Химични концентрационни начини за изразяване, единици, моларност и моларност



на химическа концентрация е числовото измерване на относителното количество разтворено вещество в разтвор. Тази мярка изразява отношението на разтвореното вещество по отношение на количество или обем на разтворителя или на разтвора в единици за концентрация. Терминът "концентрация" е свързан с количеството присъстващо вещество: разтворът ще бъде по-концентриран, докато има повече разтворимо вещество.

Тези единици могат да бъдат физически, когато се вземат под внимание величините на масата и / или обема на компонентите на разтвора или химикалите, когато концентрацията на разтвореното вещество се изразява чрез неговите молове или еквиваленти, като се приема за референтно число на Avogadro.

По този начин, чрез използването на молекулни или атомни тежести и броя на Авогадро, е възможно физическите единици да се превърнат в химически, когато се изразява концентрацията на определено вещество. Следователно всички единици могат да бъдат преобразувани за едно и също решение.

индекс

  • Разтвори, разредени и концентрирани
  • 2 Начини за изразяване на концентрация
    • 2.1 Качествено описание
    • 2.2 Класификация по разтворимост
    • 2.3 Количествена нотация
  • 3 единици за концентрация
    • 3.1 Единици на относителна концентрация
    • 3.2 Единици на разредена концентрация
    • 3.3 Концентрационни единици, базирани на бенки
    • 3.4 Формалност и нормалност
  • 4 Моларност
    • 4.1 Упражнение 1
    • 4.2 Упражнение 2
  • 5 Нормалност
    • 5.1 Изчисление
    • 5.2 Упражнение 1
  • 6 Молантност
    • 6.1 Упражнение 1
  • 7 Препоръки и важни бележки за химическата концентрация
    • 7.1 Обемът на разтвора винаги е по-голям от този на разтворителя
    • 7.2 Полезност на моларността
    • 7.3 Формулите не се запаметяват, а единиците или дефинициите са
  • 8 Препратки 

Разтворите се разреждат и концентрират

Как може да се забележи, ако концентрацията е много разредена или концентрирана? На пръв поглед от проявлението на някоя от нейните органолептични или химични свойства; т.е. онези, които възприемат сетивата или които могат да бъдат измерени.

Горното изображение показва разреждане на концентрация на калиев дихромат (К2Cr2О7), който показва оранжев цвят. От ляво на дясно можете да видите как цветът намалява неговата интензивност, като концентрацията се разрежда, като се добавя повече разтворител.

Това разреждане позволява да се получи по този начин разредена концентрация от концентрирана. Цветът (и други "скрити" свойства в неговата оранжева папрат) се променя по същия начин, както неговата концентрация, или с физически или химически единици.

Но какви са единиците за химическа концентрация? Сред тях са моларността или моларната концентрация на разтвора, която свързва моловете от разтвора с общия обем на разтвора в литри..

Също така имате моларност или също така известна като моларна концентрация, която се отнася до моловете на разтвореното вещество, но които се съдържат в стандартизирано количество на разтворителя или разтворителя, който е точно един килограм.

Този разтворител може да бъде чист или ако разтворът съдържа повече от един разтворител, моларността ще бъде моловете на разтвора на килограм смес от разтворители..

А третата единица химическа концентрация е нормалността или нормалната концентрация на разтвор, който изразява броя на химичните еквиваленти на разтвореното вещество на литър от разтвора..

Единицата, в която се изразява нормалността, е в еквиваленти на литър (Eq / L) и в медицината концентрацията на електролити в човешкия серум се изразява в милиеквиваленти на литър (mEq / L).

Начини за изразяване на концентрация

Концентрацията на решение може да бъде обозначена по три основни начина, дори ако те имат голямо разнообразие от термини и единици сами по себе си, които могат да бъдат използвани за изразяване на мярката на тази стойност: качественото описание, количествената нотация и класификацията в термините на разтворимост.

В зависимост от езика и контекста, в който работите, ще изберете един от трите начина да изразите концентрацията на смес.

Качествено описание

Използвано главно в неформален и нетехнически език, качественото описание на концентрацията на смес се изразява във формата на прилагателни, които обобщават начина на концентрация, която решението има..

По този начин минималното ниво на концентрация според качественото описание е това на "разреден" разтвор, а максимумът е "концентриран"..

Говорим за разредени разтвори, когато разтворът има много ниско съотношение на разтворимото вещество в зависимост от общия обем на разтвора. Ако искате да разредите разтвор, трябва да добавите по-голямо количество разтворител или да потърсите начини за намаляване на разтвора.

Сега говорим за концентрирани разтвори, когато те имат високо съдържание на разтворимо вещество в зависимост от общия обем на разтвора. За да се концентрира разтвор, добавете повече разтворено вещество или намалете количеството на разтворителя.

В този смисъл, качественото описание се нарича тази класификация, не само защото му липсват математически измервания, но и за емпиричното му качество (може да се отдаде на визуални характеристики, миризми и вкусове, без необходимост от научни доказателства).

Класификация по разтворимост

Разтворимостта на една концентрация означава максималната вместимост на разтвореното вещество, която има разтвор, в зависимост от условия като температура, налягане и вещества, които са разтворени или суспендирани..

Разтворите могат да бъдат класифицирани в три вида според нивото на разтвореното им вещество в момента на измерването: ненаситени, наситени и свръхнаситени разтвори..

- Ненаситени разтвори са тези, които съдържат по-малко количество разтворимо вещество, от което разтворът може да се разтвори. В този случай разтворът не е достигнал максималната си концентрация.

- Наситени разтвори са тези, в които максималното количество разтворено вещество е разтворено в разтворителя при определена температура. В този случай има баланс между двете вещества и разтворът не може да приеме повече разтворимо вещество (тъй като това ще се случи да се утаи).

- Свръхнаситените разтвори имат повече разтворимо вещество, отколкото биха приели при равновесни условия. Това се постига чрез нагряване на наситен разтвор, добавяне на повече разтворимо вещество, отколкото обикновено. Веднъж замразени, той няма да се утаи автоматично, но всяко нарушение може да предизвика този ефект поради неговата нестабилност.

Количествена нотация

В момента на проучване на решение, което да се използва в техническата или научната област, се изисква прецизност, измерена и изразена в единици, която описва концентрацията според нейните точни стойности на масата и / или обема.

Ето защо има серия от единици, използвани за изразяване на концентрацията на решение в неговата количествена нотация, които са разделени на физически и химически и които от своя страна имат свои собствени подразделения..

Единиците на физически концентрации са тези на "относителна концентрация", които се изразяват в проценти. Съществуват три начина за изразяване на процентните концентрации: масови проценти, обемни проценти и проценти по масов обем.

За разлика от това, единиците химични концентрации се основават на моларните количества, еквиваленти на грам, части на милион и други характеристики на разтвореното вещество по отношение на разтвора..

Тези устройства са най-често срещаните поради тяхната висока точност при измерване на концентрациите и затова те обикновено са тези, които искате да знаете за работа с химически разтвори..

Единици на концентрация

Както е описано в предходните раздели, при количествено изчисляване на концентрацията на решение, изчисленията трябва да се регулират от съществуващите единици за тази цел..

Също така, единиците за концентрация са разделени на тези с относителна концентрация, тези на разредени концентрации, тези на молове и други допълнителни единици..

Единици на относителна концентрация

Относителните концентрации са изразени в проценти, както е посочено в предишния раздел. Тези единици се разделят на масовия процент, обемно-обемния процент и процента на масовия обем и се изчисляват, както следва: \ t

- % маса = маса на разтвореното вещество (g) / маса на общия разтвор (g) x 100

- % обем = обем на разтвореното вещество (ml) / обем от общия разтвор (ml) х 100

- % маса / обем = маса на разтвореното вещество (g) / общ обем на разтвора (ml) х 100

В този случай, за да се изчисли масата или обема на общия разтвор, трябва да се добави масата или обемът на разтвореното вещество с този на разтворителя..

Единици на разредена концентрация

Единиците на разредените концентрации са тези, които се използват за изразяване на тези много малки концентрации, които са под формата на следи в разреден разтвор; Най-честата употреба, която се предлага на тези единици, е да се намерят следи от разтворен газ в друг, тъй като агентите, които замърсяват въздуха.

Тези единици са посочени под формата на части на милион (ppm), части на милиард (ppb) и части на трилион (ppt) и са изразени, както следва:

- ррт = 1 mg разтворено вещество / 1 L разтвор

- ppb = 1 μg разтворено вещество / 1 L разтвор

- ppt = 1 ng разтворено вещество / 1 L разтвор

В тези изрази mg е равно на милиграми (0.001 g), μg е равно на микрограма (0.000001 g) и ng е равно на нанограма (0.000000001 g). Тези единици могат също да бъдат изразени като обем / обем.

Единици на концентрация по молове

Единиците на концентрация на базата на молове са тези на моларната фракция, моларния процент, моларността и моларността (тези две последни са по-добре описани в края на статията).

Молната част на веществото е частта от всичките му съставни молекули (или атоми) като функция от общите молекули или атоми. Изчислява се, както следва:

XА = брой на моловете вещество А / общ брой молове в разтвора

Тази процедура се повтаря за другите вещества в разтвора, като се има предвид, че сумата на XА + XB + XC ... трябва да е равно на едно.

Моларният процент работи подобно на XА, само в зависимост от процента:

Моларен процент от А = XА х 100%

В последния раздел ще бъдат обсъдени подробно моларността и моларността.

Формалност и нормалност

И накрая, съществуват две концентрационни единици, които в момента не се използват: формалност и нормалност.

Формалността на решението представлява теглото-грамово число на грам на литър общо решение. Тя се изразява като:

F = Не. P.F.G / L разтвор

В този израз P.F.G е равен на теглото на всеки атом от веществото, изразено в грамове.

Вместо това, нормалността представлява броят на еквивалентите на разтворените вещества, разделени на литри разтвор, както е посочено по-долу:

N = еквивалентни грамове разтвор / L разтвор

В споменатия израз еквивалентните грамове от разтвореното вещество могат да бъдат изчислени чрез броя на моловете Н+, OH- или други методи, в зависимост от вида на молекулата.

моларност

Моларността или моларната концентрация на разтвореното вещество е единица химическа концентрация, която експресира или свързва моловете на разтвореното вещество (n), които се съдържат в един (1) литър (L) от разтвора..

Моларността се обозначава с главна буква M и за да се определят моловете на разтвореното вещество (n), грамовете на разтвореното вещество (g) се разделят на молекулното тегло (MW) на разтвореното вещество.

Освен това, молекулното тегло PM на разтвореното вещество се получава от сумата на атомните тегла (РА) или атомната маса на химичните елементи, като се има предвид съотношението, в което те се комбинират, за да се образува разтвореното вещество. По този начин, различни soluutos имат свои собствени депутати (въпреки че това не винаги е така).

Тези дефиниции са обобщени в следните формули, които се използват за извършване на съответните изчисления:

Моларност: M = n (мола на разтвореното вещество) / V (литър разтвор)

Брой на моловете: n = g от разтвореното вещество / PM на разтвореното вещество

Упражнение 1

Изчислява се моларността на разтвор, който е приготвен с 45 g Ca (OH)2 разтворен в 250 mL вода.

Първото нещо, което трябва да се изчисли, е молекулното тегло на Са (ОН)2 (калциев хидроксид). Съгласно неговата химична формула, съединението е калциев катион и два окислителни аниона. Тук теглото на електрона по-малко или допълнително към вида е незначително, така че се вземат атомните тегла:

Тогава броят на моловете на разтвора ще бъде:

n = 45 g / (74 g / mol)

п = 0.61 мола Са (ОН)2

Получават се 0,61 мола от разтвореното вещество, но е важно да се помни, че тези молове се разтварят в 250 мл разтвор. Тъй като дефиницията на моларността е мола в a литър или 1000 mL, тогава трябва да се направи просто правило от три за изчисляване на моловете, които са в 1000 mL от споменатия разтвор

Ако в 250 ml разтвор има => 0,61 мола разтворено вещество

           В 1000 мл разтвор => х Колко бенки има??

х = (0.61 mol) (1000 mL) / 250 mL

X = 2.44 М (mol / L)

Друг начин

Другият начин да получите моловете, за да приложите формулата, изисква да вземете 250 ml до литри, като прилагате правило от три:

Ако 1000 ml => са 1 литър

250 ml => x Колко литра са?

х = (250 mL) (1 L) / 1000 mL

х = 0.25 L

След това се заменя с формулата за моларност:

М = (0.61 mol от разтвореното вещество) / (0.25 L от разтвора)

М = 2.44 mol / L

Упражнение 2

Какво означава, че разтвор на НС1 е 2.5 М?

Разтворът на НС1 е 2,5 мола, което означава, че един литър от него е разтворил 2,5 мола солна киселина.

нормалност

Нормалността или еквивалентната концентрация е единица химическа концентрация на разтворите, която е обозначена с главна буква N. Тази единица концентрация показва реактивността на разтвореното вещество и е равна на броя еквиваленти на разтвореното вещество (екв.) Между обема на разтвора, изразен в литри..

N = екв / L

Броят на еквивалентите (екв.) Е равен на грамовете разтворимо вещество между еквивалентното тегло (PEq).

 Eq = g разтворено вещество / PEq

Еквивалентното тегло, или също така известно като грам еквивалент, се изчислява чрез получаване на молекулното тегло на разтвореното вещество и разделянето му на еквивалентен фактор, който за целите на обобщаването в уравнението се нарича зета делта (ΔZ).

PEq = PM / ΔZ

изчисление

Изчисляването на нормалността ще има много специфично изменение в еквивалентния фактор или ΔZ, което също зависи от вида на химичната реакция, в която участва разтвореното вещество или реактивния вид. Някои случаи на това изменение могат да бъдат споменати по-долу:

-Когато тя е киселина или основа, ΔZ или еквивалентен фактор, тя ще бъде равна на броя на водородните йони (Н+)  или ОН хидроксил- имат разтвореното вещество. Например, сярна киселина (Н2SW4) има два еквивалента, защото има два киселинни протона.

-Когато става въпрос за окислително-редукционни реакции ΔZ ще съответства на броя на електроните, участващи в процеса на окисление или редукция в зависимост от конкретния случай. Тук идва балансирането на химическите уравнения и спецификацията на реакцията.

-Също така, този еквивалентен фактор или ΔZ ще съответства на броя на йони, които се утаяват в реакциите, класифицирани като утаяване.

Упражнение 1

Определя се нормалността на 185 g Na2SW4 които са в 1,3 L разтвор.

Молекулната маса на разтвора на този разтвор ще бъде изчислена първо:

Втората стъпка е да се изчисли еквивалентният фактор или ΔZ. В този случай, като натриев сулфат е сол, валентността или заряда на катиона или металния Na+, което ще бъде умножено по 2, което е индексът на химическата формула на солта или разтвореното вещество:

Na2SW4 => Z = Valencia Cation x Subindex

ΔZ = 1 x 2

За да се получи еквивалентното тегло, той се заменя в съответното уравнение:

 PEq = (142.039 g / mol) / (2 екв / мол)

 PEq = 71.02 g / екв

И тогава можете да продължите да изчислявате броя еквиваленти, отново прибягвайки до друго просто изчисление:

Eq = (185 g) / (71.02 g / екв.)

Брой еквиваленти = 2,605 екв

Накрая, с всички необходими данни, нормалността сега се изчислява, като се замества според дефиницията му:

 N = 2,605 екв / 1,3 L

N = 2.0 N

молалност

Molality се обозначава с малки букви m и е равен на мола разтворено вещество, което присъства в един (1) килограм разтворителя. Нарича се също така моларна концентрация и се изчислява по следната формула:

m = мола разтворено вещество / Kg разтворител

Докато моларността установява отношението на моловете разтворимо вещество, съдържащо се в един (1) литър от разтвора, моларността свързва моловете разтворено вещество, които съществуват в един (1) килограм разтворител..

В тези случаи, когато разтворът е приготвен с повече от един разтворител, моларността ще изрази същата като моловете на разтвора на килограм от сместа от разтворителите..

Упражнение 1

Определя се молантността на разтвор, който беше приготвен чрез смесване на 150 g захароза (С12Н22011) с 300 g вода.

Молекулното тегло на захарозата се определя най-напред, за да се изчисли моловете от разтвора на този разтвор:

Изчислява се броят на моловете захароза:

п = (150 g захароза) / (342.109 g / mol)

п = 0.438 мола захароза

След като се вземат грамове разтворители в килограми, се прилага крайната формула.

Замествайки след това:

m = 0.438 мола захароза / 0.3 кг вода

m = 1.46 mol12Н22011/ Kg H2О

Въпреки че в момента се води дебат относно окончателния израз на моларността, този резултат може да се изрази и като:

1,26 m12Н22011 или 1,26 мола

Смята се за благоприятно в някои случаи да се изрази концентрацията на разтвора по отношение на моларност, тъй като масите на разтвореното вещество и разтворителя не страдат от леки колебания или непредставени промени, дължащи се на въздействието на температурата или налягането; както в разтвори с газообразно разтворимо вещество.

Освен това се посочва, че тази единица концентрация, отнасяща се до конкретно вещество, е непроменена поради наличието на други разтворени вещества при разпускането..

Препоръки и важни бележки за химическата концентрация

Обемът на разтвора винаги е по-голям от този на разтворителя

Тъй като решението на решението е решено, грешката при интерпретирането на обема на решение като в разтворител възниква. Например, ако един грам шоколадов прах е разтворен в един литър вода, обемът на разтвора не е равен на този на един литър вода..

Защо не? Тъй като разтвореното вещество винаги ще заема пространство между молекулите на разтворителя. Когато разтворителят има висок афинитет към разтвореното вещество, промяната в обема след разтваряне може да бъде смешен или незначителен.

Но ако не, и дори повече, ако количеството разтворено вещество е голямо, трябва да се вземе под внимание промяната в обема. По този начин: Vsolvente + Vsoluto = Vsolución. Само в разредени разтвори или когато количествата на разтвореното вещество са малки, важи Vsolvente = Vsolution.

Тази грешка трябва да се има в предвид, особено когато се работи с течни разтвори. Например, ако вместо разтваряне на шоколадов прах, медът се разтваря в алкохол, тогава обемът на добавения мед ще има значително въздействие върху общия обем на разтвора..

Следователно, в тези случаи, обемът на разтвореното вещество трябва да се добави към този на разтворителя.

Ползваемост на Molarity

-Познаването на моларността на концентриран разтвор позволява да се извършат изчисленията за разреждане с помощта на проста формула M1V1 = M2V2, където M1 съответства на началната моларност на разтвора и M2 на моларността на разтвора, който искате да приготвите от разтвора. M1.

-Знаейки моларността на решение, лесно можете да изчислите нормалността на решението, като използвате следната формула: Нормалност = брой еквивалентни x M

Формулите не се запаметяват, но единиците или дефинициите са

Въпреки това, паметта понякога не успява да запомни всички уравнения, свързани с изчисленията на концентрацията. За това е много полезно да има ясно определение за всяка концепция.

От определението единиците се записват с помощта на коефициенти на преобразуване да изразят тези, които съответстват на това, което искате да определите.

Например, ако имате моласността и искате да я преобразувате в нормалност, направете следното:

(mol / Kg разтворител) х (kg / 1000g) (g разтворител / mL) (mL разтворител / mL разтвор) (1000mL / L) (екв. / mol)

Отбележете, че (g разтворител / mL) е плътността на разтворителя. Терминът (mL разтворител / mL разтвор) се отнася до това колко обем от разтвора действително съответства на разтворителя. В много упражнения този последен член е равен на 1, поради практически съображения, въпреки че никога не е напълно вярно.

препратки

  1. Въвеждаща химия-1во Канадско издание. Количествени концентрационни единици. Глава 11 Решения. Взето от: opentextbc.ca
  2. Wikipedia. (2018). Еквивалентна концентрация Взето от: en.wikipedia.org
  3. PharmaFactz. (2018). Какво е моларност? Взето от: pharmafactz.com
  4. Уитън, Дейвис, Пек и Стенли. Химия. (8-мо изд.). CENGAGE Learning, стр. 101-103, 512, 513.
  5. Водни разтвори-моларност. Взето от: chem.ucla.edu
  6. Quimicas.net (2018). Примери за нормалност. Изтеглено от: quimicas.net.