Obsah

• Kroky
• Rada
• Výstraha

V chémii, Riešenie je homogénna zmes rozpustená látka a Solventný rozpustiť tú rozpustenú látku. Koncentrácia je miera množstva rozpustenej látky v rozpúšťadle. Existuje veľa dôvodov na výpočet koncentrácie roztoku, ale metóda je rovnaká, či už si musíte otestovať hladinu chloridu v kúpeli alebo analyzovať vzorku krvi, aby ste zachránili životy. Tento článok poskytne základné znalosti o chémii roztokov, po ktorých budú nasledovať podrobné pokyny o veľmi bežnej praktickej aplikácii - údržbe akvária.

Kroky

Metóda 1 z 5: Osvojte si základy koncentrácie

1. 

   Naučte sa slovnú zásobu. Koncentrácia je pomer hmotnosti rozpustenej látky k hmotnosti celej zmesi. Napríklad, ak chcete v experimente rozpustiť cukor a ocot, musíte vypočítať koncentráciu cukru v zmesi. Nižšie je uvedený popis každej zložky výsledku chemického problému:
   • Cukor je rozpustená látka, to znamená, že zložka je rozpustená. Meriate koncentráciu rozpustenej látky.
   • Ocot je Solventný, čo znamená látku, v ktorej rozpustíte inú látku.
   • Po zmiešaní ich budete mať jeden Riešenie. Ak chcete vypočítať koncentráciu, ktorú potrebujete na získanie celkovej hmotnosti roztoku, je možné ju zistiť súčtom hmotnosti rozpustenej látky a hmotnosti rozpúšťadla.
   • Ak si nepamätáte, ktoré rozpúšťadlá a ktoré rozpúšťadlá si pamätajú tento príklad.

2. 

   
   
   Naučte sa, ako písať koncentrácie. Pretože existujú rôzne spôsoby, ako zobraziť „hmotnosť“ látky, existuje aj viac ako jeden spôsob, ako napísať koncentráciu. Toto sú najbežnejšie:
   • Gram na liter (g / l). Je to jednoducho hmotnosť rozpustenej látky v gramoch v danom objeme roztoku. V príklade vyššie sa často používa pre rozpúšťadlá a kvapalné rozpúšťadlá, ako je cukor a ocot.
   • Molárna koncentrácia (M). Počet mólov rozpustenej látky vydelený objemom roztoku. Mol je jednotka merania v chémii, ktorá sa používa na opis počtu atómov alebo molekúl látky.
   • Časti na milión (ppm). Počet jednotiek (zvyčajne gramy alebo miligramy) rozpustenej látky na milión jednotiek roztoku. Zvyčajne sa používa pre veľmi zriedené vodné roztoky.
   • Percentuálne zloženie. Počet častí (obvykle gramov) rozpustenej látky prítomných v stopercentnom roztoku. Symbol percenta znamená „na 100“, takže môžete ľahko napísať zlomok ako percento.
   reklama

Metóda 2 z 5: Vypočítajte koncentráciu v gramoch na liter

1. 

   
   
   Naučte sa, ako použiť túto metódu. Toto je užitočný spôsob merania koncentrácie, keď rozpustíte tuhú látku v kvapaline, a pri výpočtoch s relatívne veľkými riešeniami, ktoré sa dajú ľahko merať. Ak je množstvo rozpustenej látky iba niekoľko miligramov alebo je rozpúšťadlo v mililitroch, mali by ste použiť inú metódu.
   • Príklad problému: Nájdite koncentráciu (gramy na liter) roztoku pripraveného z 3 ml kuchynskej soli do 2 000 ml vody. Odpoveď napíšte v gramoch / liter.

2. 

   
   
   Hmotnosť rozpustenej látky sa prevedie na gramy. Ak sa rozpustená látka (ktorá je rozpustená vo väčšom množstve rozpúšťadla) odvážila v gramoch, tento krok preskočte. Ak nie, musíte previesť jednotky na gramy. Prepočet z hmotnostných jednotiek (napríklad kilogramov) je jednoduchý, ak sa pozriete na prevodné pomery, ale prevod z jednotiek objemu (napríklad litrov) je komplikovanejší. Každá látka má svoju vlastnú hustotu, čo je hodnota, ktorá definuje množstvo hmoty obsiahnuté v jednotkovom objeme. Vyhľadajte túto hustotu a vynásobte ju hodnotou objemu, aby ste získali hmotnosť v gramoch. Potom skontrolujte zhodu jednotky.
   • Vo vyššie uvedenom príklade je soľ rozpustená látka. Soľ sa meria v jednotkách objemu (ml), takže ju musíte previesť na gramy.
   • Hustota soli je 1,15 g / ml. Ak problém neposkytuje tieto údaje, mali by ste ich vyhľadať v učebnici alebo v chemickej databáze. Musíte buď skontrolovať hustotu na jednotku (gramy na liter), alebo ju previesť na správnu jednotku.
   • Ak chcete zistiť množstvo soli prítomnej v 3 ml, vypočítajte 3 ml × (/ _{1 ml}) = 3,45 gramu soli.

3. 

   Preveďte údaje o rozpúšťadle na litre. Rozpúšťadlá sa zvyčajne merajú v jednotkách objemu, takže prepočet je dosť jednoduchý. Ak je problém už rozpustený v litroch, prejdite na ďalší krok.
   • Vo vyššie uvedenom príklade máme 2 000 ml vody, takže sa musí prevádzať na liter.
   • Každý liter má 1 000 ml, takže prepočítajte výpočtom (/ _{1 000 ml}) x (2 000 ml) = 2 litre vody.
   • Upozorňujeme, že prevod jednotiek usporiadame tak, aby došlo k zničeniu ml (jeden nad, jeden pod). Ak píšete ako / _{1 liter} x 2 000 ml dá nezmyselný výsledok.

4. 

   Rozdelte rozpúšťadlo rozpustenou látkou. Teraz, keď máme hmotnosť rozpustenej látky v gramoch a objem rozpúšťadla v litroch, ľahko nájdete koncentráciu g / L vydelením:
   • Vo vyššie uvedenom príklade / _{2 litre vody} = Koncentrácia soli 1 725 g / l.

5. 

   Upravte vzorec pre výpočet veľkých rozpustených látok. Teoreticky by sme mali vypočítať koncentráciu z objemu celého roztoku, to znamená spočítať objem rozpustenej látky a rozpúšťadla. Pri rozpustení malého množstva tuhých látok vo veľkom množstve kvapaliny je rozdiel v objeme zanedbateľný, takže môžete objem rozpustenej látky ignorovať a použiť iba taký objem rozpúšťadla, ako bolo uvedené vyššie. Ak je objem rozpustenej látky dostatočne veľký na to, aby sa významne zmenil celkový objem, musíte zmeniť vzorec na (g rozpustená látka) / (L rozpustená látka + L rozpúšťadlo).
   • Vo vyššie uvedenom príklade / (_{2 litre vody} + 0,003 l soli) = 1 722 g / l.
   • Rozdiel medzi týmto výsledkom a pôvodným výsledkom je iba 0,003 g / l. Toto je veľmi malá odchýlka a takmer menšia ako presnosť meracích prístrojov.
   reklama

Metóda 3 z 5: Vypočítajte koncentráciu v percentách alebo na milión

1. 

   Naučte sa, ako použiť túto metódu. Túto metódu použite, ak problém vyžaduje hľadanie „percentuálneho obsahu“ alebo „hmotnostného percenta“. V chémii sa zvyčajne najviac zaoberáte hmotnosťou látky. Keď poznáte hmotnosť rozpustenej látky a rozpúšťadla, môžete relatívne ľahko nájsť percento rozpustenej látky porovnaním týchto dvoch hmotností.
   • Príklad problému: 10 g čokoládového prášku rozpustite v 1,2 l horúcej vody. Najskôr vypočítajte hmotnostné percento čokolády v roztoku. Potom zapíšte výsledok v častiach na milión.

2. 

   Prevod čísel na gramy. Ak sú nejaké čísla uvedené v jednotkách objemu (napríklad litre alebo mililitre), musíte ich previesť na jednotky hmotnosti v gramoch. Pretože každá látka má špecifickú hmotnosť (hmotnosť podľa objemu), musíte nájsť jej špecifickosť predtým, ako nájdete hmotnosť:
   • Vyhľadajte hustotu látky v učebnici alebo online. Ak zistené údaje nie sú vhodné, prepočítajte túto hustotu na vyššie uvedený gram (jednotka objemu použitá v úlohe). Vynásobte hustotu objemom látky a získate hmotnosť v gramoch.
   • Napríklad: Máte 1,2 litra vody. Hustota vody je 1 000 gramov na liter, takže vypočítajte (/ _{1 liter}) x 1,2 L = 1200 g.
   • Keďže čokoládová hmota bola uvedená v gramoch, nie je potrebné ju meniť.

3. 

   Vypočítajte percento. Keď máte hmotnosť rozpustenej látky aj hmotnosť rozpúšťadla v gramoch, použite tento vzorec na výpočet percenta: (/ (_{gramy rozpustenej látky + gram rozpúšťadla})) x 100.
   • Máte 10 gramov čokolády a zistili ste, že voda je 1 200 gramov. Celý roztok (rozpustená látka + rozpúšťadlo) má hmotnosť 10 + 1200 = 1210 gramov.
   • Koncentrácia čokolády v celom roztoku = / _{(1210 gramov roztoku)} = 0,00826
   • Vynásobte túto hodnotu 100 a získajte percento: 0,00826 x 100 = 0,826, takže to je všetko zmes 0,826% čokolády.

4. 

   Vypočítajte prísady na milión. Už máme „percentá“, takže časti na milión sa počítajú úplne rovnako. Vzorec je (/ (_{gramy rozpustenej látky + gram rozpúšťadla})) x 1 000 000. Tento vzorec je prepísaný do matematického zápisu (/ /_{gramy rozpustenej látky + gram rozpúšťadla})) x 10.
   • Vo vyššie uvedenom príklade / _{(1210 gramov roztoku)} = 0,00826.
   • 0,00826 x 10 = 8260 ppm čokolády.
   • Na meranie veľmi malých koncentrácií sa zvyčajne používajú častice na milión, pretože je nepohodlné písať v percentách. Pre pohodlie používame aj rovnaký príklad.
   reklama

Metóda 4 z 5: Vypočítajte molárnu koncentráciu

1. 

   Čo potrebujete na použitie tejto metódy? Ak chcete vypočítať molárnu koncentráciu, musíte vedieť, koľko mólov je rozpustená látka, ale tento údaj môžete ľahko zistiť, ak poznáte hmotnosť rozpustenej látky a jej chemický vzorec. Ak nemáte všetky tieto informácie alebo ste sa nenaučili pojem „mol“ v chémii, použite inú metódu.
   • Príklad problému: Aká je molarita roztoku pripraveného rozpustením 25 gramov hydroxidu draselného v 400 ml vody?
   • Ak je hmotnosť rozpustenej látky uvedená v iných jednotkách ako gramy, prevedie sa najskôr na gramy.

2. 

   Vypočítajte molárnu hmotnosť rozpustenej látky. Každý chemický prvok má známu „molárnu hmotnosť“, čo je hmotnosť jedného molu tohto prvku. Molárna hmotnosť má rovnakú hodnotu ako atómová hmotnosť v periodickej sústave prvkov, obvykle pod chemickým symbolom a názvom každého prvku. Jednoducho pridajte molárnu hmotnosť prvkov, z ktorých je zložená látka, aby ste našli molárnu hmotnosť rozpustenej látky.
   • Vyššie uvedený príklad používa ako rozpustenú látku hydroxid draselný. Vyhľadajte túto látku v učebnici alebo v databáze chemických vzorcov pre chemický vzorec hydroxidu draselného: KOH.
   • Pomocou periodickej tabuľky alebo online dokumentácie vyhľadajte atómovú hmotnosť prvku: K = 39,0; O = 16,0; H = 1,0.
   • Pridajte atómové hmotnosti dohromady a napíšte jednotku "g / mol" za seba, aby ste dostali molárnu hmotnosť. 39 + 16 + 1 = 56 g / mol.
   • Pre molekuly s viac ako jedným typom atómu pripočítajte atómovú hmotnosť každého typu atómu. Napríklad H₂O má molárnu hmotnosť 1 + 1 + 16 = 18 g / mol.

3. 

   Vypočítajte počet mólov rozpustenej látky. Keď máte molárnu hmotnosť (g / mol), môžete prevádzať medzi gramami a molmi. Hmotnosť rozpustenej látky v gramoch už poznáte, takže ju môžete zmeniť nasledovne (hmotnosť rozpustenej látky v gramoch) x (/ _{molárna hmota}) na získanie výsledku v moloch.
   • Vo vyššie uvedenom príklade, keďže máte 25 gramov látky s molárnou hmotnosťou 56 g / mol, vypočítajte nasledovne 25 g x (/ _{56 g / mol}) = približne 0,45 mol KOH v roztoku.

4. 

   Rozdelte objem roztoku na litre, aby ste zistili molárnu koncentráciu. Molárna koncentrácia je definovaná ako pomer počtu mólov rozpustenej látky k počtu litrov roztoku. Ak je to potrebné, prepočítajte objem roztoku na litre a potom vykonajte výpočet.
   • V tomto príklade máme 400 ml vody, čo by malo byť 0,4 litra.
   • Molárna koncentrácia KOH v roztoku je / _{0,4 l} = 1 125 M. (Presnejšie výsledky získate pomocou kalkulačky a až do posledného kroku nezaokrúhľujete žiadne čísla.)
   • Zvyčajne môžete objem rozpustenej látky ignorovať, pretože to významne nemení objem rozpúšťadla. Ak rozpustíte dosť veľké množstvo rozpustenej látky, aby ste mohli výrazne zmeniť objem, zmerajte objem konečného roztoku a použite tento parameter.
   reklama

Metóda 5 z 5: Titrácia na výpočet koncentrácie roztoku

1. 

   Vedieť, kedy treba titrovať. Titrácia je technika, ktorú používajú chemici na výpočet množstva rozpustenej látky prítomnej v roztoku. Ak chcete vykonať titráciu, musíte vytvoriť chemickú reakciu medzi rozpustenou látkou a iným reaktantom (zvyčajne tiež rozpusteným v kvapalnom roztoku). Pretože viete presné množstvo druhého reaktantu a viete chemickú rovnicu reakcie medzi danou látkou a rozpustenou látkou, môžete vypočítať množstvo rozpustenej látky stanovením množstva činidla, ktoré je potrebné najskôr pridať do roztoku. keď je reakcia s rozpustenou látkou ukončená.
   • Titrácia je teda veľmi dobrou metódou na výpočet koncentrácie roztoku keď nevieš, aké je počiatočné množstvo rozpustenej látky.
   • Ak je známa hmotnosť rozpustenej látky v roztoku, nie je potrebná žiadna titrácia - jednoducho určte objem roztoku a vypočítajte koncentráciu, ako je uvedené v prvej časti.

2. 

   Pripravte titračný prístroj. Na presnú titráciu musíte mať čisté, presné a profesionálne chemické prístroje. V titračnej polohe vložte Erlenovu banku pod byretovú trubicu pripevnenú na svorke. Hrot byretovej trubice by mal spočívať na hrdle banky bez toho, aby sa dotýkal steny banky.
   • Uistite sa, že všetko zariadenie bolo predtým vyčistené, opláchnite deionizovanou vodou a nechajte vyschnúť.

3. 

   Nalejte roztok do baniek a skúmaviek. Presne odmerajte malé množstvo roztoku neznámej koncentrácie. Len čo sa rozpustená látka rozpustí, je rovnomerne rozptýlená v celom roztoku, takže koncentrácia tejto malej vzorky roztoku bude rovnaká ako pôvodný roztok. Naplňte byretovú tubu známou koncentráciou roztoku, ktorá bude reagovať s vašim roztokom. Zaznamenajte presný objem roztoku do byrety - konečný objem odčítate, aby ste zistili celkový objem použitý v tejto reakcii.
   • Poznámka: Ak reakcia medzi roztokom v byretovej skúmavke a roztokom v banke s neznámou koncentráciou nevykazuje zjavné príznaky reakcie, musíte pridať indikátor do dózy. V chémii je indikátorom chemikália, ktorá mení farbu roztoku, keď reakcia dosiahne ekvivalentný alebo konečný bod. Indikátory používané na titráciu sú zvyčajne kyslé a vytvárajú redoxné reakcie, ale existuje veľa ďalších typov indikátorov. Správny indikátor reakcie nájdete v učebnici chémie alebo online.

4. 

   Spustite titráciu. Pomaly pridajte roztok z byrety (nazývaný „titračný roztok“) do banky. Na premiešanie roztoku počas reakcie použite magnetické miešadlo alebo sklenenú tyčinku. Ak je reakcia v roztoku viditeľná, uvidíte znaky ako zmena farby, bubliny, vytvorenie nového produktu atď. Ak použijete indikátor, uvidíte, že nakvapkajte roztok z byrety na banku.
   • Ak výsledkom reakcie je zmena pH alebo potenciálu, môžete do banky ponoriť pH papier alebo potenciometer, aby ste mohli sledovať reakciu.
   • Pre presnejšiu titráciu musíte sledovať pH a potenciál, ako je uvedené, a zaznamenávať namerané hodnoty po pridaní titrantu v malých malých krokoch. Zaznamená sa pH alebo potenciál s pridaným objemom titrantu. Uvidíte sklon grafu, ktorý sa veľmi rýchlo zmení v bode ekvivalencie reakcie.

5. 

   Znížte rýchlosť titrácie. Keď sa reakcia blíži ku koncovému bodu, zakaždým znižujte titračnú rýchlosť. Ak používate indikátor, farebné lúče sa môžu javiť dlhšie. Postupujte čo najpomalšie, až kým nedosiahnete poslednú kvapku, takže reakcia prestane presne tam. Pokiaľ ide o indikátor, budete si musieť všimnúť prvú dlhotrvajúcu zmenu farby v reakcii.
   • Zaznamenajte konečný objem do byrety. Odpočítaním tohto množstva od objemu počiatočného roztoku v byretovej trubici nájdete presný objem použitého titračného roztoku.

6. 

   Vypočítajte hmotnosť rozpustenej látky v roztoku. Pomocou chemickej rovnice pre reakciu medzi titrantom a roztokom zistite počet mólov rozpustenej látky v banke. Potom, čo ste zistili počet mólov rozpustenej látky, vydelte ho objemom roztoku v banke, aby ste našli molárnu koncentráciu roztoku, alebo preveďte počet mólov na gramy a vydelte objemom roztoku, aby ste našli koncentráciu v g / l. . To si vyžaduje základné vedomosti o kvantovej chémii.
   • Predpokladajme napríklad, že na titráciu roztoku HCl a vody na ekvivalentný bod použijeme 25 ml 0,5 M NaOH. Roztok HCI má pred titráciou objem 60 ml. Koľko mólov HCl je v roztoku?
   • Najprv si pozrime chemickú rovnicu pre reakciu medzi NaOH a HCl: NaOH + HCl> H₂O + NaCl.
   • V tomto prípade jeden mol NaOH reaguje s jedným molom HCl za vzniku produktu (voda a NaCl). Pretože pridáte iba toľko NaOH, aby ste neutralizovali všetku HCl, bude počet mólov NaOH použitý v reakcii rovnaký ako počet mólov HCl v banke.
   • Nájdite hmotnosť NaOH v móloch. 25 ml NaOH = 0,025 L NaOH x (0,5 mol NaOH / 1 L) = 0,0125 mol NaOH.
   • Pretože sme z reakčnej rovnice odvodili, že počet použitých mólov NaOH = počet mólov HCl v roztoku, môžeme vyvodiť záver, že v roztoku je 0,0125 mólov HCl.

7. 

   Vypočítajte koncentráciu roztoku. Teraz, keď poznáme hmotnosť rozpustenej látky v roztoku, bude molárna koncentrácia ľahká. Počet mólov rozpustenej látky v roztoku vydelte objemom testovaného roztoku (niesu objem roztoku, z ktorého odoberáte vzorky). Výsledkom je molárna koncentrácia roztoku!
   • Ak chcete zistiť molárnu koncentráciu pre vyššie uvedený príklad, jednoducho vydelte počet mólov HCl objemom roztoku v banke. 0,0125 mol HCl x (1 / 0,060 I) = 0,208 M HCl.
   • Ak chcete previesť molárnu koncentráciu na g / l, ppm alebo percento, musíte previesť molárne číslo rozpustenej látky na hmotnosť (použite molárnu hmotnosť zmesi rozpustených látok). Pri ppm a percentách musíte tiež previesť objem roztoku na hmotnosť (použite konverzný faktor ako hustota alebo jednoducho odvážiť) a potom vynásobiť 10 alebo 10. s ppm a percentami.
   reklama

Rada

• Aj keď môžu byť rozpúšťadlá a rozpúšťadlá pri separácii prítomné v rôznych formách (pevná látka, kvapalina, plyn), bude mať roztok vytvorený po rozpustení rozpustenej látky v rozpúšťadle rovnakú fyzikálnu formu. Solventný.
• Pri titrácii používajte iba plast alebo sklenený riad.

Výstraha

• Počas titrácie noste okuliare a rukavice.
• Pri práci so silnými kyselinami buďte opatrní. Testujte v digestore, keď je toxický alebo vonku.