Saturs

• Soļi
• Padoms
• Brīdinājums

Ķīmijā risinājums ir viendabīgs izšķīdis un Šķīdinātājs izšķīdina šo izšķīdušo vielu. Koncentrēšanās ir izšķīdušās vielas daudzuma mērītājs šķīdinātājā. Šķīduma koncentrācijas aprēķināšanai ir daudz iemeslu, taču metode ir vienāda neatkarīgi no tā, vai dzīvības glābšanai jums jāpārbauda hlorīda līmenis vannā vai jāanalizē asins paraugs. Šis raksts sniegs dažas pamatzināšanas par šķīduma ķīmiju, kam sekos detalizētas instrukcijas par ļoti izplatītu praktisku pielietojumu - akvārija uzturēšanu.

Soļi

1. metode no 5: uzziniet koncentrēšanās pamatus

1. 

   Uzziniet vārdu krājumu. Koncentrācija ir izšķīdušās vielas un visa maisījuma masas attiecība. Piemēram, ja eksperimentam gatavojaties izšķīdināt cukuru un etiķi, jums jāaprēķina cukura koncentrācija maisījumā. Zemāk ir aprakstīts katrs ķīmiskās problēmas rezultāta komponents:
   • Cukurs ir izšķīdis, tas ir, sastāvdaļa ir izšķīdināta. Jūs mērāt izšķīdušās vielas koncentrāciju.
   • Etiķis ir Šķīdinātājs, kas nozīmē vielu, kurā jūs izšķīdināt citu vielu.
   • Pēc to sajaukšanas jums būs viens risinājums. Lai aprēķinātu koncentrāciju, kas nepieciešama, lai iegūtu kopējo šķīduma masu, to var atrast, saskaitot kopā izšķīdušās vielas un šķīdinātāja masu.
   • Ja neatceraties, kuri šķīdinātāji un kuri šķīdinātāji atceras šo piemēru.

2. 

   
   
   Uzziniet, kā rakstīt koncentrācijas. Tā kā vielas "masu" var izteikt dažādi, koncentrācijas ierakstīšanai ir arī vairāki veidi. Šīs ir visizplatītākās:
   • Grams uz litru (g / l). Tā vienkārši ir izšķīdušās vielas masa gramos noteiktā šķīduma tilpumā. Iepriekš minētajā piemērā bieži izmanto šķīdinātājiem un šķidriem šķīdinātājiem, piemēram, cukuram un etiķim.
   • Molārā koncentrācija (M). Izšķīdušās vielas molu skaits dalīts ar šķīduma tilpumu. Mols ir ķīmijas mērvienība, ko lieto, lai aprakstītu vielas atomu vai molekulu skaitu.
   • Miljona daļas (ppm). Izšķīdušās vielas vienību skaits (parasti grami vai miligrami) uz miljonu šķīduma vienību. Parasti lieto ļoti atšķaidītiem ūdens šķīdumiem.
   • Procentuālais sastāvs. 100% šķīdumā esošo izšķīdušās vielas daļu (parasti gramu) skaits. Procentu simbols nozīmē "100", tāpēc jūs varat viegli ierakstīt daļu procentos.
   reklāma

2. metode no 5: aprēķina koncentrāciju gramos litrā

1. 

   
   
   Uzziniet, kā piemērot šo metodi. Tas ir noderīgs veids, kā izmērīt koncentrāciju, izšķīdinot cieto vielu šķidrumā, un veicot aprēķinus ar salīdzinoši lieliem, viegli izmērāmiem šķīdumiem. Ja izšķīdušās vielas daudzums ir tikai daži miligrami vai šķīdinātājs ir mililitros, jums jāizmanto cita metode.
   • Problēmas piemērs: Atrodiet šķīduma koncentrāciju (gramos uz litru), kas pagatavots no 3 ml galda sāls līdz 2000 ml ūdens. Uzrakstiet atbildi gramos / litrā.

2. 

   
   
   Pārvērst izšķīdušās vielas masu gramos. Ja izšķīdušā viela (kas izšķīdināta lielākā šķīdinātāja daudzumā) ir nosvērta gramos, izlaidiet šo soli. Ja nē, jums ir jāpārvērš vienības gramos. Konvertēšana no masas vienībām (piemēram, kilogramiem) ir vienkārša, ja paskatās konversijas likmes, bet konvertēšana no tilpuma vienībām (piemēram, litriem) ir sarežģītāka. Katrai vielai ir savs blīvums, kas ir vērtība, kas nosaka vielas daudzumu tilpuma vienībā. Uzmeklējiet šo blīvumu un reiziniet to ar tilpuma vērtību, lai iegūtu masu gramos, pēc tam, kad esat pārliecinājies, ka vienība sakrīt.
   • Iepriekš minētajā piemērā sāls ir izšķīdis. Sāls tiek mērīts tilpuma vienībās (ml), tāpēc jums tas jāpārvērš gramos.
   • Sāls blīvums ir 1,15 g / ml. Ja problēma nesniedz šos datus, jums tie jāmeklē mācību grāmatā vai ķīmisko vielu datu bāzē. Jums vai nu jāpārbauda blīvums vienībā (grami litrā), vai arī jāpārvērš tas pareizajā mērvienībā.
   • Lai atrastu sāls masu 3 ml, aprēķiniet 3 ml × (/ _{1 ml}) = 3,45 grami sāls.

3. 

   Konvertēt šķīdinātāja datus litros. Šķīdinātājus parasti mēra tilpuma vienībās, padarot pārveidošanu diezgan vienkāršu. Ja problēma jau ir šķīdinātāja litros, pārejiet uz nākamo soli.
   • Iepriekš minētajā piemērā mums ir 2000 ml ūdens, tāpēc tas jāpārvērš litros.
   • Katrā litrā ir 1000 ml, tāpēc konvertējiet pēc aprēķina (/ _{1000 ml}) x (2000 ml) = 2 litri ūdens.
   • Ņemiet vērā, ka mēs organizējam vienības pārveidošanu tā, lai ml tiktu iznīcināts (viens virs, viens zemāk). Ja rakstāt kā / _{1 L} x 2000 ml dos bezjēdzīgu rezultātu.

4. 

   Šķīdinātāju sadala ar izšķīdušo vielu. Tagad, kad mums ir izšķīdušās vielas svars gramos un šķīdinātāja tilpums litros, jūs viegli atradīsit koncentrāciju g / L, dalot:
   • Iepriekš minētajā piemērā / _{2 litri ūdens} = 1,725 ​​g / L sāls koncentrācija.

5. 

   Mainīt formulu liela izšķīdušās vielas aprēķināšanai. Teorētiski mums vajadzētu aprēķināt koncentrāciju pēc visa šķīduma tilpuma, tas ir, saskaitītās vielas un šķīdinātāja tilpuma pievienošanai kopā. Izšķīdinot nelielu daudzumu cieto vielu lielā daudzumā šķidruma, tilpuma starpība ir nenozīmīga, lai jūs varētu ignorēt izšķīdušās vielas tilpumu un izmantot tikai šķīdinātāja tilpumu, kā tas tika darīts iepriekš. Ja izšķīdušās vielas tilpums ir pietiekami liels, lai būtiski mainītu kopējo tilpumu, formula jāmaina uz (g izšķīdušās vielas) / (L izšķīdušās vielas + L šķīdinātāja).
   • Iepriekš minētajā piemērā / (_{2 litri ūdens} + 0,003 L sāls) = 1,722 g / l.
   • Atšķirība starp šo rezultātu un sākotnējo rezultātu ir tikai 0,003 g / l. Tā ir ļoti maza novirze un gandrīz mazāka par mērinstrumentu precizitāti.
   reklāma

3. metode no 5: aprēķiniet koncentrāciju procentos vai uz miljonu

1. 

   Uzziniet, kā piemērot šo metodi. Izmantojiet šo metodi, ja problēma prasa atrast “procentuālais saturs” vai “masas procents”. Ķīmijā parasti jūs visvairāk uztrauc vielas masa. Tiklīdz jūs zināt izšķīdušās vielas un šķīdinātāja masu, salīdzinoši viegli varat atrast izšķīdušās vielas procentuālo daudzumu, salīdzinot abas masas.
   • Problēmas piemērs: 10 g šokolādes pulvera izšķīdina 1,2 litros karsta ūdens. Vispirms aprēķiniet šokolādes masas procentuālo daudzumu šķīdumā. Tad uzrakstiet rezultātu miljonos.

2. 

   Konvertēt skaitļus gramos. Ja ir kādi skaitļi, kas norādīti tilpuma vienībās (piemēram, litros vai mililitros), tie jāpārvērš masas vienībās gramos. Tā kā katrai vielai ir īpašs svars (masa pēc tilpuma), pirms atrodat masu, jums tā jāatrod:
   • Meklējiet vielas blīvumu mācību grāmatā vai meklējiet to tiešsaistē. Konvertējiet šo blīvumu uz iepriekš minēto gramu (problēmā izmantoto tilpuma vienību), ja atrastie dati nav piemēroti. Reiziniet blīvumu ar vielas tilpumu, un jūs iegūsiet masu gramos.
   • Piemēram: Jums ir 1,2 litri ūdens. Ūdens blīvums ir 1000 grami uz litru, tāpēc aprēķiniet (/ _{1 L}) x 1,2 L = 1200 g.
   • Tā kā šokolādes masa ir dota gramos, to nav jāmaina.

3. 

   Aprēķiniet procentuālo daudzumu. Pēc izšķīdušās vielas un šķīdinātāja masas gramos iegūšanas izmantojiet šo formulu, lai aprēķinātu procentuālo daudzumu: (/ (_{grami izšķīdušās vielas + grams šķīdinātāja})) x 100.
   • Jums ir 10 grami šokolādes un esat uzzinājis, ka ūdens ir 1200 grami. Visa šķīduma (izšķīdušās vielas + šķīdinātāja) masa ir 10 + 1200 = 1210 grami.
   • Šokolādes koncentrācija pilnā šķīdumā = / _{(1210 grami šķīduma)} = 0,00826
   • Reiziniet šo vērtību ar 100, lai iegūtu procentuālo daudzumu: 0,00826 x 100 = 0,826, tāpēc tas arī viss 0,826% šokolādes maisījums.

4. 

   Aprēķiniet sastāvdaļas uz miljonu. Mums jau ir "procenti", tāpēc daļas uz miljonu tiek aprēķinātas tieši tāpat. Formula ir (/ (_{grami izšķīdušās vielas + grams šķīdinātāja})) x 1 000 000. Šī formula tiek pārrakstīta matemātiskajā apzīmējumā (/ (_{grami izšķīdušās vielas + grams šķīdinātāja})) x 10.
   • Iepriekš minētajā piemērā / _{(1210 grami šķīduma)} = 0,00826.
   • 0,00826 x 10 = 8260 ppm šokolādes.
   • Parasti ļoti mazas koncentrācijas mērīšanai tiek izmantotas miljons daļas, jo procentos ir neērti rakstīt. Ērtības labad mēs izmantojam arī to pašu piemēru.
   reklāma

4. metode no 5: aprēķina molāro koncentrāciju

1. 

   Kas jums ir nepieciešams, lai piemērotu šo metodi? Lai aprēķinātu molāro koncentrāciju, jums jāzina, cik daudz molu ir izšķīdušā viela, bet šo skaitli varat viegli uzzināt, ja zināt izšķīdušās vielas masu un tās ķīmisko formulu. Ja jums nav visas šīs informācijas vai neesat apguvis jēdzienu "mol" ķīmijā, izmantojiet citu metodi.
   • Problēmas piemērs: Kāda ir šķīduma, kas sagatavots, izšķīdinot 25 gramus kālija hidroksīda 400 ml ūdens, molaritāte?
   • Ja izšķīdušās vielas masa ir izteikta vienībās, kas nav grami, vispirms konvertējiet gramos.

2. 

   Aprēķiniet izšķīdušās vielas molāro masu. Katram ķīmiskajam elementam ir zināma "molārā masa", šī elementa viena mola masa. Molārajai masai ir tāda pati vērtība kā atomu masai periodiskajā elementu tabulā, parasti zem ķīmiskā simbola un katra elementa nosaukuma. Vienkārši pievienojiet to sastāvdaļu molāro masu, kas veido izšķīdušo vielu, lai atrastu izšķīdušās vielas molāro masu.
   • Iepriekš minētajā piemērā kā izšķīdis tiek izmantots kālija hidroksīds. Meklējiet šo vielu mācību grāmatā vai tiešsaistes ķīmisko formulu datu bāzē, kurā atrodama kālija hidroksīda ķīmiskā formula: KOH.
   • Izmantojiet periodisko tabulu vai tiešsaistes dokumentāciju, lai atrastu elementa atomu masu: K = 39,0; O = 16,0; H = 1,0.
   • Pievienojiet atomu masas kopā un aiz muguras ierakstiet “g / mol”, lai iegūtu molāro masu. 39 + 16 + 1 = 56 g / mol.
   • Molekulām ar vairāk nekā viena veida atomu pievienojiet katra atoma veida atomu masu. Piemēram, H₂O molārā masa ir 1 + 1 + 16 = 18 g / mol.

3. 

   Aprēķiniet izšķīdušās vielas molu skaitu. Pēc molārās masas (g / mol) iegūšanas jūs varat konvertēt starp gramiem un mol. Jūs jau zināt izšķīdušās vielas masu gramos, tāpēc to varat mainīt šādi (izšķīdušās vielas masa gramos) x (/ _{molārā masa}), lai iegūtu rezultātu molu.
   • Iepriekš minētajā piemērā, tā kā jums ir 25 grami vielas ar molu masu 56 g / mol, aprēķiniet šādi: 25g x (/ _{56g / mol}) = aptuveni 0,45 mol KOH šķīdumā.

4. 

   Sadaliet šķīduma tilpumu litros, lai atrastu molāro koncentrāciju. Molārā koncentrācija ir definēta kā izšķīdušās vielas molu un šķīduma litru skaita attiecība. Ja nepieciešams, konvertējiet šķīduma tilpumu litros, pēc tam veiciet aprēķinu.
   • Šajā piemērā mums ir 400 ml ūdens, tāpēc tas būtu 0,4 litri.
   • KOH molārā koncentrācija šķīdumā ir / _0,4L = 1,125 M. (Jūs saņemsiet precīzākus rezultātus, izmantojot kalkulatoru, un līdz pēdējam solim neaizapaļojiet skaitļus.)
   • Parasti jūs varat neņemt vērā izšķīdušās vielas tilpumu, jo tas būtiski nemaina šķīdinātāja tilpumu. Ja izšķīdināt izšķīdušās vielas daudzumu, kas ir pietiekami liels, lai ievērojami mainītu tilpumu, izmēra galīgā šķīduma tilpumu un izmantojiet šo parametru.
   reklāma

5. metode no 5: titrēšana, lai aprēķinātu šķīduma koncentrāciju

1. 

   Zināt, kad titrēt. Titrēšana ir metode, ko ķīmiķi izmanto, lai aprēķinātu šķīdumā esošās izšķīdušās vielas daudzumu. Lai veiktu titrēšanu, jāizveido ķīmiska reakcija starp izšķīdušo vielu un citu reaģentu (parasti arī izšķīdinātu šķidrā šķīdumā). Tā kā jūs zināt precīzu otrā reaģenta daudzumu un zināt reakcijas ķīmisko vienādojumu starp šo vielu un izšķīdušo vielu, varat aprēķināt izšķīdušās vielas daudzumu, nosakot reaģenta daudzumu, kas vispirms jāpievieno šķīdumam. kad reakcija ar izšķīdušo vielu ir beigusies.
   • Tādējādi titrēšana ir ļoti laba šķīduma koncentrācijas aprēķināšanas metode kad nezināt, kāds ir sākotnējais izšķīdušās vielas daudzums.
   • Ja izšķīdušās vielas masa šķīdumā ir zināma, tad titrēšana nav nepieciešama - vienkārši nosaka šķīduma tilpumu un aprēķina koncentrāciju, kā parādīts pirmajā daļā.

2. 

   Sagatavojiet titrēšanas instrumentu. Lai precīzi titrētu, jums jābūt tīriem, precīziem un profesionāliem ķīmiskiem instrumentiem. Titrēšanas stāvoklī Erlen kolbu ievieto zem biretes caurules, kas uzstādīta uz skavas. Biretes caurules galam jāatrodas kolbas kaklā, nepieskaroties kolbas sienai.
   • Pārliecinieties, vai viss aprīkojums ir iepriekš iztīrīts, noskalojiet ar dejonizētu ūdeni un ļaujiet nožūt.

3. 

   Šķīdumu ielej kolbās un mēģenēs. Precīzi izmēra nelielu daudzumu nezināmas koncentrācijas šķīduma. Pēc izšķīdušās vielas izšķīdināšanas tā vienmērīgi izkliedējas visā šķīdumā, tāpēc šī mazā parauga šķīduma koncentrācija būs tāda pati kā sākotnējā šķīdumā. Piepildiet biretes mēģeni ar zināmu šķīduma koncentrāciju, kas reaģēs ar jūsu šķīdumu. Ierakstiet precīzu šķīduma tilpumu biretes mēģenē - jūs atņemsit galīgo tilpumu, lai atrastu kopējo tilpumu, kas izmantots šajā reakcijā.
   • Piezīme: Ja reakcija starp biretes mēģenes šķīdumu un nezināmas koncentrācijas kolbā nerada acīmredzamas reakcijas pazīmes, jums jāpievieno indikators burkā. Ķīmijā indikators ir ķīmiska viela, kas maina šķīduma krāsu, kad reakcija sasniedz līdzvērtīgu vai beigu punktu. Titrēšanai izmantotie indikatori parasti ir skābi un rada redoksreakcijas, taču ir daudz citu indikatoru veidu. Lai atrastu pareizo reakcijas indikatoru, apmeklējiet ķīmijas mācību grāmatu vai tiešsaistē.

4. 

   Sāciet titrēšanu. Lēnām kolbā pievienojiet šķīdumu no biretes mēģenes (ko sauc par "titrēšanas šķīdumu"). Izmantojiet magnētisko maisītāju vai stikla stieni, lai reakcijas laikā sajauktu šķīdumu. Ja reakcija šķīdumā ir redzama, jūs redzēsiet tādas pazīmes kā krāsas maiņa, burbuļi, jauna produkta radīšana utt. Ja izmantojat indikatoru, redzēsit, ka traipi parādās pilināt šķīdumu no biretes mēģenes kolbā.
   • Ja reakcijas rezultātā mainās pH vai potenciāls, jūs varat iemērkt pH papīru vai potenciometru kolbā, lai uzraudzītu reakciju.
   • Lai iegūtu precīzāku titrēšanu, jums jāuzrauga pH un potenciāls, kā minēts, reģistrējot rādījumus pēc titranta pievienošanas fiksētās mazās daļās. Uzzīmē pH vai potenciālu ar pievienotā titranta tilpumu. Jūs redzēsiet, ka grafika slīpums reakcijas ekvivalences punktā mainās ļoti ātri.

5. 

   Samaziniet titrēšanas ātrumu. Kad reakcija tuvojas beigu punktam, katru reizi samaziniet titrēšanas ātrumu pa pilienam. Ja izmantojat indikatoru, krāsainie stari var parādīties garāki. Rīkojieties pēc iespējas lēnāk, līdz pēdējais piliens liek reakcijai beigties tieši tur. Runājot par indikatoru, jums būs jāpamana pirmās ilgstošās krāsas izmaiņas reakcijā.
   • Reģistrē galīgo tilpumu biretes mēģenē. Atņemot to no sākotnējā šķīduma tilpuma biretes mēģenē, jūs varat atrast precīzu izmantotā titrēšanas šķīduma tilpumu.

6. 

   Aprēķiniet izšķīdušās vielas masu šķīdumā. Izmantojiet ķīmisko vienādojumu reakcijai starp titrantu un šķīdumu, lai atrastu izšķīdušās vielas molu skaitu kolbā. Kad esat atradis izšķīdušās vielas molu skaitu, daliet ar šķīduma tilpumu kolbā, lai atrastu šķīduma molāro koncentrāciju, vai konvertējiet molu skaitu gramos un daliet ar šķīduma tilpumu, lai atrastu koncentrāciju g / l. . Tas prasa, lai jums būtu pamatzināšanas par kvantu ķīmiju.
   • Piemēram, pieņemsim, ka mēs izmantojam 25 ml 0,5 M NaOH, lai titrētu HCl šķīdumu un ūdeni līdz ekvivalentam punktam. Pirms titrēšanas HCl šķīduma tilpums ir 60 ml. Cik molu HCl ir šķīdumā?
   • Vispirms apskatīsim ķīmisko vienādojumu reakcijai starp NaOH un HCl: NaOH + HCl> H₂O + NaCl.
   • Šajā gadījumā viens mols NaOH reaģē ar vienu molu HCl, lai iegūtu produktu (ūdeni un NaCl). Tā kā jūs pievienojat tikai tik daudz NaOH, lai neitralizētu visu HCl, reakcijā izmantoto NaOH molu skaits būs tāds pats kā HCl molu skaits kolbā.
   • Atrodiet NaOH masu molos. 25 ml NaOH = 0,025 L NaOH x (0,5 mol NaOH / 1 L) = 0,0125 mol NaOH.
   • Tā kā no reakcijas vienādojuma mēs secinājām, ka izmantoto NaOH molu skaits = HCl molu skaits šķīdumā, mēs varam secināt, ka šķīdumā ir 0,0125 moli HCl.

7. 

   Aprēķiniet šķīduma koncentrāciju. Tagad, kad mēs zinām šķīduma masu šķīdumā, molārā koncentrācija būs viegli atrodama. Sadaliet izšķīdušās vielas molu skaitu šķīdumā ar testa šķīduma tilpumu (nav šķīduma tilpums, no kura jūs ņemat paraugu). Rezultāts ir šķīduma molārā koncentrācija!
   • Lai atrastu molārā koncentrāciju iepriekšminētajam piemēram, vienkārši daliet HCl molu skaitu ar kolbas šķīduma tilpumu. 0,0125 mol HCl x (1 / 0,060 L) = 0,208 M HCl.
   • Lai pārveidotu molaritāti g / l, ppm vai procentos, jums jāpārvērš izšķīdušās vielas molārais skaitlis masā (izmantojiet izšķīdušās vielas maisījuma molāro masu). Lai iegūtu ppm un procentus, jums arī jāpārvērš šķīduma tilpums masā (izmantojiet konversijas koeficientu, piemēram, blīvumu vai vienkārši nosveriet), pēc tam reiziniet attiecīgi ar 10 vai 10. ar ppm un procentiem.
   reklāma

Padoms

• Lai gan šķīdinātāji un šķīdinātāji, atdalot, var pastāvēt dažādās vielas formās (cietā, šķidrā, gāzveida), šķīdumam, kas veidojas pēc izšķīdušās vielas izšķīdināšanas šķīdinātājā, būs tāda pati fiziskā forma. Šķīdinātājs.
• Titrējot, izmantojiet tikai plastmasas vai stikla traukus.

Brīdinājums

• Titrēšanas laikā nēsājiet brilles un cimdus.
• Esiet piesardzīgs, strādājot ar stiprām skābēm. Pārbaudiet tvaika nosūcēju, ja tas ir toksisks vai atrodas ārpus telpām.