Начини хемијске концентрације за изражавање, јединице, молалност и моларност

Тхе хемијска концентрација је нумеричка мера релативне количине растворене материје у раствору. Ова мера изражава однос растворене материје у односу на количину или запремину растварача или раствора у јединицама концентрације. Термин "концентрација" је повезан са количином присутне растворене супстанце: раствор ће бити концентрисан, а више растворене материје.

Ове јединице могу бити физичке када се узимају у обзир величине масе и / или запремине компоненти раствора или хемикалија, када је концентрација растворене супстанце изражена у односу на његове молове или еквиваленте, узимајући као референтни број Авогадро.

Тако, коришћењем молекуларних или атомских тежина и броја Авогадра, могуће је претворити физичке јединице у хемијске када се изражава концентрација одређене растворне материје. Према томе, све јединице се могу конвертовати за исто решење.

Индек

• 1 Раствори разблажени и концентровани
• 2 Начини изражавања концентрације
  • 2.1 Квалитативни опис
  • 2.2 Класификација према растворљивости
  • 2.3 Квантитативна нотација
• 3 јединице концентрације
  • 3.1 Јединице релативне концентрације
  • 3.2 Јединице разблажене концентрације
  • 3.3 Јединице концентрације базиране на моловима
  • 3.4 Формалност и нормалност
• 4 Моларити
  • 4.1 Вежба 1
  • 4.2 Вежба 2
• 5 Нормалност
  • 5.1 Прорачун
  • 5.2 Вежба 1
• 6 Молалност
  • 6.1 Вежба 1
• 7 Препоруке и важне напомене о концентрацији хемикалија
  • 7.1 Запремина раствора је увек већа од запремине растварача
  • 7.2 Корисност моларности
  • 7.3 Формуле нису меморисане, али јединице или дефиниције су
• 8 Референце 

Раствори су разблажени и концентровани

Како се може примијетити ако је концентрација јако разријеђена или концентрирана? На први поглед по испољавању било којих његових органолептичких или хемијских својстава; то јест, они који опажају чула или се могу мерити.

Горња слика показује разблажење концентрације калијум дихромата (К₂Цр₂О₇), која показује наранџасту боју. Са лева на десно можете видети како боја смањује њен интензитет док је концентрација разблажена, додајући више растварача.

Ово разблаживање омогућава да се на тај начин добије концентрисана концентрација из концентрисане. Боја (и друге "скривене" особине у наранџастом крилу) се мења на исти начин као и концентрација, било са физичким или хемијским јединицама.

Али које су јединице за концентрацију хемикалија? Међу њима су моларност или моларна концентрација раствора, која повезује молове раствора са укупном запремином раствора у литрима.

Такође имате молалност или такође познату као молна концентрација, која се односи на молове растворене материје, али који су садржани у стандардизованој количини растварача или растварача који је тачно један килограм.

Овај растварач може бити чист или ако раствор садржи више од једног растварача, молалност ће бити моли раствора на килограм смеше растварача.

И трећа јединица хемијске концентрације је нормалност или нормална концентрација раствора који изражава број хемијских еквивалената растворене материје по литру раствора.

Јединица у којој је изражена нормалност је у еквивалентима по литри (Ек / Л) иу медицини концентрација електролита у хуманом серуму изражена је у милиеквивалентима по литру (мЕк / Л).

Начини изражавања концентрације

Концентрација решења може бити означена на три главна начина, чак и ако они имају велики број термина и јединица у себи, који се могу користити за изражавање мере ове вредности: квалитативни опис, квантитативни запис и класификација у терминима растворљивости.

У зависности од језика и контекста у којем радите, бићете изабрали један од три начина да изразите концентрацију смеше.

Квалитативни опис

Употријебљен углавном у неформалном и не-техничком језику, квалитативни опис концентрације мјешавине изражен је у облику придева, који на опћенити начин указују на разину концентрације коју рјешење има..

На овај начин, минимални ниво концентрације према квалитативном опису је онај "разређеног" раствора, а максимум је "концентрисан"..

Говоримо о разблаженим растворима када раствор има веома малу количину растворене материје у зависности од укупне запремине раствора. Ако желите да разблажите раствор, морате додати већу количину растварача или потражити начине да смањите раствор.

Сада говоримо о концентрисаним растворима када имају високу количину растворене материје у зависности од укупне запремине раствора. Да бисте концентровали раствор, додајте раствор или смањите количину растварача.

У том смислу, квалитативни опис се назива ова класификација, не само зато што јој недостају математичка мјерења, него и због њеног емпиријског квалитета (може се приписати визуалним особинама, мирисима и укусима, без потребе за научним доказима)..

Класификација према растворљивости

Растворљивост концентрације означава максимални капацитет растворене материје која има раствор, у зависности од услова као што су температура, притисак и супстанце које су растворене или суспендоване..

Раствори се могу сврстати у три типа према њиховом нивоу растворене супстанце у време мерења: незасићене, засићене и презасићене растворе..

- Незасићене отопине ​​су оне које садрже мању количину отопљене твари из које се отопи. У овом случају, решење није достигло максималну концентрацију.

- Засићени раствори су они у којима је максимална количина растворене материје растворена у растварачу на одређеној температури. У овом случају постоји равнотежа између супстанци и раствор не може да прихвати више растворене материје (јер ће се десити да се таложи).

- Суперсатурирани раствори имају више растворених материја него што би раствор прихватио у условима равнотеже. Ово се постиже загревањем засићеног раствора, додајући више раствора него што је нормално. Када се охлади неће аутоматски растворити раствор, али сваки поремећај може изазвати овај ефекат због његове нестабилности.

Квантитативна нотација

У тренутку проучавања решења које ће се користити у техничкој или научној области, потребна је прецизност измерена и изражена у јединицама, која описује концентрацију према њеним тачним вредностима масе и / или запремине.

Због тога постоји низ јединица које се користе за изражавање концентрације рјешења у својој квантитативној ознаци, које се дијеле на физичке и кемијске, а које заузврат имају своје подјеле..

Јединице физичких концентрација су оне "релативне концентрације", које су изражене у процентима. Постоје три начина за изражавање процентуалних концентрација: масени проценти, проценти по запремини и проценти по масеном волумену.

Насупрот томе, јединице хемијских концентрација се заснивају на моларним количинама, еквивалентима по граму, деловима на милион и другим карактеристикама раствора у односу на раствор.

Ове јединице су најчешће за њихову високу прецизност при мерењу концентрација, и то је разлог зашто су обично оне које желите да знате да радите са хемијским растворима..

Јединице концентрације

Као што је описано у претходним одељцима, када се квантитативно израчунава концентрација решења, израчуне треба да регулишу постојеће јединице за ту сврху..

Такође, јединице концентрације су подељене на оне релативне концентрације, оне концентрисаних на концентрације, оне базиране на моловима, и друге додатне јединице..

Јединице релативне концентрације

Релативне концентрације су изражене у процентима, као што је наведено у претходном одјељку. Ове јединице су подељене на процент маса-маса, проценат запремине-запремине и проценат масе-запремине, и израчунате су на следећи начин:

- % маса = маса растворене материје (г) / маса укупног раствора (г) к 100

- % запремине = запремина растворене материје (мл) / запремина укупног раствора (мл) к 100

- % маса / запремина = маса растворене материје (г) / укупна запремина раствора (мл) к 100

У овом случају, за израчунавање масе или запремине укупног раствора мора се додати маса или запремина раствора са раствором растварача.

Јединице разблажене концентрације

Јединице разблажене концентрације су оне које се користе за изражавање тих веома малих концентрација које су у облику трагова унутар разређеног раствора; Најчешћа употреба која се презентује овим јединицама је да се пронађу трагови раствореног гаса у другом, као агенси који загађују ваздух.

Ове јединице су назначене у облику делова на милион (ппм), делова на милијарду (ппб), и делова на трилион (ппт), и изражени су на следећи начин:

- ппм = 1 мг растворене материје / 1 Л раствор

- ппб = 1 μг раствора / 1Л раствора

- ппт = 1 нг раствора / 1 Л раствор

У овим изразима мг је једнак милиграмима (0.001 г), μг је једнак микрограмима (0.000001 г) и нг је једнак нанограмима (0.000000001 г). Ове јединице се такође могу изразити у смислу запремине / запремине.

Јединице концентрације према моловима

Јединице концентрације базиране на моловима су оне моларне фракције, моларни проценат, моларност и молалност (ова два последња су боље описана на крају чланка).

Молска фракција супстанце је удео свих његових саставних молекула (или атома) као функција укупних молекула или атома. Израчунава се на следећи начин:

Кс_А = број молова супстанце А / укупан број молова у раствору

Ова процедура се понавља за друге супстанце у раствору, узимајући у обзир да је сума Кс_А + Кс_Б + Кс_Ц ... мора бити једнако једном.

Моларни проценат ради на сличан начин као Кс_А, само то у зависности од процента:

Моларни проценат А = Кс_А к 100%

У последњем делу ће се детаљно разматрати моларност и молалност.

Формалност и нормалност

Коначно, постоје двије концентрацијске јединице које се тренутно не користе: формалност и нормалност.

Формалност решења представља број тежинских формула-грам по литру укупног раствора. Изражава се као:

Ф = Не. П.Ф.Г / Л раствор

У овом изразу П.Ф.Г је једнак тежини сваког атома супстанце, изражен у грамима.

Уместо тога, нормалност представља број еквивалената растворених супстанци подељених са литрама раствора, као што је изражено испод:

Н = еквивалентни грами раствора / Л раствора

У наведеној експресији еквивалентни грами растворене материје могу се израчунати помоћу броја молова Х⁺, ОХ^- или другим методама, у зависности од типа молекула.

Моларност

Моларност или моларна концентрација растворене материје је јединица хемијске концентрације која експримира или повезује молове растворене супстанце (н) која се налазе у једном (1) литру (Л) раствора..

Моларност је означена великим словом М и за одређивање молова растворене супстанце (н) грама растворене супстанце (г) подељене су са молекулском масом (МВ) растворене материје..

Такође, молекуларна тежина ПМ растворене супстанце се добија из суме атомских тежина (ПА) или атомске масе хемијских елемената, узимајући у обзир пропорцију у којој се комбинују да би формирали раствор. Дакле, различити солуути имају своје посланике (иако то није увијек случај).

Ове дефиниције су сажете у следећим формулама које се користе за извршавање одговарајућих израчуна:

Моларност: М = н (моли раствора) / В (литра раствора)

Број молова: н = г растворене материје / ПМ растворка

Вежба 1

Израчунајте моларност раствора који је припремљен са 45 г Ца (ОХ)₂ растворена у 250 мЛ воде.

Прва ствар која се мора израчунати је молекулска тежина Ца (ОХ)₂ (калцијум хидроксид). Према својој хемијској формули, једињење је калцијумски катјон и два оксидрилна аниона. Овде је тежина електрона мања или већа од врсте занемарива, тако да се узимају атомске тежине:

Број молова растворене супстанце ће тада бити:

н = 45 г / (74 г / мол)

н = 0,61 мола Ца (ОХ)₂

Добије се 0,61 мола растворене материје, али је важно запамтити да су ови молови растворени у 250 мЛ раствора. Као што је дефиниција моларности молова у а литра или 1000 мЛ, онда се мора направити једноставно правило од три да се израчунају молови који су у 1000 мЛ наведеног раствора

Ако у 250 мЛ раствора постоји => 0,61 мола растворене материје

           У 1000 мЛ раствора => к Колико мола има??

к = (0.61 мол) (1000 мЛ) / 250 мЛ

Кс = 2,44 М (мол / Л)

Анотхер ваи

Други начин за добијање молова за примену формуле захтева да узмете 250 мЛ до литара, уз примену правила од три:

Ако је 1000 мл => 1 литар

250 мл => к Колико литара је?

к = (250 мЛ) (1 Л) / 1000 мЛ

к = 0.25 Л

Потом замењује молекуларну формулу:

М = (0,61 мол растворене материје) / (0,25 Л раствора)

М = 2,44 мол / Л

Вежба 2

Шта то значи да је ХЦл раствор 2.5 М?

ХЦл раствор је 2.5 моларни, што значи да је један литар растворио 2.5 мола хлороводоничне киселине.

Нормалност

Нормалност или еквивалентна концентрација је јединица хемијске концентрације раствора која је означена великим словом Н. Ова јединица концентрације указује на реактивност раствора и једнака је броју еквивалената растворене материје (Ек) између запремине раствора израженог у литрама.

Н = Ек / Л

Број еквивалената (Ек) једнак је грамима раствора између еквивалентне тежине (ПЕк).

 Ек = г раствор / ПЕк

Еквивалентна тежина, или такође позната као грам еквивалент, израчунава се добијањем молекулске тежине растворене материје и дељењем је еквивалентним фактором који се за сврхе сумирања у једначини назива зета делта (ΔЗ).

ПЕк = ПМ / ΔЗ

Цалцулатион

Израчунавање нормалности ће имати врло специфичну варијацију еквивалентног фактора или ΔЗ, што такође зависи од типа хемијске реакције у којој учествује раствор или реактивна врста. Неки случајеви ове варијације могу бити наведени у наставку:

-Када је то киселина или база, ΔЗ или еквивалентни фактор, она ће бити једнака броју јона водоника (Х⁺)  или ОХ хидроксил^- имају раствор. На пример, сумпорна киселина (Х₂СО₄) има два еквивалента јер има два кисела протона.

-Када је реч о оксидационо-редукционим реакцијама ΔЗ одговара броју електрона укључених у процес оксидације или редукције у зависности од специфичног случаја. Овде долази до балансирања хемијских једначина и спецификације реакције.

-Такође, овај еквивалентни фактор или ΔЗ ће одговарати броју јона који се таложе у реакцијама класификованим као таложење.

Вежба 1

Одредити нормалност од 185 г На₂СО₄ који су у 1,3 Л раствора.

Прво ће се израчунати молекулска маса растворене супстанце овог раствора:

Други корак је израчунавање еквивалентног фактора или ΔЗ. У овом случају, као што је натријум сулфат је со, валенција или набој катиона или метала На⁺, који ће се помножити са 2, што је индекс хемијске формуле соли или раствора:

На₂СО₄ => ΔЗ = Валенциа Цатион к Субиндек

ΔЗ = 1 к 2

Да би се добила еквивалентна тежина, замењује се у одговарајућој једначини:

 ПЕк = (142.039 г / мол) / (2 Ек / мол)

 ПЕк = 71.02 г / екв

И онда можете наставити са израчунавањем броја еквивалената, поново прибјегавајући још једној једноставној калкулацији:

Ек = (185 г) / (71.02 г / ек)

Број еквивалената = 2,605 Ек

Коначно, са свим потребним подацима, нормалност се сада израчунава замјеном према њеној дефиницији:

 Н = 2,605 Ек / 1,3 Л

Н = 2,0 Н

Молалити

Молалност је означена малим словом м и једнак је моловима раствора који су присутни у једном (1) килограму растварача. Назива се и молска концентрација и израчунава се по следећој формули:

м = моли раствора / кг растварача

Док моларитет успоставља однос молова растворене супстанце садржане у једном (1) литру раствора, молалност се односи на молове растворене супстанце која постоји у једном (1) килограму растварача..

У тим случајевима када је раствор припремљен са више од једног растварача, молалност ће се изразити као молови растворене материје по килограму смеше растварача..

Вежба 1

Одредити молалност раствора који је припремљен мешањем 150 г сахарозе (Ц₁₂Х₂₂0₁₁) са 300 г воде.

Молекуларна тежина сахарозе се одређује прво да се израчуна мол у раствору овог раствора:

Израчунава се број молова сахарозе:

н = (150 г сахарозе) / (342.109 г / мол)

н = 0.438 мола сахарозе

Након што се грами растварача узимају у килограме, примењује се коначна формула.

Потом замењује:

м = 0.438 мола сахарозе / 0.3 кг воде

м = 1,46 мол₁₂Х₂₂0₁₁/ Кг Х₂О

Иако се тренутно води расправа о коначном изразу молалности, овај резултат се може изразити и као:

1,26 м₁₂Х₂₂0₁₁ или 1.26 молал

Сматра се корисним у неким случајевима да се изрази концентрација раствора у смислу молалности, пошто масе раствореног растварача и растварача не трпе незнатне флуктуације или неприродне промене услед дејства температуре или притиска; као иу растворима са гасовитим раствором.

Поред тога, истиче се да је ова јединица концентрације која се односи на одређену супстанцу непромењена постојањем других растворених супстанци у распаду.

Препоруке и важне напомене о концентрацији хемикалија

Запремина раствора је увек већа од запремине растварача

Како су решења решена, грешка тумачења запремине решења као да је то растварач. На пример, ако је један грам чоколадног праха растворен у једном литру воде, запремина раствора није једнака запремини једног литра воде..

Зашто не? Зато што ће раствор увек заузети простор између молекула растварача. Када растварач има висок афинитет према раствору, промена запремине после растварања може бити смешна или занемарива.

Али, ако није, па чак и више ако је количина растворене материје велика, промена запремине се мора узети у обзир. Бити овако: Всолвенте + Всолуто = Всолуцион. Само у разблаженим растворима или где су количине растворених материја мале, важи Всолвенте = Всолутион.

Ова грешка се мора имати на уму нарочито када се ради са течним растворима. На пример, ако се уместо растварања чоколадног праха, мед отапа у алкохолу, онда ће количина доданог меда имати значајан утицај на укупну запремину раствора.

Стога, у овим случајевима, запремина растворене материје мора бити додата количини растварача.

Утилити оф Моларити

-Познавање моларности концентрованог раствора омогућава да се изврше прорачуни за разблаживање користећи једноставну формулу М1В1 = М2В2, где М1 одговара почетној моларности раствора и М2 моларности раствора који желите да се припреми из раствора. М1.

-Знајући моларност решења, лако можете израчунати нормалност решења користећи следећу формулу: Нормалност = број еквивалентних к М

Формуле нису меморисане, али су јединице или дефиниције

Међутим, меморија понекад не памти све једнаџбе релевантне за израчунавање концентрације. За ово је веома корисно имати јасну дефиницију сваког концепта.

Из дефиниције јединице се пишу користећи фактора конверзије да изразите оне које одговарају ономе што желите да одредите.

На пример, ако имате молалност и желите да је конвертујете у нормалност, поступите на следећи начин:

(мол / Кг растварач) к (кг / 1000г) (г растварач / мЛ) (мЛ раствор / мЛ раствор) (1000 мЛ / Л) (Ек / мол)

Треба приметити да је (г растварач / мЛ) густина растварача. Термин (мЛ раствор / мЛ раствор) се односи на то колико волумен отопине ​​заправо одговара растварачу. У многим вежбама овај последњи термин је једнак 1, из практичних разлога, иако никада није потпуно тачан.

Референце

1. Уводна хемија-1^ст Цанадиан Едитион. Квантитативне јединице концентрације. Поглавље 11 Решења. Преузето из: опентектбц.ца
2. Википедиа. (2018). Екуивалент Цонцентратион Такен фром: ен.википедиа.орг
3. ПхармаФацтз. (2018). Шта је моларност? Преузето са: пхармафацтз.цом
4. Вхиттен, Давис, Пецк & Станлеи. Цхемистри (8. изд.). ЦЕНГАГЕ Леарнинг, стр. 101-103, 512, 513.
5. Водени раствор-моларност. Преузето из: цхем.уцла.еду
6. Куимицас.нет (2018). Примери нормалности. Добављено из: куимицас.нет.