Способы химической концентрации, чтобы выразить это, единицы, моляльность и молярность

химическая концентрация является числовой мерой относительного количества растворенного вещества в растворе. Эта мера выражает отношение растворенного вещества к количеству или объему растворителя или раствора в единицах концентрации. Термин «концентрация» связан с количеством присутствующего растворенного вещества: раствор будет более концентрированным, в то время как больше растворенного вещества.

Эти единицы могут быть физическими, когда учитываются величины массы и / или объема компонентов раствора или химикатов, когда концентрация растворенного вещества выражается в единицах его молей или эквивалентов, принимая в качестве ссылки число Авогадро..

Таким образом, благодаря использованию молекулярных или атомных весов и числа Авогадро, можно преобразовать физические единицы в химические, выражая концентрацию определенного растворенного вещества. Таким образом, все единицы могут быть преобразованы для одного решения.

индекс

• 1 растворы разбавленные и концентрированные
• 2 способа выразить концентрацию
  • 2.1 Качественное описание
  • 2.2 Классификация по растворимости
  • 2.3 Количественные обозначения
• 3 единицы концентрации
  • 3.1 Единицы относительной концентрации
  • 3.2 Единицы разбавленной концентрации
  • 3.3 Единицы концентрации, основанные на молях
  • 3.4 Формальность и нормальность
• 4 молярность
  • 4.1 Упражнение 1
  • 4.2 Упражнение 2
• 5 Нормальность
  • 5.1 Расчет
  • 5.2 Упражнение 1
• 6 Молал
  • 6.1 Упражнение 1
• 7 Рекомендации и важные замечания по химической концентрации
  • 7.1 Объем раствора всегда больше, чем у растворителя
  • 7.2 Утилита молярности
  • 7.3 Формулы не запоминаются, но единицы или определения
• 8 ссылок 

Растворы разбавленные и концентрированные

Как это можно заметить, если концентрация очень разбавленная или концентрированная? На первый взгляд путем проявления каких-либо его органолептических или химических свойств; то есть те, которые воспринимают чувства или которые могут быть измерены.

Верхнее изображение показывает разбавление концентрации дихромата калия (K₂Cr₂О₇), который демонстрирует оранжевый цвет. Слева направо вы можете увидеть, как цвет уменьшает свою интенсивность при разбавлении концентрации, добавляя больше растворителя.

Это разбавление позволяет получить таким образом разбавленную концентрацию из концентрированной. Цвет (и другие «скрытые» свойства в его оранжевой области) изменяется так же, как и его концентрация, с физическими или химическими единицами.

Но каковы единицы химической концентрации? Среди них молярность или молярная концентрация раствора, которая связывает моли растворенного вещества с общим объемом раствора в литрах..

У вас также есть моляльность или также известная как молярная концентрация, которая относится к молям растворенного вещества, но которые содержатся в стандартизированном количестве растворителя или растворителя, который составляет ровно один килограмм..

Этот растворитель может быть чистым или, если раствор содержит более одного растворителя, молярность будет молей растворенного вещества на килограмм смеси растворителей..

И третья единица химической концентрации - это нормальная или нормальная концентрация раствора, которая выражает количество химических эквивалентов растворенного вещества на литр раствора..

Единица, в которой выражается нормальность, выражается в эквивалентах на литр (экв / л), а в медицине концентрация электролитов в сыворотке человека выражается в миллиэквивалентах на литр (мэкв / л)..

Способы выражения концентрации

Концентрация раствора может быть обозначена тремя основными способами, даже если они имеют большое разнообразие терминов и единиц в себе, которые могут использоваться для выражения меры этой величины: качественное описание, количественное обозначение и классификация в терминах растворимости.

В зависимости от языка и контекста, в котором вы работаете, вы можете выбрать один из трех способов выражения концентрации смеси..

Качественное описание

Используемое в основном на неформальном и нетехническом языке, качественное описание концентрации смеси выражается в форме прилагательных, которые в обобщенном виде указывают уровень концентрации, который имеет раствор..

Таким образом, минимальный уровень концентрации согласно качественному описанию соответствует уровню «разбавленного» раствора, а максимальный - «концентрированному»..

Мы говорим о разбавленных растворах, когда раствор имеет очень низкую долю растворенного вещества в зависимости от общего объема раствора. Если вы хотите разбавить раствор, вы должны добавить большее количество растворителя или искать способы уменьшить количество растворенного вещества..

Теперь мы говорим о концентрированных растворах, когда они имеют высокую долю растворенного вещества в зависимости от общего объема раствора. Чтобы сконцентрировать раствор, добавить больше растворенного вещества или уменьшить количество растворителя..

В этом смысле качественное описание называется этой классификацией не только потому, что в нем отсутствуют математические измерения, но и из-за его эмпирического качества (его можно отнести к визуальным особенностям, запахам и вкусам без необходимости научных доказательств)..

Классификация по растворимости

Растворимость концентрации обозначает максимальную емкость растворенного вещества, в котором находится раствор, в зависимости от таких условий, как температура, давление и вещества, которые растворены или суспендированы..

Растворы можно разделить на три типа в зависимости от уровня растворенного во время измерения растворенного вещества: ненасыщенные, насыщенные и перенасыщенные растворы..

- Ненасыщенными растворами являются те, которые содержат меньшее количество растворенного вещества, из которого раствор может раствориться. В этом случае раствор не достиг своей максимальной концентрации.

- Насыщенные растворы - это те, в которых максимальное количество растворенного вещества растворено в растворителе при определенной температуре. В этом случае существует баланс между обоими веществами, и раствор не может принять больше растворенного вещества (так как это может привести к выпадению осадка).

- Пересыщенные растворы имеют больше растворенного вещества, чем раствор принял бы в условиях равновесия. Это достигается путем нагревания насыщенного раствора, добавляя больше растворенного вещества, чем обычно. После охлаждения он не осаждает раствор автоматически, но любое нарушение может вызвать этот эффект из-за его нестабильности..

Количественная запись

В момент изучения раствора, который будет использоваться в технической или научной области, требуется точность, измеренная и выраженная в единицах, которые описывают концентрацию в соответствии с ее точными значениями массы и / или объема..

Вот почему существует ряд единиц, используемых для выражения концентрации раствора в его количественных обозначениях, которые делятся на физические и химические и которые, в свою очередь, имеют свои собственные подразделения.

Единицами физической концентрации являются единицы «относительной концентрации», выраженные в процентах. Существует три способа выражения процентных концентраций: массовые проценты, проценты по объему и проценты по объему.

Напротив, единицы химических концентраций основаны на молярных количествах, эквивалентах на грамм, частях на миллион и других характеристиках растворенного вещества по отношению к раствору..

Эти устройства являются наиболее распространенными из-за их высокой точности при измерении концентраций, и именно поэтому они обычно являются теми, которые вы хотите знать, чтобы работать с химическими растворами.

Единицы концентрации

Как описано в предыдущих разделах, при количественном расчете концентрации раствора расчеты должны основываться на существующих единицах для этой цели..

Кроме того, единицы концентрации делятся на единицы относительной концентрации, концентрации разбавленных, основанные на молях и другие дополнительные единицы..

Единицы относительной концентрации

Относительные концентрации выражены в процентах, как было указано в предыдущем разделе. Эти единицы делятся на массовый процентный процент, объемный процентный процент и массовый объемный процент и рассчитываются следующим образом:

- % массы = масса растворенного вещества (г) / масса всего раствора (г) х 100

- % объем = объем растворенного вещества (мл) / объем общего раствора (мл) х 100

- % масса / объем = масса растворенного вещества (г) / общий объем раствора (мл) х 100

В этом случае для расчета массы или объема общего раствора необходимо прибавить массу или объем растворенного вещества к массе растворителя..

Единицы разбавленной концентрации

Единицы разбавленной концентрации - это те, которые используются для выражения тех очень малых концентраций, которые находятся в виде следов в разбавленном растворе; Наиболее распространенное использование, которое представляется этим устройствам, - это обнаружение следов растворенного газа в другом веществе, которое загрязняет воздух..

Эти единицы указаны в виде частей на миллион (частей на миллион), частей на миллиард (частей на миллион) и частей на триллион (частей на миллион) и выражаются следующим образом:

- м.д. = 1 мг растворенного вещества / 1 л раствора

- ppb = 1 мкг растворенного вещества / 1 л раствора

- ppt = 1 нг растворенного вещества / 1 л раствора

В этих выражениях мг равен миллиграммам (0,001 г), мкг равен микрограммам (0,000001 г) и нг равен нанограммам (0,000000001 г). Эти единицы также могут быть выражены через объем / объем.

Единицы концентрации по молям

Единицами концентрации, основанными на молях, являются молярная доля, молярный процент, молярность и молярность (последние два лучше описаны в конце статьи).

Молярная доля вещества - это доля всех составляющих его молекул (или атомов) как функция от общих молекул или атомов. Он рассчитывается следующим образом:

X = количество молей вещества A / общее количество молей в растворе

Эта процедура повторяется для других веществ в растворе, принимая во внимание, что сумма Х + X_В + X_С ... должен быть равен единице.

Молярный процент работает аналогично Х, только это в зависимости от процента:

Молярный процент А = Х х 100%

В заключительном разделе молярность и моляльность будут обсуждаться подробно.

Формальность и нормальность

Наконец, есть две единицы концентрации, которые в настоящее время не используются: формальность и нормальность.

Формальность решения представляет собой вес-формулу-грамм на литр всего раствора. Это выражается как:

F = № P.F.G / L раствор

В этом выражении P.F.G равен весу каждого атома вещества, выраженному в граммах.

Вместо этого нормальность представляет собой количество растворенных эквивалентов, деленное на литры раствора, как указано ниже:

N = эквивалентные граммы растворенного вещества / л раствора

В указанном выражении эквивалентные граммы растворенного вещества можно рассчитать по количеству молей H⁺, Огайо^- или другие методы, в зависимости от типа молекулы.

молярность

Молярность или молярная концентрация растворенного вещества - это единица химической концентрации, которая выражает или связывает моли растворенного вещества (n), которые содержатся в одном (1) литре (л) раствора..

Молярность обозначается заглавной буквой М, и для определения молей растворенного вещества (n) граммы растворенного вещества (г) делятся на молекулярную массу (МВт) растворенного вещества..

Кроме того, молекулярная масса PM растворенного вещества получается из суммы атомных весов (Па) или атомной массы химических элементов, принимая во внимание пропорцию, в которой они объединяются для образования растворенного вещества. Таким образом, разные растворы имеют своих депутатов (хотя это не всегда так).

Эти определения обобщены в следующих формулах, которые используются для выполнения соответствующих расчетов:

Молярность: M = n (молей растворенного вещества) / V (литр раствора)

Количество молей: n = г растворенного вещества / PM растворенного вещества

Упражнение 1

Рассчитайте молярность раствора, который приготовлен с 45 г Ca (OH)₂ растворяется в 250 мл воды.

Первое, что нужно рассчитать, это молекулярный вес Ca (OH)₂ (гидроксид кальция). Согласно своей химической формуле, соединение представляет собой катион кальция и два оксидарильных аниона. Здесь вес электрона меньше или больше, чем у вида, пренебрежимо мал, поэтому взяты атомные веса:

Количество молей растворенного вещества будет тогда:

n = 45 г / (74 г / моль)

n = 0,61 моль Ca (OH)₂

Получают 0,61 моля растворенного вещества, но важно помнить, что эти моли растворяются в 250 мл раствора. Как определение молярности является родинок в литр или 1000 мл, тогда нужно сделать простое правило из трех, чтобы рассчитать число родинок в 1000 мл указанного раствора.

Если в 250 мл раствора есть => 0,61 моль растворенного вещества

           В 1000 мл раствора => х Сколько молей??

х = (0,61 моль) (1000 мл) / 250 мл

Х = 2,44 М (моль / л)

Другой способ

Другой способ получить родинки для применения формулы требует, чтобы вы взяли 250 мл на литры, также применяя правило трех:

Если 1000 мл => 1 литр

250 мл => x Сколько литров?

х = (250 мл) (1 л) / 1000 мл

х = 0,25 л

Подставляя тогда в формулу молярности:

М = (0,61 моль растворенного вещества) / (0,25 л раствора)

М = 2,44 моль / л

Упражнение 2

Что это означает, что раствор HCl составляет 2,5 М?

Раствор HCl составляет 2,5 моля, что означает, что в одном литре растворено 2,5 моля соляной кислоты..

нормальность

Нормальность или эквивалентная концентрация - это единица химической концентрации растворов, которая обозначается заглавной буквой N. Эта единица концентрации указывает на реакционную способность растворенного вещества и равна количеству эквивалентов растворенного вещества (Eq) между объемом раствора, выраженным в литрах..

N = экв / л

Количество эквивалентов (Eq) равно грамму растворенного вещества между эквивалентным весом (PEq).

 Eq = г растворенного вещества / PEq

Эквивалентный вес, или также известный как грамм-эквивалент, рассчитывается путем получения молекулярного веса растворенного вещества и деления его на эквивалентный коэффициент, который для целей суммирования в уравнении называется дзета-дельтой (ΔZ).

PEq = PM / ΔZ

расчет

Расчет нормальности будет иметь очень специфическое изменение эквивалентного фактора или ΔZ, которое также зависит от типа химической реакции, в которой участвует растворенное или химически активное вещество. Некоторые случаи этого изменения могут быть упомянуты ниже:

-Когда это кислота или основание, ΔZ или эквивалентный коэффициент, оно будет равно числу ионов водорода (Н⁺)  или гидроксила ОН^- иметь растворенное вещество Например, серная кислота (Н₂SW₄) имеет два эквивалента, потому что он имеет два кислотных протона.

-Когда речь идет о реакциях окисления-восстановления, ΔZ будет соответствовать числу электронов, участвующих в процессе окисления или восстановления, в зависимости от конкретного случая. Здесь вступает в игру балансировка химических уравнений и спецификация реакции.

-Кроме того, этот эквивалентный коэффициент или ΔZ будет соответствовать количеству ионов, которые осаждаются в реакциях, классифицированных как осаждение..

Упражнение 1

Определить нормальность 185 г Na₂SW₄ которые находятся в 1,3 л раствора.

Молекулярная масса растворенного вещества этого раствора будет вычислена первой:

Второй шаг - рассчитать эквивалентный коэффициент или ΔZ. В этом случае, так как сульфат натрия представляет собой соль, валентность или заряд катиона или металла Na⁺, который будет умножен на 2, который является индексом химической формулы соли или растворенного вещества:

не доступно₂SW₄ => ΔZ = Валенсийский катион x Субиндекс

ΔZ = 1 х 2

Чтобы получить эквивалентный вес, его заменяют в соответствующем уравнении:

 PEq = (142,039 г / моль) / (2 экв. / Моль)

 PEq = 71,02 г / экв.

И тогда вы можете приступить к вычислению количества эквивалентов, снова прибегнув к другому простому вычислению:

Уравнение = (185 г) / (71,02 г / экв.)

Количество эквивалентов = 2,605 Уравнение

Наконец, со всеми необходимыми данными нормальность теперь рассчитывается путем подстановки в соответствии с ее определением:

 N = 2,605 экв / 1,3 л

N = 2,0 N

моляльность

Молальность обозначается строчной буквой м и равно молям растворенного вещества, которые присутствуют в одном (1) килограмме растворителя. Он также называется молярной концентрацией и рассчитывается по следующей формуле:

m = молей растворенного вещества / кг растворителя

В то время как молярность устанавливает отношение молей растворенного вещества, содержащихся в одном (1) литре раствора, моляльность относится к молям растворенного вещества, которые существуют в одном (1) килограмме растворителя.

В тех случаях, когда раствор готовится с использованием более чем одного растворителя, молярность будет выражать то же, что и число молей растворенного вещества на килограмм смеси растворителей..

Упражнение 1

Определите моляльность раствора, который был приготовлен путем смешивания 150 г сахарозы (с₁₂H₂₂0₁₁) с 300 г воды.

Молекулярная масса сахарозы определяется в первую очередь, чтобы перейти к расчету молей растворенного вещества этого раствора:

Количество молей сахарозы рассчитывается:

n = (150 г сахарозы) / (342,109 г / моль)

n = 0,438 молей сахарозы

После того, как граммы растворителя взяты в килограммах, чтобы применить окончательную формулу.

Подставляя тогда:

m = 0,438 моль сахарозы / 0,3 кг воды

m = 1,46 моль C₁₂H₂₂0₁₁/ Кг В₂О

Хотя в настоящее время ведутся дебаты об окончательном выражении молальности, этот результат также может быть выражен как:

1,26 м₁₂H₂₂0₁₁ или 1,26 моль

В некоторых случаях считается выгодным выражать концентрацию раствора в терминах моляльности, поскольку массы растворенного вещества и растворителя не подвержены незначительным колебаниям или невидимым изменениям из-за воздействия температуры или давления; как это происходит в растворах с газообразным веществом.

Кроме того, указывается, что эта единица концентрации, относящаяся к конкретному растворенному веществу, не изменяется при наличии других растворенных веществ при растворении..

Рекомендации и важные замечания по химической концентрации

Объем раствора всегда больше, чем у растворителя.

По мере того, как решаются задачи решения, возникает ошибка интерпретации объема раствора, как если бы он был растворителем. Например, если один грамм шоколадного порошка растворяют в одном литре воды, объем раствора не равен объему одного литра воды..

Почему нет? Потому что растворенное вещество всегда будет занимать пространство между молекулами растворителя. Когда растворитель имеет высокое сродство к растворенному веществу, изменение объема после растворения может быть смехотворным или незначительным.

Но если нет, и даже больше, если количество растворенного вещества велико, изменение объема должно быть принято во внимание. Быть таким: Vsolvente + Vsoluto = Vsolución. Только в разбавленных растворах или в тех случаях, когда количество растворенного вещества мало, Vsolvente = Vsolution.

Об этой ошибке необходимо помнить, особенно при работе с жидкими растворами. Например, если вместо растворения шоколадного порошка мед растворяют в спирте, то объем добавленного меда будет оказывать существенное влияние на общий объем раствора..

Следовательно, в этих случаях объем растворенного вещества должен быть добавлен к объему растворителя..

Утилита молярности

-Знание Молярности концентрированного раствора позволяет проводить расчеты разбавления с использованием простой формулы M1V1 = M2V2, где M1 соответствует исходной Молярности раствора, а M2 - Молярности раствора, который вы хотите приготовить из раствора с M1.

-Зная Молярность решения, вы можете легко вычислить Нормальность решения, используя следующую формулу: Нормальность = число эквивалентов x M

Формулы не запоминаются, но единицы или определения

Однако память иногда не может запомнить все уравнения, относящиеся к расчетам концентрации. Для этого очень полезно иметь четкое определение каждой концепции.

Из определения, единицы написаны с использованием коэффициенты пересчета выразить те, которые соответствуют тому, что вы хотите определить.

Например, если у вас есть молальность и вы хотите преобразовать ее в нормальность, выполните следующие действия:

(моль / кг растворителя) x (кг / 1000 г) (г растворителя / мл) (мл растворителя / мл раствора) (1000 мл / л) (экв / моль)

Обратите внимание, что (г растворителя / мл) представляет собой плотность растворителя. Термин (мл растворителя / мл раствора) относится к тому, какой объем раствора фактически соответствует растворителю. Во многих упражнениях этот последний член равен 1 по практическим соображениям, хотя он никогда не бывает полностью верным.

ссылки

1. Вводная химия- 1^улица Канадское издание. Количественные единицы концентрации. Глава 11 Решения. Взято из: opentextbc.ca
2. Wikipedia. (2018). Эквивалентная концентрация Взято из: en.wikipedia.org
3. PharmaFactz. (2018). Что такое молярность? Взято из: pharmafactz.com
4. Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. Химия. (8-е изд.). CENGAGE Learning, стр. 101-103, 512, 513.
5. Водные растворы - молярность. Взято из: chem.ucla.edu
6. Quimicas.net (2018). Примеры нормальности. Получено с: quimicas.net.