Як Розрахувати концентрацію розчину

У хімії розчином називають однорідну суміш двох компонентів - розчиненої речовини і розчинника, в якому воно розчинено. Концентрація є мірою того, наскільки розчинена речовина розчинено в розчиннику. Існує багато причин, за якими розраховують концентрацію розчинів, але вживана техніка виміру є схожою як для вимірювання рівня хлорину в гарячій воді з крана, так і для проведення життєво важливого аналізу крові. Ця стаття навчить вас базовим методам хімії розчинів, а також розбере один з найбільш поширених практичних методів на прикладі догляду за акваріумом.




Метод 1 з 3: Вивчаємо основи концентрації

  1. 1

    Вчимося записувати концентрацію. Концентрація розчиненої речовини - це, просто кажучи, кількість розчиненої речовини, розділене на кількість розчинника, в якому воно розчинено. Але у зв`язку з тим, що існує кілька способів запису "кількості" даного розчину, існує і кілька варіантів запису концентрації. Ось кілька найбільш поширених варіантів:
    • Грами на літр (гр л.) Просто вага розчиняється речовини в грамах, розчиненого на дану кількість розчину (яке не завжди таке ж, як кількість розчинника). Як правило, використовується для розчинів, отриманих з сухого розчиняється речовини та рідкого розчинника.
    • Молярність (моль.) Число моль розчиненої речовини поділене на кількість розчину. Зазвичай використовується в хімії.
    • Частини на мільйон (ppm.) Співвідношення частин (зазвичай грам) розчиненої речовини на мільйонну частину розчину, помножену на 106. Звичайно використовується для дуже розбавленого водного розчину (масу води дуже легко вирахувати: 1 л води = 1000 гр.)
    • Процентний склад. Співвідношення частин (як правило, грам) розчиненої речовини до 100 частинам розчину, записується у відсотках.

  2. 2

    Дізнайтеся всю інформацію для визначення концентрації. Зазвичай всі, крім молярності, варіанти записів розчинів вимагають від вас знання кількості розчиняється речовини і кількість або масу отриманого розчину. Багато хімічні задачі по знаходженню концентрації розчину, які вам доведеться вирішувати, не дають таку інформацію. Якщо ні, то вам доведеться з`ясувати самому ці дані, використовуючи дані вам величини.
    • Приклад: скажімо нам потрібно знайти концентрацію (грам на літр) розчину 1 2 чайної ложки харчової солі в 2 літрах води. Також нам відомо, що в одній чайній ложці, приблизно 6 грам солі. У цьому випадку обчислення не складні - 1 2 частина чайної ложки (6 грам 1 чайна ложка) = 1 2 ложки вийде, 3 грами солі. 3 грами солі ділимо на 2 літри води = 1.5 гр л

  3. 3

    Вчимося впізнавати молярность. Знаходження молярності вимагає знання моль вашого розчиняється речовини, а це легко вирахувати, якщо ви знаєте масу і хімічну формулу вашого розчиняється речовини. Кожен хімічний елемент має молярну масу (ММ) - специфічну масу одного моль даного елемента. Молярна маса показана в періодичній таблиці елементів (зазвичай під символом і ім`ям хімічного елемента). Просто складіть молярні маси компонентів розчиняється речовини і дізнаєтеся його молярну масу. Потім помножте відому масу розчиняється речовини на (1 ММ вашого розчиняється речовини) і дізнаєтеся кількість моль вашого розчиняється речовини.
    • Приклад: Давайте знайдемо молярность нашого соляного розчину. Згадаймо, у нас є 3 грами солі (NaCl), розчинених в 2 літрах води. Почнемо з знаходження молярної маси Na і Cl, згідно періодичної табліце.Na = приб. 23 гр моль, а Cl = приб. 35.5 гр моль. Отже, ММ NaCl = 23 + 35.5 = 58.5 гр моль. 3 гр NaCl множимо на (1 моль Na Cl 58/5 гр.NaCl) = 0.051 моль NaCl. 0.051 моль NaCl 2літра води = 0.026 М NaCl

  4. 4

    Практикуємося на найпростіших завданнях по концентрації. Надані знання - це все, що вам потрібно для обчислення концентрації в найпростіших випадках. Якщо вам відома маса або об`єм розчину і кількість розчиняється речовини на початку реакції, або ви можете вирахувати ці величини з даних завдання, ви зможете з легкістю обчислювати концентрацію розчину. Практикуйтеся на завданнях по концентрації для зміцнення знань. Нижче представлені приклади завдань:
    • Яка молярність NaCl в 400 мл розчину, отриманого шляхом додавання 0.001 гр. NaCl у воду?
    • Яка концентрація (ppm) розчину, отриманого при додаванні 0.001гр Свинцю (Pb) в 150 л. води? Пам`ятайте, що 1л. води це 1000гр. У цьому випадку кількість розчину зміниться незначно після додавання розчиняється речовини, тому ви можете використовувати кількість розчинника як кількість розчину.
    • Знайдіть концентрацію в грамах на 1 літр розчину, отриманого при додаванні 1 2 моль KCl у воду. У цьому завданні вам потрібно працювати від супротивного, використовуючи молярну масу KCl для обчислення маси в грамах розчиняється речовини KCl.

Метод 2 з 3: Здійснюємо титрування

  1. 1

    Дізнаємося, в яких випадках можливе титрування. Титрування - це техніка, яка використовується хіміками для обчислення кількості розчиняється речовини присутнього в розчині. Для того щоб здійснити титрування, ви повинні зробити хімічну реакцію між розчиняється речовини та іншим реагентом (зазвичай також розчиненим у рідкому розчині). У зв`язку з тим, що ви знаєте точну кількість другого реагенту, а також знаєте хімічне рівняння, при якому реагент і розчинна речовина вступає в реакцію, ви можете вирахувати кількість розчиненої речовини, грунтуючись на кількості реагенту яке вам необхідно додати і при якому відбудеться реакція.
    • Тому титрування дуже корисно для обчислення концентрації в розчині, де вам невідомо кількість спочатку доданого розчиняється речовини.
    • Якщо вам вже відомо, скільки речовини в розчині, вам немає необхідності титрувати - просто виміряйте кількість розчину і вирахувати концентрацію так, як то описано в першій частині.

  2. 2

    Приготуйте обладнання для титрування. Точне титрування вимагає чистого, точного, професійного хімічного обладнання. Обладнайте зону титрування конічної колбою або склянкою, встановіть його під калиброванной бюреткою, виставленої на тримач для бюретки, кінець бюретки повинен бути встановлений в шийка колби або склянки, не торкаючись стінок.
    • Переконайтеся, що все обладнання було ретельно вимито деионизированной водою і ретельно висушити.

  3. 3

    Заповніть колбу і бюретку. Точно відміряйте невелику кількість розчину невідомої концентрації для проби. Коли ваше розчинна речовина розчиниться в розчині, його концентрація буде однакова в усьому невеликому пробному кількості розчину і однаково в його вихідному оригіналі. Заповніть вашу бюретку розчином відомої концентрації, яка вступить в реакцію з вашим розчином. Запишіть точну кількість розчину в бюретці - ви будете віднімати кількість отриманого розчину для того щоб дізнатися загальна кількість розчину використовуваного в реакції.
    • Зверніть увагу: якщо реакція між розчином невідомої концентрації і бюреткою не показує ніяких візуальних змін, вам знадобиться ввести індикатор в колбу. У хімії, індикатори - це хімічні препарати, які показують візуально, коли реакція досягає кінця або точки еквівалентності. Індикатори зазвичай використовують для кислотно-лужних і окислювально-відновних реакцій титрування, але існують і багато інших індикаторів. Проконсультуйтеся з підручником з хімії або подивіться в інтернеті, щоб знати який саме індикатор вам підходить для вашої реакції.

  4. 4

    Почніть титрування. Рівномірно додавайте розчин з бюретки (назвемо його "титрант") в колбу. Використовуйте магнітний перемешиватель або скляну паличку для акуратного змішування розчинів, поки вони ще реагують. Якщо реакція ваших розчинів візуально помітна, ви її побачите - зміна кольору, бульбашки, освіта опадів, і т.д. Якщо ви використовуєте індикатор, ви зможете спостерігати зміни кольору під час того, як кожна крапля потрапляє в колбу з бюретки.
    • Якщо ваша реакція призведе до зміни pH або потенціалів, ви можете ввести pH вимірювач або потенціометри в колбу - для стеження за процесом реакції.
    • Для більш точного титрування, стежте за кислотністю pH або потенціалами так, як то зазначено вище, кожен раз записуючи результати, коли додаєте невелику кількість титранту. Складіть графік pH і потенційності вашого розчину щодо кількості введеного титранту. Ви отримаєте гострий стрибок лінії в точці еквівалентності вашої реакції.

  5. 5

    Сповільніть вашу реакцію титрування. Коли ваша реакція титрування буде підходити до кінця, сповільнюйте титрування крапля по краплі. Якщо ви використовуєте індикатор, ви помітите, що спалахи кольору, який він дає, залишаються все довше. Продовжуйте якомога повільніше, до тих пір, поки ви не дійдете до тієї краплі, яка змусить вашу реакцію зупинитися. Для індикатора ви, в основному, будете шукати найбільш раннє постійна зміна кольору в вашої реакції.
    • Запишіть остаточну кількість у вашій бюретці. Віднімаючи це кількість від початкового кількості в бюретці, ви дізнаєтеся точну кількість титранту, яке ви використовували.

  6. 6

    Підрахуємо кількість розчиняється речовини в розчині. Використовуйте хімічну формулу для реагенту між вашим тетрантом і розчином для знаходження кількості моль розчиняється речовини в пробірці. Як тільки ви дізнаєтеся моль розчиняється речовини, ви зможете просто розділити його на кількість розчину в колбі для знаходження молярності розчину, або перевести молярность в грами і розділити на кількість розчину для обчислення концентрації в гр л. Це зажадає базового розуміння стехиометрии.
    • Наприклад, скажімо, ми використовували 25 мл. 0.5 М Na OH для титрування розчину HCl і води до його точки еквівалентності. Розчин HCl мав об`єм 60 мл до титрування. Як багато моль HCl в нашому розчині?
    • Для початку давайте розглянемо хімічну реакцію NaOH і HCl: NaOH + HCl> H2O + NaCl
    • У нашому випадку одна молекула NaOH вступає в реакцію з однією молекулою HCl (отримуємо продукт вода і NaCl). Отже, так як ви додали кількість NaOH, достатню для нейтралізації всіх молекул HCl, число моль NaOH витрачених у реакції буде дорівнює числу моль HCl в пробірці.
    • Отже, давайте знайдемо число NaOH в моль. 25 мл NaOH = 0.025 л. NaOH x (.5 моль NaOH / 1 л.) = 0.0125 моль NaOH.
    • Так як ми з`ясували за рівнянням реакції, що кількість витрачених моль NaOH = кількості моль HCl в розчині, то ми знаємо, що маємо 0.0125 моль HCl в розчині.



  7. 7

    Розраховуємо концентрацію розчину. Тепер, коли вам відомо кількість речовини, що розчиняється в розчині, буде легко знайти концентрацію у розмірі молярності. Просто розділіть моль розчиняється речовини в розчині на об`єм розчину, який ви взяли для проби ( НЕ на об`єм розчину, від якого ви взяли пробу). В результаті отримуємо молярность вашого розчину!
    • Для знаходження молярності з прикладу зверху, просто розділіть моль HCl на обсяг в колбі 0.0125 моль HCl x (1 / 0.060 л) = 0.208 M HCl.
    • Для того щоб перевести молярность в гр л, ppm або процентне співвідношення, вам потрібно перевести моль вашого розчиняється речовини в масу (використовуючи молярну масу вашого компонента). У разі ppm і процентного співвідношення вам також доведеться перевести ваш об`єм розчину в масу (використовуючи коефіцієнт перетворень, такий як щільність, а то й просто зваживши їх), а потім помножте отриманий результат відповідно на 10 або 10.

Метод 3 з 3: Знайдемо солоність акваріумний води

  1. 1

    Візьміть пробу води з вашого акваріума. Уважно запишіть її обсяг. Якщо можливо, запишіть її обсяг у міжнародних одиницях виміру (МО), таких як мілілітри - їх буде легше конвертувати в літри. Якщо ви не можете - якщо у вас, наприклад, є тільки кухонні мірка - коефіцієнти конвертації МО є в інтернеті.
    • У цьому прикладі ми протестуємо акваріумну воду на солоність . Солоність - це всього лише гарне слово для позначення кількості солі (NaCl) у воді. Для наших цілей ми візьмемо невелику кількість води з нашого акваріума, скажімо 3 мл , і остаточний результат запишемо в гр л.

  2. 2

    Тітріруйте вашу пробу води. Підберіть титрант, який справить видиму реакцію з вашим розчиняється речовини. У цьому випадку ми будемо використовувати розчин 0.25 M AgNO3 (Нітрат срібла), суміш, яка справить нерозчинний хлорид солі під час реакції з NaCl в наступній хімічної реакції: AgNO3 + NaCl> NaNO3 + AgCl. Сіль (AgCl) виділиться як видимий мутно-білий плаваючий осад, який можна відфільтрувати з розчину.
    • Тітріруйте нітрат срібла з бюретки або маленького шприца в пробу з акваріума, зупиніться пробувати тоді, коли розчин припинить ставати каламутним. З урахуванням такої маленької проби вкрай важливо точно визначити, яку кількість нітрату срібла ви додали - стежте за кожною краплею пильно.

  3. 3

    Продовжуйте до закінчення реакції. Коли нітрат срібла перестане робити розчин каламутним, ви можете записати, яка кількість мл. ви додали. Тітріруйте AgNO3дуже повільно, стежте за розчином ретельно, особливо перед закінченням реакції.
    • Наприклад, припустимо, що у нас пішло 3 мл. нашого 0.25м AgNO3, повільно титрованного в 3 мл. води, перед тим як ми припинили отримувати мутний осад.

  4. 4

    Визначимо моль використаного титранту. Це дуже простий крок - просто помножте обсяг титранту, який ви додали, на його молярность. Це дає вам молярне число титранту, яке ви використовували.
    • 3 мл x .25 M = .003 л x (.25 моль AgNO3/ 1 л) = .000075 моль AgNO3.

  5. 5

    Визначимо моль вашого розчиненої речовини. Використовуємо рівняння реакції для перетворення моль AgNO3 в моль NaCl. Наше рівняння реакції виглядає таким чином: AgNO3 + NaCl> NaNO3 + AgCl. Так, 1 моль AgNO3 вступає в реакцію з 1 моль NaCl, а ми знаємо, що моль NaCl в розчині = моль AgNO3 доданому: .000075 моль.
    • У нашому випадку, 1 моль AgNO3 вступає в реакцію з 1 моль NaCl. Але якщо 1 моль нашого титранту вступає в реакцію з 2 моль розчиненої речовини, то ми помножимо моль нашого титранту на 2 для отримання кількості моль розчиненої речовини.
    • Відповідно, якщо 2 моль титранту вступають в реакцію з 1 моль розчиненої речовини, ми поділимо моль титранту на два.
    • Ці правила також діють на 3 моль титранту відносно 1 моль розчиненої речовини, 4 моль титранту відносно 1 моль розчиненої речовини, і т. Д. Також як і для 1 моль титранту щодо 3 моль розчиненої речовини, 1 моль титранту до 4 моль розчиненої речовини і т. д.

  6. 6

    Переведемо ваш моль розчиненої речовини в грами. Щоб це зробити, вам потрібно розрахувати молярну масу розчиненої речовини і помножити її на моль розчиненої речовини. Щоб знайти молярну масу NaCl, використовуйте періодичну таблицю елементів, знайдіть і складіть атомні маси натрію (Na) і хлору (Cl).
    • MM Na = 22.990. MM Cl = 35.453.
    • 22.990 + 35.453 = 58.443 гр моль
    • .000075 моль NaCl x 58.442 гр моль = .00438 моль NaCl.
    • Запам`ятайте: якщо було більше, ніж один атом одного типу атомів молекули, ви повинні додати молярну масу цього атома багаторазово. Наприклад, якщо ви хочете знайти молярну масу AgNO3, ви повинні додати масу кисню три рази, адже в цій молекулі три атома кисню.

  7. 7

    Розрахуйте кінцеву концентрацію. Ми маємо масу нашого розчиненої речовини в грамах, і ми знаємо обсяг пробного забору води. Все, що залишилося зробити, це розділити: .00438 g NaCl / .003 L = 1.46 гр NaCl / л
    • Солоність морської води приблизно складає 35 гр NaCl л. Інакше кажучи, наш акваріум і близько не підійшов до солоності, достатньої для морських риб.

Поради

  • Ag + 2 HNO3> AgNO3 + NO2 + H2O
  • Хоча розчинена речовина і розчинник можуть бути в різному агрегатному стані (тверде, рідке, газоподібне), поки вони відокремлені, розчин, утворений під час розчинення в розчиннику розчиняється речовини, має таке ж агрегатний стан, як і розчинена речовина.
  • Ось відео-інструкція: [1]
  • Використовуйте тільки прозорий пластик або скляний посуд.

Попередження

  • Зберігайте розчин AgNO3 в запечатаній темній пляшці, так як він світлочутливий.
  • Будьте обережні, коли працюєте з сильними кислотами. Працюйте під витяжкою або на свіжому повітрі.
  • Одягайте захисні окуляри і рукавички.
  • Якщо ви хочете повернути ваше срібло, тоді: Cu (s) + 2 AgNO3 (aq)> Cu (NO3) 2 + 2 Ag (s) Де (s) означає «твердий».