Beregn konsentrasjonen av løsningen - Tips

Hvordan beregne konsentrasjonen av løsningen - Tips

Innhold

Fremgangsmåte
Råd
Advarsel

I kjemi, løsning er en homogen blanding av løsemiddel og Løsemiddel oppløs den løsningen. Konsentrasjon er et mål på mengden oppløst stoff i et løsningsmiddel. Det er mange grunner til å beregne konsentrasjonen av en løsning, men metoden er den samme om du trenger å teste kloridnivået ditt i et badekar eller analysere en blodprøve for å redde liv. Denne artikkelen vil gi noen grunnleggende kunnskaper om løsningskjemi, etterfulgt av detaljerte instruksjoner om en veldig vanlig praktisk anvendelse - akvariumvedlikehold.

Fremgangsmåte

Metode 1 av 5: Lær det grunnleggende om konsentrasjon

Lær ordforråd. Konsentrasjon er forholdet mellom massen av det oppløste stoffet og massen av hele blandingen. Hvis du for eksempel skal løse opp sukker og eddik sammen for et eksperiment, må du beregne konsentrasjonen av sukker i blandingen. Nedenfor er en beskrivelse av hver komponent av resultatet av et kjemisk problem:
- Sukker er løsemiddel, det vil si at ingrediensen er oppløst. Du måler konsentrasjonen av det oppløste stoffet.
- Eddik er Løsemiddel, som betyr stoffet der du oppløser et annet stoff.
- Etter å ha blandet dem sammen vil du ha en løsning. For å beregne konsentrasjonen du trenger for å få den totale massen av løsningen, kan du finne den ved å legge massen av løsemiddel og massen av løsemiddel sammen.
- Hvis du ikke husker hvilke løsemidler og hvilke løsemidler, husk dette eksemplet.
Lær hvordan du skriver konsentrasjoner. Siden det er forskjellige måter å representere "massen" av et stoff på, er det også mer enn én måte å skrive konsentrasjonen på. Dette er de vanligste:
- Gram per liter (g / l). Det er ganske enkelt massen i gram oppløst stoff i et gitt oppløsningsvolum. Ofte brukt til løsningsmidler og flytende løsemidler, som sukker og eddik i eksemplet ovenfor.
- Molekonsentrasjon (M). Antall mol oppløst stoff delt på oppløsningsvolumet. Mol er en måleenhet i kjemi, brukt til å beskrive antall atomer eller molekyler til et stoff.
- Deler per million (ppm). Antall enheter (vanligvis gram eller milligram) oppløst stoff per million enheter oppløsning. Brukes vanligvis til veldig fortynnede vandige oppløsninger.
- Prosentvis sammensetning. Antall deler (vanligvis gram) oppløst stoff i hundre prosent løsning. Prosent-symbolet betyr "i 100", slik at du enkelt kan skrive brøken i prosent.
annonse

Metode 2 av 5: Beregn konsentrasjonen i gram per liter

Lær hvordan du bruker denne metoden. Dette er en nyttig måte å måle konsentrasjonen når du løser opp et fast stoff i en væske, og når du gjør beregninger med relativt store løsninger som er enkle å måle. Hvis mengden oppløst stoff bare er noen få milligram eller løsningsmidlet er i milliliter, bør du bruke en annen metode.
- Eksempel på problem: Finn konsentrasjonen (gram per liter) av en løsning tilberedt fra 3 ml bordsalt til 2000 ml vann. Skriv svaret ditt i gram / liter.
Konverter massen av det oppløste stoffet til gram. Hvis løsemidlet (som er oppløst i større mengde løsningsmiddel) har blitt veid i gram, hopp over dette trinnet. Hvis ikke, må du konvertere enhetene til gram. Å konvertere fra masseenheter (som kilo) er enkelt hvis man ser på konverteringsfrekvensen, men å konvertere fra volumenheter (som liter) er mer komplisert. Hvert stoff har sin egen tetthet, som er verdien som definerer mengden materie som finnes i enhetsvolumet. Slå opp denne tettheten og multipliser den med volumverdien for å få massen i gram, etter å ha forsikret deg om at enheten samsvarer.
- I eksemplet ovenfor er salt løsemidlet. Salt måles i enheter av volum (ml), så du må konvertere det til gram.
- Tettheten av salt er 1,15 g / ml. Hvis problemet ikke gir disse dataene, bør du slå opp det i en lærebok eller en kjemisk database. Du må finne tettheten i forhold til enhetene du bruker (gram per liter), eller konvertere den til de riktige enhetene.
- For å finne massen av salt tilstede i 3 ml, beregne 3 ml × (/ _{1 ml}) = 3,45 gram salt.
Konverter løsningsmiddeldata til liter. Løsningsmidler måles vanligvis i volumenheter, så konvertering er ganske enkelt. Hvis problemet allerede er løsemiddel i liter, går du til neste trinn.
- I eksemplet ovenfor har vi 2000 ml vann, så det må konverteres til liter.
- Hver liter har 1000 ml, så konverter ved beregning (/ _{1000 ml}) x (2000 ml) = 2 liter vann.
- Merk at vi ordner enhetskonvertering slik at ml blir ødelagt (en over, en under). Hvis du skriver som / _{1 l} x 2000 ml vil gi et meningsløst resultat.
Del løsningsmidlet med løsemidlet. Nå som vi har vekten i gram oppløst stoff og volumet i liter løsningsmiddel, vil du enkelt finne konsentrasjonen g / L ved å dele:
- I eksemplet ovenfor, / _{2 liter vann} = 1725 g / L saltkonsentrasjon.
Endre formelen for beregning av store løsemidler. I teorien bør vi beregne konsentrasjonen av volumet av hele løsningen, det vil si å legge volumet av løsemiddel og løsemiddel sammen. Når du løser opp en liten mengde faste stoffer i en stor mengde væske, er volumforskjellen ubetydelig, slik at du kan ignorere oppløsningsvolumet og bare bruke løsningsmiddelvolumet, som tidligere gjort. Hvis det oppløste volumet er stort nok til å endre det totale volumet betydelig, må du endre formelen til (g oppløst stoff) / (L oppløst stoff + L løsningsmiddel).
- I eksemplet ovenfor, / (_{2 liter vann} + 0,003 L salt) = 1722 g / l.
- Forskjellen mellom dette resultatet og det opprinnelige resultatet er bare 0,003 g / L. Dette er et veldig lite avvik og nesten mindre enn nøyaktigheten til måleinstrumentene.
annonse

Metode 3 av 5: Beregn konsentrasjonen i prosent eller per million

Lær hvordan du bruker denne metoden. Bruk denne metoden hvis problemet ber om å finne "prosentinnhold" eller "masseprosent". I kjemi er du vanligvis mest opptatt av stoffets masse. Når du vet massen av løsemiddel og løsemiddel, kan du finne løsemiddelprosenten relativt enkelt ved å sammenligne de to massene.
- Eksempel på problem: Oppløs 10 g sjokoladepulver i 1,2 liter varmt vann. Beregn først vektprosent sjokolade i løsning. Skriv deretter resultatet i deler per million.
Konverter tall til gram. Hvis det er noen tall gitt i volumenheter (for eksempel liter eller milliliter), må du konvertere dem til masseenheter i gram. Siden hvert stoff har en egenvekt (masse etter volum), må du finne spesifisiteten før du kan finne masse:
- Slå opp stoffets tetthet i en lærebok eller slå opp på nettet. Konverter denne tettheten til ovennevnte gram (volumenheten som brukes i problemet) hvis dataene som er funnet ikke er konsistente. Multipliser tettheten med stoffets volum, så får du masse i gram.
- For eksempel: Du har 1,2 liter vann. Tettheten av vann er 1000 gram per liter, så beregne (/ _{1 l}) x 1,2 L = 1200 g.
- Siden sjokolademassen er gitt i gram, er det ikke nødvendig å endre den.
Beregn prosentandelen. Når du har både den oppløste massen og løsemiddelmassen i gram, bruk denne formelen for å beregne prosentandelen: (/ (_{gram oppløst stoff + gram oppløsningsmiddel})) x 100.
- Du har 10 gram sjokolade, og du har funnet ut at vann er 1200 gram. Hele løsningen (oppløst oppløsningsmiddel) har en vekt på 10 + 1200 = 1210 gram.
- Sjokoladekonsentrasjon i hel løsning = / _{(1210 gram oppløsning)} = 0,00826
- Multipliser denne verdien med 100 for å få prosentandelen: 0,00826 x 100 = 0,826, så det er det en blanding av 0,826% sjokolade.
Beregn ingredienser per million. Vi har allerede "prosent" så deler per million beregnes på nøyaktig samme måte. Formelen er (/ (_{gram oppløst stoff + gram oppløsningsmiddel})) x 1.000.000. Denne formelen er skrevet om i den matematiske notasjonen av (/ (_{gram oppløst stoff + gram oppløsningsmiddel})) x 10.
- I eksemplet ovenfor, / _{(1210 gram oppløsning)} = 0,00826.
- 0,00826 x 10 = 8260 ppm sjokolade.
- Vanligvis brukes deler per million til å måle svært små konsentrasjoner fordi det er ubeleilig å skrive i prosent. For enkelhets skyld bruker vi også det samme eksemplet.
annonse

Metode 4 av 5: Beregn molar konsentrasjonen

Hva trenger du for å bruke denne metoden? For å beregne molar konsentrasjonen, må du vite hvor mange mol av det oppløste stoffet det er, men du kan enkelt finne denne figuren hvis du vet den oppløste massen og dens kjemiske formel. Hvis du ikke har all denne informasjonen eller ikke har lært begrepet "mol" i kjemi, bruk en annen metode.
- Eksempel på problem: Hva er molariteten til en løsning fremstilt ved å oppløse 25 gram kaliumhydroksid i 400 ml vann?
- Hvis massen av oppløst stoff er gitt i andre enheter enn gram, konverteres først til gram.
Beregn den molare massen av løsemidlet. Hvert kjemisk element har en kjent "molær masse", massen av en mol av dette elementet. Molarmasse har samme verdi som atommassen på det periodiske elementet, vanligvis under det kjemiske symbolet og navnet på hvert element. Bare legg til molmassen til bestanddelene som utgjør det oppløste stoffet for å finne den molære massen av det oppløste stoffet.
- Eksemplet ovenfor bruker kaliumhydroksyd som løsemiddel. Slå opp dette stoffet i en lærebok eller i kjemisk formeldatabase for den kjemiske formelen for kaliumhydroksid: KOH.
- Bruk periodisk system eller online dokumentasjon for å finne atommassen til elementet: K = 39,0; O = 16,0; H = 1,0.
- Legg atommassene sammen og skriv "g / mol" -enheten bak for å få molarmassen. 39 + 16 + 1 = 56 g / mol.
- For molekyler med mer enn en type atom, legg til atommassen til hver type atom. For eksempel, H₂O har en molær masse på 1 + 1 + 16 = 18 g / mol.
Beregn antall mol oppløst stoff. Når du har molær masse (g / mol), kan du konvertere mellom gram og mol. Du vet allerede massen av løsemiddel i gram, slik at du kan endre den på følgende måte (løsemasse i gram) x (/ _{molær masse}) for å oppnå et resultat i mol.
- Siden du har 25 gram stoff med en molær masse på 56 g / mol, beregner du som følger 25g x (/ _{56 g / mol}0,45 mol KOH i oppløsning.
Del oppløsningsvolumet i liter for å finne molar konsentrasjonen. Molekonsentrasjon er definert som forholdet mellom antall mol oppløst stoff og antall liter oppløsning. Konverter løsningsvolumet til liter om nødvendig, og utfør deretter beregningen.
- I dette eksemplet har vi 400 ml vann, så dette vil være 0,4 liter.
- Molekonsentrasjon av KOH i løsning er / _{0,4 liter} = 1.125 M. (Du får mer nøyaktige resultater ved hjelp av en kalkulator og ikke runde noen tall før det siste trinnet.)
- Vanligvis kan du ignorere det oppløste volumet fordi det ikke endrer løsningsmiddelvolumet betydelig. Hvis du løser opp en mengde oppløst stoff som er stor nok til å endre volumet betydelig, måler du volumet på den endelige løsningen og bruker den parameteren.
annonse

Metode 5 av 5: Titrering for å beregne konsentrasjonen av løsningen

Vet når du skal titrere. Titrering er en teknikk som brukes av kjemikere for å beregne mengden løsemiddel som er tilstede i en løsning. For å utføre en titrering må du lage en kjemisk reaksjon mellom det oppløste stoffet og en annen reaktant (vanligvis også oppløst i en flytende løsning). Siden du vet den nøyaktige mengden av den andre reaktanten og kjenner den kjemiske ligningen av reaksjonen mellom stoffet og det oppløste stoffet, kan du beregne mengden løsemiddel ved å bestemme mengden reagens som må tilsettes løsningen først. når reaksjonen med det oppløste stoffet er ferdig.
- Dermed er titrering en veldig god metode for å beregne konsentrasjonen av en løsning når du ikke vet hva den opprinnelige oppløste mengden er.
- Hvis massen av oppløst stoff i oppløsning er kjent, er det ikke nødvendig å titrere - bare bestemme oppløsningsvolumet og beregne konsentrasjonen som vist i første del.
Forbered titreringsinstrumentet. For å titrere nøyaktig må du ha rene, presise og profesjonelle kjemiske instrumenter. I titreringsposisjonen, plasser Erlen-kolben under buretterøret montert på klemmen. Spissen av buretterøret skal hvile i halsen på kolben uten å berøre veggen på kolben.
- Forsikre deg om at alt utstyr har blitt rengjort tidligere, skyll med avionisert vann og la det tørke.
Hell løsningen i kolber og rør. Mål en liten mengde løsning med ukjent konsentrasjon nøyaktig. Når løsningsmidlet er oppløst, blir det jevnt spredt over hele løsningen, så konsentrasjonen av denne lille prøveoppløsningen vil være den samme som den opprinnelige løsningen. Fyll buretterøret med en kjent løsningskonsentrasjon som vil reagere med løsningen din. Registrer det nøyaktige volumet av løsningen i burettrøret - du trekker det endelige volumet for å finne det totale volumet som brukes i denne reaksjonen.
- Merk: Hvis reaksjonen mellom løsningen i burettrøret og løsningen i kolben med ukjent konsentrasjon ikke viser noe tydelig tegn på reaksjon, må du legge til indikator inn i krukken. I kjemi er en indikator et kjemikalie som endrer fargen på løsningen når reaksjonen når et ekvivalent eller sluttpunkt. Indikatorer som brukes til titrering er vanligvis sure og gir redoksreaksjoner, men det er mange andre typer indikatorer. Kontakt en kjemielærebok eller online for å finne den riktige indikatoren for reaksjonen.
Start titreringen. Tilsett løsningen langsomt fra buretterøret (kalt "titreringsløsningen") i kolben. Bruk en magnetrører eller glassstang for å blande løsningen under reaksjonen. Hvis reaksjonen i løsningen er synlig, vil du se tegn som fargeendring, bobler, lage et nytt produkt osv. Hvis du bruker en indikator, vil du se flekker vises når slipp løsningen fra burettrøret til kolben.
- Hvis reaksjonen resulterer i en endring i pH eller potensial, kan du dyppe et pH-papir eller potensiometer i kolben for å overvåke reaksjonen.
- For en mer presis titrering må du overvåke pH og potensial som nevnt, og registrere målingene etter tilsetning av titreringen i faste små trinn. Plott pH eller potensiale med volumet av titreringsmiddel tilsatt. Du vil se at grafhellingen endres veldig raskt ved ekvivalenspunktet til reaksjonen.
Reduser titreringshastigheten. Når reaksjonen nærmer seg sluttpunktet, reduser titreringshastigheten dråpe for dråpe hver gang. Hvis du bruker en indikator, kan de fargede strålene vises lenger. Fortsett så sakte som mulig til siste dråpe fører til at reaksjonen opphører akkurat der. Når det gjelder indikatoren, må du merke den første langvarige fargeendringen i reaksjonen.
- Ta opp det endelige volumet i buretterøret. Ved å trekke dette fra volumet av den opprinnelige løsningen i buretterøret, kan du finne det nøyaktige volumet av titreringsløsningen som brukes.
Beregn massen av det oppløste stoffet i løsningen. Bruk den kjemiske ligningen for reaksjonen mellom titreringsmidlet og løsningen for å finne antall mol oppløst stoff i kolben. Etter at du har funnet antall mol oppløst stoff, divider med volumet av løsningen i kolben for å finne den molare konsentrasjonen av løsningen, eller konverter antall mol til gram og divider med volumet av løsningen for å finne konsentrasjonen i g / L. . Dette krever at du har grunnleggende kunnskap om kvantekjemi.
- Anta for eksempel at vi bruker 25 ml 0,5 M NaOH for å titrere HCl-løsningen og vann til det tilsvarende punktet. HCl-løsningen har et volum på 60 ml før titrering. Hvor mange mol HCl er det i oppløsning?
- La oss først se den kjemiske ligningen for reaksjonen mellom NaOH og HCl: NaOH + HCl> H₂O + NaCl.
- I dette tilfellet reagerer en mol NaOH med en mol HCl for å produsere produktet (vann og NaCl). Siden du bare tilsetter akkurat nok NaOH til å nøytralisere all HCl, vil antall mol NaOH som brukes i reaksjonen være det samme som antall mol HC1 i kolben.
- Finn massen av NaOH i mol. 25 ml NaOH = 0,025 L NaOH x (0,5 mol NaOH / 1 L) = 0,0125 mol NaOH.
- Siden vi har utledet fra reaksjonsligningen at antall mol NaOH brukt = antall mol HC1 i løsning, kan vi konkludere med at det er 0,0125 mol HC1 i løsning.
Beregn konsentrasjonen av løsningen. Nå som vi vet massen av det oppløste stoffet i oppløsningen, vil det være enkelt å finne den molare konsentrasjonen. Del antall mol oppløst i oppløsningen etter volumet av testløsningen (er ikke volum løsningen du prøver fra). Resultatet er den molare konsentrasjonen av løsningen!
- For å finne den molare konsentrasjonen for eksemplet ovenfor, del bare antall mol HC1 med volumet av løsningen i kolben. 0,0125 mol HCl x (1 / 0,060 L) = 0,208 M HCl.
- For å konvertere molar konsentrasjonen til g / L, ppm eller en prosentandel, må du konvertere molar nummeret til det oppløste stoffet til masse (bruk molar massen til den oppløste blandingen). For ppm og prosent, må du også konvertere løsningsvolumet til masse (bruk en konverteringsfaktor som tetthet eller rett og slett veie), og multipliser deretter med henholdsvis 10 eller 10. med ppm og prosenter.
annonse

Råd

Selv om løsningsmidler og løsningsmidler kan eksistere i forskjellig form av materie (fast, væske, gass) når de skilles, vil løsningen dannet etter oppløsning av løsemidlet i løsningsmidlet ha samme fysiske form. Løsemiddel.
Bruk bare plast eller glass når du titrerer.