Розрахунок концентрації хімічного розчину

Концентрація – це вираження кількості розчиненої речовини , розчиненої в розчиннику в хімічному розчині . Є кілька одиниць концентрації . Яку одиницю ви використовуєте, залежить від того, як ви збираєтеся використовувати хімічний розчин. Найпоширенішими одиницями є молярність, молярність, нормальність, масовий відсоток, об’ємний відсоток і мольна частка. Ось покрокові інструкції з розрахунку концентрації з прикладами.

Як розрахувати молярність хімічного розчину

Юджел Їлмаз / Getty Images

Молярність є однією з найпоширеніших одиниць концентрації. Він використовується, коли температура експерименту не змінюється. Це одна з найпростіших одиниць для обчислення.

Обчисліть молярність : молі розчиненої речовини на літр розчину ( не об’єм доданого розчинника, оскільки розчинена речовина займає деякий простір)

M = моль / літр

Приклад : Яка молярність розчину 6 грамів NaCl (~1 чайна ложка кухонної солі), розчинених у 500 мілілітрах води?

Спочатку переведіть грами NaCl в молі NaCl.

• Na = 23,0 г/моль
• Cl = 35,5 г/моль
• NaCl = 23,0 г/моль + 35,5 г/моль = 58,5 г/моль
• Загальна кількість молей = (1 моль / 58,5 г) * 6 г = 0,62 моль

Тепер визначте моль на літр розчину:

Зауважте, що я припустив, що розчинення 6 грамів солі суттєво не вплинуло на об’єм розчину. Коли ви готуєте молярний розчин, уникайте цієї проблеми, додаючи розчинник до розчиненої речовини, щоб досягти певного об’єму.

Як розрахувати молярність розчину

Моляльність використовується для вираження концентрації розчину, коли ви виконуєте експерименти, які передбачають зміни температури або працюєте з колігативними властивостями. Зверніть увагу, що у водних розчинах при кімнатній температурі густина води становить приблизно 1 кг/л, тому M і m майже однакові.

Обчисліть молярність: моль розчиненої речовини на кілограм розчинника

m = моль / кілограм

Приклад : яка молярність розчину 3 грамів KCl (хлориду калію) у 250 мл води?

Спочатку визначте, скільки молей міститься в 3 грамах KCl. Почніть із пошуку кількості грамів на моль калію та хлору в періодичній таблиці . Потім додайте їх разом, щоб отримати грамів на моль KCl.

Для 3 грамів KCl кількість молей дорівнює:

Виразіть це як молі на кілограм розчину. Тепер у вас є 250 мл води, що становить приблизно 250 г води (за умови, що густина 1 г/мл), але у вас також є 3 грами розчиненої речовини, тому загальна маса розчину ближча до 253 грамів, ніж до 250 Використовуючи 2 значущі цифри, це те саме. Якщо у вас є більш точні вимірювання, не забудьте включити масу розчиненої речовини у свій розрахунок!

Як обчислити нормальність хімічного розчину

Нормальність подібна до молярності, за винятком того, що вона виражає кількість активних грамів розчиненої речовини на літр розчину. Це грам-еквівалентна маса розчиненої речовини на літр розчину.

Нормальність часто використовується в кислотно-лужних реакціях або при роботі з кислотами чи основами.

Обчисліть нормальність : грамів активної розчиненої речовини на літр розчину

Приклад : якою буде нормальність 1 М розчину сірчаної кислоти (H ₂ SO ₄ ) у воді для кислотно-основних реакцій?

Сірчана кислота є сильною кислотою, яка у водному розчині повністю дисоціює на свої іони H + і SO ₄ 2- . Ви знаєте, що на кожен 1 моль сірчаної кислоти припадає 2 молі іонів H+ (активних хімічних речовин у кислотно-лужній реакції) через індекс у хімічній формулі. Отже, 1 М розчин сірчаної кислоти буде 2 N (2 нормальним) розчином.

Як обчислити масову концентрацію розчину у відсотках

Масовий відсоток складу (також званий масовим відсотком або відсотковим складом) — це найпростіший спосіб вираження концентрації розчину, оскільки не потрібні перетворення одиниць. Просто використовуйте шкалу, щоб виміряти масу розчиненої речовини та кінцевого розчину та виразити співвідношення у відсотках. Пам’ятайте, що сума всіх відсотків компонентів у розчині повинна складати 100%

Масовий відсоток використовується для всіх видів розчинів, але особливо корисний, коли маємо справу із сумішами твердих речовин або коли фізичні властивості розчину важливіші за хімічні.

Обчисліть масовий відсоток : масу розчиненої речовини поділено на масу кінцевого розчину, помножену на 100%

Приклад : сплав ніхрому складається з 75% нікелю, 12% заліза, 11% хрому, 2% марганцю за масою. Якщо у вас 250 грам ніхрому, скільки у вас заліза?

Оскільки концентрація є відсотком, ви знаєте, що 100-грамовий зразок міститиме 12 грамів заліза. Ви можете налаштувати це як рівняння та знайти невідоме «x»:

Перехресне множення та ділення:

Як розрахувати об’ємну концентрацію розчину у відсотках

Об’ємний відсоток — це об’єм розчиненої речовини на об’єм розчину. Цей пристрій використовується при змішуванні об’ємів двох розчинів для приготування нового розчину. Коли ви змішуєте розчини, об’єми не завжди є адитивними , тому об’ємні відсотки є хорошим способом вираження концентрації. Розчинена речовина – це рідина, присутня в меншій кількості, тоді як розчинена речовина – це рідина, присутня в більшій кількості.​

Обчисліть відсоток об’єму: об’єм розчиненої речовини на об’єм розчину ( не об’єм розчинника), помножений на 100%

символ : об./об. %

об./об. % = літри/літри x 100% або мілілітри/мілілітри x 100% (неважливо, які одиниці об’єму ви використовуєте, якщо вони однакові для розчиненої речовини та розчину)

Приклад : який об’ємний відсоток етанолу, якщо ви розбавляєте 5,0 мілілітрів етанолу водою, щоб отримати 75 мілілітрів розчину?

Як обчислити молярну частку розчину

Молярна частка або молярна частка — це кількість молей одного компонента розчину, поділена на загальну кількість молей усіх хімічних речовин. Сума всіх молярних часток дорівнює 1. Зауважте, що молярні частки згортаються під час обчислення молярних часток, тому це значення без одиниці. Зауважте, що деякі люди виражають мольну частку у відсотках (не часто). Коли це зроблено, мольна частка множиться на 100%.

символ : X або мала грецька літера chi, χ, яку часто пишуть як нижній індекс

Обчисліть молярну частку : X _A = (молі A) / (молі A + молі B + молі C. )

Приклад : Визначте молярну частку NaCl у розчині, у якому 0,10 моля солі розчинено в 100 грамах води.

Наведено кількість молей NaCl, але вам все одно потрібна кількість молей води, H ₂ O. Почніть з обчислення кількості молей в одному грамі води, використовуючи дані періодичної таблиці для водню та кисню:

• H = 1,01 г/моль
• O = 16,00 г/моль
• H ₂ O = 2 + 16 = 18 г/моль (подивіться на нижній індекс, щоб зауважити, що є 2 атоми водню)

Використовуйте це значення, щоб перетворити загальну кількість грамів води в молі:

Тепер у вас є інформація, необхідна для розрахунку молярної частки.

• X _сіль = молі солі / (молі солі + молі води)
• X _сіль = 0,10 моль / (0,10 + 5,56 моль)
• X _сіль = 0,02

Більше способів обчислення та вираження концентрації

Існують інші прості способи вираження концентрації хімічного розчину. Частини на мільйон і частки на мільярд використовуються переважно для дуже розбавлених розчинів.

г/л = грами на літр = маса розчиненої речовини / об’єм розчину

F = формальність = одиниці формули ваги на літр розчину

ppm = частки на мільйон = співвідношення частин розчиненої речовини на 1 мільйон частин розчину

ppb = частки на мільярд = співвідношення частин розчиненої речовини на 1 мільярд частин розчину.

Як розрахувати титр

Титр – це вираз концентрації розчину речовини, використовується в аналітичній хімії. Позначає масу розчиненої речовини в одиниці об ‘єму розчину. Визначити титр розчину в аналітичній хімії можна титриметричним методом.

Вам знадобиться

• – ручка;
• – папір для записів;
• калькулятор;
• – Періодична система хімічних елементів (таблиця Менделєєва).

Інструкція

1. При згаданому методі вимірюються обсяги двох, що вступили між собою в реакцію розчинів, один з яких – аналізований, а другий – титрант або титрований розчин – з відомою концентрацією. Для титранта існує поняття умовного титру або титру за визначеною речовиною. Це кількість аналізованої речовини, відтитрованої 1 мл розчину. У навчальному курсі хімії існують кілька типів завдань на розрахунок титру розчину.

2. У першому типі завдань вам потрібно перевести концентрацію розчину з інших одиниць в титр. Концентрація – це відношення величини розчиненої речовини, заданої масою, кількістю молей, обсягом, до величини розчину або розчинника. При вирішенні спирайтеся на те, що для визначення титру з вихідних даних треба отримати масу розчиненої речовини і величину обсягу розчину, в якому воно знаходиться.

3. Приклад 1: визначте титр 15% розчину сірчаної кислоти. Щільність розчину 1,10 г/мл. Концентрація розчину виражена в масовій частці речовини. Масова частка – це відношення мас розчиненої речовини і розчину. Розрахуйте масу одного літра розчину – 1100 грам. Визначте масовий вміст сірчаної кислоти в ньому: 1100 * 0,15 = 165р. Вирахуйте титр розчину: 165 г/1000 мл = 0,165 г/мл.

4. Приклад 2: потрібно знайти титр 0,15 н. розчину сірчаної кислоти. Нормальність розчину – це кількість еквівалента розчиненої речовини на літр розчину, одиниця – моль-екв/л. Еквівалент – це кількість речовини еквівалентна 1 молю іонів водню в хімічних реакціях. Один літр розчину містить 0,15 моль еквівалента сірчаної кислоти.

5. Користуючись таблицею Менделєєва, знайдіть молярну масу H2SO4 – 98 г/моль. Еквівалент сірчаної кислоти – 1/2. Вирахуйте молярну масу еквівалента H2SO4: 98/2 = 49 р/моль. Знайдіть, скільки важать 0.15 моль еквівалента сірчаної кислоти: 0,15 * 49 = 7,35 р. Визначте титр розчину: 7,36 г/1000мл = 0,00736 р/мл.

6. У другому типі завдань необхідно знайти умовний титр. Для вирішення обчисліть з вихідних величин масу розчиненої речовини і об ‘єм розчину, з яким вона прореагувала.

7. Приклад 3: обчисліть титр розчину 0,1 н. розчину AgNO3 за NaCl. Еквіваленти AgNO3 і NaCl дорівнюють одиниці. Знайдіть молярну масу NaCl – 58,5г/моль. Знайдіть кількість нітрату срібла в 1 мл розчину – 0,0001 моль. Отже, кількість хлориду натрію, що реагує з 1 мл розчину – 0,0001 моль. Помножте молярну масу NaCl на кількість речовини і отримаєте умовний титр розчину нітрату срібла – 0,000585 г/мл – маса NaCl, що реагує з 1мл розчину AgNO3.

8. Третій тип завдань – на обчислення титру розчину зі значень, отриманих титриметричним методом. Для їх вирішення спирайтеся на рівняння реакції аналізу. З нього знайдіть, в якій пропорції речовини взаємодіють один з одним.

9. Приклад 4: визначте титр розчину HCl, якщо на нейтралізацію 20 мл кислоти знадобилося 18 мл 0,13 н. розчину NaOH. Еквіваленти HCl і NaOH дорівнюють одиниці. Знайдіть кількість хлориду натрію у 18 мл: 0,13 * 0,018 = 0,00234 моль. Отже, кількість прореагувала соляної кислоти теж буде 0,00234 моль. Обчисліть молярну масу HCl – 36,5 г/моль. Знайдіть масу отриманої кількості соляної кислоти: 0,00234 * 36,5 = 0,08541 р. Ця маса речовини міститься в 20 мл розчину. Знайдіть титр розчину: 0,08541/20 = 0,0042705 р/мл.