. U vodných roztoků se pro tyto jednotky koncentrace předpokládá hustota vody 1,00 g / ml.

Vy zředit roztok kdykoli do roztoku přidáte rozpouštědlo. Přidání rozpouštědla vede k roztoku s nižší koncentrací. Pomocí této rovnice můžete vypočítat koncentraci roztoku po zředění:

M_iPROTI_i = M_FPROTI_F

kde M je molarita, V je objem a indexy i a f se vztahují k počátečním a konečným hodnotám.

Příklad:
Kolik mililitrů 5,5 M NaOH je potřeba k přípravě 300 ml 1,2 M NaOH?

Řešení:
5,5 M x V₁ = 1,2 M x 0,3 1
PROTI₁ = 1,2 M x 0,3 l / 5,5 M
PROTI₁ = 0,065 1
PROTI₁ = 65 ml

Takže k přípravě 1,2 M roztoku NaOH nalijte do nádoby 65 ml 5,5 M NaOH a přidejte vodu, abyste získali konečný objem 300 ml