Kemikaalikontsentratsiooni viisid selle avaldamiseks, ühikud, molaarsus ja molaarsus



The keemiline kontsentratsioon on lahuses oleva lahustunud aine suhtelise koguse arvuline mõõt. See meede väljendab soluudi suhet lahusti või lahuse koguse või mahu suhtes kontsentratsiooniühikutes. Termin "kontsentratsioon" on seotud lahustuva aine kogusega: lahus on kontsentreeritum, samas kui rohkem lahustub.

Need ühikud võivad olla füüsilised, kui võetakse arvesse lahuse või kemikaalide komponentide massi ja / või mahu suurusi, kui lahustunud aine kontsentratsioon on väljendatud nende moolide või ekvivalentidena, võttes arvesse Avogadro arvu..

Seega on molekulaar- või aatommasside ja Avogadro arvu abil võimalik füüsikalised ühikud keemiliseks muuta, kui väljendatakse teatud soluuti kontsentratsiooni. Seetõttu saab kõiki seadmeid sama lahenduse jaoks muuta.

Indeks

  • 1 Lahused lahjendatud ja kontsentreeritud
  • 2 Kontsentratsiooni väljendamise viisid
    • 2.1 Kvalitatiivne kirjeldus
    • 2.2 Klassifikatsioon lahustuvuse järgi
    • 2.3 Kvantitatiivne märge
  • 3 kontsentratsiooniühikut
    • 3.1 Suhtelise kontsentratsiooni ühikud
    • 3.2 Lahjendatud kontsentratsiooni ühikud
    • 3.3 Moolidel põhinevad kontsentratsiooniühikud
    • 3.4 Formaalsus ja normaalsus
  • 4 Molaarsus
    • 4.1 Harjutus 1
    • 4.2 Harjutus 2
  • 5 Normatiivsus
    • 5.1 Arvutamine
    • 5.2 1. harjutus
  • 6 Molaliteet
    • 6.1 Harjutus 1
  • 7 Soovitused ja olulised märkused keemilise kontsentratsiooni kohta
    • 7.1 Lahuse maht on alati suurem kui lahustil
    • 7.2 Molaarsuse kasulikkus
    • 7.3 Valemeid ei salvestata, vaid üksused või määratlused
  • 8 Viited 

Lahused lahjendatakse ja kontsentreeritakse

Kuidas saab seda märgata, kui kontsentratsioon on väga lahjendatud või kontsentreeritud? Esmapilgul selle organoleptiliste või keemiliste omaduste ilmnemisel; see tähendab neid, mis tajuvad meeli või mida saab mõõta.

Ülemine pilt näitab kaaliumdikromaadi kontsentratsiooni lahjendust (K2Kr2O7), millel on oranž värv. Vasakult paremale näete, kuidas värvi kontsentratsioon lahjendatakse, lisades rohkem lahustit.

See lahjendus võimaldab saada sel viisil lahjendatud kontsentratsiooni kontsentreeritud segust. Värv (ja muud "varjatud" omadused oranžil rinnal) muutuvad samamoodi nagu tema kontsentratsioon füüsikaliste või keemiliste üksustega.

Aga millised on keemilise kontsentratsiooni üksused? Nende hulgas on lahuse molaarsus või molaarne kontsentratsioon, mis seostub lahuse moolidega lahuse kogumahuga liitrites..

Teil on ka molaarsus või tuntud ka kui molaarne kontsentratsioon, mis viitab lahustunud ainete moolidele, kuid mis sisalduvad standardse koguse lahustis või lahustis, mis on täpselt üks kilogramm.

See lahusti võib olla puhas või kui lahus sisaldab rohkem kui ühte lahustit, on molaarsus lahustunud aine moolid kilogrammi lahusti segu kohta..

Ja kolmas keemilise kontsentratsiooni ühik on lahuse normaalsus või normaalne kontsentratsioon, mis väljendab lahuse keemilise ekvivalendi arvu lahuse liitri kohta..

Normaalsuse väljendamise ühik on ekvivalentides liitri kohta (Eq / L) ja meditsiinis väljendatakse elektrolüütide kontsentratsiooni inimese seerumis milliekvivalentides liitri kohta (mEq / L)..

Kontsentratsiooni väljendamise viisid

Lahuse kontsentratsiooni võib tähistada kolmel peamisel viisil, isegi kui neil on väga erinevad terminid ja üksused, mida saab kasutada selle väärtuse mõõtmiseks: kvalitatiivne kirjeldus, kvantitatiivne märge ja liigitus terminites lahustuvus.

Sõltuvalt keelest ja kontekstist, milles te töötate, valite ühe kolmest võimalusest segu kontsentratsiooni väljendamiseks.

Kvalitatiivne kirjeldus

Kasutatakse peamiselt mitteametlikus ja mittetehnilises keeles ning segu kontsentratsiooni kvalitatiivset kirjeldust väljendatakse omadussõnade kujul, mis näitavad üldjoontes kontsentratsiooni taset, mis lahendusel on..

Sel viisil on kvalitatiivse kirjelduse kohaselt minimaalne kontsentratsioon "lahjendatud" lahuse kontsentratsioon ja maksimaalne kontsentratsioon on "kontsentreeritud"..

Me räägime lahjendatud lahustest, kui lahusel on väga väike osa lahust, sõltuvalt lahuse kogumahust. Kui soovite lahuse lahjendada, peate lisama suurema koguse lahustit või otsima viise, kuidas vähendada lahustit.

Nüüd räägime kontsentreeritud lahendustest, kui neil on suur osa lahustunud lahust, sõltuvalt lahuse kogumahust. Lahuse kontsentreerimiseks lisage rohkem lahustunud aineid või vähendage lahusti kogust.

Selles mõttes nimetatakse seda klassifikatsiooni kvalitatiivseks kirjelduseks mitte ainult seetõttu, et sellel puudub matemaatiline mõõtmine, vaid selle empiiriline kvaliteet (seda võib seostada visuaalsete omaduste, lõhnade ja maitsetega, ilma et oleks vaja teaduslikke tõendeid).

Klassifikatsioon lahustuvuse järgi

Kontsentratsiooni lahustuvus tähistab lahustunud aine maksimaalset mahtu, millel on lahus sõltuvalt sellistest tingimustest nagu temperatuur, rõhk ja lahustunud või suspendeeritud ained..

Lahuseid võib klassifitseerida kolme liiki, sõltuvalt nende lahustumise ajast lahustumise ajal: küllastumata, küllastunud ja üleküllastunud lahused..

- Küllastumata lahused on need, mis sisaldavad väiksemat kogust lahustit, millest lahus võib lahustuda. Sel juhul ei ole lahus saavutanud maksimaalset kontsentratsiooni.

- Küllastunud lahused on need, milles lahustunud aine lahustatakse lahustis teatud temperatuuril. Sellisel juhul on tasakaal mõlema aine vahel ja lahus ei saa enam lahustuda (kuna see satub).

- Üleküllastunud lahustel on rohkem lahustunud lahuseid kui lahus aktsepteeriks tasakaalutingimustes. See saavutatakse küllastunud lahuse kuumutamisega, lisades tavalisest rohkem lahustunud lahust. Kui külm, siis see ei eralda soluuti automaatselt, kuid mis tahes häired võivad selle mõju põhjustada ebastabiilsuse tõttu.

Kvantitatiivne märge

Tehnilises või teaduslikus valdkonnas kasutatava lahenduse uurimise ajal on vajalik mõõdetud ja ühikutes väljendatud täpsus, mis kirjeldab kontsentratsiooni vastavalt selle täpsetele massi ja / või mahu väärtustele..

Seetõttu on olemas rida ühikuid, mida kasutatakse lahuse kontsentratsiooni väljendamiseks kvantitatiivses märgistuses, mis on jagatud füüsilisteks ja keemilisteks ning millel omakorda on oma alajaotused.

Füüsiliste kontsentratsioonide ühikud on "suhtelise kontsentratsiooni" ühikud, mida väljendatakse protsentides. Protsentide kontsentratsiooni väljendamiseks on kolm võimalust: massiprotsendid, mahuprotsentides ja massiprotsentides.

Seevastu keemiliste kontsentratsioonide ühikud põhinevad molaarsel kogusel, ekvivalendil grammi kohta, miljoneid osi ja teisi omadusi lahuse suhtes..

Need seadmed on kontsentratsioonide mõõtmisel suurima täpsuse poolest kõige tavalisemad ning seetõttu on nad tavaliselt need, keda soovite keemiliste lahendustega töötada..

Kontsentratsiooni ühikud

Nagu eelmistes peatükkides kirjeldatud, arvutatakse lahuse kontsentratsiooni kvantitatiivselt arvutamisel olemasolevad üksused selleks otstarbeks..

Samuti jagatakse kontsentratsiooniühikud suhtelise kontsentratsiooniga, lahjendatud kontsentratsioonide, moolidel põhinevate kontsentratsioonide ja muude täiendavate ühikutega..

Suhtelise kontsentratsiooni ühikud

Suhteline kontsentratsioon on protsentides väljendatud kontsentratsioon, nagu see oli nimetatud eelmises osas. Need ühikud jagatakse massiprotsendiks, mahu protsendiks ja massiprotsendiks ning arvutatakse järgmiselt: \ t

- massiprotsent = lahustunud aine mass (g) / kogu lahuse mass (g) x 100

- mahuprotsent = lahustunud aine kogus (ml) / kogu lahuse ruumala (ml) x 100

- massi / mahu% = lahustunud aine mass (g) / kogu lahuse maht (ml) x 100

Sel juhul tuleb kogu lahuse massi või mahu arvutamiseks lisada lahustunud aine mass või maht lahusti sisaldusega..

Lahjendatud kontsentratsiooni ühikud

Lahjendatud kontsentratsiooni ühikud on need, mida kasutatakse nende väga väikeste kontsentratsioonide ekspresseerimiseks, mis on lahjendatud lahuses jälgede kujul; Nendele üksustele esitatav kõige tavalisem kasutusviis on leida lahustunud gaasi jälgi teises, kui õhusaasteainetena..

Neid ühikuid näidatakse miljonites osades (ppm), miljardites osades (ppb) ja osades triljoni kohta (ppt) ja need on väljendatud järgmiselt:

- ppm = 1 mg lahustunud lahust / 1 L lahus

- ppb = 1 μg lahustunud 1 l lahus

- ppt = 1 ng lahustunud 1 l lahus

Nendes väljendites on mg milligrammi (0,001 g), μg võrdub mikrogrammidega (0,000001 g) ja ng võrdub nanogrammidega (0,000000001 g). Neid ühikuid saab väljendada ka mahu / mahu järgi.

Kontsentratsiooniühikud moolide järgi

Moolidel põhinevad kontsentratsiooniühikud on molaarse fraktsiooni, molaarprotsendi, molaarsuse ja molaarsuse ühikud (need kaks viimast on paremini kirjeldatud artikli lõpus).

Aine moolfraktsioon on kõigi selle molekulide (või aatomite) murdosa kogu molekulide või aatomite funktsioonina. See arvutatakse järgmiselt:

XA = aine A moolide arv / kogu moolide arv lahuses

Seda protseduuri korratakse teiste lahuses olevate ainete puhul, võttes arvesse, et summa X onA + XB + XC ... peab olema võrdne ühega.

Molaarne protsent töötab sarnaselt X-leA, ainult see, mis sõltub protsendist:

Molaarne protsent A = XA x 100%

Viimases osas arutatakse üksikasjalikult molaarsust ja molaarsust.

Formaalsus ja normaalsus

Lõpuks on kaks kontsentreerimisüksust, mis on praegu kasutamata: formaalsus ja normaalsus.

Lahuse formaalsus esindab massi-valem-grammi arvu liitri kohta kogu lahusest. Seda väljendatakse järgmiselt:

F = nr. P.F.G / L lahus

Selles väljendis on P.F.G võrdne aine iga aatomi massiga, väljendatuna grammides.

Selle asemel näitab normaalsus lahustuvate ekvivalentide arvu jagatuna allpool esitatud lahuse liitritega:

N = soluuti / lahuse ekvivalent gramm

Nimetatud ekspressioonis võib ekvivalentsed grammid lahustunud aineid arvutada moolide arvu H järgi+, OH- või muud meetodid, sõltuvalt molekuli tüübist.

Molaarsus

Lahustatud aine molaarsus või molaarne kontsentratsioon on keemilise kontsentratsiooni ühik, mis ekspresseerib või seostab lahuse (n) moole, mis sisalduvad ühes (1) liitri lahuses..

Molaarsus on tähistatud suurtähtega M ja soluudi moolide määramiseks (n) jagatakse soluudi (g) grammid lahustunud aine molekulmassiga (MW)..

Samuti saadakse lahustunud aine molekulmass PM aatommasside (PA) või keemiliste elementide aatomimassi summana, võttes arvesse proportsiooni, milles nad moodustavad soluuti. Seega on erinevatel soluutidel oma parlamendiliikmed (kuigi see ei ole alati nii).

Need määratlused on kokku võetud järgmistes valemites, mida kasutatakse vastavate arvutuste tegemiseks:

Molaarsus: M = n (lahustunud moolid) / V (liitri lahus)

Moolide arv: n = soluuti / tahke aine sisaldus

Harjutus 1

Arvutage 45 g Ca (OH) -ga valmistatud lahuse molaarsus2 lahustatakse 250 ml vees.

Esimene asi, mida tuleb arvutada, on Ca (OH) molekulmass.2 (kaltsiumhüdroksiid). Vastavalt selle keemilisele valemile on ühendiks kaltsiumi katioon ja kaks oksidrüüli aniooni. Siin on liigi kaalust vähem või vähem elektroni tähtsus, seega võetakse aatomi kaalud:

Seejärel on soluudi moolide arv:

n = 45 g / (74 g / mol)

n = 0,61 mooli Ca (OH)2

Saadakse 0,61 mooli lahustunud ainet, kuid on oluline meeles pidada, et need moolid lahustatakse 250 ml lahuses. Kuna molaarsuse mõiste on moolid a liitrit või 1000 ml, siis tuleb teha kolmest lihtsast reeglist, et arvutada 1000 ml nimetatud lahuses olevad moolid

Kui 250 ml lahuses on => 0,61 mooli lahustunud ainet

           1000 ml lahuses => x Mitu mooli on olemas??

x = (0,61 mol) (1000 ml) / 250 ml

X = 2,44 M (mol / l)

Teine võimalus

Teiseks viisiks, kuidas saada moole valemi rakendamiseks, on vaja, et te võtaksite 250 ml liitriteks, kohaldades ka kolme reeglit:

Kui 1000 ml = 1 on 1 liiter

250 ml => x Mitu liitrit on?

x = (250 ml) (1 1) / 1000 ml

x = 0,25 l

Asendades seejärel Molaarsuse valemit:

M = (0,61 mol lahustunud ainet) / (0,25 l lahust)

M = 2,44 mol / l

Harjutus 2

Mida tähendab see, et HCl lahus on 2,5 M?

HCl lahus on 2,5 mooli, mis tähendab, et üks liitri lahust on lahustatud 2,5 mooli vesinikkloriidhapet.

Normaalsus

Normaalsus või samaväärne kontsentratsioon on suurte tähega N tähistatud lahuste keemilise kontsentratsiooni ühik. See kontsentratsioonühik näitab lahustunud aine reaktiivsust ja on võrdne lahuses väljendatud lahustite ekvivalendi (Eq) arvuga liitrites..

N = Eq / L

Ekvivalentide arv (ekv.) Võrdub lahustunud aine grammidega ekvivalentkaalu (PEq) vahel.

 Eq = g lahustunud / PEq

Ekvivalentkaal või grammekvivalendina arvutatud mass arvutatakse lahustunud aine molekulmassi saamise teel ja jagatakse see samaväärse teguriga, mida võrrandis kokkuvõtmiseks nimetatakse zeta delta (ΔZ)..

PEq = PM / ΔZ

Arvutamine

Normaalsuse arvutamisel on väga spetsiifiline variatsioon ekvivalentfaktoris või ΔZ-s, mis sõltub ka keemilise reaktsiooni tüübist, milles lahustunud või reaktiivsed liigid osalevad. Mõningaid selle variandi juhtumeid võib mainida allpool:

-Kui tegemist on happe või alusega, ΔZ või samaväärse teguriga, on see võrdne vesinikioonide arvuga (H+)  või OH hüdroksüülrühm- omada lahustit. Näiteks väävelhape (H2SO4) on kaks ekvivalenti, sest sellel on kaks happelist prootonit.

-Oksüdatsiooni-redutseerimisreaktsioonide puhul vastab ΔZ oksüdatsiooni- või redutseerimisprotsessis osalevate elektronide arvule sõltuvalt konkreetsest juhtumist. Siin tuleb mängida keemiliste võrrandite ja reaktsiooni spetsifikatsiooni tasakaalustamine.

-Samuti vastab see ekvivalentfaktor või AZ niisuguste ioonide arvule, mis sadestuvad klassifitseeritud reaktsioonides.

Harjutus 1

Määrake 185 g Na-d2SO4 1,3 l lahuses.

Selle lahuse lahustunud aine molekulmass arvutatakse kõigepealt:

Teine etapp on ekvivalentfaktori või ΔZ arvutamine. Sellisel juhul on naatriumsulfaadina sool, katiooni või metalli Na valents või laeng+, mis korrutatakse 2-ga, mis on soola või lahustunud aine keemilise valemi alaindeks:

Na2SO4 => ΔZ = Valencia katioon x Subindex

ΔZ = 1 x 2

Samaväärse kaalu saamiseks asendatakse see vastavas võrrandis:

 PEq = (142,039 g / mol) / (2 Eq / mol)

 PEq = 71,02 g / ekv

Ja siis saate samaväärsete arvude arvutamiseks jätkata, kasutades jällegi teist lihtsat arvutust:

Eq = (185 g) / (71,02 g / ekv)

Vastuste arv = 2,605 Eq

Lõpuks arvutatakse kõigi vajalike andmetega normaalsus nüüd, asendades selle määratlusega:

 N = 2,605 Eq / 1,3 L

N = 2,0 N

Molaliteet

Molaliteedi tähistab väiketäht m ja on võrdne lahustunud moolidega, mis esinevad ühes (1) kilogrammis lahustis. Seda nimetatakse ka molaalseks kontsentratsiooniks ja see arvutatakse järgmise valemi abil:

m = soluudi moolid / kg lahustit

Kuigi molaarsus määrab ühe (1) liitris lahuses sisalduvate lahustite moolide suhte, on molaarsus seotud ühe (1) kilogrammi lahusti lahustunud moolidega..

Sellistel juhtudel, kui lahus valmistatakse rohkem kui ühe lahustiga, väljendub molaarsus sama kui lahustite moolide arv lahustite segu kohta..

Harjutus 1

Määratakse 150 g sahharoosi (C. \ T12H22011) 300 g veega.

Sahharoosi molekulmass määratakse kindlaks kõigepealt, et arvutada selle lahuse lahustite moolid:

Arvutatakse sahharoosi moolide arv:

n = (150 g sahharoosi) / (342,109 g / mol)

n = 0,438 mooli sahharoosi

Pärast lõpliku valemi rakendamist võetakse grammi lahustit kilogrammides.

Seejärel asendatakse:

m = 0,438 mooli sahharoosi / 0,3 kg vett

m = 1,46 mol C12H22011/ Kg H2O

Kuigi praegu on arutelu molaadi lõpliku avaldamise üle, võib seda tulemust väljendada ka järgmiselt:

1,26 m12H22011 või 1,26 mooli

Mõnel juhul peetakse soodsaks lahuse kontsentratsiooni väljendamist molaarsuse mõttes, kuna lahustunud aine ja lahusti massid ei allu kergetele kõikumistele või temperatuuri või rõhu mõjude tõttu muutumatutele muutustele; nagu see on gaasiliste lahustitega lahustes.

Lisaks sellele juhitakse tähelepanu sellele, et see konkreetne soluutne kontsentratsioonühik ei muutu lahustumise käigus teiste lahustunud ainete olemasolul..

Soovitused ja olulised märkused keemilise kontsentratsiooni kohta

Lahuse maht on alati suurem kui lahustil

Kuna lahenduste harjutused on lahendatud, tekib lahuse mahu tõlgendamise viga, kui see oleks lahusti. Näiteks kui ühe grammi šokolaadipulbrit lahustatakse ühes liitris vees, ei ole lahuse maht võrdne ühe liitri veega..

Miks mitte? Kuna lahusti molekulid jäävad alati ruumi. Kui lahustil on kõrge afiinsus lahustunud aine suhtes, võib mahu muutus pärast lahustumist olla naeruväärne või tühine.

Kui aga mitte, ja isegi kui tahke aine kogus on suur, tuleb arvesse võtta mahu muutust. Seega: Vsolvente + Vsoluto = Vsolución. Vsolvente = Vsolution kehtib ainult lahjendatud lahustes või kui lahustunud aine kogused on väikesed.

Seda viga tuleb meeles pidada, eriti vedelate lahustitega töötamisel. Näiteks, kui šokolaadipulbri lahustamise asemel lahustub mee alkoholis, siis lisatakse lisatud mee kogus olulisel määral lahuse kogumahule..

Seetõttu tuleb sellistel juhtudel lahusti mahule lisada lahuse maht.

Molaarsuse kasulikkus

-Kontsentreeritud lahuse molaarsuse tundmine võimaldab lahjendusarvutusi teha lihtsa valemiga M1V1 = M2V2, kus M1 vastab lahuse algsele molaarsusele ja M2 lahuse molaarsusele, mida soovite lahusest valmistada. M1.

-Teades lahenduse molaarsust, saate lahuse normaalsust kergesti arvutada järgmise valemi abil: Normality = ekvivalentarvu x M

Valemeid ei salvestata, vaid üksused või määratlused

Mälu ei mäleta mõnikord kõiki kontsentratsiooni arvutamiseks vajalikke võrrandeid. Selleks on väga mõistlik määratleda iga kontseptsioon.

Määratlusest kirjutatakse üksused teisendustegurid väljendada neid, mis vastavad sellele, mida soovite määrata.

Näiteks, kui teil on molaarsus ja soovite selle normaalseks muuta, toimige järgmiselt:

(mol / kg lahustit) x (kg / 1000 g) (g lahusti / ml) (lahusti / ml lahus) (1000 ml / l) (Eq / mol)

Pange tähele, et (g lahusti / ml) on lahusti tihedus. Termin (lahusti / ml lahus) viitab sellele, kui palju lahuse maht vastab lahustile. Paljudel harjutustel on see viimane termin praktilistel põhjustel võrdne 1-ga, kuigi see pole kunagi täiesti tõsi.

Viited

  1. Sissejuhatav keemia- 1st Kanada väljaanne. Kvantitatiivsed kontsentratsiooniühikud. Peatükk 11 Lahendused. Välja võetud: opentextbc.ca
  2. Wikipedia. (2018). Ekvivalentne kontsentratsioon Vastu võetud: en.wikipedia.org
  3. PharmaFactz. (2018). Mis on molaarsus? Välja võetud: pharmafactz.com
  4. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Keemia (8. väljaanne). CENGAGE Learning, p 101-103, 512, 513.
  5. Vesilahused-Molaarsus. Välja võetud: chem.ucla.edu
  6. Quimicas.net (2018). Normatiivsed näited. Välja otsitud: quimicas.net.