Beregning af koncentration af et kemikalie løsning er en grundlæggende færdighed, som alle studerende i kemi skal udvikle tidligt i deres studier. Hvad er koncentration? Koncentration refererer til mængden af solut der opløses i en opløsningsmiddel. Vi tænker normalt på et opløst stof som et fast stof, der sættes til et opløsningsmiddel (f.eks. Tilsætning af bordsalt til vand), men opløsningen kunne let eksistere i en anden fase. For eksempel, hvis vi tilsætter en lille mængde ethanol til vand, er ethanolen opløsningen, og vandet er opløsningsmidlet. Hvis vi tilsætter en mindre mængde vand til en større mængde ethanol, kunne vandet være opløsningen!
Sådan beregnes koncentrationsenheder
Når du har identificeret opløsningen og opløsningsmidlet i en opløsning, er du klar til det bestemme dens koncentration. Koncentration kan udtrykkes adskillige forskellige måder ved anvendelse af procent sammensætning efter masse, volumenprocent, molfraktion, molariteten, molaliteten, eller normalitet.
-
Procentkomposition efter masse (%)Dette er massen af det opløste stof divideret med opløsningsmassen (masse af opløst stof plus masse af opløsningsmiddel) ganget med 100.
Eksempel:
Bestem procent sammensætning i masse af en 100 g saltopløsning, der indeholder 20 g salt.
Løsning:
20 g NaCl / 100 g opløsning x 100 = 20% NaCl-opløsning -
Volumenprocent (% v / v) Volumenprocent eller volumen / volumenprocent bruges oftest til fremstilling af væsker. Volumenprocent defineres som:
v / v% = [(volumen af opløst stof) / (volumen af opløsning)] x 100%
Bemærk, at volumenprocenten er i forhold til volumen af opløsningen, ikke volumen på opløsningsmiddel. For eksempel er vin ca. 12% volumen / volumen ethanol. Det betyder, at der er 12 ml ethanol for hver 100 ml vin. Det er vigtigt at indse væske, og gasmængder er ikke nødvendigvis additive. Hvis du blander 12 ml ethanol og 100 ml vin, får du mindre end 112 ml opløsning.
Som et andet eksempel kan 70% v / v gnudende alkohol fremstilles ved at tage 700 ml isopropylalkohol og tilsætte tilstrækkeligt vand til opnåelse af 1000 ml opløsning (hvilket ikke vil være 300 ml). -
Mole Fraktion (X) Dette er antallet af mol af en forbindelse divideret med det samlede antal mol af alle kemiske arter i opløsningen. Husk, at summen af alle molfraktioner i en løsning altid er lig med 1.
Eksempel:Hvad er molfraktionerne af komponenterne i opløsningen dannet, når 92 g glycerol blandes med 90 g vand? (molekylvægt vand = 18; molekylvægt af glycerol = 92)
Løsning:
90 g vand = 90 g x 1 mol / 18 g = 5 mol vand
92 g glycerol = 92 g x 1 mol / 92 g = 1 mol glycerol
total mol = 5 + 1 = 6 mol
xvand = 5 mol / 6 mol = 0,833
x glycerol = 1 mol / 6 mol = 0,167
Det er en god ide at tjekke din matematik ved at sørge for, at molfraktionerne tilføjer op til 1:
xvand + xglycerol = .833 + 0.167 = 1.000 -
Molaritet (M) Molaritet er sandsynligvis den mest anvendte koncentrationsenhed. Det er antallet af mol opløst stof pr. Liter opløsning (ikke nødvendigvis det samme som opløsningsmidlets volumen!).
Eksempel:
Hvad er molaritet af en løsning fremstillet, når vand tilsættes til 11 g CaCl2 at lave 100 ml opløsning? (Molekylvægten af CaCl2 = 110)
Løsning:
11 g CaCl2 / (110 g CaCl2 / mol CaCl2) = 0,10 mol CaCl2
100 ml x 1 liter / 1000 ml = 0,10 l
molaritet = 0,10 mol / 0,10 l
molaritet = 1,0 M -
Molalitet (m) molaliteten er antallet af mol opløst stof pr. kg opløsningsmiddel. Da massefylden af vand ved 25 ° C er ca. 1 kg pr. Liter, er molaliteten omtrent lig med molaritet for fortyndede vandige opløsninger ved denne temperatur. Dette er en nyttig tilnærmelse, men husk, at det kun er en tilnærmelse og ikke gælder, når opløsningen har en anden temperatur, ikke er fortyndet eller bruger et andet opløsningsmiddel end vand.
Eksempel:Hvad er molaliteten af en opløsning af 10 g NaOH i 500 g vand? (Molekylvægt af NaOH er 40)
Løsning:
10 g NaOH / (40 g NaOH / 1 mol NaOH) = 0,25 mol NaOH
500 g vand x 1 kg / 1000 g = 0,50 kg vand
molalitet = 0,25 mol / 0,50 kg
molalitet = 0,05 M / kg
molalitet = 0,50 m -
Normalitet (N) normalitet er lig med gram ækvivalentvægt af et opløst stof pr. liter opløsning. En gramækvivalentvægt eller ækvivalent er et mål for reaktionskapaciteten af et givet molekyle. Normalitet er den eneste koncentrationsenhed, der er reaktionsafhængig.
Eksempel:
1 M svovlsyre (H2SÅ4) er 2 N for syre-base-reaktioner, fordi hver mol svovlsyre tilvejebringer 2 mol H+ ioner. På den anden side er 1 M svovlsyre 1 N til sulfatudfældning, da 1 mol svovlsyre tilvejebringer 1 mol sulfationer. -
Gram pr. Liter (g / l)
Dette er en simpel metode til fremstilling af en opløsning baseret på gram opløst stof per liter opløsning. -
Formalitet (F)
En formel løsning udtrykkes med hensyn til formelvægtsenheder pr. Liter opløsning. -
Dele pr. Million (ppm) og Dele pr. Milliard (ppb)Brugt til ekstremt fortyndede opløsninger udtrykker disse enheder forholdet mellem dele af opløst stof pr. 1 million dele af opløsningen eller 1 milliard dele af en opløsning.
Eksempel:
En prøve af vand viser sig at indeholde 2 ppm bly. Dette betyder, at for hver million dele er to af dem bly. Så i en prøve på 1 gram vand ville to milliondele af et gram være bly. For vandige opløsninger antages vandtætheden at være 1,00 g / ml for disse koncentrationsenheder.
Sådan beregnes fortyndinger
Du fortynd en opløsning hver gang du tilsætter opløsningsmiddel til en opløsning. Tilsætning af opløsningsmiddel resulterer i en opløsning med lavere koncentration. Du kan beregne koncentrationen af en opløsning efter en fortynding ved at anvende denne ligning:
MjegVjeg = MfVf
hvor M er molaritet, V er volumen, og underskripterne i og f henviser til de indledende og sidste værdier.
Eksempel:
Hvor mange milliliter på 5,5 M NaOH er nødvendige for at fremstille 300 ml 1,2 M NaOH?
Løsning:
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
Så for at tilberede 1,2 M NaOH-opløsning hælder du 65 ml 5,5 M NaOH i din beholder og tilsætter vand for at få 300 ml slutvolumen