Μονάδες συγκέντρωσης για λύσεις

Η χημεία είναι μια επιστήμη που ασχολείται πολύ με λύσεις και μείγματα. Είναι σημαντικό να γνωρίζετε πόσο από ένα πράγμα αναμιγνύεται με μια λύση. Οι χημικοί το μετρούν προσδιορίζοντας τη συγκέντρωση του διαλύματος ή του μείγματος.

Υπάρχουν τρεις όροι που πρέπει να οριστούν στις συζητήσεις συγκέντρωσης:διαλυμένη ουσία, διαλύτης και διάλυμα.

Διάλυμα :Η διαλυμένη ουσία που προστίθεται στο διάλυμα.
Διαλύτης :Το υγρό που διαλύει τη διαλυμένη ουσία.
Λύση :Ο συνδυασμός διαλυμένης ουσίας και διαλύτη.

Η σχέση μεταξύ αυτών των τριών όρων εκφράζεται από πολλές διαφορετικές μονάδες συγκέντρωσης. Η μονάδα που επιλέγετε να χρησιμοποιήσετε εξαρτάται από το πώς θα χρησιμοποιηθεί η λύση στα πειράματά σας. Οι κοινές μονάδες περιλαμβάνουν μοριακότητα, μοριακότητα και κανονικότητα. Άλλα είναι το ποσοστό μάζας, το μοριακό κλάσμα, η τυπικότητα και το ποσοστό όγκου. Κάθε μονάδα εξηγείται μαζί με πληροφορίες σχετικά με το πότε πρέπει να τις χρησιμοποιήσετε και τους τύπους που απαιτούνται για τον υπολογισμό της μονάδας.

Μοριακότητα

Η μοριακότητα είναι η πιο κοινή μονάδα συγκέντρωσης. Είναι ένα μέτρο του αριθμού των γραμμομορίων διαλυμένης ουσίας σε ένα λίτρο διαλύματος. Οι μετρήσεις μοριακότητος συμβολίζονται με το κεφαλαίο γράμμα M με μονάδες moles/Liter.

Ο τύπος για τη μοριακότητα (Μ) είναι

Αυτό δείχνει τον αριθμό των mol της διαλυμένης ουσίας που διαλύονται σε ένα υγρό για να παραχθεί ένα λίτρο διαλύματος. Σημειώστε ότι η ποσότητα του διαλύτη είναι άγνωστη, απλώς καταλήγετε με έναν γνωστό όγκο διαλύματος.

Ένα διάλυμα 1 M θα έχει ένα mole διαλυμένης ουσίας ανά λίτρο διαλύματος. 100 mL θα έχει 0,1 moles, 2L θα έχει 2 moles, κ.λπ.

Πρόβλημα παραδείγματος μοριακότητας

Μολικότητα

Η μοριακότητα είναι μια άλλη συνήθως χρησιμοποιούμενη μονάδα συγκέντρωσης. Σε αντίθεση με τη μοριακότητα, η μοριακότητα ενδιαφέρεται για τον διαλύτη που χρησιμοποιείται για την παρασκευή του διαλύματος.

Η μοριακότητα είναι ένα μέτρο του αριθμού των γραμμομορίων διαλυμένης ουσίας ανά κιλό διαλύτη. Αυτή η μονάδα συμβολίζεται με το πεζό γράμμα m.

Ο τύπος για μοριακότητα (m) είναι

Η μοριακότητα χρησιμοποιείται όταν η θερμοκρασία είναι μέρος της αντίδρασης. Ο όγκος ενός διαλύματος μπορεί να αλλάξει όταν αλλάζει η θερμοκρασία. Αυτές οι αλλαγές μπορούν να αγνοηθούν εάν η συγκέντρωση βασίζεται στη μάζα του διαλύτη.

Πρόβλημα παραδείγματος μολικότητας

Κανονικότητα

Η κανονικότητα είναι μια μονάδα συγκέντρωσης που παρατηρείται συχνότερα σε διαλύματα οξέος-βάσης και ηλεκτροχημείας. Συμβολίζεται με το κεφαλαίο γράμμα L με μονάδες moles/L. Η κανονικότητα αφορά περισσότερο το χημικά ενεργό μέρος του διαλύματος. Για παράδειγμα, πάρτε δύο διαλύματα οξέος, το υδροχλωρικό (HCl) οξύ και το θειικό (H₂ SO₄ ) οξύ. Ένα διάλυμα HCl 1 M περιέχει ένα mole ιόντων H και ένα mole ιόντων Cl, ενώ ένα διάλυμα 1 M H₂ SO₄ περιέχει 2 mole ιόντων H και ένα mole SO₄ ιόντων. Το θειικό οξύ παράγει διπλάσιο αριθμό ενεργών ιόντων Η από την ίδια συγκέντρωση HCl. Το Normality το αντιμετωπίζει με την ιδέα των χημικών ισοδύναμων μονάδων. Ισοδύναμες μονάδες είναι η αναλογία του αριθμού των γραμμομορίων διαλυμένης ουσίας προς τον αριθμό των γραμμομορίων που απαιτούνται για να παραχθεί 1 γραμμομόριο του ενεργού ιόντος. Στο παράδειγμά μας, αυτή η αναλογία είναι 1:1 για τα ιόντα HCl, και τα δύο ιόντα Η και Cl, επομένως η ισοδύναμη μονάδα και για τα δύο ιόντα είναι 1. Για H₂ SO₄ , η αναλογία είναι 1:⁄₂ για H και 1:1 για SO₄ . Η ισοδύναμη μονάδα για το H είναι 2 και 1 για το SO₄ .

Αυτός ο αριθμός χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της κανονικότητας μιας λύσης χρησιμοποιώντας τον τύπο

Σημειώστε ότι είναι ουσιαστικά το ίδιο με την εξίσωση μοριακότητας με την προσθήκη ισοδύναμων μονάδων.
Για το παράδειγμά μας, το διάλυμα HCl 1 M θα είχε κανονικότητα 1 N τόσο για το H όσο και για το Cl και το 1 M H₂ SO₄ θα είχε κανονικότητα 2 N για το H και 1 N για το SO₄ .

Μαζικό ποσοστό, μέρη ανά εκατομμύριο και μέρη ανά δισεκατομμύριο

Το ποσοστό επί τοις εκατό μάζας ή το ποσοστό επί τοις εκατό μάζας σύνθεση είναι μια μέτρηση που δείχνει την ποσοστιαία σύνθεση κατά μάζα ενός μέρους ενός διαλύματος ή ενός μείγματος. Τις περισσότερες φορές αντιπροσωπεύεται από σύμβολο %.

Ο τύπος για το ποσοστό μάζας είναι

όπου Α είναι το μέρος που χρειάζεται και το σύνολο είναι η συνολική μάζα του διαλύματος ή του μείγματος. Εάν προστεθούν όλα τα ποσοστά μάζας μέρη μαζί, θα πρέπει να λάβετε 100%.

Παράδειγμα ποσοστού μάζας

Εάν σκεφτείτε το ποσοστό μάζας ως μέρη ανά εκατό, μπορείτε να κάνετε το άλμα προς τις μονάδες μερών ανά εκατομμύριο (ppm) και μέρη ανά δισεκατομμύριο (ppb). Αυτές οι δύο μονάδες χρησιμοποιούνται όταν η συγκέντρωση της διαλυμένης ουσίας είναι πολύ μικρή σε σύγκριση με τον όγκο που μετρήθηκε.

Ο τύπος για μέρη ανά εκατομμύριο είναι

και μέρη ανά δισεκατομμύριο

Σημειώστε την ομοιότητα μεταξύ μάζας% και αυτών των δύο εξισώσεων.

Ποσοστό όγκου

Το ποσοστό όγκου είναι μια μονάδα συγκέντρωσης που χρησιμοποιείται κατά την ανάμειξη δύο υγρών. Όταν ρίχνουμε δύο διαφορετικά υγρά μαζί, ο νέος συνδυασμένος όγκος μπορεί να μην είναι ίσος με το άθροισμα των αρχικών τους όγκων. Το ποσοστό όγκου χρησιμοποιείται για να δείξει την αναλογία του υγρού της διαλυμένης ουσίας προς τον συνολικό όγκο.

Ο τύπος είναι πολύ παρόμοιος με το ποσοστό μάζας, αλλά χρησιμοποιεί όγκο στη θέση της μάζας. Τόμος_A είναι ο όγκος του υγρού της διαλυμένης ουσίας και ο όγκος_TOTAL είναι ο συνολικός όγκος του μείγματος.

Σε μια δευτερεύουσα σημείωση, οι μετρήσεις v/v % αλκοόλης και νερού φέρουν εμπορική ετικέτα με τη μονάδα γνωστή ως Proof. Η απόδειξη είναι το διπλάσιο της μέτρησης v/v % της αιθανόλης στο ρόφημα.

Μοριακό κλάσμα

Μοριακό κλάσμα είναι ο λόγος του αριθμού των γραμμομορίων ενός μόνο συστατικού ενός διαλύματος προς τον συνολικό αριθμό γραμμομορίων που υπάρχουν στο διάλυμα.

Τα μοριακά κλάσματα χρησιμοποιούνται συχνά όταν συζητούνται μίγματα αερίων ή στερεών, αλλά θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε υγρά. Το μοριακό κλάσμα συμβολίζεται με το ελληνικό γράμμα chi, χ. Ο τύπος για τον υπολογισμό του μοριακού κλάσματος είναι

Τυπικότητα

Η τυπικότητα είναι μια λιγότερο κοινή μονάδα συγκέντρωσης. Φαίνεται να έχει τον ίδιο ορισμό με τη μοριακότητα με τον τύπο:

Παρατηρήστε πώς η μόνη διαφορά μεταξύ τυπικότητας και μοριακότητας είναι τα γράμματα F και M. Η διαφορά είναι ότι η τυπικότητα αγνοεί τι συμβαίνει στη διαλυμένη ουσία αφού προστεθεί στο διάλυμα. Για παράδειγμα, αν πάρετε 1 mol NaCl και το προσθέσετε σε 1 λίτρο νερό, οι περισσότεροι άνθρωποι θα έλεγαν ότι έχετε ένα διάλυμα NaCl 1 M. Αυτό που πραγματικά έχετε είναι ένα διάλυμα 1 M ιόντων Na και Cl. Η τυπικότητα χρησιμοποιείται όταν έχει σημασία τι συμβαίνει με τη διαλυμένη ουσία στο διάλυμα. Το παραπάνω διάλυμα είναι διάλυμα NaCl 1 F.

Σε διαλύματα όπου η διαλυμένη ουσία δεν διασπάται, όπως η ζάχαρη στο νερό, η μοριακότητα και η τυπικότητα είναι τα ίδια.