как решать с процентным содержанием
Смесь, состоящая из частиц растворителя, растворяемого вещества и продуктов их взаимодействия, называется раствором. Это гомогенные структуры однородной консистенции, состоящие из двух либо нескольких компонентов. Решение задач на растворы – определение их концентрации, степени растворимости веществ, условий протекания растворообразующих процессов.
Задачи на растворы по химии
Чистое вещество либо смесь нескольких компонентов, попадая в растворитель, могут проявлять свойства:
- хорошей растворимости;
- малой растворимости;
- быть нерастворимыми.
При растворении в воде образуются многочисленные атомно-молекулярные связи. Их количество зависит от коэффициента растворимости – химической величины, которая рассчитывается путем деления массы растворяемого вещества на массу растворителя.
Кроме этого, в задачах могут присутствовать массовая доля вещества, растворенного в соответствующем растворителе.
Как решать задачи с процентными растворами
Растворы с выраженной концентрацией активного (растворенного) вещества носят название процентных. В задачах по химии ставятся цели определить содержание массы растворенного вещества, массы образовавшегося либо первоначального раствора, процентного содержания вещества до или после растворения.
Растворы, о которых идет речь в задачах по химии, обладают общими свойствами:
- они однородны;
- смешивание компонентов происходит за малый отрезок времени, как и изменение их концентрации;
- в результате смешивания двух (или более) растворов с различной концентрацией, происходит не только увеличение общей массы и объема раствора, но и усреднение процентного содержания растворенного вещества.
Поэтому существуют общие принципы их решения. Так, увеличение концентрации происходит в результате упаривания (испарения растворителя), а уменьшение – разбавления. В результате смешения может наблюдаться как увеличение, так и уменьшение, в зависимости от конкретных условий задачи.
В любом случае характеристики начального и конечного продуктов будут различаться, поэтому важно, данные в условии сведения не перепутать. Для этого применяется их нумерация.
Чтобы грамотно составить алгоритм решения, часто бывает полезно использовать уравнение химической реакции относительно активного вещества либо кислоты.
Концентрация растворов и способы ее выражения
Источник: thepresentation.ruНа бытовом уровне понятие концентрации раствора выражается в отношении массы растворенного вещества к массе раствора, выраженном в процентах. Однако правомерно более широкое определение, охватывающее различные способы выражения концентрации.
Концентрация раствора – количественный показатель состава активного вещества в растворе, выраженное в определенных единицах и заключенное в единице массы или объема. Выражается в долях, процентах, массовых долях, молярности, мольных долях, титрах. Из них чаще применяются молярность и мольная доля.
1. О массовой доле (\(\omega\)) идет речь в задачах, когда можно составить соотношение масс растворенного компонента и всего раствора. Для ее выражения существует формула:
\(\omega=M_{в-ва}\div M_{р-ра}\)
Выражается она в процентах либо долевых частях единицы.
2. Молярность (по-другому – молярная концентрация) или \(С\) показывает сколько молей растворяемого компонента содержится в литре раствора. Ее формула имеет вид:
\(С=n\div V\)
где \(n\) – это растворенное вещество в молях. Исходя из его значения, раствор может быть одномолярным (содержит 1 моль в 1 литре), децимолярным (0,1 моля в 1 л), сантимолярным (0,01 моль) и т.д.
3. Концентрация моляльная (обозначается \(С_х\)) – моляльность – показатель количества (n) молей растворенного компонента в 1 кг растворителя (\(M_{р-ля}\)).
\(C_x=n\div M_{р-ля}\)
4. Для определения содержания (в граммах) вещества в 1 л раствора применяется понятие «титр» (\(Т\)).
\(T=M_{в-ва}\div V_{р-ра}\)
5. Под растворимостью (\(S\)) понимают максимальную массу растворяемого вещества, способного раствориться в 100 г растворителя:
\(S=(M_{в-ва}\div M_{р-ля})\times100 {}\)
6. Коэффициент растворимости (\(K_s\)) – показатель, который определяется отношением массы вещества к массе растворителя при условии получения насыщенного раствора при обозначенной температуре:
\(K_s=M_{в-ва}\div M_{р-ля}\)
Решение задач на упаривание растворов
Выпаривание раствора происходит в результате испарения воды, что ведет за собой уменьшение общего объема и массы. В то же время масса растворенного вещества остается без изменений. Существуют случаи, когда, кроме растворителя, испаряется растворенное вещество, если оно обладает повышенной летучестью.
Пример. Водный раствор аммиака
Рассмотрим пример решения задачи на упаривание.
Условие: В наличии 800 г раствора с 15%-ной концентрацией определенного вещества. Нужно увеличить его массовую долю на 5%. Сколько г воды должно испариться?
Этапы решения:
- Какова масса вещества в первичном растворе?
\(M_в=\omega_в\times M_р=0,15×800=120\)г, где \(M_в\) — масса вещества, \(M_р\) — масса раствора
Найденное значение останется постоянным, поскольку при выпаривании изменения массы растворенного вещества не происходит. Значит M’=120г
2. \(M_р=M_в\div\omega_в= 120÷0.2=600\)г
3. Теперь можно найти массу испаренной воды:
\(M{исп\;в}=M_р-M’=800-600=200\)г
Решение задач на разбавление растворов
В результате процесса разбавления масса того вещества, которое растворено, не меняется в отличие от массы всего раствора и растворителя.
Задача
Масса имеющегося раствора NaCl 200г, его концентрация – 15%. К раствору добавлено 40г воды. Определить массовую долю NaCl в конце реакции.
Решение
1. Определение массы раствора в конце процесса:
\(M’=M_{р-ра}+M_{добh3O}=240\)г
2. Определение массы NaCl в начале процесса:
\(M_{NaCl}=(\omega_{NaCl}\times M_р)\div100\%=15\%\times200г\div100\%=30 {}\)г
В конечном растворе \(M’_ {NaCl}=M_{NaCl}\)
3. Определение массовой доли NaCl в конце процесса:
\(\omega’_{NaCl}=M_{NaCl}\div M’_р\times100\%=12,5\%\)
Решение задач на концентрирование растворов
Повышение концентрации происходит при добавлении вещества в раствор. При этом конечная масса растворенного вещества равна сумме первоначального содержимого и того, который добавлен.
Задача. Имеется 180 г раствора с 8%-ной концентрацией соли (формула NaCl). В этот раствор всыпали еще 20 г поваренной соли. Какая массовая доля NaCl получилась в конце реакции?
Источник: cf2.ppt-online.orgРешение
1. Определение окончательной массы раствора:
\(M’_р=M_р+M_{доб}=200\)г
2. Определение конечной массы NaCl:
M’=M+Mдоб
Следовательно, нужно найти \(M\) – массу в начале процесса.
\(M=(\omega_{NaCl}\times M_р)÷100%=14,4\)г
Тогда \(M’=14,4г+20г=34,4\)г
3. Определение массовой доли NaCl в конечном продукте:
\(\omega’=M’_{NaCl}\div M’_р\times100\%=17,2%\)
Решение задач на смешение растворов
Источник: image.slidesharecdn.comСмешение растворов с различной концентрацией растворенного вещества происходит с соблюдением «конверта Пирсона». Это – диагональная модель, при которой нельзя складывать массовые доли, а можно – лишь массы растворенных компонентов и растворов.
Задача
Дано два раствора с массами \(M\) и \(M_1\). Массовые доли растворенного вещества обозначим соответственно \(ω\) и \(ω_1\). В конечном продукте аналогичная величина – \(ω_3\). Необходимо приготовить третий раствор с отличной от имеющихся концентраций.
Решение
1. Определение общей массы растворенного вещества:
\(M_1\omega_1+M_2\omega_2=\omega_3(M_1+M_2)\)
2. Математические действия:
\(M_1(\omega_1-\omega_3)=M_2=(\omega_3-\omega_2)\)
\(M_1\div M_2=(\omega_3-\omega_2)\div(\omega_1-\omega_3)\)
Следовательно, согласно этому математическому выражению, и нужно взять соотношение растворов.
Задачи на определение процентной концентрации раствора
Источник: lh4.googleusercontent.comЗадача 1
Какая процентная концентрация раствора \(KNO_3\), если нормальная равна \(0,2\) моль/л. Плотность равна \(1\) г/мл.
Решение:
1. Определение массы раствора объемом \(1000\) мл:
\(M=\rho\times V=1\times1000=1000\)г
2. Составление и решение следующей пропорции:
\(20,0\)г \(KNO_3\) — \(1000\) г раствора
\(Х_г\) — \(100\) г раствора
\(Х=2,02\) г или \(ω=2,02%\)
Задача 2
Нужно приготовить \(300\) г 25%-ного раствора соли, имея 60%-ный и 10%-ный. Сколько нужно взять таких компонентов (m1 и m2)?
Для решения применим правило Креста:
Источник: him.1sept.ru1. Определение веса одной из 50-ти частей образуемого раствора:
\(300\div5=6\)
2. Определение массы каждой части \(m_1\) и \(m_2\):
\(m_1=6\times15=90\)
\(m_2=6\times35=210\)
Задача 3
Используя 250г 45%-ного раствора соли, нужно понизить его концентрацию до 10%. Сколько воды необходимо использовать?
Концентрация соли в воде, используемой в качестве добавки, равна 0.
По методу креста образуется 45 частей раствора:
Источник: him.1sept.ruРешение
1. Масса одной части первичного раствора равна: \(250\div10=25\)г
2. Определение массы воды, что необходима: \(25\times35=875\)г
С целью проверки можно выполнить следующие действия:
1. Определение массы конечного продукта-раствора:
\(875+25=1125г\)
2. Для исходного раствора действует пропорция:
В 250г 40%-ного р-ра содержится Хг соли
в 100 г – 45г
Отсюда Х=112,5 г соли
3. Определение конечной концентрации раствора:
1125 г раствора – 112,5 соли
100г – Х
Х=10г или 10%
Следовательно, нужно взять 875 г воды.
Решать задачи на растворы – интересное занятие! Знание основных закономерностей будет полезно с теоретической и практической точек зрения. Однако бывают случаи, когда нужно быстро сдать контрольную либо перепроверить собственные решения. Тогда можно обратиться на сайт ФениксХелп.
Концентрация растворов, формулы для — Справочник химика 21
Концентрацию раствора рассчитывают по формуле [c.110]Обработка экспериментальной зависимости сг = /(с) с целью построения изотермы адсорбции [графика зависимости T = f )] наиболее проста в тех случаях, когда известна зависимость а = [ с) в аналитическом виде. В настоящее время, к сожалению, нет достаточно общей формулы, связывающей поверхностное натяжение с концентрацией раствора. Среди наиболее простых зависимостей отметим эмпирическое уравнение Шишковского [c.15]
Формулы для пересчета концентраций раствора из одних единиц измерения в другие см.. Справочник химика», т. Ill, стр. 404. [c.29]
Молярную концентрацию раствора щелочи рассчитывают по формуле [c.76]
ФОРМУЛЫ для ПЕРЕСЧЕТА КОНЦЕНТРАЦИЙ РАСТВОРОВ [c.47]
Основные формулы для вычислений. Число грамм-эквивалентов вещества, находящихся в 1 л раствора, называют нормальностью (или ъор-мальной концентрацией) раствора. Нормальность раствора обозначают в формулах буквой N. Для вычисления главное значение имеет следующая очень важная характеристика этого числа если умножить объем данного раствора (I/) на нормальность (М) этого раствора, то аолучитхя эквивалентный объем точно однонормального раствора. [c.285]
При расчете по этой формуле необходимо применять следующие значения величин т я С-. при изменении концентрации раствора сахара от 12—34% до 15—50% т=1,12, С = = 5,41-10 при изменении концентрации от 35—50% до 60—75% т = 1,16, С = = 2,18- 10 [c.124]
Определение титра (Л 1) раствора путем титрования его раствором с известным титром N2) производится но формуле 7V = = где Мх, N2 — нормальные концентрации растворов [c.312]
Из материального баланса по абсолютно сухому веществу находят, пользуясь формулами (IX,18)—(IX, 18л), конечные концентрации раствора в корпусах. [c.380]
Концентрация раствора Формула соединения Температура плавления, °С Теплота плавления, кДж/моль [c.356]
По этим формулам можно рассчитать а или концентрацию раствора, выходящего из -ступенчатого противоточного каскада, в зависимости от х. Когда д = 1, из формулы (1Х-18) находим [c.360]
Количество воды, необходимое для получения рабочей концентрации раствора, определяют по формуле [34] [c.108]
Для других концентраций раствора pH будет изменяться по формуле pH = Л — 1/п Ig с, где А — значение pH для 1 н. концентрации катиона с — концентрация катиона п — стехиометрический коэффициент перед И . [c.415]
В формулах (V.39), (V.40) — начальная концентрация поглощаемого компонента в газе Ур,, — концентрация поглощаемого компонента в газе при равновесии с раствором, находящимся на -й полке. При десорбции отношение Ур. Ун должно быть заменено отношением соответствующих концентраций жидкости. Формулы (V.39), (V.40) справедливы при равенстве к. п. д. всех полок аппарата. В реальных условиях это обычно имеет место при одинаковых параметрах решеток и режимах их работы. [c.216]
Допустим, что фактически взята навеска 3,8198 г. Истинная концентрация раствора, приготовленного из этой навески, находится по формуле [c.87]
Мерой равновесной гибкости макромолекул в растворе может служить величина статистического сегмента, оцениваемая по результатам осмометрических измерений. Для раствора конечной концентрации справедлива формула tio=RT /M ., где [c.108]
Для определения концентрации раствора катализатора первоначально диспергировали в воде навески углеродного волокна и порошкообразной фурановой смолы, а затем удаляли воду через фильтрующую перегородку. По количеству влаги, удержанной волокнистой массой, рассчитывали концентрацию раствора катализатора по формуле [c.207]
Су — концентрация раствора титранта, у — стехиометрический коэффициент для Н в общей формуле протонированного лиганда НуС — начальный объем титруемых растворов , /-, [c.112]
В каждую колбу первой серии вносят по 1 г взвешенного на технических весах активированного угля. Закрывают колбы пробками и встряхивают 0,5 ч. Затем содержимое каждой колбы отфильтровывают. Первые порции фильтратов отбрасываю г, а из оставшихся фильтратов отбирают порции для титрования из колб № 1, 2, 3 й 4 — по 25 мл, из колбы № 5- 10 мл и из колбы М 6 — 5 мл. Отобранные растворы титруют 0,1 н. раствором щелочи. Определяют разность начальных и равновесных концентраций уксусной кислоты. Рассчитывают адсорбцию а для каждой концентрации по формуле 89). [c.155]
Из формулы следует, что эта ошибка сильно возрастает, когда значения /-1,2 и Гг близки с уменьшением концентрации раствора сильно возрастает погрешность измерения. [c.323]
Концентрационный элемент, составленный из А -электродов, погруженных в растворы нитрата серебра различных концентраций, записывают формулой [c.241]
Удельная адсорбция растворенного вещества на поверхности твердых тел рассчитывается по измеренной экспериментально разности концентрации раствора до (со) и после (с) адсорбции ио формуле [c.53]
Вещество Концентрация раствора Показания амперметра Формула вещества Схема диссоциации [c.88]
Для титрования второй навески буры снова доливают кислоту в бюретку, устанавливают уровень раствора на нулевом делении и титруют вторую навеску, а затем третью. Рассчитывают молярную концентрацию раствора хлороводородной кислоты для каждой навески по формуле [c.74]
Например, концентрацию раствора NaOH устанавливают D результате титрования им раствора щавелевой кислоты. Щавелевая кислота может быть путем перекристаллизации получена химически чистой, строго отвечающей своей формуле Н2С204-2Нг0. В соответствии с этим концентрацию ее раствора находят делением величины точной навески на объем раствора. [c.216]
На поляризационных свойствах отчетливо проявляется влияние качественного различия смол и асфальтенов, обусловленное различиями в характере ассоциации этих веществ в растворах. На рис. 31 и 32 показана зависимость поляризации Ри г) и диэлектрической проницаемости (е) от концентрации растворов смол и асфальтенов ромашкинской нефти для нескольких температур. Поляризация вычислена по формуле Клаузиуса—Массоти исходя из экспериментально полученных значений диэлектрической проницаемости и удельного веса [c.187]
В этой области концентраций, одтако, с успехом может быть, использована формула Гюккеля. Сохранив основные положенпя второго приближения теории Дебая — Гюккеля — конечные размеры иоиов, пренебрежение всеми членами разложения в ряд, кроме члена первого порядка,—Гюккель учел изменение диэлектрической проницаемости, а именно ее уменьшение с ростом концентрации растворов. Ее уменьшение вызывается ориентацией диполей раствонтеля вокруг иона, в результате чего снижается их реакция иа эффект внешнего поля. Несмотря на физическую правдоподобность исходной посылки Гюккеля, данный им вывод уравнения для коэффициента активности встречает серьезные возражения, а само уравнение из-за его громоздкости оказывается неудобным ири ироведеиии расчетов. Его, однако, можно заменить иа более простое [c.93]
Подлежащие хранению растворы необходимо сразу после приготовления перелить в плотно закрывающиеся сосуды и снабдить этикетками с указанием названия и формулы растворенного вещества, концентрации раствора и даты его приготовления. Вместимость сосуда для хранения должна быть такой, чтобы раствор заполнял его ночтн доверху. [c.53]
Систему уравнений (2.236), (2.255) интегрировали до тех пор, пока величина V2ix) не стала равной О (—0,000001). Затем по формуле (2.248) оценили производительность аппарата. Расхождение между теоретическими и экспериментальными данными по производительности аппарата составило не более 8%. Рабочая высота слоя, полученная из модели, равна 2,2 м (что не превышает 75% от всей высоты аппарата [5]). Изменение концентрации раствора при движении через слой кристаллов подчиняется экспоненциаль- [c.220]
Для хемосорбционных процессов, когда, например, растворенный газ реагирует с жидкостью, равновесие определяется с использованием константы химической реакции. Так, в простейщем случае, если в жидкой фазе идет обратимая реакция между абсорбируемым компонентом А и активным веществом поглотителя В с образованием продукта D (А + В D) и если система следует закону Генри (при небольших концентрациях раствора), то константа фазового равновесия г]з определяется по формуле [c.154]
Стандартизация раствора щелочи по щавелевой кислоте (Н2С2О4 2Н2О). I. Метод отдельных навесок. Рассчитывают навеску щавелевой кислоты, чтобы на ее титрование расходовалось 18-20 мл 0,1М раствора щелочи. На аналитических весах методом отсыпания взвешивают три навески. Растворяют навеску щавелевой кислоты примерно в 20 мл дистиллированной воды, свободной от СО2. Прибавляют в каждую из колб по 3-4 капли фенолфталеина и титруют раствор щавелевой кислоты раствором щелочи. Титрование заканчивают, когда окраска раствора становится малиновой и сохраняется в течение примерно 30 с. Рассчитывают молярную концентрацию раствора щелочи для каждой из взятых навесок по формуле [c.76]
Для растворов С60 в толуоле в температурном диапазоне выше ТМР расчет коэффициентов активностей показал увеличение их значений относительно таковых при температурах ниже ТМР (табл. 3.1). Величины активности фуллерена С60 в данных растворах также увеличиваются и превышают значения концентрации растворов, что в целом указывает на положительные отклонения растворов от идеальности и отсутствие кластерообразования (С60) . Необходимо отметить, что вывод об отсутствии кластерообразования в данных растворах, возможно, является не вполне справедливьпи и требует дополнительной проверки, поскольку расчет коэффициентов активности С60 производили в рамках модели идеального раствора (см. формулу 3.2). Учитывая, что расчет энтальпии растворения С60 по формуле Шредера показал на существенную не-идеальность данных растворов, вопрос о кластерообразовании или отсутствии такового целесообразно считать открытым на данном этапе рассмотрения изучаемых систем. [c.66]
Наблюдая эту поверхность в микроскоп, было легко заметить что малые шарики (RaRo) не проходили через поверхность капля/воздух, в то время как большие (R >Ro) образовывали оголенную, хорошо заметную выступающую часть, так как эта часть шарика (с большой кривизной) выглядела в отраженном свете как черное пятно на ясно видимом (сквозь поверхность) изображении шарика в виде светлого круга. Из найденного таким образом Rf , при заданных значениях и 0,, (определяемых концентрацией раствора ТАВ8), по формуле (20) было получено и a + 10 дин. [c.265]
Измеряют время истечения воды и ja TBopoB по возрастающей концентрации на вискозиметре Оствальда при данной температуре. Вычисляют динамическую вязкость растворов по формуле (5.7) и строят график зависимости вязкости от концентрации раствора. [c.85]
Молярная концентрация | CHEMEGE.RU
Молярная концентрация (молярность), Сm – это характеристика раствора, способ выражения концентрации растворенного вещества в растворе. Молярная концентрация равна отношению количества растворенного вещества к объему раствора:
где νр.в. – количество растворенного вещества, моль
Vр-ра – объем раствора, л
Иногда молярную концентрацию вещества А обозначают так: [A].
Молярная концентрация измеряется в моль/л или М.
Несколько задач на молярную концентрацию.
1. Определите молярную концентрацию раствора азотной кислоты, если в 500 мл раствора содержится 6,3г азотной кислоты. Ответ: 0,2М
Решение: молярная концентрация — это отношение количества растворенного вещества к объему раствора в литрах. Количество азотной кислоты:
ν(HNO3) = m/M(HNO3) = 6,3 г/ 63 г/моль = 0,1 моль
С(HNO3) = ν(HNO3)/Vр-ра = 0,1 моль/ 0,5 л = 0,2 моль/л
2. Определить молярную концентрацию раствора серной кислоты, если в 2л раствора содержится 0,98г кислоты. Ответ: 0,005М
3. Какую массу хлорида натрия надо растворить в воде, чтобы получить 1л раствора с молярной концентрацией соли 0,02моль/л? Ответ: 1,17г
4. Какое количество вещества (в моль) гидроксида калия содержится в 200мл раствора, если молярная концентрация щёлочи равна 0,9моль/л? Ответ: 0,18моль
5. Какая масса хлороводорода содержится в 250мл раствора соляной кислоты с молярной концентрацией 1 моль/л? Ответ: 9,125г
6. В каком объёме раствора серной кислоты с концентрацией 1 моль/л содержится 4,9г серной кислоты? Ответ: 50мл
7. Смешали 400мл раствора хлорида натрия с молярной концентрацией 1 моль/л и 600мл раствора хлорида натрия с концентрацией соли 2 моль/л. Определить количество вещества хлорида натрия в получившемся растворе и молярную концентрацию этого раствора. Ответ: 1,6М
Урок 15. Моляльность и молярность – HIMI4KA
У нас вышел новый курс, где всё объясняется ещё проще. Подробннее по ссылке
В уроке 15 «Моляльность и молярность» из курса «Химия для чайников» рассмотрим понятия растворитель и растворенное вещество научимся выполнять расчет молярной и моляльной концентрации, а также разбавлять растворы. Невозможно объяснить что такое моляльность и молярность, если вы не знакомы с понятием моль вещества, поэтому не поленитесь и прочитайте предыдущие уроки. Кстати, в прошлом уроке мы разбирали задачи на выход реакции, посмотрите если вам интересно.
Химикам нередко приходится работать с жидкими растворами, так как это благоприятная среда для протекания химических реакций. Жидкости легко смешивать, в отличие от кристаллических тел, а также жидкость занимает меньший объем, по сравнению с газом. Благодаря этим достоинствам, химические реакции могут осуществляться гораздо быстрее, так как исходные реагенты в жидкой среде часто сближаются и сталкиваются друг с другом. В прошлых уроках мы отмечали, что вода относится к полярным жидкостям, и потому является неплохим растворителем для проведения химических реакций. Молекулы H2O, а также ионы H+ и OH—, на которых вода диссоциирована в небольшой степени, могут способствовать запуску химические реакций, благодаря поляризации связей в других молекулах или ослаблению связи между атомами. Вот почему жизнь на Земле зародилась не на суше или в атмосфере, а именно в воде.
Растворитель и растворенное вещество
Раствор может быть образован путем растворения газа в жидкости или твердого тела в жидкости. В обоих случаях жидкость является растворителем, а другой компонент — растворенное вещество. Когда раствор образован путем смешивания двух жидкостей, растворителем считается та жидкость, которая находится в большем количестве, иначе говоря имеет бОльшую концентрацию.
Расчет концентрации раствора
Молярная концентрация
Концентрацию можно выражать по разному, но наиболее распространенный способ — указание его молярности. Молярная концентрация (молярность) — это число молей растворенного вещества в 1 литре раствора. Единица молярности обозначается символом M. Например два моля соляной кислоты на 1 литр раствора обозначается 2 М HCl. Кстати, если на 1 литр раствора приходится 1 моль растворенного вещества, тогда раствор называется одномолярным. Молярная концентрация раствора обозначается различными символами:
- cx, Смx, [x], где x — растворенное вещество
Формула для вычисления молярной концентрации (молярности):
где n — количество растворенного вещества в молях, V — объем раствора в литрах.
Пару слов о технике приготовления растворов нужной молярности. Очевидно, что если добавить к одному литру растворителя 1 моль вещества, общий объем раствора будет чуть больше одного литра, и потому будет ошибкой считать полученный раствор одномолярным. Чтобы этого избежать, первым делом добавляем вещество, а только потом доливаем воду, пока суммарный объем раствора не будет равным 1 л. Полезно будет запомнить приближенное правило аддитивности объемов, которое гласит, что объем раствора приближенно равен сумме объемов растворителя и растворенного вещества. Растворы многих солей приближенно подчиняются данному правилу.
Пример 1. Химичка дала задание растворить в литре воды 264 г сульфата аммония (NH4)2SO4, а затем вычислить молярность полученного раствора и его объем, основываясь на предположении об аддитивности объемов. Плотность сульфата аммония равна 1,76 г/мл.
Решение:
Определим объем (NH4)2SO4 до растворения:
- 264 г / 1,76 г/мл = 150 мл = 0,150 л
Пользуясь правилом аддитивности объемов, найдем окончательный объем раствора:
- 1,000 л + 0,150 л = 1,150 л
Число молей растворенного сульфата аммония равно:
- 264 г / 132 г/моль = 2,00 моля (Nh5)2SO4
Завершающий шаг! Молярность раствора равна:
- 2,000 / 1,150 л = 1,74 моль/л, т.е 1,74 М (NH4)2SO4
Приближенным правилом аддитивности объемов можно пользоваться только для грубой предварительной оценки молярности раствора. Например, в примере 1, объем полученного раствора на самом деле имеет молярную концентрацию равную 1,8 М, т.е погрешность наших расчетов составляет 3,3%.
Моляльная концентрация
Наряду с молярностью, химики используют моляльность, или моляльную концентрацию, в основе которой учитывается количество использованного растворителя, а не количество образующегося раствора. Моляльная концентрация — это число молей растворенного вещества в 1 кг растворителя (а не раствора!). Моляльность выражается в моль/кг и обозначается маленькой буквой m. Формула для вычисления моляльной концентрации:
где n — количество растворенного вещества в молях, m — масса растворителя в кг
Для справки отметим, что 1 л воды = 1 кг воды, и еще, 1 г/мл = 1 кг/л.
Пример 2. Химичка попросила определить моляльность раствора, полученного при растворении 5 г уксусной кислоты C2H4O2 в 1 л этанола. Плотность этанола равна 0,789 г/мл.
Решение:
Число молей уксусной кислоты в 5 г равно:
- 5,00 г / 60,05 г/моль = 0,833 моля C2H4O2
Масса 1 л этанола равна:
- 1,000 л × 0,789 кг/л = 0,789 кг этанола
Последний этап. Найдем моляльность полученного раствора:
- 0,833 моля / 0,789 кг растворителя = 0,106 моль/кг
Единица моляльности обозначается Мл, поэтому ответ также можно записать 0,106 Мл.
Разбавление растворов
В химической практике часто занимаются разбавлением растворов, т.е добавлением растворителя. Просто нужно запомнить, что число молей растворенного вещества при разбавлении раствора остается неизменным. И еще запомните формулу правильного разбавления раствора:
- Число молей растворенного вещества = c1V1 = c2V2
где с1 и V1 — молярная концентрация и объем раствора до разбавления, с2 и V2 — молярная концентрация и объем раствора после разбавления. Рассмотрите задачи на разбавление растворов:
Пример 3. Определите молярность раствора, полученного разбавлением 175 мл 2,00 М раствора до 1,00 л.
Решение:
В условие задача указаны значения с1, V1 и V2, поэтому пользуясь формулой разбавления растворов, выразим молярную концентрацию полученного раствора с2
- с2 = c1V1 / V2 = (2,00 М × 175 мл) / 1000 мл = 0,350 М
Пример 4 самостоятельно. До какого объема следует разбавить 5,00 мл 6,00 М раствора HCl, чтобы его молярность стала 0,1 М?
Ответ: V2 = 300 мл
Без сомнения, вы и сами догадались, что урок 15 «Моляльность и молярность» очень важный, ведь 90% все лабораторных по химии связаны с приготовлением растворов нужной концентрации. Поэтому проштудируйте материал от корки до корки. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.
Хотите ещё проще? Мы создали новый курс, где максимум за 7 дней вы овладете химией с нуля. Подробннее по ссылке
Определение молярной концентрации и формулы для её расчёта
В природе практически невозможно найти вещество в чистом виде. Тела соприкасаются, перемешиваются образуя смеси. Одним из видов описания растворов является молярная концентрация. Это важное понятие в химии, характеризующее количественную часть. Выражается чаще всего эта величина через массовую долю, показывающую чистоту раствора. Измеряется она в единичных долях или процентах и находится по химической формуле.
Основные понятия и определения
Под раствором в химии понимают твёрдую или жидкую однородную систему, состоящую из нескольких компонентов. Вещества образующие раствор разделяются на растворители и растворённые.
Например, сахар, находящийся в воде — такая смесь называется двухгомогенная. Если же в сахарную воду добавить уксус, то полученный раствор уже будет трёхгомогенный. Количество в смеси того или иного разжиженного компонента называется концентрацией. Изменяться она может в широких пределах.
Существует несколько способов выражения концентрации растворов:
Молярная масса и доли
Для измерения массы используются граммы, килограммы, тонны, но для обозначения количества вещества они не подходят. В химических процессах принимают участие различные частицы, такие как молекулы, атомы, ионы. Поэтому для того чтобы определить, сколько вещества содержится в той или иной смеси, ввели специальную единицу — моль. Иными словами — это множество, в котором объединены масса с числом.
Концентрация — это значение количества объёма раствора к растворенному в нём телу. Наиболее часто для измерения применяется массовая доля разжиженного вещества, молярная и нормальная концентрация. Массовая часть — это неизмеряемая величина. Складывается она из двух масс:
- растворителя — вещества способного ослаблять другие тела;
- растворимого — разжижающегося состава, поглощаемого растворителем.
Способность же вещества поглощаться другим называют растворимостью. При определении результата взаимодействия растворов находится массовая доля каждого из них.
Молярная масса показывает массу одного моль вещества и измеряется в граммах, делённых на моль. Если необходимо отмерить один моль, то нужно будет взять столько граммов вещества, сколько их содержится в относительной атомной массе или же, относительной молекулярной массе. Один моль всегда содержит постоянное число молекул, называемое константой Авогадро. Равно оно: N = 6 * 1023. Для того чтобы рассчитать число молекул в определённом веществе используют формулу:
N = Na * n, где Na — постоянная Авогадро, n — количество вещества. То есть моль — это количество в котором содержится 6 * 1023 молекул. Молярная концентрация определяет, сколько моль разжиженного вещества содержится в одном литре раствора.
Считается, что в единице объёма находится некая величина, определяемая числом молекул. Записывается это определение как n = N / V и называется концентрацией молекул. Измеряется она в м3. Важно отметить, что концентрация связана с плотностью соотношением: n = p / m0 и показывает число структурных молекул, находящихся в единице объёме. Поэтому плотность используется при нахождении массы на единицу объёма, а концентрация при вычислении количества молекул.
Массовая доля растворимого часто называется процентной концентрацией. При этом вместо процентного определения используется молярная концентрация. Другими словами, отношение количества к объёму в литрах. Зная число молей в одном литре довольно просто подобрать необходимое число молей используя специальную посуду.
Формулы перехода
Расчёт количества той или иной части концентрированной смеси, возможно, выполнить в различных единицах. Но между тем существуют формулы перехода от одних выражений к другим. При пересчёте происходит округление знака после запятой, поэтому при переходе с одной величины на другую появляется определённая погрешность.
Конвертация от массовой доли к молярной массе выполняется по формуле: Cb = (p * ɷb) / M (B), где: Cb — молярная концентрация, p — плотность, ɷb — массовая доля, M (B) — молярная масса. При этом когда плотность раствора изначально обозначается в грамм на миллилитр, а молярная в грамм на моль, то ответ необходимо умножить на 1 тыс. мл/л. Если же значение доли указано в процентах, то ответ необходимо разделить на 100%.
Для перехода от молярной к нормальной концентрации (молярной концентрации эквивалента), используется выражение: c * ((1 / z) * B) = Cb * z. Где молярность измеряется в моль на литр, а z — число эквивалентности (сопоставимое с одним молем катионов водорода в проходящей реакции). В определённых ситуациях выполняется и перевод массовой доли к титру. Выполняют это по формуле: T = p * ɷ, где p — плотность, измеряемая в граммах, делённых на миллилитры, а ɷ — массовая часть растворённого, в долях.
Перевести можно и молярность к титру. Используют для этого следующую формулу перехода: Т = Cb * M, в которой М — молярная масса разжиженного вещества. В случае же когда концентрация выражается в моль на литр, а масса в грамм на моль, ответ нужно разделить на 1 тыс. миллилитров на литр. Молярность связана с моляльностью формулой: mb = Cb / p, где р — плотность раствора, измеряемая в граммах, делённых на миллилитры.
Самый же сложный перевод происходит при конвертации моляльности к мольной доле. Для решения такой задачи используется формула для мольного элемента: Yb = mb / (mb + 1/ M (A)). В выражении mb обозначает моляльность, а M (A) — молярную массу растворителя. Чтобы ответ получился в одинаковых единицах измерения, цифра один в формуле представляется как 1000 г/кг. Это необходимо, когда моляльность подставляется в моль на килограмм, а масса в грамм на моль.
Вычисление концентрации
Чтобы получить раствор, необходимо между собой смешать растворитель и растворимое. Для того чтобы вычислить концентрацию, нужно знать или найти общий объём смеси, который будет равен сумме элементов, используемых при создании раствора. Измеряться концентрация может в различных величинах. Основные из них:
- грамм на литр (г/л) — отношение массы к объёму;
- молярность (моль) — содержание растворенных элементов к объёму раствора;
- миллионная часть (г / единица раствора) — соотношение растворённых веществ к одному миллиону единиц смеси;
- проценты (%) — ответ выражается в количестве растворённой доли в граммах к ста частям раствора.
Найти молярность, характеризуемую числом доли растворенных элементов, зная массу и формулу вещества несложно. Если количество растворённой части задано в других единицах, то их преобразуют в граммы.
Каждый элемент характеризуется молярной массой и определяется отношением массы к числу моль. Равна она атомной массе, которую можно взять из таблицы Менделеева. Для нахождения молярной величины нужно сложить все атомные числа элементов, смешанных в растворе.
Найдя молекулярное значение можно перейти к вычислению количества молей. Делается это с помощью формулы для молярной концентрации: масса растворённого вещества умножается на обратную молярную часть. Результат должен получиться в моль. На следующем этапе находится молярность. Полученное число молей делится на объём, измеряемого в литрах раствора. Обычно объёмом растворённой части пренебрегают.
По аналогии вычисляется концентрация и в процентном составе. Для этого нужно найти массу частей, составляющих раствор. На первом этапе все единицы измерения переводятся в граммы. Находится плотность, затем она умножается на объём и получается масса вещества в граммах. Вычисление концентрации в процентном составе находится как масса растворённого вещества, делённая на сумму массы растворяемого и растворителя, а после результат умножается на сто.
Так как проценты являются сотой долей, то для получения ответа в миллионной доле результат нужно умножить ещё на 10 тысяч.
Примеры расчёта
Определением молярности раствора занимается химия. В процессах участвуют различные частицы, количество которых даже в малых объёмах велико. Значение молярной концентрации определяется не только количественным, но и качественным составом. Самые простые задачи связаны с нахождением молярной массы. Например, для соединения Ch5 она наводится следующим образом:
Мr (Ch5) = Ar + 4Ar (H) = 12 + 4 =16
Получается, что масса метана содержит 16 г/моль или 6,02Ч * 1023 молекул. Буква «Ч» используется для обозначения части.
Теперь можно найти массу в объёмном количестве. Например, нужно определить массу метана смешанном в количестве двух моль. Так как для метана его масса составляет 16 г/моль, то ответом будет:
м (метан) = 2 * 16 = 32 г
Много задач встречается на нахождение массовой доли в растворе. Например, в 200 грамм соли добавили 80 грамм воды. Чтобы определить часть соли в полученной смеси необходимо найти первоначальную её долю в растворе: M1 = w * m = 0,14 * 200 = 28 гамм. Затем вычислить массу нового раствора: М2 = 200 + 80 = 280 грамм. И воспользовавшись формулой получить ответ: W = M1 / M2 = 28 / 280 = 0,100.
Немного сложнее задачи на расчёт грамм-эквивалента. Пусть нужно найти нормальность серной кислоты, смешанной с раствором щёлочи. При смешении образуется соединение: NaSO4. Так как при реакции серная кислота нейтрализует гидросульфат натрия только частично то можно записать: Н2SO4 + NaOH = NaHSO4 + Н2О. Серная кислота представляет основу равную единице, поэтому и фактор эквивалентности также будет составлять единицу.
Экв (h3SO4) =1 * ф = 1/1 = 1
Отсюда следует, что значение молярности эквивалента кислоты:
Мэкв (h3SO4) = M * Ф = M/1 = 98/1 = 98 г/экв
Нужно найти массовую часть и молярность эквивалента смеси, полученной при смешивании 400 мл раствора серной кислоты (p =1, 18 г/мл) и 400 мл восьмипроцентного раствора серной кислоты (p = 1,05 г/мл).
Вначале следует вычислить массу первого раствора и содержание в нём серной кислоты:
m (р-ра) = p (р-ра) * V (р-ра) = 1,18 * 400 = 720 г
m (h3SO4) = V (h3SO4) * м (h3SO4)= С (h3SO4) * V (р-ра) * М (h3SO4) = 720 * 0,2 — 98 = 46 г
Затем определить массу второго раствора и содержание в нём количества серной кислоты:
m (р-ра) = р (р-ра) * V (р-ра) = 1,05 * 400 = 420 г
m = m (р-ра) * (h3SO4)= 420 * 0,08 = 24 г
Часть полученного раствора находится по формуле:
ɷ (h3SO4) = m (h3SO4) / m (р-ра) = (46 + 24) / (720+420) = 0,146
Ответ удобнее записать в процентном соотношении — 14,6%.
Предыдущая
ХимияСвойства металлов — общие химические и физические свойства
СледующаяХимияХром (Cr) — химические и физические свойства, формула, применение
Расчет концентрации и титра раствора. Задачи 107
Задача 107.
Из Nа2СО3 массой 5,3000 г приготовили 1 дм3 раствора. Вычислите молярную, нормальную концентрации и титр раствора.
Решение:
V(p-pa) = 1 дм3 = 1000 cм3;
М(Nа2СО3) = 106 г/моль;
m(Nа2СО3) = 5,3000 г;
Э(Nа2СО3) = 53 г/моль; ;
СМ(Nа2СО3) = ?
СН(Nа2СО3) = ?
Т(р-ра) = ?
Определяемое вещество (А) – Nа2СО3
1. Рассчитаем титр раствора
ТА = m(Nа2СО3)/V(p-pa) = 5,3000/1000 = 0,005300 г/см3.
2. Расчет молярной концентрации (молярность)
Молярную концентрацию (СМ) можно определить по формуле:
СМ(в-ва) = (Т · 1000)/M(в-ва)
Тогда
СМ(Nа2СО3) = (ТA · 1000)/М(Nа2СО3) = (0,005300 · 1000)/106 = 0,05 моль/дм3.
3. Расчет нормальной концентрации (нормальность)
Для определения нормальной концентрации (СН) воспользуемся формулой:
СН(в-ва) = (Т · 1000)/Э(в-ва)
Тогда
СН(Nа2СО3) = (ТA · 1000)/Э(Nа2СО3) = (0,005300 · 1000)/53 = 0,10 моль/дм3.
Ответ: 0,05 моль/дм3; 0,10 моль/дм3; 0,005300 г/см3.
Задача 108.
Вычислите молярную и нормальную концентрации раствора Н2SО4 с титром 0,004900 г/см3.
Решение:
М(Н2SО4) = 98 г/моль;
ТА = 0,004900 г/см3;
Э(Н2SО4) = 49 г/моль;
СМ(Н2SО4) = ?
СН(Н2SО4) = ?
Определяемое вещество (А) –Н2SО4
1. Расчет молярной концентрации (молярность)
Молярную концентрацию (СМ) можно определить по формуле:
СМ(в-ва) = (Т · 1000)/M(в-ва)
Тогда
СМ(Н2SО4) = (ТA · 1000)/М(Н2SО4) = (0,004900 · 1000)/98 = 0,05 моль/дм3.
2. Расчет нормальной концентрации (нормальность)
Для определения нормальной концентрации (СН) воспользуемся формулой:
СН(в-ва) = (Т · 1000)/Э(в-ва)
Тогда
СН(Н2SО4) = (ТA · 1000)/Э(Н2SО4) = (0,004900 · 1000)/49 = 0,10 моль/дм3.
Ответ: СМ = 0,05 моль/дм3; СН = 0,10 моль/дм3.
Задача 109.
Вычислите нормальную концентрацию раствора NаОН, если Т(NаОН/СаО) равен 0,002914 г/см3.
Решение:
Т(NаОН/СаО) = 0,002914 г/см3;
Э(NаОН) = 40 г/моль;
Э(СаО) = 28 г/моль;
СН(NаОН) = ?
Определяемое вещество (А) – NаОН
1. Расчет титра раствора NаОН
Титр раствора NаОН определим, используя формулу:
Т(А/B) = [ТА · Э(B)]/Э(A), где
А — определяемое вещество; В — стандартное вещество; Э — масса эквивалента; ТА — титр раствора.
Тогда
Т(NаОН) = [Т(NаОН/СаО) · Э(NаОН)]/Э(CaO) = (0,002914 · 40)/28 = 0,004163.
2. Расчет нормальной концентрации раствора
Для определения нормальной концентрации (СН) воспользуемся формулой:
СН(в-ва) = (ТA · 1000)/Э(в-ва)
Тогда
СН(NаОН) = [(Т(NаОН) · 1000)/Э(NаОН)] = (0,004163 · 1000)/40 = 0,1041 моль/дм3.
Ответ: СН(NаОН) = 0,1041 моль/дм3.
концентраторов | Безграничная химия
Молярность
Молярность определяется как количество молей растворенного вещества на объем всего раствора.
Цели обучения
Расчет концентраций раствора с использованием молярности.
Основные выводы
Ключевые моменты
- Молярность (M) указывает количество молей растворенного вещества на литр раствора (моль / литр) и является одной из наиболее распространенных единиц, используемых для измерения концентрации раствора.
- Молярность может использоваться для расчета объема растворителя или количества растворенного вещества.
- Взаимосвязь между двумя растворами с одинаковым количеством молей растворенного вещества может быть представлена формулой c 1 V 1 = c 2 V 2 , где c — концентрация, а V — объем.
Ключевые термины
- разбавление : Процесс, при котором раствор делается менее концентрированным путем добавления большего количества растворителя.
- Единица СИ : Современная форма метрической системы, широко используемой в науке (сокращенно СИ от французского: Système International d’Unités).
- Молярность : Концентрация вещества в растворе, выраженная в количестве молей растворенного вещества на литр раствора.
- концентрация : относительное количество растворенного вещества в растворе.
В химии концентрацию раствора часто измеряют в молярности (M), которая представляет собой количество молей растворенного вещества на литр раствора. Эта молярная концентрация (c i ) рассчитывается путем деления молей растворенного вещества (n i ) на общий объем (V):
[латекс] \ text {c} _ \ text {i} = \ frac {\ text {n} _ \ text {i}} {\ text {V}} [/ latex]
Единица измерения молярной концентрации в системе СИ — моль / м 3 .Однако моль / л является более распространенной единицей измерения молярности. Раствор, который содержит 1 моль растворенного вещества на 1 литр раствора (1 моль / л), называется «один молярный» или 1 М. Единицу моль / л можно преобразовать в моль / м 3 , используя следующее уравнение:
1 моль / л = 1 моль / дм 3 = 1 моль-дм −3 = 1 M = 1000 моль / м 3
Расчет молярности
Чтобы рассчитать молярность раствора, количество молей растворенного вещества нужно разделить на общее количество литров полученного раствора.Если количество растворенного вещества указано в граммах, мы должны сначала рассчитать количество молей растворенного вещества, используя молярную массу растворенного вещества, а затем рассчитать молярность, используя количество молей и общий объем.
Расчет молярности с учетом молей и объема
Если в воде (растворителе) растворено 10,0 граммов NaCl (растворенного вещества) для получения 2,0 л раствора, какова молярность этого раствора?
Во-первых, мы должны перевести массу NaCl в граммах в моль. Делаем это делением на молекулярную массу NaCl (58.4 г / моль).
[латекс] 10,0 \ text {граммы NaCl} \ times \ frac {\ text {1 моль}} {58,4 \ text {г / моль}} = 0,17 \ text {моль NaCl} [/ латекс]
Затем мы делим количество молей на общий объем раствора, чтобы получить концентрацию.
[латекс] \ text {c} _ \ text {i} = \ frac {\ text {n} _ \ text {i}} {\ text {V}} [/ latex]
[латекс] \ text {c} _ \ text {i} = \ frac {0,17 \ text {моль NaCl}} {2 \ text {литры раствора}} [/ латекс]
[латекс] \ text {c} _ \ text {i} = 0,1 \ text {M} [/ latex]
Раствор NaCl — 0.1 М раствор.
Расчет родинок с учетом молярности
Чтобы вычислить количество молей в растворе с учетом молярности, мы умножаем молярность на общий объем раствора в литрах.
Сколько молей хлорида калия (KCl) содержится в 4,0 л 0,65 М раствора?
[латекс] \ text {c} _ {\ text {i}} = \ frac {\ text {n} _ {\ text {i}}} {\ text {V}} [/ latex]
[латекс] 0,65 \ text {M} = \ frac {\ text {n} _ \ text {i}} {4.0 \ text {L}} [/ latex]
[латекс] \ text {n} _ \ text {i} = (0.65 \ text {M}) (4.0 \ text {L}) = 2.6 \ text {моль KCl} [/ латекс]
В 0,65 М растворе, занимающем 4,0 л, содержится 2,6 моля KCl.
Расчет объема с учетом молярности и молей
Мы также можем рассчитать объем, необходимый для достижения определенной массы, в граммах с учетом молярности раствора. Это полезно для определенных растворенных веществ, которые не могут быть легко собраны с помощью весов. Например, диборан (B 2 H 6 ) является полезным реагентом в органическом синтезе, но также очень токсичен и легковоспламеняем.Диборан безопаснее использовать и транспортировать, если растворен в тетрагидрофуране (ТГФ).
Сколько миллилитров 3,0 М раствора Bh4-THF необходимо для получения 4,0 г Bh4?
Сначала мы должны преобразовать граммы BH 3 в моль, разделив массу на молекулярную массу.
[латекс] \ frac {4.0 \ text {g} \ text {BH} _3} {13.84 \ text {g / mol} \ text {BH} _3} = 0.29 \ text {moles} \ text {BH} _3 [ / латекс]
Как только мы узнаем, что нам нужно получить 0,29 моль BH 3, , мы можем использовать это и заданную молярность (3.0 M) для расчета объема, необходимого для достижения 4,0 г.
[латекс] \ text {c} _ {\ text {i}} = \ frac {\ text {n} _ {\ text {i}}} {\ text {V}} [/ latex]
[латекс] 3.0 \ text {M} = \ frac {0.29 \ text {moles BH} _3} {\ text {V}} [/ latex]
[латекс] \ text {V} = 0,1 \ text {L} [/ латекс]
Теперь, когда мы знаем, что в 0,1 л содержится 4,0 г BH 3 , мы знаем, что нам нужно 100 мл раствора для получения 4,0 г BH 3 .
Разведение
Разбавление — это процесс уменьшения концентрации растворенного вещества в растворе, обычно путем добавления большего количества растворителя.Это соотношение представлено уравнением c 1 V 1 = c 2 V 2 , где c 1 и c 2 — начальная и конечная концентрации, а V 1 и V 2 — начальный и конечный объемы раствора.
Пример 1
У ученого есть 5,0 М раствор соляной кислоты (HCl), и для его нового эксперимента требуется 150,0 мл 2,0 М HCl. Сколько воды и 5,0 M HCl должен использовать ученый, чтобы получить 150.0 мл 2,0 М HCl?
c 1 V 1 = c 2 V 2
c 1 и V 1 — концентрация и объем исходного раствора, который представляет собой 5,0 М HCl. c 2 и V 2 — концентрация и объем желаемого раствора или 150,0 мл 2,0 М раствора HCl. Объем пока не нужно переводить в литры, потому что обе части уравнения используют мл. Следовательно:
[латекс] (5.0 \ text {M HCl}) (\ text {V} _1) = (2.0 \ text {M HCl}) (150.0 \ text {mL}) [/ latex]
V 1 = 60,0 мл 5,0 M HCl
Если для приготовления желаемого раствора используется 60,0 мл 5,0 М HCl, можно рассчитать количество воды, необходимое для правильного разбавления раствора до правильной молярности и объема:
150,0 мл — 60,0 мл = 90,0 мл
Для того, чтобы ученый приготовил 150,0 мл 2,0 М HCl, ему потребуется 60,0 мл 5,0 М HCl и 90,0 мл воды.
Пример 2
Воду добавляли к 25 мл исходного раствора 5.0 M HBr, пока общий объем раствора не достиг 2,5 л. Какова молярность нового раствора?
Нам дано следующее: c 1 = 5 ° M, V 1 = 0,025 л, V 2 = 2,50 л. Нас просят найти c 2 , что является молярностью разбавленного раствора. решение.
(5,0 м) (0,025 л) = c 2 (2,50 л)
[латекс] \ text {c} _2 = \ frac {(5.0 \ text {M}) (0.025 \ text {L})} {2.50 \ text {L}} = 0,05 \ text {M} [/ latex]
Обратите внимание, что все единицы объема были преобразованы в литры.Мы рассчитали, что у нас будет 0,05 М раствор, что соответствует нашим ожиданиям, учитывая, что мы разбавили 25 мл концентрированного раствора до 2500 мл.
Моляльность
Моляльность — это свойство раствора, которое указывает количество молей растворенного вещества на килограмм растворителя.
Цели обучения
Рассчитайте молярность раствора и объясните, почему это свойство коллигативности
Основные выводы
Ключевые моменты
- Моляльность — это свойство раствора, определяемое как количество молей растворенного вещества на килограмм растворителя.
- Единица измерения моляльности в системе СИ — моль / кг. Раствор с моляльностью 3 моль / кг часто описывается как «3 моль» или «3 моль». Однако, следуя системе единиц СИ, теперь предпочтительнее моль / кг или связанная с ней единица СИ.
- Поскольку объем раствора зависит от температуры и давления окружающей среды, масса может иметь большее значение для измерения растворов. В этих случаях подходящим измерением является молярность (а не молярность).
Ключевые термины
- моляльность : Концентрация вещества в растворе, выраженная как количество молей растворенного вещества на килограмм растворителя.
- коллигативное свойство : свойство растворов, которое зависит от отношения количества частиц растворенного вещества к количеству молекул растворителя в растворе, а не от типа присутствующих химических веществ.
- интенсивное свойство : свойство вещества, не зависящее от количества вещества.
Измерения массы (моляльности) в зависимости от объема (молярности)
Моляльность — это интенсивное свойство растворов, и она рассчитывается как количество молей растворенного вещества, деленное на килограммы растворителя.В отличие от молярности, которая зависит от объема раствора, молярность зависит только от массы растворителя. Поскольку объем может изменяться из-за температуры и давления, молярность также зависит от температуры и давления. В некоторых случаях использование веса является преимуществом, поскольку масса не зависит от условий окружающей среды. Например, моляльность используется при работе с диапазоном температур.
Определение моляльности
Моляльность, b (или m), раствора определяется как количество вещества растворенного вещества в молях, n растворенного вещества , деленное на массу в кг растворителя, м растворитель :
[латекс] \ text {bM} _ {\ text {solute}} = \ frac {\ text {n} _ {\ text {solute}}} {\ text {m} _ {\ text {растворитель}}} [/ латекс]
Моляльность основана на массе, поэтому ее можно легко преобразовать в массовое отношение, обозначенное w:
.[латекс] \ text {bM} _ {\ text {solute}} = \ frac {\ text {n} _ {\ text {solute}}} {\ text {m} _ {\ text {растворитель}}} = \ frac {\ text {w} _ {\ text {solute}}} {\ text {w} _ {\ text {Solute}}} [/ latex]
По сравнению с молярной концентрацией или массовой концентрацией приготовление раствора заданной моляльности проще, поскольку для этого требуется только хороший масштаб; и растворитель, и растворенное вещество являются массами, а не измеряются по объему.Во многих слабых водных растворах молярность и моляльность аналогичны, поскольку один килограмм воды (растворителя) занимает один литр объема при комнатной температуре, а небольшое количество растворенного вещества мало влияет на объем растворителя.
Раствор соленой воды : Поваренная соль легко растворяется в воде с образованием раствора. Если массы соли и воды известны, можно определить моляльность.
Квартир
Единица измерения моляльности в системе СИ — моль / кг, или моль растворенного вещества на кг растворителя.Раствор с моляльностью 1 моль / кг часто описывается как «1 моль» или «1 моль». Однако, следуя системе единиц СИ, Национальный институт стандартов и технологий, который является органом США по измерениям, считает термин «моляль» и символ единицы измерения «м» устаревшими и предлагает использовать моль / кг. или другая связанная единица СИ.
Расчет моляльности
Моляльность легко вычислить, если мы знаем массу растворенного вещества и растворителя в растворе. Моляльность — это интенсивное свойство, поэтому оно не зависит от измеряемого количества.Это верно для всех концентраций гомогенного раствора, независимо от того, исследуем ли мы образец одного и того же раствора объемом 1,0 л или 10,0 л. Концентрация или моляльность остается постоянной.
Расчет молярности с учетом массы
Если мы массируем 5,36 г KCl и растворяем это твердое вещество в 56 мл воды, какова моляльность раствора? Помните, что моляльность составляет моль растворенного вещества / кг на растворитель. KCl — это наше растворенное вещество, а вода — наш растворитель. Сначала нам нужно рассчитать количество родинок в 5.36 г KCl:
[латекс] \ text {моль KCl} = 5,36 \ text {g} \ times (\ frac {1 \ text {moles}} {74,5 \ text {g}}) = 0,0719 \ text {моль KCl} [/ латекс ]
Нам также необходимо преобразовать 56,0 мл воды в эквивалентную массу в граммах, используя известную плотность воды (1,0 г / мл):
[латекс] 56,0 \ \ text {mL} \ times (\ frac {1.0 \ text {g}} {\ text {mL}}) = 56,0 \ \ text {g} [/ latex]
56,0 г воды эквивалентно 0,056 кг воды. Имея эту информацию, мы можем разделить моли растворенного вещества на кг растворителя, чтобы найти моляльность раствора:
[латекс] \ text {molality} = (\ frac {\ text {moles}} {\ text {кг растворителя}}) = (\ frac {0.0719 \ text {моль KCl}} {0,056 \ text {кг воды}}) = 1,3 \ \ text {m} [/ latex]
Моляльность нашего раствора KCl и воды составляет 1,3 м. Поскольку раствор очень разбавленный, молярность почти идентична молярности раствора, которая составляет 1,3 М.
Расчет массы с учетом моляльности
Мы также можем использовать моляльность, чтобы найти количество вещества в растворе. Например, сколько уксусной кислоты в мл необходимо для приготовления 3,0 м раствора, содержащего 25,0 г KCN?
Во-первых, мы должны преобразовать образец KCN из граммов в моль:
[латекс] \ text {моль KCN} = 25.0 \ text {g} \ times (\ frac {1 \ text {moles}} {65.1 \ text {g}}) = 0,38 \ text {moles} [/ latex]
Затем можно использовать моль KCN для определения килограмма уксусной кислоты. Мы умножаем количество молей на величину, обратную данной моляльности (3,0 моль / кг), чтобы наши единицы соответственно сокращались. В результате получится желаемая масса уксусной кислоты, которая нам понадобится для приготовления нашего 3-х миллиметрового раствора:
.[латекс] 0,38 \ text {моль KCl} \ times (\ frac {\ text {кг уксусной кислоты}} {3,0 \ text {моль KCl}}) = 0,12 \ text {кг уксусной кислоты} [/ латекс]
Получив массу уксусной кислоты в кг, переводим из кг в граммы: 0.12 кг равняется 120 г. Затем мы используем плотность уксусной кислоты (1,05 г / мл при 20 o C) для преобразования в требуемый объем в мл. Чтобы добиться этого, мы должны умножить на обратную величину плотности:
[латекс] 120,0 \ text {g уксусная кислота} \ times (\ frac {\ text {mL}} {1.05 \ text {g}}) = 114,0 \ text {мл уксусной кислоты} [/ латекс]
Следовательно, нам требуется 114 мл уксусной кислоты для приготовления 3,0 м раствора, содержащего 25,0 г KCN.
Молярность vs.молярность : В этом уроке вы узнаете, чем отличаются молярность и молярность.
Молярная доля и молярный процент
Мольная доля — это количество молекул данного компонента в смеси, деленное на общее количество молей в смеси.
Цели обучения
Вычислить мольную долю и мольный процент для данной концентрации смеси
Основные выводы
Ключевые моменты
- Мольная доля описывает количество молекул (или молей) одного компонента, деленное на общее количество молекул (или молей) в смеси.
- Молярная доля полезна, когда два реактивных компонента смешиваются вместе, так как соотношение двух компонентов известно, если известна мольная доля каждого.
- Умножение мольной доли на 100 дает молярный процент, который описывает то же самое, что и мольная доля, только в другой форме. Мольные доли могут быть получены из различных концентраций, включая составы молярности, молярности и массовых процентов.
Ключевые термины
- моль : основная единица СИ для количества вещества; количество вещества, которое содержит столько элементарных объектов, сколько атомов в 0.012 кг углерода-12.
- мольная доля : отношение количества молей одного компонента в смеси к общему количеству молей.
Молярная доля
В химии мольная доля, x i , определяется как количество молей компонента, n i , деленное на общее количество молей всех компонентов в смеси, n тот :
[латекс] \ text {x} _ {\ text {i}} = \ frac {\ text {n} _ {\ text {i}}} {\ text {n} _ {\ text {tot}}} [/ латекс]
Мольные доли безразмерны, а сумма всех мольных долей в данной смеси всегда равна 1.
Свойства мольной доли
Мольная доля очень часто используется при построении фазовых диаграмм. Имеет ряд преимуществ:
- Он не зависит от температуры, в отличие от молярной концентрации, и не требует знания плотности фазы (фаз).
- Смесь с известными мольными долями может быть приготовлена путем взвешивания соответствующих масс компонентов.
- Мера симметричная; в мольных долях x = 0.1 и x = 0,9, роли «растворителя» и «растворенного вещества» обратимы.
- В смеси идеальных газов мольную долю можно выразить как отношение парциального давления к общему давлению смеси.
Мольная доля в растворе хлорида натрия : Мольная доля увеличивается пропорционально массовой доле в растворе хлорида натрия.
Молярный процент
Умножение мольной доли на 100 дает молярный процент, также называемый процентным содержанием / количеством (сокращенно n / n%).Для общей химии все мольные проценты смеси составляют в сумме 100 мольных процентов. Мы можем легко преобразовать молярный процент обратно в мольную долю, разделив на 100. Таким образом, мольная доля 0,60 равна 60,0% молярного процента.
Расчеты с молярной долей и мольным процентом
Молярная доля в смесях
Смесь газов была образована путем объединения 6,3 моль O 2 и 5,6 моль N 2 . Какая мольная доля азота в смеси?
Сначала мы должны найти общее количество молей с n итого = n N2 + n O2 .
[латекс] \ text {n} _ {\ text {total}} = 6.3 \ \ text {moles} +5.6 \ \ text {moles} = 11.9 \ \ text {moles} [/ latex].
Затем мы должны разделить моли N 2 на общее количество молей:
[латекс] x (\ text {мольная доля}) = (\ frac {\ text {моль} \ text {N} _2} {\ text {моль} \ text {N} _2 + \ text {моль} O_2} ) = (\ frac {5.6 \ text {moles}} {11.9 \ text {moles}}) = 0.47 [/ latex]
Мольная доля азота в смеси составляет 0,47.
Молярная доля в растворах
Молярная доля также может применяться в случае растворов.Например, 0,100 моль NaCl растворяют в 100,0 мл воды. Какая мольная доля NaCl?
Нам дано количество молей NaCl, но объем воды. Сначала мы преобразуем этот объем в массу, используя плотность воды (1,00 г / мл), а затем преобразуем эту массу в моль воды:
[латекс] 100 \ \ text {mL} \ H_2O \ times (\ frac {1.0 \ text {g}} {1 \ text {mL}}) = 100.0 \ \ text {g} \ \ text {H} _2 \ text {O} \ times (\ frac {1 \ text {moles}} {18.0 г}) = 5.55 \ text {moles} \ text {H} _2 \ text {O} [/ latex]
С помощью этой информации мы можем найти общее количество присутствующих родинок: 5.55 + 0,100 = 5,65 моль. Если разделить моли NaCl на общее количество молей, мы найдем мольную долю этого компонента:
[латекс] \ text {x} = (\ frac {0.100 \ text {moles}} {5.65 \ text {moles}}) = 0,0176 [/ латекс]
Мы находим, что мольная доля NaCl составляет 0,0176.
Молярная доля с многокомпонентными смесями
Молярные доли также могут быть найдены для смесей, состоящих из нескольких компонентов. К ним относятся не иначе, чем раньше; опять же, общая мольная доля смеси должна быть равна 1.
Например, раствор образуется при смешивании 10,0 г пентана (C 5 H 12 ), 10,0 г гексана (C 6 H 14 ) и 10,0 г бензола (C 6 H 6 ). Какая мольная доля гексана в этой смеси?
Сначала мы должны определить количество молей, присутствующих в 10,0 г каждого компонента, с учетом их химической формулы и молекулярной массы. Количество молей каждого находится путем деления его массы на соответствующую молекулярную массу.Мы обнаружили, что имеется 0,138 моль пентана, 0,116 моль гексана и 0,128 моль бензола.
Мы можем найти общее количество молей, взяв сумму всех молей: 0,138 + 0,116 + 0,128 = 0,382 общих молей. Если разделить моли гексана на общее количество молей, мы вычислим мольную долю:
[латекс] \ text {x} = (\ frac {0,116 \ text {moles}} {0,382 \ text {moles}}) = 0,303 [/ латекс]
Мольная доля гексана составляет 0,303.
Молярная доля от моляльности
Мольную долю можно также рассчитать по моляльности.Если у нас есть 1,62 м раствор столового сахара (C 6 H 12 O 6 ) в воде, какова мольная доля столового сахара?
Поскольку нам дана моляльность, мы можем преобразовать ее в эквивалентную мольную долю, которая уже является массовым соотношением; помните, что моляльность = моль растворенного вещества / кг растворителя. Учитывая определение моляльности, мы знаем, что у нас есть раствор, содержащий 1,62 моля сахара и 1,00 кг (1000 г) воды. Поскольку мы знаем количество молей сахара, нам нужно найти количество молей воды, используя его молекулярный вес:
[латекс] 1000 \ \ text {g} \ \ text {H} _2 \ text {O} \ times (\ frac {1 \ \ text {мол}} {18.0 \ \ text {g}}) = 55,5 \ text {moles} \ text {H} _2 \ text {O} [/ latex]
Общее количество молей — это сумма молей воды и сахара, или 57,1 молей всего раствора. Теперь мы можем найти мольную долю сахара:
[латекс] \ text {x} = (\ frac {1,62 \ text {молей сахара}} {57,1 \ text {молей раствор}}) = 0,0284 [/ латекс]
При мольной доле 0,0284 мы видим, что имеем 2,84% раствор сахара в воде.
Молярная доля от массового процента
Мольную долю можно также рассчитать из массовых процентов.Какова мольная доля коричной кислоты, которая имеет массовый процент 50,00% мочевины в коричной кислоте? Молекулярная масса мочевины составляет 60,16 г / моль, а молекулярная масса коричной кислоты составляет 148,16 г / моль.
Во-первых, мы предполагаем общую массу 100,0 г, хотя можно принять любую массу. Это означает, что у нас есть 50,0 г мочевины и 50,0 г коричной кислоты. Затем мы можем вычислить количество присутствующих молей, разделив каждый на его молекулярный вес. У нас 0,833 моль мочевины и 0,388 моль коричной кислоты, поэтому у нас 1.Всего 22 моля.
Чтобы найти мольную долю, разделим количество молей коричной кислоты на общее количество молей:
[латекс] \ text {x} = (\ frac {.388 \ text {моль коричной кислоты}} {1,22 \ text {моль раствор}}) = 0,318 [/ латекс]
Мольная доля коричной кислоты составляет 0,318.
Концентрация раствора | Безграничная химия
Разведения растворов
Разбавление раствора включает добавление дополнительного растворителя для уменьшения концентрации раствора.
Цели обучения
Рассчитайте концентрацию разбавленного раствора.
Основные выводы
Ключевые моменты
- Чаще всего концентрация раствора выражается в массовых процентах, мольных долях, молярности, моляльности и нормальности. При расчете коэффициентов разбавления важно, чтобы единицы объема и концентрации оставались согласованными.
- Расчеты разбавления могут быть выполнены по формуле M 1 V 1 = M 2 V 2 .
- Серийное разведение — это серия пошаговых разведений, где коэффициент разведения поддерживается постоянным на каждом этапе.
Ключевые термины
- разбавление : раствор, в который был добавлен дополнительный растворитель, например вода, чтобы сделать его менее концентрированным
- серийное разведение : ступенчатое разведение вещества в растворе
Разбавление — это процесс добавления в раствор дополнительного растворителя для уменьшения его концентрации.Этот процесс поддерживает постоянное количество растворенного вещества, но увеличивает общее количество раствора, тем самым уменьшая его конечную концентрацию. Разбавление также может быть достигнуто путем смешивания раствора более высокой концентрации с идентичным раствором меньшей концентрации. Разбавление растворов — необходимый процесс в лаборатории, так как исходные растворы часто покупаются и хранятся в очень концентрированных формах. Чтобы растворы можно было использовать в лаборатории (например, для титрования), они должны быть точно разбавлены до известной, меньшей концентрации.
Объем растворителя, необходимый для приготовления нового разбавленного раствора желаемой концентрации, можно рассчитать математически. Отношения следующие:
[латекс] \ text {M} _1 \ text {V} _1 = \ text {M} _2 \ text {V} _2 [/ latex]
M 1 обозначает концентрацию исходного раствора, а V1 обозначает объем исходного раствора; M 2 представляет собой концентрацию разбавленного раствора, а V2 представляет собой конечный объем разбавленного раствора.При расчете коэффициентов разбавления важно, чтобы единицы объема и концентрации были одинаковыми для обеих сторон уравнения.
Пример
- 175 мл 1,6 М водного раствора LiCl разбавляют водой до конечного объема 1,0 л. Какова конечная концентрация разбавленного раствора?
- [латекс] \ text {M} _1 \ text {V} _1 = \ text {M} _2 \ text {V} _2 [/ latex]
- (1,6 M) (175 мл) = M 2 (1000 мл)
- M 2 = 0.28 млн.
Разведения : Иногда разведения можно наблюдать визуально. На изображении выше интенсивный красный цвет медленно исчезает по мере того, как раствор становится более разбавленным.
Серийные разбавления
Серийные разведения включают разведение исходного раствора или стандартного раствора несколько раз подряд. Обычно коэффициент разбавления остается постоянным для каждого разбавления, что приводит к экспоненциальному снижению концентрации. Например, десятикратное серийное разведение может привести к следующим концентрациям: 1 M, 0.1 M, 0,01 M, 0,001 M и т. Д. Как видно из этого примера, на каждом этапе концентрация снижается в десять раз. Последовательные разведения используются для точного создания чрезвычайно разбавленных растворов, а также растворов для экспериментов, требующих кривой концентрации с экспоненциальной или логарифмической шкалой. Серийные разведения широко используются в экспериментальных науках, включая биохимию, фармакологию, микробиологию и физику.
Решение проблем разбавления в химии растворов ЯСНО И ПРОСТО — YouTube : В этом видео показано, как решить две задачи разбавления, используя стандартную формулу разбавления, M 1 V 1 = M 2 V 2 .
Использование молярности в расчетах решений
Молярность — единица концентрации; он равен молям растворенного вещества, деленным на общий объем раствора в литрах.
Цели обучения
Переведите между молярностью, граммами растворенного вещества в растворе и объемом раствора.
Основные выводы
Ключевые моменты
- Молярная концентрация, также называемая молярностью, — это количество молей растворенного вещества на литр раствора.Молярность — наиболее распространенное измерение концентрации раствора.
- Поскольку молярность измеряется в моль / л, мы часто используем эту единицу для стехиометрических расчетов, чтобы определить количество химического вещества в данной смеси.
- Не путайте моль с молярностью: молярность — это мера концентрации, а моль — мера количества вещества.
Ключевые термины
- молярность : Концентрация вещества в растворе, выраженная в количестве молей растворенного вещества на литр раствора.
- раствор : гомогенная смесь жидкости, газа или твердого вещества, образованная растворением одного или нескольких веществ
- моль :
Молярность
В химии молярная концентрация или молярность определяется как количество молей растворенного вещества на общее количество литров раствора. Это важное различие; объем в определении молярности относится к объему раствора , а не к объему растворителя. Причина этого в том, что один литр раствора обычно содержит чуть больше или чуть меньше 1 литра растворителя из-за присутствия растворенного вещества.Единица измерения молярности в системе СИ: моль / м 3 ; однако вы почти всегда будете встречать молярность в единицах моль / л. Раствор с концентрацией 1 моль / л также обозначается как «1 молярный» (1 М). Мол / л также можно записать следующими способами (однако чаще всего используется моль / л или просто М):
1 моль / л = 1 M = 1 моль / дм 3 = 1 моль дм −3 = 1000 моль / м 3
Важно отличать родинки от молярности; молярность — это мера концентрации, в то время как моль — мера количества вещества, присутствующего в данный момент.
Молярность : Молярность — это мера концентрации в единицах моль растворенного вещества на литр раствора.
Использование молярности в расчетах с решениями
Молярность может использоваться в различных расчетах с использованием растворов. Следующая формула очень полезна, поскольку она связывает молярность раствора, общий объем раствора (в литрах) и количество молей растворенного вещества:
[латекс] \ text {MV} = \ text {mol} [/ latex]
Пример 1
Студент набирает пипеткой 100 мл пробы 1.5 М раствор бромида калия. Сколько молей бромида калия содержится в образце?
[латекс] \ text {MV} = \ text {mol} [/ latex]
(1,5 M) (0,100 л) =
мольмоль = 0,15 моль KBr
Обратите внимание, что в приведенном выше примере объем должен быть преобразован в л из мл.
Вы могли заметить, что приведенная выше формула имеет некоторое сходство с нашей формулой разбавления :
[латекс] \ text {M} _1 \ text {V} _1 = \ text {M} _2 \ text {V} _2 [/ latex]
Поскольку теперь мы знаем, что MV = моль, мы можем упростить нашу формулу разбавления до следующего:
[латекс] \ text {mol} _1 = \ text {mol} _2 [/ latex]
Это не должно нас удивлять.В конце концов, при любом разбавлении изменяется количество растворителя, в то время как количество молей растворенного вещества остается постоянным на всем протяжении.
Пример 2
Какова молярность раствора, содержащего 0,32 моль NaCl в 3,4 л раствора?
[латекс] \ text {M} = \ frac {0,32 \ text {моль NaCl}} {3,4 \ text {L раствор}} = {0,094 \ text {M NaCl}} [/ латекс]
Практические проблемы молярности — YouTube : Это видео демонстрирует практические задачи с молярностью, вычислением молей и литров для определения молярной концентрации.Он также использует коэффициенты преобразования для преобразования граммов в моль и между миллилитрами и литрами.
Практические проблемы молярности (Часть 2) — YouTube : Используйте молярность для преобразования массы и объема в растворе. В этом видео показано, как использовать молярность в качестве коэффициента преобразования. Если вам известна молярность, вы можете определить количество молей или объем раствора. Кроме того, молярность — это соотношение, которое описывает количество молей растворенного вещества на литр раствора.
Стехиометрия раствора
Стехиометрия может использоваться для расчета количественных соотношений между видами в водном растворе.
Цели обучения
Рассчитывайте концентрации растворов по молярности, моляльности, мольной доле и процентам по массе и объему.
Основные выводы
Ключевые моменты
- Стехиометрия определяет относительные количества реагентов и продуктов в химических реакциях. Его можно использовать для определения количества продуктов из данных реагентов в сбалансированной химической реакции, а также процентного выхода.
- Чтобы рассчитать количество продукта, рассчитайте количество молей для каждого реагента. Моли продукта равны молям ограничивающего реагента в однозначной стехиометрии реакции. Чтобы найти массу продукта, нужно умножить количество молей на молекулярную массу продукта.
- В стехиометрических расчетах растворов заданная концентрация раствора часто используется в качестве коэффициента пересчета.
Ключевые термины
- стехиометрия : исследование и расчет количественных (измеримых) соотношений реагентов и продуктов в химических реакциях (химические уравнения)
- молярность : концентрация вещества в растворе, выраженная в количестве молей растворенного вещества на литр раствора
- моляльность : концентрация вещества в растворе, выраженная как количество молей растворенного вещества на килограмм растворителя
Концентрация растворов
Напомним, что раствор состоит из двух компонентов: растворенного вещества (растворенного вещества) и растворителя (жидкости, в которой растворенное вещество растворено).Количество растворенного вещества в данном количестве раствора или растворителя известно как концентрация. Двумя наиболее распространенными способами выражения концентрации являются молярность и молярность.
Молярность
Молярная концентрация (M) раствора определяется как количество молей растворенного вещества (n) на литр раствора (т.е. объем, V раствор ):
[латекс] \ text {M} = \ frac {\ text {n}} {\ text {V} _ {\ text {solution}}} [/ latex]
Единицы молярности — моль / л, часто сокращенно M .
Например, количество молей NaCl в 0,123 л 1,00 М раствора NaCl можно рассчитать следующим образом:
[латекс] 0,123 \ text {л раствора} \ times \ frac {1,00 \ text {моль}} {1,00 \ text {л раствора}} = 0,123 \ text {моль NaCl} [/ латекс]
Моляльность
Молярная концентрация (m) раствора определяется как количество молей растворенного вещества (n) на килограмм растворителя (т.е. масса растворителя, m растворителя ):
[латекс] \ text {m} = \ frac {\ text {n}} {\ text {m} _ {\ text {растворитель}}} [/ латекс]
Единицы моляльности — моль / кг, или м .
Например, количество молей NaCl, растворенных в 0,123 кг H 2 O (растворитель), чтобы приготовить 1,00 м раствор NaCl, можно рассчитать следующим образом:
[латекс] 0,123 \ text {кг растворителя} \ times \ frac {1,00 \ text {моль}} {1,00 \ text {кг растворителя}} = 0,123 \ text {моль NaCl} [/ латекс]
Стехиометрия реакций в растворах
Мы можем выполнять стехиометрические расчеты для реакций в водной фазе так же, как и для реакций в твердой, жидкой или газовой фазах.Почти всегда в наших расчетах мы будем использовать концентрации растворов в качестве коэффициентов преобразования .
Пример
- 123 мл 1,00 М раствора NaCl смешивают с 72,5 мл 2,71 М раствора AgNO 3 . Какова масса AgCl (ов), образовавшихся в результате реакции осаждения?
Кристаллы хлорида серебра (AgCl) : Стехиометрия определяет относительные количества реагентов и продуктов в химических реакциях.Его можно использовать для определения количества продуктов из данных реагентов в сбалансированной химической реакции, а также процентного выхода.
Во-первых, нам нужно написать наше сбалансированное уравнение реакции:
[латекс] \ text {AgNO} _3 (aq) + \ text {NaCl} (aq) \ rightarrow \ text {AgCl} (s) + \ text {NaNO} _3 (aq) [/ latex]
Следующим шагом, как и в любом расчете, включающем стехиометрию, является определение нашего предельного реагента. Мы можем сделать это, преобразовав оба наших реагента в моли:
[латекс] \ text {123 мл NaCl} \ times \ frac {\ text {1 L}} {\ text {1000 мл}} \ times \ frac {\ text {1.00 моль NaCl}} {\ text {1 L}} = \ text {0,123 моль NaCl} [/ латекс]
[латекс] \ text {72,5 мл AgNO} _3 \ times \ frac {\ text {1 L}} {\ text {1000 мл}} \ times \ frac {\ text {2,71 моль AgNO} _3} {\ text { 1 л}} = \ text {0,196 моль AgNO} _3 [/ латекс]
Из нашего уравнения реакции видно, что AgNO3 и NaCl реагируют в соотношении 1: 1. Поскольку в растворе присутствует меньше молей NaCl, NaCl является нашим ограничивающим реагентом. Теперь мы можем определить массу образовавшегося AgCl:
[латекс] \ text {123 мл NaCl} \ times \ frac {\ text {1 L}} {\ text {1000 мл}} \ times \ frac {\ text {1.00 моль NaCl}} {\ text {1 л}} \ times \ frac {\ text {1 моль AgCl}} {\ text {1 моль NaCl}} \ times \ frac {\ text {143 г}} {\ text {1 моль AgCl}} = \ text {17,6 г AgCl} [/ латекс]
Следовательно, в реакции образуется 17,6 г AgCl ( s ).
Подводя итог: мы пересчитали в моли каждого реагента, используя данные концентрации в качестве коэффициентов пересчета, выражая молярность как моль / л; как только мы нашли наш ограничивающий реагент, мы преобразовали его в граммы образовавшегося AgCl.
4.5: Концентрация растворов — Химия LibreTexts
Многие люди имеют качественное представление о том, что подразумевается под концентрацией .Любой, кто варил растворимый кофе или лимонад, знает, что слишком много порошка дает сильно ароматный и высококонцентрированный напиток, а слишком маленькое — разбавленный раствор, который трудно отличить от воды. В химии концентрация раствора — это количество растворенного вещества , которое содержится в определенном количестве растворителя или раствора. Знание концентрации растворенных веществ важно для контроля стехиометрии реагентов для реакций в растворе.Химики используют множество различных методов для определения концентраций, некоторые из которых описаны в этом разделе.
Молярность
Наиболее распространенной единицей концентрации является , молярность , что также является наиболее полезным для расчетов, включающих стехиометрию реакций в растворе. Молярность (M) определяется как количество молей растворенного вещества, присутствующего ровно в 1 л раствора. Это эквивалентно количеству миллимолей растворенного вещества, присутствующего точно в 1 мл раствора:
\ [molarity = \ dfrac {моль \: of \: solute} {литры \: of \: solution} = \ dfrac {mmoles \: of \: solute} {миллилитры \: of \: solution} \ label {4 .5.1} \]
Таким образом, единицами молярности являются моль на литр раствора (моль / л), сокращенно \ (М \). Водный раствор, содержащий 1 моль (342 г) сахарозы в достаточном количестве воды, чтобы получить конечный объем 1,00 л, имеет концентрацию сахарозы 1,00 моль / л или 1,00 М. В химической записи квадратные скобки вокруг названия или формулы растворенное вещество представляет собой молярную концентрацию растворенного вещества. Следовательно,
\ [[\ rm {сахароза}] = 1,00 \: M \]
читается как «концентрация сахарозы равна 1.00 моляр. » Отношения между объемом, молярностью и молями могут быть выражены как
\ [V_L M_ {mol / L} = \ cancel {L} \ left (\ dfrac {mol} {\ cancel {L}} \ right) = моль \ label {4.5.2} \]
или
\ [V_ {mL} M_ {ммоль / мл} = \ cancel {mL} \ left (\ dfrac {mmol} {\ cancel {mL}} \ right) = ммоль \ label {4.5.3} \]
На рисунке \ (\ PageIndex {1} \) показано использование формул \ (\ ref {4.5.2} \) и \ (\ ref {4.5.3} \).
Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Приготовление раствора известной концентрации с использованием твердого раствораПример \ (\ PageIndex {1} \): расчет молей по концентрации NaOH
Рассчитайте количество молей гидроксида натрия (NaOH) в 2.50 л 0,100 М NaOH.
Дано: идентичность растворенного вещества, а также объем и молярность раствора
Запрошено: количество растворенного вещества в молях
Стратегия:
Используйте либо уравнение \ ref {4.5.2}, либо уравнение \ ref {4.5.3}, в зависимости от единиц, указанных в задаче.
Решение:
Поскольку нам задают объем раствора в литрах и спрашивают количество молей вещества, уравнение \ ref {4.5.2} полезнее:
\ (моль \: NaOH = V_L M_ {моль / л} = (2,50 \: \ cancel {L}) \ left (\ dfrac {0.100 \: mol} {\ cancel {L}} \ right) = 0,250 \: моль \: NaOH \)
Упражнение \ (\ PageIndex {1} \): вычисление молей по концентрации аланина
Рассчитайте количество миллимолей аланина, биологически важной молекулы, в 27,2 мл 1,53 М аланина.
- Ответ
41,6 ммоль
Концентрации также часто указываются в зависимости от массы к массе (м / м) или по отношению к массе к объему (м / об), особенно в клинических лабораториях и инженерных приложениях.Концентрация, выраженная на основе м / м, равна количеству граммов растворенного вещества на грамм раствора; Концентрация на основе м / об — это количество граммов растворенного вещества на миллилитр раствора. Каждое измерение можно выразить в процентах, умножив соотношение на 100; результат выражается в процентах по массе или в процентах по массе. Концентрации очень разбавленных растворов часто выражаются в частей на миллион ( частей на миллион ), что составляет граммы растворенного вещества на 10 6 г раствора, или в частях на миллиард ( частей на миллиард ), что составляет граммов растворенного вещества на 10 9 г раствора.Для водных растворов при 20 ° C 1 ppm соответствует 1 мкг на миллилитр, а 1 ppb соответствует 1 нг на миллилитр. Эти концентрации и их единицы приведены в Таблице \ (\ PageIndex {1} \).
| Концентрация | Единицы |
|---|---|
| м / м | г растворенного вещества / г раствора |
| м / об | г растворенного вещества / мл раствора |
| частей на миллион | г растворенного вещества / 10 6 г раствора |
| мкг / мл | |
| частей на миллиард | г растворенного вещества / 10 9 г раствора |
| нг / мл |
Подготовка растворов
Чтобы приготовить раствор, содержащий определенную концентрацию вещества, необходимо растворить желаемое количество молей растворенного вещества в достаточном количестве растворителя, чтобы получить желаемый конечный объем раствора.Рисунок \ (\ PageIndex {1} \) иллюстрирует эту процедуру для раствора дигидрата хлорида кобальта (II) в этаноле. Обратите внимание, что объем растворителя не указан. Поскольку растворенное вещество занимает пространство в растворе, необходимый объем растворителя почти всегда на меньше, чем на желаемый объем раствора. Например, если желаемый объем был 1,00 л, было бы неправильно добавлять 1,00 л воды к 342 г сахарозы, потому что это привело бы к получению более 1,00 л раствора.Как показано на рисунке \ (\ PageIndex {2} \), для некоторых веществ этот эффект может быть значительным, особенно для концентрированных растворов.
Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Приготовление 250 мл раствора (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 в воде. Растворенное вещество занимает пространство в растворе, поэтому для приготовления 250 мл раствора требуется менее 250 мл воды.Пример \ (\ PageIndex {2} \)
Раствор содержит 10,0 г дигидрата хлорида кобальта (II), CoCl 2 • 2H 2 O, в этаноле, достаточном для приготовления ровно 500 мл раствора.Какова молярная концентрация \ (\ ce {CoCl2 • 2h3O} \)?
Дано: Масса растворенного вещества и объем раствора
Запрошено: концентрация (M)
Стратегия:
Чтобы найти количество молей \ (\ ce {CoCl2 • 2h3O} \), разделите массу соединения на его молярную массу. Рассчитайте молярность раствора, разделив количество молей растворенного вещества на объем раствора в литрах.
Решение:
Молярная масса CoCl 2 • 2H 2 O составляет 165.87 г / моль. Следовательно,
\ [молей \: CoCl_2 \ cdot 2H_2O = \ left (\ dfrac {10.0 \: \ cancel {g}} {165 .87 \: \ cancel {g} / mol} \ right) = 0 .0603 \: mol \ nonumber \]
Объем раствора в литрах
\ [volume = 500 \: \ cancel {mL} \ left (\ dfrac {1 \: L} {1000 \: \ cancel {mL}} \ right) = 0 .500 \: L \ nonumber \]
Молярность — это количество молей растворенного вещества на литр раствора, поэтому молярность раствора равна
.\ [молярность = \ dfrac {0,0603 \: моль} {0.500 \: L} = 0,121 \: M = CoCl_2 \ cdot H_2O \ nonumber \]
Упражнение \ (\ PageIndex {2} \)
Раствор, показанный на рисунке \ (\ PageIndex {2} \), содержит 90,0 г (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 в достаточном количестве воды, чтобы получить конечный объем ровно 250 мл. Какова молярная концентрация дихромата аммония?
- Ответ
\ [(NH_4) _2Cr_2O_7 = 1,43 \: M \ nonumber \]
Чтобы приготовить конкретный объем раствора, который содержит указанную концентрацию растворенного вещества, нам сначала нужно вычислить количество молей растворенного вещества в желаемом объеме раствора, используя соотношение, показанное в уравнении \ (\ ref {4.5.2} \). Затем мы переводим количество молей растворенного вещества в соответствующую массу необходимого растворенного вещества. Эта процедура проиллюстрирована в примере \ (\ PageIndex {3} \).
Пример \ (\ PageIndex {3} \): D5W Решение
Так называемый раствор D5W, используемый для внутривенного замещения биологических жидкостей, содержит 0,310 М глюкозы. (D5W представляет собой примерно 5% раствор декстрозы [медицинское название глюкозы] в воде.) Рассчитайте массу глюкозы, необходимую для приготовления пакета D5W объемом 500 мл. Глюкоза имеет молярную массу 180.16 г / моль.
Дано: молярность, объем и молярная масса растворенного вещества
Запрошено: Масса растворенного вещества
Стратегия:
- Рассчитайте количество молей глюкозы в указанном объеме раствора, умножив объем раствора на его молярность.
- Получите необходимую массу глюкозы, умножив количество молей соединения на его молярную массу.
Решение:
A Сначала мы должны вычислить количество молей глюкозы, содержащихся в 500 мл 0.310 M раствор:
\ (V_L M_ {моль / л} = моль \)
\ (500 \: \ cancel {mL} \ left (\ dfrac {1 \: \ cancel {L}} {1000 \: \ cancel {mL}} \ right) \ left (\ dfrac {0 .310 \: моль \: глюкоза} {1 \: \ cancel {L}} \ right) = 0 .155 \: моль \: глюкоза \)
B Затем мы переводим количество молей глюкозы в требуемую массу глюкозы:
\ (масса \: of \: глюкоза = 0,155 \: \ cancel {моль \: глюкоза} \ left (\ dfrac {180.16 \: g \: глюкоза} {1 \: \ cancel {моль \: глюкоза}} \ справа) = 27.9 \: г \: глюкоза \)
Упражнение \ (\ PageIndex {3} \)
Другой раствор, обычно используемый для внутривенных инъекций, — это физиологический раствор, 0,16 М раствор хлорида натрия в воде. Рассчитайте массу хлорида натрия, необходимую для приготовления 250 мл физиологического раствора.
- Ответ
2,3 г NaCl
Раствор желаемой концентрации можно также приготовить путем разбавления небольшого объема более концентрированного раствора дополнительным растворителем.Базовый раствор — это коммерчески приготовленный раствор известной концентрации, который часто используется для этой цели. Разбавление исходного раствора является предпочтительным, поскольку альтернативный метод взвешивания крошечных количеств растворенного вещества трудно осуществить с высокой степенью точности. Разбавление также используется для приготовления растворов из веществ, которые продаются в виде концентрированных водных растворов, таких как сильные кислоты.
Процедура приготовления раствора известной концентрации из исходного раствора показана на рисунке \ (\ PageIndex {3} \).Это требует расчета желаемого количества молей растворенного вещества в конечном объеме более разбавленного раствора, а затем расчета объема исходного раствора, который содержит это количество растворенного вещества. Помните, что разбавление данного количества основного раствора растворителем не приводит к изменению числа , а не количества молей присутствующего растворенного вещества. Соотношение между объемом и концентрацией основного раствора и объемом и концентрацией желаемого разбавленного раствора составляет
.\ [(V_s) (M_s) = моли \: of \: solute = (V_d) (M_d) \ label {4.5.4} \]
, где нижние индексы s и d обозначают исходный и разбавленный растворы, соответственно. Пример \ (\ PageIndex {4} \) демонстрирует вычисления, связанные с разбавлением концентрированного исходного раствора.
Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Приготовление раствора известной концентрации путем разбавления исходного раствора. (a) Объем ( V s ), содержащий желаемые моли растворенного вещества (M s ), измеряют для исходного раствора известной концентрации.(b) Отмеренный объем исходного раствора переносят во вторую мерную колбу. (c) Измеренный объем во второй колбе затем разбавляется растворителем до объемной отметки [( V s ) (M s ) = ( V d ) (M d ). ].Пример \ (\ PageIndex {4} \)
Какой объем 3,00 М исходного раствора глюкозы необходим для приготовления 2500 мл раствора D5W в Примере \ (\ PageIndex {3} \)?
Дано: Объем и молярность разбавленного раствора
Запрошено: объем основного раствора
Стратегия:
- Рассчитайте количество молей глюкозы, содержащихся в указанном объеме разбавленного раствора, умножив объем раствора на его молярность.
- Чтобы определить необходимый объем исходного раствора, разделите количество молей глюкозы на молярность исходного раствора.
Решение:
A Раствор D5W в Примере 4.5.3 содержал 0,310 М глюкозы. Начнем с использования уравнения 4.5.4 для расчета количества молей глюкозы, содержащихся в 2500 мл раствора:
\ [моль \: глюкоза = 2500 \: \ cancel {mL} \ left (\ dfrac {1 \: \ cancel {L}} {1000 \: \ cancel {mL}} \ right) \ left (\ dfrac { 0.310 \: моль \: глюкоза} {1 \: \ cancel {L}} \ right) = 0,775 \: моль \: глюкоза \]
B Теперь мы должны определить объем исходного раствора 3,00 M, который содержит это количество глюкозы:
\ [объем \: of \: stock \: soln = 0,775 \: \ cancel {mol \: gluosis} \ left (\ dfrac {1 \: L} {3 .00 \: \ cancel {mol \: глюкоза}} \ right) = 0,258 \: L \: или \: 258 \: mL \]
При определении необходимого объема исходного раствора мы должны были разделить желаемое количество молей глюкозы на концентрацию исходного раствора, чтобы получить соответствующие единицы.Кроме того, количество молей растворенного вещества в 258 мл исходного раствора такое же, как количество молей в 2500 мл более разбавленного раствора; только количество растворителя изменилось . Полученный ответ имеет смысл: разбавление основного раствора примерно в 10 раз увеличивает его объем примерно в 10 раз (258 мл → 2500 мл). Следовательно, концентрация растворенного вещества должна уменьшиться примерно в 10 раз, как это происходит (3,00 M → 0,310 M).
Мы также могли бы решить эту проблему за один шаг, решив уравнение 4.5.4 для В с и подставив соответствующие значения:
\ [V_s = \ dfrac {(V_d) (M_d)} {M_s} = \ dfrac {(2 .500 \: L) (0,310 \: \ cancel {M})} {3 .00 \: \ отменить {M}} = 0 .258 \: L \]
Как мы уже отмечали, часто существует несколько правильных способов решения проблемы.
Упражнение \ (\ PageIndex {4} \)
Какой объем 5,0 М маточного раствора NaCl необходим для приготовления 500 мл физиологического раствора (0,16 М NaCl)?
- Ответ
16 мл
Концентрации ионов в растворе
В примере \ (\ PageIndex {2} \) — концентрация раствора, содержащего 90.Было рассчитано, что 00 г дихромата аммония в конечном объеме 250 мл составляет 1,43 М. Давайте более подробно рассмотрим, что это означает. Дихромат аммония представляет собой ионное соединение, которое содержит два иона NH 4 + и один ион Cr 2 O 7 2- на формульную единицу. {2-} (водн.) \ Label {4.5.5} \]
Таким образом, 1 моль единиц формулы дихромата аммония растворяется в воде с образованием 1 моль анионов Cr 2 O 7 2− и 2 моль катионов NH 4 + (см. Рисунок \ (\ PageIndex { 4} \)).
Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): Растворение 1 моля ионного соединения. В этом случае растворение 1 моля (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 дает раствор, содержащий 1 моль Cr 2 O 7 2- ионов и 2 моль NH 4 + ионов.(Молекулы воды для ясности не показаны с точки зрения молекул.)При проведении химической реакции с использованием раствора соли, например дихромата аммония, важно знать концентрацию каждого иона, присутствующего в растворе. Если раствор содержит 1,43 M (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 , то концентрация Cr 2 O 7 2− также должна быть 1,43 M, потому что существует один Cr 2 O 7 2− ионов на формульную единицу.Однако на формульную единицу приходится два иона NH 4 + , поэтому концентрация ионов NH 4 + составляет 2 × 1,43 М = 2,86 М. Поскольку каждая формульная единица (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 при растворении в воде образует трех ионов (2NH 4 + + 1Cr 2 O 7 2−), общая концентрация ионов в решение 3 × 1,43 M = 4,29 M.
Пример \ (\ PageIndex {5} \)
Каковы концентрации всех веществ, полученных из растворенных веществ, в этих водных растворах?
- 0.21 М NaOH
- 3,7 M (CH 3 ) 2 CHOH
- 0,032 M дюйм (NO 3 ) 3
Дано: молярность
Запрошено: концентрации
Стратегия:
A Классифицируйте каждое соединение как сильный электролит или как неэлектролит.
B Если соединение неэлектролит, его концентрация такая же, как молярность раствора.- (водн.) \)
B Поскольку каждая формульная единица NaOH производит один ион Na + и один ион OH –, концентрация каждого иона такая же, как концентрация NaOH: [Na + ] = 0,21 M и [ OH — ] = 0,21 M.
B Таким образом, единственными растворенными веществами в растворе являются (CH 3 ) 2 молекулы CHOH, поэтому [(CH 3 ) 2 CHOH] = 3,7 M.
\ (In (NO _3) _3 (s) \ xrightarrow {H_ 2 O (l)} In ^ {3+} (aq) + 3NO _3 ^ — (aq) \)
B Одна формульная единица In (NO 3 ) 3 дает один ион In 3 + и три иона NO 3 —, так что 0.032 M In (NO 3 ) 3 раствор содержит 0,032 M In 3 + и 3 × 0,032 M = 0,096 M NO 3 — , то есть [In 3 + ] = 0,032 M и [NO 3 — ] = 0,096 M.
Упражнение \ (\ PageIndex {5} \)
Каковы концентрации всех веществ, полученных из растворенных веществ, в этих водных растворах?
- 0,0012 M Ba (OH) 2
- 0.{2-}] = 0,17 \: M \)
- Ответ c
\ ([(CH_3) _2CO] = 0,50 \: M \)
8.1: Концентрации растворов — Chemistry LibreTexts
Результаты обучения
- Определите концентрацию.
- Используйте термины «концентрированный» и «разбавленный» для описания относительной концентрации раствора.
- Рассчитайте молярность раствора.
- Рассчитайте процентную концентрацию (м / м, об / об, м / об).
- Опишите раствор, концентрация которого указана в \ (\ text {ppm} \) или \ (\ text {ppb} \).
- Использовать в расчетах единицы концентрации.
- Определите эквиваленты иона.
- Завершите расчеты, относящиеся к молям, объемам или массе.
- Завершите расчет разбавления.
Есть несколько способов выразить количество растворенного вещества, присутствующего в растворе. Концентрация раствора является мерой количества растворенного вещества, которое было растворено в данном количестве растворителя или раствора .Концентрированный раствор — это раствор, содержащий относительно большое количество растворенного вещества. Разбавленный раствор — это раствор, содержащий относительно небольшое количество растворенного вещества . Однако эти термины относительны, и нам нужно иметь возможность выразить концентрацию более точным, количественным образом. Тем не менее, «концентрированный» и «разбавленный» полезны как термины для сравнения одного раствора с другим (см. Рисунок ниже). Также имейте в виду, что термины «концентрировать» и «разбавлять» могут использоваться как глаголы.Если бы вы нагревали раствор, вызывая испарение растворителя, вы бы концентрировали его, потому что отношение растворенного вещества к растворителю увеличивалось бы. Если бы вы добавили больше воды в водный раствор, вы бы разбавили его, потому что отношение растворенного вещества к растворителю уменьшилось бы.
Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Растворы красного красителя в воде от самого разбавленного (слева) до самого концентрированного (справа).Процентная концентрация
Один из способов описать концентрацию раствора — это процент раствора, который состоит из растворенного вещества.Этот процент можно определить одним из трех способов: (1) масса растворенного вещества, деленная на массу раствора, (2) объем растворенного вещества, деленный на объем раствора, или (3) масса растворенного вещества, разделенная на объем раствора, или (3) масса растворенного вещества, разделенная на массу раствора. растворенное вещество, деленное на объем раствора. Поскольку эти методы обычно приводят к немного разным значениям, важно всегда указывать, как был рассчитан данный процент.
Массовый процент
Когда растворенное вещество в растворе является твердым веществом, удобный способ выразить концентрацию — это массовый процент (масса / масса), который представляет собой граммы растворенного вещества на \ (100 \: \ text {g} \) раствора.
\ [\ text {Массовый процент} = \ frac {\ text {масса растворенного вещества}} {\ text {масса раствора}} \ times 100 \% \]
Предположим, что раствор был приготовлен растворением \ (25.0 \: \ text {g} \) сахара в \ (100 \: \ text {g} \) воды. Массовый процент рассчитывается следующим образом:
\ [\ text {Массовый процент} = \ frac {25 \: \ text {g сахара}} {125 \: \ text {g solution}} \ times 100 \% = 20 \% \: \ text {сахар } \]
Иногда вам может потребоваться приготовить определенное количество раствора с определенным массовым процентом, и вам нужно будет рассчитать, какая масса растворенного вещества необходима.3 \: \ text {g} \ right) \), чтобы вычислить массу воды, которую необходимо добавить.
Объем в процентах
Процент растворенного вещества в растворе легче определить по объему, если растворенное вещество и растворитель являются жидкостями. Объем растворенного вещества, деленный на объем раствора, выраженный в процентах, дает процент по объему (объем / объем) раствора. Если раствор приготовлен путем взятия \ (40. \: \ Text {mL} \) этанола и добавления воды, достаточной для получения \ (240.\: \ text {mL} \) раствора объемный процент:
\ [\ begin {align} \ text {Процент по объему} & = \ frac {\ text {объем растворенного вещества}} {\ text {объем раствора}} \ times 100 \% \\ & = \ frac {40 \: \ text {мл этанола}} {240 \: \ text {мл раствора}} \ times 100 \% \\ & = 16,7 \% \: \ text {этанол} \ end {align} \]
Часто на этикетках ингредиентов пищевых продуктов и лекарств указано количество в процентах (см. Рисунок ниже).
Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Перекись водорода обычно продается в виде раствора с концентрацией \ (3 \% \) по объему для использования в качестве дезинфицирующего средства.Следует отметить, что, в отличие от массы, вы не можете просто сложить вместе объемы растворенного вещества и растворителя, чтобы получить конечный объем раствора. При добавлении растворенного вещества и растворителя масса сохраняется, а объем — нет. В приведенном выше примере раствор был приготовлен, начав с \ (40 \: \ text {mL} \) этанола и добавив воды, достаточной для приготовления \ (240 \: \ text {mL} \) раствора. Простое смешивание \ (40 \: \ text {mL} \) этанола и \ (200 \: \ text {mL} \) воды не даст вам того же результата, поскольку конечный объем, вероятно, будет не совсем \ ( 240 \: \ text {mL} \).
Массово-объемный процент также используется в некоторых случаях и рассчитывается аналогично предыдущим двум процентам. Массовый / объемный процент рассчитывается путем деления массы растворенного вещества на объем раствора и выражения результата в процентах.
Например, если раствор приготовлен из \ (10 \: \ ce {NaCl} \) в достаточном количестве воды, чтобы приготовить раствор \ (150 \: \ text {mL} \), массово-объемная концентрация будет
\ [\ begin {align} \ text {Массово-объемная концентрация} & \ frac {\ text {масса растворенного вещества}} {\ text {volume solution}} \ times 100 \% \\ & = \ frac {10 \: \ text {g} \: \ ce {NaCl}} {150 \: \ text {мл раствор}} \ times 100 \% \\ & = 6.7 \% \ end {align} \]
частей на миллион и частей на миллиард
Две другие единицы концентрации — части на миллион и части на миллиард. Эти единицы используются для очень малых концентраций растворенных веществ, таких как количество свинца в питьевой воде. Понять эти две единицы будет намного проще, если вы будете рассматривать процент как доли на сотню. Помните, что \ (85 \% \) эквивалентно 85 из ста. Раствор \ (15 \: \ text {ppm} \) состоит из 15 частей растворенного вещества на 1 миллион частей раствора.Решение \ (22 \: \ text {ppb} \) — это 22 части растворенного вещества на миллиард частей раствора. Хотя существует несколько способов выражения двух единиц \ (\ text {ppm} \) и \ (\ text {ppb} \), мы будем рассматривать их как \ (\ text {mg} \) или \ (\ mu \ текст {g} \) растворенных веществ на решение \ (\ text {L} \) соответственно.
Например, \ (32 \: \ text {ppm} \) можно записать как \ (\ frac {32 \: \ text {mg solute}} {1 \: \ text {L solution}} \), а \ (59 \: \ text {ppb} \) можно записать как \ (\ frac {59 \: \ mu \ text {g solute}} {1 \: \ text {L solution}} \).
Молярность
Химики в первую очередь нуждаются в выражении концентрации растворов таким образом, чтобы учитывать количество присутствующих частиц, которые могут реагировать в соответствии с определенным химическим уравнением. Поскольку процентные измерения основаны либо на массе, либо на объеме, они обычно не используются для химических реакций. Единица концентрации, основанная на молях, является предпочтительной. Молярность \ (\ left (\ text {M} \ right) \) раствора — это количество молей растворенного вещества, растворенного в одном литре раствора .Чтобы вычислить молярность раствора, вы разделите моли растворенного вещества на объем раствора, выраженный в литрах.
\ [\ text {Молярность} \: \ left (\ text {M} \ right) = \ frac {\ text {моль растворенного вещества}} {\ text {литры раствора}} = \ frac {\ text {моль }} {\ text {L}} \]
Обратите внимание, что объем указан в литрах раствора, а не в литрах растворителя. Когда указывается молярность, единицей измерения является символ \ (\ text {M} \), который читается как «молярный». Например, решение, обозначенное как \ (1.5 \: \ text {M} \: \ ce {NH_3} \), имеет значение «1.5-молярный раствор аммиака ».
Пример \ (\ PageIndex {1} \)
Раствор готовится путем растворения \ (42.23 \: \ text {g} \) of \ (\ ce {NH_4Cl} \) в воде, достаточной для получения \ (500.0 \: \ text {mL} \) раствора. Рассчитайте его молярность.
Решение
Шаг 1. Составьте список известных количеств и спланируйте проблему.
Известный
- Масса \ (\ ce {NH_4Cl} = 42,23 \: \ text {g} \)
- Молярная масса of \ (\ ce {NH_4Cl} = 53.50 \: \ text {г / моль} \)
- Объем раствора \ (= 500.0 \: \ text {mL} = 0.5000 \: \ text {L} \)
Неизвестно
- Молярность \ (=? \: \ Text {M} \)
Сначала переводят массу хлорида аммония в моль. Затем молярность рассчитывается путем деления на литры. Обратите внимание, что данный объем был преобразован в литры.
Шаг 2: Решить.
\ [42.23 \: \ text {g} \: \ ce {NH_4Cl} \ times \ frac {1 \: \ text {mol} \: \ ce {NH_4Cl}} {53.50 \: \ text {g} \: \ ce {NH_4Cl}} = 0,7893 \: \ text {mol} \: \ ce {NH_4Cl} \]
\ [\ frac {0.7893 \: \ text {mol} \: \ ce {NH_4Cl}} {0.5000 \: \ text {L}} = 1.579 \: \ text {M} \]
Шаг 3. Подумайте о своем результате .
Молярность равна \ (1,579 \: \ text {M} \), что означает, что литр раствора будет содержать 1,579 моль \ (\ ce {NH_4Cl} \). Уместно использовать четыре значащих цифры.
Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Мерные колбы бывают разных размеров, каждая из которых предназначена для приготовления разного объема раствора.Разведения
Когда к водному раствору добавляется дополнительная вода, концентрация этого раствора уменьшается. Это связано с тем, что количество молей растворенного вещества не изменяется, но общий объем раствора увеличивается. Мы можем установить равенство между молями растворенного вещества до разбавления (1) и молями растворенного вещества после разбавления (2).
\ [\ text {mol} _1 = \ text {mol} _2 \]
Поскольку количество молей растворенного вещества в растворе равно молярности, умноженной на объем в литрах, мы можем установить их равными.
\ [M_1 \ раз L_1 = M_2 \ раз L_2 \]
Наконец, поскольку две стороны уравнения равны друг другу, объем может быть в любых единицах, которые мы выбираем, при условии, что эти единицы одинаковы для обеих сторон. Наше уравнение для расчета молярности разбавленного раствора принимает следующий вид:
\ [M_1 \ раз V_1 = M_2 \ раз V_2 \]
Кроме того, концентрация может быть в любой другой единице, если \ (M_1 \) и \ (M_2 \) находятся в одной и той же единице.
Предположим, у вас есть \ (100.\: \ text {mL} \) раствора \ (2.0 \: \ text {M} \) \ (\ ce {HCl} \). Вы разбавляете раствор, добавляя столько воды, чтобы объем раствора составлял \ (500. \: \ Text {mL} \). Новую молярность можно легко вычислить, используя приведенное выше уравнение и решив для \ (M_2 \).
\ [M_2 = \ frac {M_1 \ times V_1} {V_2} = \ frac {2.0 \: \ text {M} \ times 100. \: \ text {mL}} {500. \: \ text {mL}} = 0.40 \: \ text {M} \: \ ce {HCl} \]
Раствор был разбавлен в пять раз, так как новый объем в пять раз больше первоначального.Следовательно, молярность составляет одну пятую от первоначального значения. Другая распространенная проблема разбавления включает решение, сколько высококонцентрированного раствора требуется для приготовления желаемого количества раствора с более низкой концентрацией. Высококонцентрированный раствор обычно называют исходным раствором.
Пример \ (\ PageIndex {2} \)
Азотная кислота \ (\ left (\ ce {HNO_3} \ right) \) — сильнодействующая и едкая кислота. При заказе от компании-поставщика химикатов его молярность равна \ (16 \: \ text {M} \).Сколько основного раствора азотной кислоты нужно использовать для приготовления \ (8.00 \: \ text {L} \) раствора \ (0.50 \: \ text {M} \)?
Решение
Шаг 1. Составьте список известных количеств и спланируйте проблему.
Известный
- Шток \ (\ ce {HNO_3} \: \ left (M_1 \ right) = 16 \: \ text {M} \)
- \ (V_2 = 8.00 \: \ text {L} \)
- \ (M_2 = 0,50 \: \ text {M} \)
Неизвестно
- Объем запасов \ (\ ce {HNO_3} \: \ left (V_1 \ right) =? \: \ Text {L} \)
Неизвестным в уравнении является \ (V_1 \), необходимый объем концентрированного основного раствора.
Шаг 2: Решить.
\ [V_1 = \ frac {M_2 \ times V_2} {V_1} = \ frac {0.50 \: \ text {M} \ times 8.00 \: \ text {L}} {16 \: \ text {M}} = 0,25 \: \ text {L} = 250 \: \ text {mL} \]
Шаг 3. Подумайте о своем результате.
\ (250 \: \ text {mL} \) исходного раствора \ (\ ce {HNO_3} \) необходимо разбавить водой до конечного объема \ (8.00 \: \ text {L} \). Разбавление от \ (16 \: \ text {M} \) до \ (0.5 \: \ text {M} \) составляет 32 раза.
Эквиваленты
Концентрация важна в здравоохранении, потому что она используется во многих отношениях.{2-}} & 2 \ end {array} \]
Используются эквиваленты, потому что концентрация зарядов важна, чем идентичность растворенных веществ. Например, стандартный раствор для внутривенного вливания не содержит тех же растворенных веществ, что и кровь, но концентрация зарядов такая же.
Иногда концентрация ниже, и в этом случае миллиэквиваленты \ (\ left (\ text {mEq} \ right) \) являются более подходящей единицей. Так же, как метрические префиксы, используемые с базовыми единицами измерения, милли используется для изменения эквивалентов, так что \ (1 \: \ text {Eq} = 1000 \: \ text {mEq} \).+} \]
Авторы и авторство
Фонд CK-12 Шэрон Бьюик, Ричард Парсонс, Тереза Форсайт, Шонна Робинсон и Жан Дюпон.
Эллисон Сульт, Ph.D. (Кафедра химии, Университет Кентукки)
Концентрация раствора
Водный раствор состоит как минимум из двух компоненты, растворитель (вода) и растворенное вещество (вещество, растворенное в вода).Обычно нужно отслеживать количество растворенного вещества. в растворе. Мы называем это концентрациями. Можно было бы сделать, сохранив отслеживать концентрацию, определяя массу каждого компонента, но Обычно легче измерять жидкости по объему, а не по массе. Сделать это Обычно используется мера, называемая молярностью. Молярность (M) определяется как число молей растворенного вещества (n), деленных на объем (V) раствора в литрах.
Важно отметить, что молярность определяется как моль растворенного вещества на литр раствора, а не моль растворенного вещества на литр растворителя.Это потому, что когда вы добавляете какое-либо вещество, возможно, соль, к некоторому объему воды объем полученного раствора будет другим чем исходный объем каким-то непредсказуемым образом. Чтобы обойти эту проблему химики обычно готовят свои растворы в мерных колбах. Эти колбы, имеющие длинное горлышко с вытравленной линией, обозначающей объем. Сначала в колбу добавляют растворенное вещество (возможно, соль), а затем воду. добавляется до тех пор, пока раствор не достигнет отметки.Колбы имеют очень хорошую калибровку поэтому объемы обычно известны как минимум с четырьмя значащими цифрами.
Пример № 1:
Расчет молярности
Уравнение для расчета молярности из родинки и объем очень прост. Просто разделите моль растворенного вещества на объем решение.
Молярность (M) = моль растворенного вещества / объем раствора (в литрах)
Какая молярность (с правильными цифрами значительных цифры) 0.40 моль NaCl, растворенного в 0,250 л?
Ответ
Пример № 2:
Приготовление разбавлений
Раствор можно сделать менее концентрированным путем разбавления растворителем. Если раствор разбавить от V 1 до V 2 , молярность этого решения изменяется в соответствии с уравнением:М 1 V 1 = M 2 V 2
молей растворенного вещества в исходном растворе 1 = моль растворенного вещества в разбавленном растворе 2
Единицы объема должны быть одинаковыми для обоих томов. в этом уравнении.Вообще, M 1 принято называть начальным молярность раствора. V 1 относится к объему, который переведен. M 2 относится к конечной концентрации раствора. и V 2 — окончательный общий объем раствора.
Помните, что номер количества молей растворенного вещества не изменяется при добавлении к раствору большего количества растворителя. Однако концентрация меняется с добавлением количества растворителя. (иллюстрация)
Не забывайте об этой концепции. Вы будете использовать его снова в кислотно-щелочном равновесии.
Пример расчета разбавления:
Как приготовить 100 мл 0,40 M MgSO 4 из основной раствор 2,0 М MgSO 4 ?
Ответ:
Есть два решения в этой проблеме. Обратите внимание, что вам даны две концентрации, но только один том.Решение №1 — это то, для чего у вас есть только концентрация. — решение, которое уже лежит на полке. Решение # 2 — это тот, для которого у вас есть и концентрация, и объем — раствор, который вы собираетесь подготовиться.
По крайней мере, пока вам не станет комфортно с этим типом проблемы может быть полезно записать, какие числа идут с какими буквами в нашем уравнении.
M 1 = 2,0 M MgSO 4 ; V 1 = неизвестно
M 2 = 0.40М MgSO 4 ; V 2 = 100 млКонцентрация растворов — Расчеты в химии — AQA — GCSE Combined Science Revision — AQA Trilogy
Раствор образуется, когда растворенное вещество растворяется в растворителе. Концентрация раствора является мерой того, насколько «скучены» частицы растворенного вещества. Чем более концентрированный раствор, тем больше в нем частиц в заданном объеме.
Расчет концентрации
Концентрацию раствора можно рассчитать с помощью:
- масса растворенного вещества в граммах, г
- объем раствора (или растворителя) в кубических дециметрах, дм Единицы измерения концентрации также могут отображаться как г дм — 3 , но это означает то же, что и г / дм 3 .3} \)
концентрация = 4 г / дм 3
Единицы объема
Аппаратура, используемая для измерения объемов, обычно маркируется в см 3 или мл. Хотя это разные единицы, они описывают один и тот же объем. Например, 250 мл = 250 см 3 .
Объемы, используемые при расчетах концентрации, должны быть в дм 3 , а не в см 3 или мл. Полезно знать, что 1 дм 3 = 1000 см 3 . Это означает:
- разделите на 1000 для преобразования из см 3 в dm 3
- умножьте на 1000 для преобразования из dm 3 в см 3
Например, 250 см 3 равно 0.25 дм 3 (250 ÷ 1000). Часто проще всего преобразовать из см 3 в дм 3 , прежде чем продолжить расчет концентрации.
- Вопрос
100 см 3 разбавленной соляной кислоты содержит 0,5 г растворенного хлористого водорода. Рассчитайте концентрацию кислоты в г / дм 3 .
- Показать ответ
объем кислоты = 100 ÷ 1000 = 0,1 дм 3
концентрация кислоты = \ (\ frac {\ textup {0.5}} {\ textup {0.1}} \)
= 5 г / дм 3
Расчет массы растворенного вещества
Преобразование уравнения для концентрации позволяет вычислить массу растворенного вещества:
масса растворенного вещества в г = концентрация в г / дм 3 × объем в дм 3
Рабочий пример
Раствор хлорида натрия имеет концентрацию 10 г / дм 3 . Какая масса хлорида натрия растворяется в 2 дм 3 раствора?
масса растворенного вещества в г = концентрация в г / дм 3 × объем в дм 3
= 10 г / дм 3 × 2 дм 3
= 20 г
Высший уровень
Концентрация раствора может быть изменена:
- Концентрация
- может быть увеличена путем растворения большего количества растворенного вещества в данном объеме раствора — это увеличивает массу растворенного вещества. Концентрация
- может быть увеличена путем испарения части растворителя — это уменьшает объем раствора
Условия концентрации — SEASTAR CHEMICALS
Условия концентрации, из Википедии:
Концентрация — очень распространенное понятие, используемое в химии и смежных областях.Это мера того, сколько одного вещества смешано с другим веществом. Это может относиться к любой химической смеси, но чаще всего используется в отношении растворов, где это относится к количеству растворенного вещества, растворенного в растворителе. Чтобы сконцентрировать раствор, нужно добавить больше растворенного вещества или уменьшить количество растворителя (например, путем селективного испарения). Напротив, чтобы разбавить раствор, нужно добавить больше растворителя или уменьшить количество растворенного вещества. Существует концентрация, при которой растворенное вещество больше не растворяется в растворе.В этот момент говорят, что раствор насыщен. Если к насыщенному раствору добавить дополнительное растворенное вещество, оно не растворится. Вместо этого произойдет разделение фаз, что приведет либо к сосуществованию фаз, либо к суспензии. Точка насыщения зависит от многих переменных, таких как температура окружающей среды и точная химическая природа растворителя и растворенного вещества. Концентрация может быть выражена как качественно («неформально»), так и количественно («численно»).
Содержание
- 1.Качественное обозначение
- 2. Количественные обозначения.
- 2.1. Массовый процент
- 2.2. Массово-объемный процент
- 2.3. Объем-объем в процентах
- 2,4. Молярность
- 2,5. Моляльность
- 2,6. Нормальность
- 2,7. Формальный
- 2,8. Обозначение «Частей на»
- 3. Методы определения концентрации
- 4. Таблица концентраций
1. Качественное обозначение: Качественно растворы относительно низкой концентрации описываются такими прилагательными, как «разбавленный» или «слабый», тогда как растворы относительно высокой концентрации описываются как «концентрированные» или «сильные».«Как правило, чем более концентрирован хроматический раствор, тем он более интенсивно окрашен.
Эти стаканы, содержащие красный краситель, демонстрируют качественные изменения концентрации. Растворы слева «слабее» (или более разбавлены) по сравнению с «более сильными» (или более концентрированными) растворами справа.
2. Количественное обозначение: Количественное обозначение концентрации гораздо более информативно и полезно с научной точки зрения. Есть несколько способов количественно выразить концентрацию; наиболее распространенные перечислены ниже.Примечание. Многие единицы концентрации требуют измерения объема вещества, который изменяется в зависимости от температуры и давления окружающей среды. Если не указано иное, все следующие измерения предполагаются при стандартной температуре и давлении (то есть 25 градусов Цельсия при 1 атмосфере).
2.1. Массовый процент: обозначает массу вещества в смеси в процентах от массы всей смеси. Например: если бутылка содержит 40 граммов этанола и 60 граммов воды, то она содержит 40% этанола по массе.Коммерческие концентрированные водные реагенты, такие как кислота и основания, часто обозначаются с указанием массовых процентов с указанием удельного веса. В более старых текстах и ссылках это иногда называется массовым процентом (сокращенно вес / вес).
2.2. Массово-объемный процент (иногда называемый массово-объемным процентом и часто сокращенно% мас. / Об. Или% мас. / Об.): обозначает массу вещества в смеси в процентах от объема всей смеси.Массово-объемный процент часто используется для растворов, приготовленных из твердых реагентов. Это масса растворенного вещества в граммах, умноженная на сто, деленная на объем раствора в миллилитрах.
2.3. Объемный процент или% (об. / Об.): описывает объем растворенного вещества в мл на 100 мл полученного раствора. Это наиболее полезно при приготовлении жидкого раствора. Например, пиво содержит около 5% этанола по объему. Это означает, что каждые 100 мл пива содержат 5 мл этанола (этилового спирта).
2.4. Молярность (M): обозначает количество молей данного вещества на литр раствора. Например: 4,0 литра жидкости, содержащей 2,0 моля растворенных частиц, составляют раствор 0,5 М. Такой раствор можно описать как «0,5 молярный». (Работа с молями может быть очень выгодной, поскольку они позволяют измерять абсолютное количество частиц в растворе, независимо от их веса и объема. Это часто более полезно при выполнении стехиометрических расчетов.). См. Молярный раствор для получения дополнительной информации.
2,5. Моляльность (м): обозначает количество молей данного вещества на килограмм растворителя. Например: 2,0 кг растворителя, содержащего 1,0 моль растворенных частиц, составляют 0,5 моль / кг. Такой раствор можно описать как «0,5 моль». Преимущество моляльности в том, что она не меняется с температурой, так как имеет дело с массой растворителя, а не с объемом раствора. Объем увеличивается с повышением температуры, что приводит к снижению молярности.Моляльность раствора всегда постоянна независимо от физических условий, таких как температура и давление.
2.6. Нормальность (N): Нормальность — это понятие, связанное с молярностью, обычно применяемое к кислотно-основным растворам и реакциям. Для кислотно-основных реакций эквивалентом является масса кислоты или основания, которая может принять или отдать ровно один моль протонов (ионов H +). Норма также используется для окислительно-восстановительных реакций. В этом случае эквивалентом является количество окислителя или восстановителя, которое может принимать или отдавать один моль электронов.В то время как молярность измеряет количество частиц на литр раствора, нормальность измеряет количество эквивалентов на литр раствора. На практике это просто означает, что молярность раствора умножается на валентность ионного растворенного вещества. Немного сложнее для окислительно-восстановительных реакций. Примечание. Нормальность всегда равна или больше молярности для кислотно-основных реакций. Однако для окислительно-восстановительных реакций нормальность обычно равна или меньше молярности.
2.7.Формальный (F): Формальный (F) — еще одна мера концентрации, аналогичная молярности. Используется редко. Он рассчитывается на основе формулы веса химикатов на литр раствора. Разница между формальной и молярной концентрациями заключается в том, что формальная концентрация указывает на количество молей исходной химической формулы в растворе, без учета тех частиц, которые фактически существуют в растворе. С другой стороны, молярная концентрация — это концентрация веществ в растворе. Например: если растворить карбонат натрия (Na 2 CO 3 ) в литре воды, соединение диссоциирует на ионы Na + и CO 3 2- .Часть CO 3 2- реагирует с водой с образованием HCO 3 — и H 2 CO 3 . Если pH раствора низкий, в растворе практически не остается Na 2 CO 3 . Итак, хотя мы добавили в раствор 1 моль Na 2 CO 3 , он не содержит 1 М этого вещества. (Скорее, он содержит молярность, основанную на других составляющих раствора.) Тем не менее, можно все же сказать, что раствор содержит 1 F Na 2 CO 3 .
2,8. Обозначение «частей на»: Обозначение «частей на» используется для чрезвычайно низких концентраций. Это часто используется для обозначения относительного содержания микроэлементов в земной коре, микроэлементов в судебно-медицинской экспертизе или других анализах или уровней загрязнителей в окружающей среде.
2.8.1. Частей на сотню (обозначается «%» и очень редко «pph»): — обозначает одну частицу данного вещества на каждые 99 других частиц. Это обычный процент. 1 часть из 10 2 .
2.8.2. Частей на тысячу (обозначается «» [символ промилле], а иногда и «ppt»): обозначает одну частицу данного вещества на каждые 999 других частиц. Это примерно эквивалентно одной капле чернил в стакане воды или одной секунде за 17 минут. «Части на тысячу» часто используются для регистрации солености морской воды. 1 часть из 10 3 .
2.8.3. Частей на миллион («ppm»): означает одну частицу данного вещества на каждые 999 999 других частиц.Это примерно эквивалентно одной капле чернил в 40-галлонной бочке с водой или одной секунде за 280 часов. 1 часть из 10 6 .
2.8.4. Частей на миллиард («ppb»): означает одну частицу данного вещества на каждые 999 999 999 других частиц. Это примерно эквивалентно одной капле чернил в затворе канала, наполненном водой, или одной секунде за 32 года. 1 часть из 10 9 .
2.8.5. Частей на триллион («ppt»): означает одну частицу данного вещества на каждые 999 999 999 999 других частиц.Это примерно эквивалентно одной капле чернил в бассейне олимпийского размера или одной секунде каждые 320 веков. 1 часть из 10 12 .
2.8.6. Частей на квадриллион («ppq»): означает одну частицу данного вещества на каждые 999 999 999 999 999 других частиц. Это примерно эквивалентно капле чернил в озере среднего размера или одной секунде каждые 32000 тысячелетий. Не существует известных аналитических методов, позволяющих проводить измерения с такой степенью точности; тем не менее, он все еще используется в некоторых математических моделях токсикологии и эпидемиологии.1 часть из 10 15 .
ПРИМЕЧАНИЕ. Относительно утверждения Википедии 2.8.6, октябрь 2005 года: ежедневно служба контроля качества SEASTAR обычно работает в диапазоне ppq с такими элементами, как уран, торий, редкоземельные элементы. Примеры инструментальных данных от 23 августа 2005 г. Пределы обнаружения нашего масс-спектрометра высокого разрешения: 22 из 74 обнаруженных изотопов при <100ppq, 18 из 74 обнаруженных изотопов при <50ppq, 4 из 74 изотопов обнаруженных при <10ppq. Примерно 40% этих цифр находятся в поддающихся количественной оценке пределах.Наши Пределы обнаружения метода обычно помещают эти значения в суб-ppq или субчастей на квадриллион.
Предупреждение: хотя «ppt» обычно используется для обозначения «частей на триллион», он также иногда используется для обозначения «частей на тысячу». Если есть вероятность двусмысленности, следует полностью описать аббревиатуру. Согласно руководству Национального института стандартов и технологий США
(NIST) по использованию международной системы единиц (СИ), «термины, зависящие от языка, часть на миллион, часть на миллиард и часть на триллион… недопустимы. для использования с СИ для выражения значений величин.»[1], в котором перечислены примеры альтернативных выражений. Примечания для ясности: указание, приведенное выше, состоит в том, что количество частей в обозначении относится к количеству частиц (эквивалентных молям), тогда как в последнем столбце диаграммы ниже оно дано по массе (граммы на килограмм). Те, кто использует нотацию, должны указать их использование, чтобы избежать путаницы. В химии атмосферы части в обозначении обычно выражаются с помощью символа v, например ppmv (или ppvm в некоторых случаях использования), чтобы обозначить части на миллион по объему.В газах ppmv эквивалентно ppm для частиц (закон Авогадро). Это хорошо работает для газов, но могут возникнуть проблемы с облачными каплями, дымом или другими атмосферными твердыми частицами.Таблица часто используемых эталонов измерения концентрации
Измерение Обозначение Общая формула Типовые блоки Массовый процент – (граммов растворенного вещества X 100) /
(граммов раствора)% Массово-объемный процент – (граммов растворенного вещества X 100) /
(миллилитров раствора)%
хотя
строго% кг / лОбъем-объем в процентах – (миллилитры растворенного вещества X 100) /
(миллилитры раствора)% Молярность M (моль растворенного вещества) /
(литров раствора)моль / л
(или М)Молинити – моль растворенного вещества) /
(килограмм раствора)моль / кг Моляльность M (моль растворенного вещества) /
(килограммы растворителя)моль / кг
(или м)Молярная доля ÷
(чи)(моль растворенного вещества) /
(моль раствора)(дробь) Формальный F (моль нерастворенного растворенного вещества) /
(литров раствора)моль / л
(или F)Нормальность N ((моль растворенного вещества) /
(литров раствора)) X
валентность растворенного веществаN Частей на сотню %
(или ч / час)(декаграммы растворенного вещества) /
(килограммы раствора)Да.г / кг Частей на тысячу ‰
(или ppt *)(граммы растворенного вещества) /
(килограммы раствора)Г / кг Частей на миллион частей на миллион (миллиграммы растворенного вещества) /
(килограммы раствора)мг / кг Частей на миллиард частей на миллиард (микрограммы растворенного вещества) /
(килограммы раствора)мкг / кг Частей на триллион п.п. * (нанограммы растворенного вещества) /
(килограммы раствора)нг / кг Частей на квадриллион чел. (пикограммы растворенного вещества) /
(килограммы раствора)пг / кг * Хотя «ppt» обычно используется для обозначения «частей на триллион», иногда оно используется для «частей на тысячу».Иногда «ppt» также используется в качестве аббревиатуры для обозначения осадка. Остерегайтесь двусмысленности в использовании.
Примечание (1): В приведенной выше таблице описаны растворители и растворенные вещества; однако указанные единицы часто применимы и к другим типам смесей.
Примечание (2): Использование миллиарда, триллиона, квадриллиона выше следует за кратким масштабом использования этих слов. Получено с http://en.wikipedia.org/wiki/Concentration
.Обратите внимание на следующие авторские права: http: //en.wikipedia.org / wiki / Википедия: Copyrights
Википедия: Авторские права Из Википедии, бесплатной энциклопедии. Лицензия, которую использует Википедия, предоставляет бесплатный доступ к нашему контенту в том же смысле, в каком бесплатное программное обеспечение предоставляется бесплатно. Этот принцип известен как авторское лево. Другими словами, контент Википедии можно копировать, изменять и распространять, если новая версия предоставляет те же свободы другим и признает авторов использованной статьи Википедии (прямая обратная ссылка на статью удовлетворяет требованиям нашего автора) .Таким образом, статьи Википедии навсегда останутся бесплатными и могут использоваться кем угодно с определенными ограничениями, большинство из которых служат для обеспечения этой свободы. Для достижения вышеуказанных целей текст, содержащийся в Википедии, предоставлен общественности в соответствии с лицензией GNU Free Documentation License (GFDL). Полный текст этой лицензии находится в Википедии: Текст лицензии GNU Free Documentation License. Разрешается копировать, распространять и / или изменять этот документ в соответствии с условиями лицензии GNU Free Documentation License, версия 1.2 или любой более поздней версии, опубликованной Free Software Foundation; без неизменяемых разделов, без текстов на лицевой обложке и без текстов на задней обложке. Копия лицензии включена в раздел «Лицензия свободной документации GNU». Контент Википедии защищен заявлением об отказе от ответственности. Английский текст GFDL является единственным юридически обязательным документом; Далее следует наша интерпретация GFDL: права и обязанности пользователей и участников.
