Съдържание

• Стъпки
• Съвети
• Внимание

В химията, решение е хомогенна смес от разтворено вещество и Разтворител разтворете това разтворено вещество. Концентрация е мярка за количеството разтворено вещество в разтворител. Има много причини да се изчисли концентрацията на разтвор, но методът е същият, независимо дали трябва да тествате нивото на хлорид във вана или да анализирате кръвна проба, за да спасите човешки живот. Тази статия ще предостави някои основни познания за химията на разтвора, последвани от подробни инструкции за много често практическо приложение - поддръжка на аквариума.

Стъпки

Метод 1 от 5: Научете основите на концентрацията

1. 

   Научете лексика. Концентрацията е съотношението на масата на разтвореното вещество към масата на цялата смес. Например, ако ще разтваряте захар и оцет заедно за експеримент, трябва да изчислите концентрацията на захар в сместа. По-долу е дадено описание на всеки компонент от резултата от химичен проблем:
   • Захарта е разтворено вещество, тоест съставката се разтваря. Измервате концентрацията на разтвореното вещество.
   • Оцетът е Разтворител, което означава веществото, в което разтваряте друго вещество.
   • След като ги смесите заедно, ще имате един решение. За да изчислите концентрацията, от която се нуждаете, за да получите общата маса на разтвора, това може да се намери чрез добавяне на масата на разтвореното вещество и масата на разтворителя заедно.
   • Ако не помните кои разтворители и кои разтворители запомнете този пример.

2. 

   
   
   Научете как да пишете концентрации. Тъй като има различни начини за представяне на "масата" на дадено вещество, има и повече от един начин за записване на концентрацията. Това са най-често срещаните:
   • Грам на литър (g / L). Това е просто масата в грамове разтворено вещество в даден обем разтвор. Често се използва за разтворители и течни разтворители, като захар и оцет в горния пример.
   • Моларна концентрация (М). Броят на моловете на разтвореното вещество, разделен на обема на разтвора. Mol е мерна единица в химията, използвана за описване на броя на атомите или молекулите на дадено вещество.
   • Части на милион (ppm). Брой единици (обикновено грамове или милиграми) разтворено вещество на милион единици разтвор. Обикновено се използва за много разредени водни разтвори.
   • Процентна композиция. Броят на частите (обикновено грамове) разтворено вещество, присъстващо в сто процентов разтвор. Символът за процент означава "в 100", така че можете лесно да напишете фракцията като процент.
   реклама

Метод 2 от 5: Изчислете концентрацията в грамове на литър

1. 

   
   
   Научете как да прилагате този метод. Това е полезен начин за измерване на концентрацията, когато разтваряте твърдо вещество в течност и когато правите изчисления с относително големи разтвори, които са лесни за измерване. Ако количеството на разтвореното вещество е само няколко милиграма или разтворителят е в милилитри, тогава трябва да използвате друг метод.
   • Примерен проблем: Намерете концентрацията (грамове на литър) на разтвор, приготвен от 3 мл трапезна сол до 2000 мл вода. Напишете отговора си в грамове / литър.

2. 

   
   
   Преобразувайте масата на разтвореното вещество в грамове. Ако разтвореното вещество (което се разтваря в по-голямо количество разтворител) е претеглено в грамове, пропуснете тази стъпка. Ако не, трябва да преобразувате мерните единици в грамове. Преобразуването от единици маса (като килограми) е лесно, ако погледнете обменните курсове, но преобразуването от мерни единици (като литри) е по-сложно. Всяко вещество има своя собствена плътност, която е стойността, която определя количеството вещество, съдържащо се в единица обем. Потърсете тази плътност и я умножете по стойността на обема, за да получите масата в грамове, след като се уверите, че единицата съвпада.
   • В горния пример солта е разтвореното вещество. Солта се измерва в единици за обем (mL), така че трябва да я преобразувате в грамове.
   • Плътността на солта е 1,15 g / ml. Ако проблемът не дава тези данни, трябва да ги потърсите в учебник или база данни с химикали. Трябва да намерите плътността по отношение на мерните единици, които използвате (грамове на литър), или да я преобразувате в правилните единици.
   • За да намерите масата на присъстващата сол в 3 mL, изчислете 3 mL × (/ _{1 мл}) = 3,45 грама сол.

3. 

   Преобразувайте данните за разтворителя в литри. Обикновено разтворителите се измерват в единици за обем, така че преобразуването е съвсем просто. Ако проблемът вече е разтворим в литри, преминете към следващата стъпка.
   • В горния пример имаме 2000 ml вода, така че тя трябва да бъде преобразувана в литри.
   • Всеки литър има 1000 ml, така че преобразувайте чрез изчисление (/ _{1000 мл}) x (2000 ml) = 2 литра вода.
   • Имайте предвид, че ние организираме преобразуването на мерните единици, така че mL да бъде унищожен (един по-горе, един по-долу). Ако пишете като / _{1 л} х 2000 мл ще даде безсмислен резултат.

4. 

   Разделете разтворителя на разтвореното вещество. Сега, когато имаме теглото в грамове разтворено вещество и обема в литри разтворител, лесно ще намерите концентрацията g / L, като разделите:
   • В горния пример, / _{2 литра вода} = 1,725 ​​g / L концентрация на сол.

5. 

   Модифицирайте формулата за изчисление на голямо разтворено вещество. На теория трябва да изчислим концентрацията по обема на целия разтвор, тоест да добавим обема на разтвореното вещество и разтворителя заедно. Когато разтваряте малко количество твърдо вещество в голямо количество течност, разликата в обема е незначителна, така че можете да игнорирате обема на разтвореното вещество и да използвате само обема на разтворителя, както беше направено по-рано. Ако обемът на разтвореното вещество е достатъчно голям, за да промени значително общия обем, трябва да промените формулата на (g разтворено вещество) / (L разтворено вещество + L разтворител).
   • В горния пример, / (_{2 литра вода} + 0,003 L сол) = 1,722 g / L.
   • Разликата между този резултат и първоначалния резултат е само 0,003 g / L. Това е много малко отклонение и почти по-малко от точността на измервателните уреди.
   реклама

Метод 3 от 5: Изчислете концентрацията в проценти или на милион

1. 

   Научете как да прилагате този метод. Използвайте този метод, ако проблемът изисква да се намери „процентно съдържание“ или „масов процент“. В химията обикновено сте най-загрижени за масата на дадено вещество. След като разберете масата на разтвореното вещество и разтворителя, можете да намерите относително лесно процента на разтвореното вещество, като сравните двете маси.
   • Примерен проблем: Разтворете 10 г шоколадов прах в 1,2 литра гореща вода. Първо, изчислете тегловния процент шоколад в разтвор. След това запишете резултата в милионни части.

2. 

   Преобразувайте цифрите в грамове. Ако има числа, дадени в единици за обем (като литри или милилитри), трябва да ги преобразувате в единици за маса в грамове. Тъй като всяко вещество има специфично тегло (маса по обем), трябва да намерите неговата специфичност, преди да можете да намерите маса:
   • Потърсете плътността на веществото в учебник или го потърсете онлайн. Преобразувайте тази плътност в горния грам (използваната в проблема единица за обем), ако намерените данни не са подходящи. Умножете плътността по обема на веществото и ще получите маса в грамове.
   • Например: Имате 1,2 литра вода. Плътността на водата е 1000 грама на литър, така че изчислете (/ _{1 л}) x 1,2 L = 1200 гр.
   • Тъй като шоколадовата маса е дадена в грамове, няма нужда да я променяте.

3. 

   Изчислете процента. След като имате както масата на разтвореното вещество, така и масата на разтворителя в грамове, използвайте тази формула, за да изчислите процента: (/ (_{грамове разтворено вещество + грам разтворител})) x 100.
   • Имате 10 грама шоколадови бонбони и установихте, че водата е 1200 грама. Целият разтвор (разтворено вещество + разтворител) има тегло 10 + 1200 = 1210 грама.
   • Концентрация на шоколад в цял разтвор = / _{(1210 грама разтвор)} = 0,00826
   • Умножете тази стойност по 100, за да получите процента: 0,00826 x 100 = 0,826, така че това е всичко смес от 0,826% шоколад.

4. 

   Изчислете съставките на милион. Вече имаме "проценти", така че части на милион се изчисляват по абсолютно същия начин. Формулата е (/ (_{грамове разтворено вещество + грам разтворител})) x 1 000 000. Тази формула е пренаписана в математическата нотация на (/ (_{грамове разтворено вещество + грам разтворител})) x 10.
   • В горния пример, / _{(1210 грама разтвор)} = 0,00826.
   • 0,00826 x 10 = 8260 ppm шоколад.
   • Често пъти на милионна се използват за измерване на много малки концентрации, защото е неудобно да се пише като процент. За удобство също използваме същия пример.
   реклама

Метод 4 от 5: Изчислете моларната концентрация

1. 

   Какво трябва да имате, за да приложите този метод? За да изчислите моларната концентрация, трябва да знаете колко мола е разтвореното вещество, но можете лесно да разберете тази цифра, ако знаете масата на разтвореното вещество и неговата химична формула. Ако не разполагате с цялата тази информация или не сте научили понятието „мол“ в химията, използвайте различен метод.
   • Примерен проблем: Каква е моларността на разтвор, приготвен чрез разтваряне на 25 грама калиев хидроксид в 400 ml вода?
   • Ако масата на разтвореното вещество е дадена в единици, различни от грамове, първо преобразувайте в грамове.

2. 

   Изчислете моларната маса на разтвореното вещество. Всеки химичен елемент има известна „моларна маса“, масата на един мол от този елемент. Моларната маса има същата стойност като атомната маса в периодичната система на елементите, обикновено под химичния символ и името на всеки елемент. Просто добавете моларната маса на съставните елементи, които съставляват разтвореното вещество, за да намерите моларната маса на разтвореното вещество.
   • В горния пример се използва калиев хидроксид като разтворено вещество. Потърсете това вещество в учебник или в онлайн базата данни с химични формули за химическата формула на калиев хидроксид: KOH.
   • Използвайте периодичната таблица или онлайн документация, за да намерите атомната маса на елемента: K = 39,0; О = 16,0; Н = 1,0.
   • Съберете атомните маси заедно и напишете единицата "g / mol" отзад, за да получите моларната маса. 39 + 16 + 1 = 56 g / mol.
   • За молекули с повече от един тип атом, добавете атомната маса на всеки тип атом. Например H₂О има моларна маса 1 + 1 + 16 = 18 g / mol.

3. 

   Изчислете броя на моловете на разтвореното вещество. След като имате моларна маса (g / mol), можете да конвертирате между грамове и mol. Вече знаете масата на разтвореното вещество в грамове, така че можете да го промените, както следва (масата на разтвореното вещество в грамове) x (/ _{моларна маса}), за да се получи резултат в бенки.
   • В горния пример, тъй като имате 25 грама вещество с моларна маса 56 g / mol, изчислете, както следва 25 g x (/ _{56g / mol}) = приблизително 0,45 mol KOH в разтвор.

4. 

   Разделете обема на разтвора в литри, за да намерите моларната концентрация. Моларната концентрация се определя като съотношението между броя на моловете разтворено вещество и броя литри разтвор. Ако е необходимо, конвертирайте обема на разтвора в литри, след което извършете изчислението.
   • В този пример имаме 400 ml вода, така че това би било 0,4 литра.
   • Моларната концентрация на KOH в разтвор е / _0.4L = 1,125 М. (Ще получите по-точни резултати с помощта на калкулатор и не закръглявате никакви числа до последната стъпка.)
   • Обикновено можете да игнорирате обема на разтвореното вещество, тъй като това не променя значително обема на разтворителя. Ако разтворите достатъчно количество разтворено вещество, за да промените значително обема, измерете обема на крайния разтвор и използвайте този параметър.
   реклама

Метод 5 от 5: Титруване за изчисляване на концентрацията на разтвора

1. 

   Знаете кога да титрирате. Титруването е техника, използвана от химиците за изчисляване на количеството разтворено вещество, присъстващо в разтвор. За да извършите титруване, трябва да създадете химическа реакция между разтвореното вещество и друг реагент (обикновено също разтворен в течен разтвор). Тъй като знаете точното количество на втория реагент и знаете химичното уравнение на реакцията между това вещество и разтвореното вещество, можете да изчислите количеството на разтвореното вещество, като определите количеството реагент, което първо трябва да се добави към разтвора. когато реакцията с разтвореното вещество приключи.
   • По този начин титруването е много добър метод за изчисляване на концентрацията на разтвор когато не знаете какво е първоначалното количество разтворено вещество.
   • Ако масата на разтвореното вещество в разтвора е известна, тогава не е необходимо титруване - просто определете обема на разтвора и изчислете концентрацията, както е показано в част първа.

2. 

   Пригответе инструмента за титруване. За точно титриране трябва да имате чисти, прецизни и професионални химически инструменти. В положение за титруване поставете Erlen колбата под бюретната тръба, монтирана на скобата. Върхът на бюретната тръба трябва да лежи в гърлото на колбата, без да докосва стената на колбата.
   • Уверете се, че цялото оборудване е било почистено преди това, изплакнете с дейонизирана вода и оставете да изсъхне.

3. 

   Изсипете разтвор в колби и епруветки. Точно измерете малко количество разтвор с неизвестна концентрация. След като разтвореното вещество се разтвори, той се разпределя равномерно в разтвора, така че концентрацията на този малък разтвор на пробата ще бъде същата като първоначалния разтвор. Напълнете епруветката с бюрета с известна концентрация на разтвор, който ще реагира с вашия разтвор. Запишете точния обем на разтвора в бюретната тръба - ще извадите крайния обем, за да намерите общия обем, използван в тази реакция.
   • Забележка: Ако реакцията между разтвора в бюретната тръба и разтвора в колбата с неизвестна концентрация не показва очевидни признаци на реакция, трябва да добавите индикатор в буркана. В химията индикаторът е химично вещество, което променя цвета на разтвора, когато реакцията достигне еквивалентна или крайна точка. Индикаторите, използвани за титруване, обикновено са киселинни и водят до окислително-възстановителни реакции, но има много други видове индикатори. Консултирайте се с учебник по химия или онлайн, за да намерите правилния индикатор за реакцията.

4. 

   Започнете титруването. Бавно добавете разтвора от бюретната тръба (наречен "разтвор за титруване") в колбата. Използвайте магнитна бъркалка или стъклена пръчка, за да смесите разтвора по време на реакцията. Ако реакцията в разтвора е видима, ще видите признаци като промяна на цвета, мехурчета, създаване на нов продукт и др. Ако използвате индикатор, ще видите оцветяване, когато пуснете разтвора от бюретната тръба в колбата.
   • Ако реакцията доведе до промяна на рН или потенциала, можете да потопите в колбата рН хартия или потенциометър, за да наблюдавате реакцията.
   • За по-прецизно титруване трябва да наблюдавате рН и потенциала, както е споменато, като записвате показанията след добавяне на титранта на фиксирани малки стъпки. Нанесете рН или потенциала с добавения обем на титранта. Ще видите, че наклонът на графиката се променя много бързо в точката на еквивалентност на реакцията.

5. 

   Намалете скоростта на титруване. Тъй като реакцията се приближава до крайната точка, намалявайте скоростта на титруване капка по капка всеки път. Ако използвате индикатор, цветните лъчи може да изглеждат по-дълги. Продължете възможно най-бавно, докато последната капка не спре реакцията точно там. Що се отнася до индикатора, ще трябва да забележите първата продължителна промяна на цвета в реакцията.
   • Запишете крайния обем в бюретната тръба. Като извадите това от обема на първоначалния разтвор в бюретната тръба, можете да намерите точния обем на използвания разтвор за титруване.

6. 

   Изчислете масата на разтвореното вещество в разтвора. Използвайте химичното уравнение за реакцията между титранта и разтвора, за да намерите броя на моловете разтворено вещество в колбата. След като намерите броя на моловете разтворено вещество, разделете на обема на разтвора в колбата, за да намерите моларната концентрация на разтвора, или конвертирайте броя на моловете в грамове и разделете на обема на разтвора, за да намерите концентрацията в g / L. . Това изисква да имате основни познания по квантова химия.
   • Например, да предположим, че използваме 25 ml 0,5M NaOH за титруване на разтвора на HCl и водата до еквивалентната точка. Разтворът на HCI има обем от 60 ml преди титруването. Колко мола HCl има в разтвор?
   • Първо, нека видим химичното уравнение за реакцията между NaOH и HCl: NaOH + HCl> Н₂O + NaCl.
   • В този случай един мол NaOH реагира с един мол HCl, за да се получи продуктът (вода и NaCl). Тъй като добавяте само достатъчно NaOH, за да неутрализирате цялата HCl, броят на моловете NaOH, използвани в реакцията, ще бъде същият като броя на моловете на HCl в колбата.
   • Намерете масата на NaOH в молове. 25 ml NaOH = 0,025 L NaOH x (0,5 mol NaOH / 1 L) = 0,0125 mol NaOH.
   • Тъй като от уравнението на реакцията сме заключили, че броят на използваните молове NaOH = броят на моловете HCl в разтвор, можем да заключим, че в разтвор има 0,0125 мола HCl.

7. 

   Изчислете концентрацията на разтвора. Сега, когато знаем масата на разтвореното вещество в разтвор, намирането на моларната концентрация ще бъде лесно. Разделете броя на моловете разтворено вещество в разтвор на обема на разтвора за изпитване (не са обем на големия разтвор, от който вземате проби). Резултатът е моларната концентрация на разтвора!
   • За да намерите моларната концентрация за горния пример, просто разделете броя на моловете на HCl на обема на разтвора в колбата. 0,0125 mol HCl x (1 / 0,060 L) = 0,208 М НС1.
   • За да превърнете моларността в g / L, ppm или процент, трябва да преобразувате моларното число на разтвореното вещество в маса (използвайте моларната маса на разтворената смес). За ppm и проценти, трябва също да преобразувате обема на разтвора в маса (използвайте коефициент на преобразуване като плътност или просто претеглете), след което умножете съответно по 10 или 10. с ppm и проценти.
   реклама

Съвети

• Въпреки че разтворителите и разтворителите могат да съществуват в различна форма на веществото (твърдо, течно, газово), когато се разделят, разтворът, образуван след разтваряне на разтвореното вещество в разтворителя, ще има същата физическа форма. Разтворител.
• При титруване използвайте само пластмасови или стъклени съдове.

Внимание

• Носете очила и ръкавици по време на титруване.
• Бъдете внимателни, когато работите с всякакви силни киселини. Тествайте в аспиратор, когато е токсичен или на открито.