Sadržaj

• Koraci
• Savjet
• Upozorenje

U kemiji, riješenje je homogena smjesa otopljeni i Otapalo otopi tu otopljenu supstancu. Koncentracija je mjera količine otopljene tvari u otapalu. Postoji mnogo razloga za izračunavanje koncentracije otopine, ali metoda je jednaka bez obzira trebate li testirati razinu klorida u kadi ili analizirati uzorak krvi kako biste spasili živote. Ovaj će članak pružiti neko osnovno znanje o kemiji otopine, nakon čega slijede detaljne upute o vrlo uobičajenoj praktičnoj primjeni - održavanju akvarija.

Koraci

Metoda 1 od 5: Naučite osnove koncentracije

1. 

   Naučite rječnik. Koncentracija je omjer mase otopljene tvari i mase cijele smjese. Primjerice, ako ćete za eksperiment zajedno otopiti šećer i ocat, morate izračunati koncentraciju šećera u smjesi. Ispod je opis svake komponente rezultata kemijskog problema:
   • Šećer je otopljeni, odnosno sastojak se otopi. Mjerite koncentraciju otopljene tvari.
   • Ocat je Otapalo, što znači tvar u kojoj otapate drugu tvar.
   • Nakon što ih pomiješate, imat ćete jedan riješenje. Da biste izračunali koncentraciju trebate dobiti ukupnu masu otopine, to se može dodati zbrajanjem mase otopljene tvari i mase otapala.
   • Ako se ne sjećate koja otapala i koja otapala sjećaju se ovog primjera.

2. 

   
   
   Naučite kako pisati koncentracije. Budući da postoje različiti načini predstavljanja "mase" tvari, postoji i više načina za upisivanje koncentracije. Ovo su najčešće:
   • Gram po litri (g / L). To je jednostavno masa u gramima otopljene tvari u zadanom volumenu otopine. Često se koristi za otapala i tekuća otapala, kao što su šećer i ocat u gornjem primjeru.
   • Molarna koncentracija (M). Broj molova otopljene tvari podijeljen s volumenom otopine. Mol je mjerna jedinica u kemiji, koja se koristi za opisivanje broja atoma ili molekula tvari.
   • Dijelovi na milijun (ppm). Broj jedinica (obično grama ili miligrama) otopljene tvari na milijun jedinica otopine. Obično se koristi za vrlo razrijeđene vodene otopine.
   • Postotni sastav. Broj dijelova (obično grama) otopljene tvari prisutnih u stopostotnoj otopini. Simbol postotka znači "u 100", tako da razlomak možete jednostavno zapisati u postotku.
   oglas

Metoda 2 od 5: Izračunajte koncentraciju u gramima po litri

1. 

   
   
   Saznajte kako primijeniti ovu metodu. Ovo je koristan način mjerenja koncentracije kada otapate krutine u tekućini i kada radite proračune s relativno velikim otopinama koje je lako izmjeriti. Ako je količina otopljene tvari samo nekoliko miligrama ili je otapalo u mililitrima, trebali biste koristiti drugu metodu.
   • Primjer problema: Pronađite koncentraciju (grama po litri) otopine pripremljene od 3 ml kuhinjske soli na 2000 ml vode. Odgovor napišite u gramima / litri.

2. 

   
   
   Masu otopljene tvari pretvoriti u grame. Ako je otopljena tvar (koja je otopljena u većoj količini otapala) izvagana u gramima, preskočite ovaj korak. Ako nije, jedinice morate pretvoriti u grame. Preračunavanje iz jedinica mase (poput kilograma) jednostavno je ako pogledate stope pretvorbe, ali pretvaranje iz jedinica zapremnine (poput litara) je složenije. Svaka tvar ima svoju gustoću, što je vrijednost koja definira količinu tvari sadržane u jedinici volumena. Potražite ovu gustoću i pomnožite je s vrijednošću volumena da biste dobili masu u gramima, nakon što se uvjerite da se jedinica podudara.
   • U gornjem primjeru sol je otopljena tvar. Sol se mjeri u jedinicama volumena (ml), pa je morate pretvoriti u grame.
   • Gustoća soli je 1,15 g / ml. Ako problem ne daje ove podatke, trebali biste ih potražiti u udžbeniku ili kemijskoj bazi podataka. Morate pronaći gustoću prema jedinicama koje koristite (grami po litri) ili je pretvoriti u ispravne jedinice.
   • Da biste pronašli masu soli prisutne u 3 ml, izračunajte 3 ml × (/ _{1 ml}) = 3,45 grama soli.

3. 

   Pretvorite podatke o otapalu u litre. Otapala se obično mjere u jedinicama volumena, pa je pretvaranje prilično jednostavno. Ako je problem već otapalo u litrama, prijeđite na sljedeći korak.
   • U gornjem primjeru imamo 2000 ml vode pa se mora pretvoriti u litre.
   • Svaka litra ima 1000 ml, pa pretvorite izračunavanjem (/ _{1000 ml}) x (2000 ml) = 2 litre vode.
   • Imajte na umu da pretvorbu jedinice dogovaramo tako da se ml uništi (jedan iznad, jedan dolje). Ako napišete kao / _{1 L} x 2000 ml dat će besmislen rezultat.

4. 

   Otapalo podijeliti s otopljenom supstancom. Sad kad imamo masu u gramima otopljene tvari i zapreminu u litrama otapala, lako ćete pronaći koncentraciju g / L dijeljenjem:
   • U gornjem primjeru, / _{2 litre vode} = 1.725 g / L koncentracija soli.

5. 

   Izmijeniti formulu za izračun velike otopljene tvari. U teoriji bismo trebali izračunati koncentraciju po volumenu cjelokupne otopine, odnosno zbrojiti volumen otopljene tvari i otapala. Pri otapanju male količine krutina u velikoj količini tekućine, razlika u volumenu je zanemariva, tako da možete zanemariti količinu otopljene tvari i koristiti samo količinu otapala, kao što je prethodno učinjeno. Ako je volumen otopljene tvari dovoljno velik da značajno promijeni ukupni volumen, morate promijeniti formulu u (g otopljene tvari) / (L otopljene tvari + L otapala).
   • U gornjem primjeru, / (_{2 litre vode} + 0,003 L soli) = 1.722 g / L.
   • Razlika između ovog rezultata i izvornog rezultata je samo 0,003 g / L. To je vrlo malo odstupanje i gotovo manje od točnosti mjernih instrumenata.
   oglas

Metoda 3 od 5: Izračunajte koncentraciju u postocima ili na milijun

1. 

   Saznajte kako primijeniti ovu metodu. Koristite ovu metodu ako problem traži pronalaženje "postotka sadržaja" ili "masenog postotka". U kemiji vas obično najviše zanima masa tvari. Jednom kada saznate masu otopljene tvari i otapala, možete relativno lako pronaći postotak otopljene tvari usporedbom dviju masa.
   • Primjer problema: Otopite 10 g čokolade u prahu u 1,2 litre vruće vode. Prvo izračunajte težinski postotak čokolade u otopini. Zatim rezultat zapišite u dijelovima na milijun.

2. 

   Pretvori brojke u grame. Ako postoje brojevi dati u jedinicama zapremnine (kao što su litre ili mililitri), trebate ih pretvoriti u masene jedinice u gramima. Budući da svaka tvar ima specifičnu težinu (volumensku masu), prije pronalaska mase morate pronaći njezinu specifičnost:
   • Potražite gustoću tvari u udžbeniku ili je potražite na mreži. Pretvorite ovu gustoću u gornji gram (jedinica volumena koja se koristi u problemu) ako pronađeni podaci nisu prikladni. Pomnožite gustoću s volumenom tvari i dobit ćete masu u gramima.
   • Na primjer: Imate 1,2 litre vode. Gustoća vode je 1000 grama po litri, pa izračunajte (/ _{1 L}) x 1,2 L = 1200 g.
   • Budući da je čokoladna masa dana u gramima, nema potrebe za promjenom.

3. 

   Izračunajte postotak. Nakon što u masu unesete i masu otopljene tvari i masu otapala, upotrijebite ovu formulu za izračun postotka: (/ (_{grami otopljene tvari + gram otapala})) x 100.
   • Imate 10 grama čokolade i otkrili ste da je voda 1200 grama. Cijela otopina (otopljena supstanca + otapalo) ima težinu 10 + 1200 = 1210 grama.
   • Koncentracija čokolade u cijeloj otopini = / _{(1210 grama otopine)} = 0,00826
   • Pomnožite ovu vrijednost sa 100 da biste dobili postotak: 0,00826 x 100 = 0,826, tako da je to to mješavina 0,826% čokolade.

4. 

   Izračunajte sastojke na milijun. Već imamo "posto" pa se dijelovi na milijun izračunavaju na potpuno isti način. Formula je (/ (_{grami otopljene tvari + gram otapala})) x 1.000.000. Ova je formula prepisana u matematički zapis (/ (_{grami otopljene tvari + gram otapala})) x 10.
   • U gornjem primjeru, / _{(1210 grama otopine)} = 0,00826.
   • 0,00826 x 10 = 8260 ppm čokolade.
   • Obično se dijelovi na milijun koriste za mjerenje vrlo malih koncentracija, jer je nezgodno pisati u postocima. Radi praktičnosti također koristimo isti primjer.
   oglas

Metoda 4 od 5: Izračunajte molarnu koncentraciju

1. 

   Što trebate imati da biste primijenili ovu metodu? Da biste izračunali molarnu koncentraciju, morate znati koliko ima molova otopljene tvari, ali ovu brojku možete lako pronaći ako znate masu otopljene tvari i njezinu kemijsku formulu. Ako nemate sve ove informacije ili niste naučili pojam "mol" u kemiji, upotrijebite drugu metodu.
   • Primjer problema: Kolika je molarnost otopine pripremljene otapanjem 25 grama kalijevog hidroksida u 400 ml vode?
   • Ako se masa otopljene tvari daje u jedinicama koje nisu grami, prvo prevedite u grame.

2. 

   Izračunajte molarnu masu otopljene tvari. Svaki kemijski element ima poznatu "molarnu masu", masu jednog mola tog elementa. Molarna masa ima istu vrijednost kao i atomska masa na periodnom sustavu elemenata, obično ispod kemijskog simbola i naziva svakog elementa. Jednostavno dodajte molarnu masu sastavnih elemenata koji čine otopinu da biste pronašli molarnu masu otopljene tvari.
   • Gornji primjer koristi kalijev hidroksid kao otopinu. Potražite ovu tvar u udžbeniku ili u bazi podataka kemijske formule za kemijsku formulu kalijevog hidroksida: KOH.
   • Pomoću periodnog sustava ili mrežne dokumentacije pronađite atomsku masu elementa: K = 39,0; O = 16,0; H = 1,0.
   • Zbrojite atomske mase i napišite jedinicu "g / mol" straga da biste dobili molarnu masu. 39 + 16 + 1 = 56 g / mol.
   • Za molekule s više vrsta atoma dodajte atomsku masu svake vrste atoma. Na primjer, H₂O ima molarnu masu 1 + 1 + 16 = 18 g / mol.

3. 

   Izračunajte broj molova otopljene tvari. Nakon što imate molarnu masu (g / mol), možete pretvoriti između grama i mola. Već znate masu otopljene tvari u gramima, pa je možete promijeniti na sljedeći način (masa otopljene otopljene tvari u gramima) x (/ _{molekulska masa}) za dobivanje rezultata u madežima.
   • U gornjem primjeru, budući da imate 25 grama tvari s molarnom masom 56 g / mol, izračunajte kako slijedi 25g x (/ _{56g / mol}) = približno 0,45 mol KOH u otopini.

4. 

   Podijelite volumen otopine u litrama da biste pronašli molarnu koncentraciju. Molarna koncentracija definira se kao omjer broja molova otopljene tvari prema broju litara otopine. Ako je potrebno, pretvorite volumen otopine u litre, a zatim izvedite izračun.
   • U ovom primjeru imamo 400 ml vode, pa bi to bilo 0,4 litre.
   • Molarna koncentracija KOH u otopini je / _0.4L = 1.125 M. (Točnije rezultate dobit ćete pomoću kalkulatora i ne zaokružujte brojeve do zadnjeg koraka.)
   • Obično možete zanemariti volumen otopljene tvari jer to ne mijenja značajno volumen otapala. Ako otopite dovoljno veliku količinu otopljene tvari da značajno promijenite volumen, izmjerite volumen konačne otopine i upotrijebite taj parametar.
   oglas

Metoda 5 od 5: Titracija za izračunavanje koncentracije otopine

1. 

   Znajte kada titrirati. Titracija je tehnika koju kemičari koriste za izračunavanje količine otopljene tvari prisutne u otopini. Da biste izvršili titraciju, morate stvoriti kemijsku reakciju između otopljene tvari i drugog reaktanta (obično također otopljenog u tekućoj otopini). Budući da znate točnu količinu drugog reaktanta i znate kemijsku jednadžbu reakcije između te tvari i otopljene tvari, možete izračunati količinu otopljene tvari određivanjem količine reagensa koji se prvo dodaje u otopinu. kad reakcija s otopljenom supstancom završi.
   • Stoga je titracija vrlo dobra metoda za izračunavanje koncentracije otopine kad ne znate koja je početna količina otopljene tvari.
   • Ako je masa otopljene tvari u otopini poznata, tada titracija nije potrebna - jednostavno odredite volumen otopine i izračunajte koncentraciju kao što je prikazano u prvom dijelu.

2. 

   Pripremite instrument za titraciju. Da biste točno titrirali, morate imati čiste, precizne i profesionalne kemijske instrumente. U položaju titracije stavite Erlen-tikvicu ispod cijevi za biretu postavljenu na stezaljku. Vrh cijevi od birete trebao bi počivati ​​na vratu tikvice bez dodirivanja stijenke tikvice.
   • Provjerite je li sva oprema prethodno očišćena, isperite deioniziranom vodom i ostavite da se osuši.

3. 

   Ulijte otopinu u tikvice i epruvete. Točno izmjerite malu količinu otopine nepoznate koncentracije. Nakon što se otopljena tvar otopi, ravnomjerno se raspršuje kroz otopinu, pa će koncentracija ove male otopine uzorka biti jednaka izvornoj otopini. Napunite cijev za biretu poznatom koncentracijom otopine koja će reagirati s vašom otopinom. Zapišite točan volumen otopine u cijev za biretu - oduzet ćete konačni volumen da biste pronašli ukupni volumen upotrijebljen u ovoj reakciji.
   • Bilješka: Ako reakcija otopine u cijevi za biretu i otopine u tikvici nepoznate koncentracije ne pokazuje očite znakove reakcije, trebate dodati indikator u staklenku. U kemiji je pokazatelj kemikalija koja mijenja boju otopine kad reakcija dosegne ekvivalentnu ili krajnju točku. Pokazatelji koji se koriste za titraciju obično su kiseli i proizvode redoks reakcije, ali postoje i mnoge druge vrste pokazatelja. Potražite udžbenik kemije ili internetsku literaturu kako biste pronašli pravi pokazatelj reakcije.

4. 

   Započnite titraciju. Polako dodajte otopinu iz epruvete za biretu (nazvanu "otopina za titraciju") u tikvicu. Koristite magnetsku miješalicu ili staklenu šipku za miješanje otopine tijekom reakcije. Ako je reakcija u otopini vidljiva, vidjet ćete znakove kao što su promjena boje, mjehurići, stvaranje novog proizvoda itd. Ako koristite indikator, vidjet ćete kako se mrlje pojavljuju kad kapnite otopinu iz cijevi za biretu u tikvicu.
   • Ako reakcija rezultira promjenom pH ili potencijala, možete umočiti pH papir ili potenciometar u tikvicu kako biste nadzirali reakciju.
   • Za precizniju titraciju trebate pratiti pH i potencijal kako je spomenuto, bilježeći očitanja nakon dodavanja titranta u fiksnim malim koracima. Zacrtajte pH ili potencijal s količinom dodanog titranta. Vidjet ćete kako se nagib grafikona vrlo brzo mijenja u točki ekvivalencije reakcije.

5. 

   Smanjite brzinu titracije. Kako se reakcija približava krajnjoj točki, smanjujte brzinu titracije svaki put kap po kap. Ako koristite indikator, obojene zrake mogu se činiti duže. Nastavite što sporije dok zadnja kap ne uzrokuje da reakcija prestane točno tamo. Što se tiče indikatora, morat ćete primijetiti prvu dugotrajnu promjenu boje u reakciji.
   • Konačni volumen zabilježite u cijev za biretu. Oduzimanjem ovoga iz volumena početne otopine u cijevi za biretu, možete pronaći točan volumen upotrijebljene otopine za titraciju.

6. 

   Izračunajte masu otopljene tvari u otopini. Upotrijebite kemijsku jednadžbu za reakciju između titranta i otopine kako biste pronašli broj molova otopljene tvari u tikvici. Nakon što nađete broj molova otopljene tvari, podijelite s volumenom otopine u tikvici kako biste pronašli molarnu koncentraciju otopine ili pretvorite broj mola u grame i podijelite s volumenom otopine kako biste pronašli koncentraciju u g / L. . To zahtijeva osnovno znanje iz kvantne kemije.
   • Na primjer, pretpostavimo da koristimo 25 ml 0,5M NaOH za titraciju otopine HCl i vode do ekvivalentne točke. Otopina HCl ima volumen od 60 ml prije titracije. Koliko molova HCl ima u otopini?
   • Prvo, pogledajmo kemijsku jednadžbu reakcije između NaOH i HCl: NaOH + HCl> H₂O + NaCl.
   • U ovom slučaju, jedan mol NaOH reagira s jednim molom HCl dajući proizvod (voda i NaCl). Budući da dodate samo dovoljno NaOH da neutralizira svu HCl, broj molova NaOH upotrijebljenih u reakciji bit će jednak broju molova HCl u tikvici.
   • Pronađite masu NaOH u molovima. 25 ml NaOH = 0,025 L NaOH x (0,5 mol NaOH / 1 L) = 0,0125 mol NaOH.
   • Budući da smo iz reakcijske jednadžbe zaključili da je broj korištenih molova NaOH = broj molova HCl u otopini, možemo zaključiti da je u otopini 0,0125 mola HCl.

7. 

   Izračunajte koncentraciju otopine. Sad kad znamo masu otopljene tvari u otopini, pronalaženje molarne koncentracije bit će lako. Podijelite broj molova otopljene tvari u otopini s volumenom ispitivane otopine (nisu volumen otopine iz koje uzorkujete). Rezultat je molarna koncentracija otopine!
   • Da biste pronašli molarnu koncentraciju za gornji primjer, jednostavno podijelite broj molova HCl s volumenom otopine u tikvici. 0,0125 mol HCl x (1 / 0,060 L) = 0,208 M HCl.
   • Da biste pretvorili molarnu koncentraciju u g / L, ppm ili postotak, molarni broj otopljene tvari morate pretvoriti u masu (upotrijebite molarnu masu smjese otopljene tvari). Za ppm i postotke, također morate pretvoriti volumen otopine u masu (upotrijebite faktor pretvorbe poput gustoće ili jednostavno izvagati), a zatim pomnožiti s 10, odnosno 10. s ppm i postocima.
   oglas

Savjet

• Iako otapala i otapala mogu postojati u različitim oblicima tvari (krutina, tekućina, plin) kad se odvoje, otopina nastala nakon otapanja otopljene tvari u otapalu imat će isti fizički oblik. Otapalo.
• Za titriranje koristite samo plastični ili stakleni proizvodi.

Upozorenje

• Tijekom titracije nosite naočale i rukavice.
• Budite oprezni pri radu s jakim kiselinama. Ispitajte u napuhaniku kada je otrovno ili na otvorenom.