Innehåll

• Steg
• Råd
• Varning

Inom kemi, lösning är en homogen blandning av löst och Lösningsmedel lösa upp den lösta produkten. Koncentration är ett mått på mängden löst ämne i ett lösningsmedel. Det finns många anledningar att beräkna koncentrationen av en lösning, men metoden är densamma oavsett om du behöver testa klornivån i ett bad eller analysera ett blodprov för att rädda liv. Denna artikel kommer att ge grundläggande kunskaper om lösningskemi, följt av detaljerade instruktioner om en mycket vanlig praktisk tillämpning - akvariumunderhåll.

Steg

Metod 1 av 5: Lär dig grunderna i koncentration

1. 

   Lär dig ordförråd. Koncentration är förhållandet mellan massan av den upplösta substansen och massan av hela blandningen. Om du till exempel ska lösa upp socker och ättika tillsammans för ett experiment måste du beräkna koncentrationen av socker i blandningen. Nedan följer en beskrivning av varje komponent i resultatet av ett kemiskt problem:
   • Socker är löstdvs ingrediensen är upplöst. Du mäter koncentrationen av det lösta ämnet.
   • Vinäger är Lösningsmedel, vilket betyder ämnet där du löser upp ett annat ämne.
   • Efter att du blandat dem kommer du att ha en lösning. För att beräkna koncentrationen behöver du få den totala massan av lösningen, detta kan hittas genom att lägga samman massan av lösningsmedel och massan av lösningsmedel.
   • Om du inte kommer ihåg vilka lösningsmedel och vilka lösningsmedel kommer du ihåg detta exempel.

2. 

   
   
   Lär dig att skriva koncentrationer. Eftersom det finns olika sätt att visa ämnets "massa" finns det också mer än ett sätt att skriva koncentrationen. Dessa är de vanligaste:
   • Gram per liter (g / l). Det är helt enkelt massan i gram löst ämne i en given volym lösning. Används ofta för lösningsmedel och flytande lösningsmedel, såsom socker och vinäger i exemplet ovan.
   • Molekoncentration (M). Antal mol löst ämne dividerat med lösningsvolymen. Mol är en måttenhet i kemi som används för att beskriva antalet atomer eller molekyler i ett ämne.
   • Delar per miljon (ppm). Antal enheter (vanligtvis gram eller milligram) löst ämne per miljon enheter lösning. Används vanligtvis för mycket utspädda vattenlösningar.
   • Procentuell sammansättning. Antalet delar (vanligtvis gram) löst ämne i hundra procent lösning. Procentsymbolen betyder "i 100", så du kan enkelt skriva bråk i procent.
   annons

Metod 2 av 5: Beräkna koncentrationen i gram per liter

1. 

   
   
   Lär dig hur du använder denna metod. Detta är ett användbart sätt att mäta koncentrationen när du löser fasta ämnen i en vätska och när du gör beräkningar med relativt stora lösningar som är lätta att mäta. Om mängden löst ämne endast är några milligram eller om lösningsmedlet finns i milliliter, bör du använda en annan metod.
   • Exempel på problem: Hitta koncentrationen (gram per liter) av en lösning beredd från 3 ml bordssalt till 2000 ml vatten. Skriv ditt svar i gram / liter.

2. 

   
   
   Konvertera massan av det lösta ämnet till gram. Hoppa över detta steg om lösningsmedlet (som är löst i en större mängd lösningsmedel) har vägs i gram. Om inte, måste du konvertera enheterna till gram. Att konvertera från massenheter (som kilogram) är enkelt om man tittar på omvandlingsfrekvensen, men att konvertera från volymenheter (som liter) är mer komplicerat. Varje ämne har sin egen densitet, vilket är det värde som definierar mängden materia som ingår i en enhetsvolym. Slå upp denna densitet och multiplicera den med volymvärdet för att få massan i gram, efter att du har kontrollerat att enheten matchar.
   • I exemplet ovan är salt det lösta ämnet. Salt mäts i enheter av volym (ml), så du måste konvertera det till gram.
   • Saltens densitet är 1,15 g / ml. Om problemet inte ger dessa uppgifter bör du slå upp det i en lärobok eller kemisk databas. Du måste antingen kontrollera densiteten i termer av den enhet du använder (gram per liter) eller konvertera den till rätt enheter.
   • För att hitta massan av salt närvarande i 3 ml, beräkna 3 ml × (/ _{1 ml}) = 3,45 gram salt.

3. 

   Konvertera lösningsmedelsdata till liter. Lösningsmedel mäts vanligtvis i volymenheter, så konvertering är ganska enkelt. Om problemet redan är lösningsmedel i liter, gå till nästa steg.
   • I exemplet ovan har vi 2000 ml vatten så vi måste konvertera det till liter.
   • Varje liter har 1000 ml, så konvertera genom beräkning (/ _{1000 ml}) x (2000 ml) = 2 liter vatten.
   • Observera att vi ordnar enhetsomvandlingen så att ml förstörs (en ovan, en nedan). Om du skriver som / _{1 l} x 2000 ml ger ett meningslöst resultat.

4. 

   Dela lösningsmedlet med lösningsmedlet. Nu när vi har vikten i gram löst ämne och volymen i liter lösningsmedel hittar du enkelt koncentrationen g / L genom att dela:
   • I exemplet ovan, / _{2 liter vatten} = 1725 g / 1 saltkoncentration.

5. 

   Ändra formeln för beräkning av stora lösningsmedel. I teorin borde vi beräkna koncentrationen av volymen av hela lösningen, det vill säga tillsätta volymen löst och lösningsmedel tillsammans. När man löser upp en liten mängd fasta ämnen i en stor mängd vätska är skillnaden i volym försumbar så att man kan ignorera den lösta volymen och bara använda lösningsmedelsvolymen, som tidigare gjort. Om den upplösta volymen är tillräckligt stor för att avsevärt ändra den totala volymen måste du ändra formeln till (g löst) / (L löst + L lösningsmedel).
   • I exemplet ovan, / (_{2 liter vatten} + 0,003 L salt) = 1722 g / 1.
   • Skillnaden mellan detta resultat och det ursprungliga resultatet är endast 0,003 g / L. Detta är en mycket liten avvikelse och nästan mindre än mätinstrumentens noggrannhet.
   annons

Metod 3 av 5: Beräkna koncentrationen i procent eller per miljon

1. 

   Lär dig hur du använder denna metod. Använd den här metoden om problemet ber att hitta "procentuellt innehåll" eller "massprocent". I kemi är du normalt mest bekymrad över massan av ett ämne. När du väl vet massan av löst ämne och lösningsmedel kan du hitta den lösta procentandelen relativt lätt genom att jämföra de två massorna.
   • Exempel på problem: Lös upp 10 g chokladpulver i 1,2 liter varmt vatten. Beräkna först viktprocenten choklad i lösning. Skriv sedan resultatet i delar per miljon.

2. 

   Konvertera siffror till gram. Om det finns några siffror i volymenheter (t.ex. liter eller milliliter) måste du konvertera dem till massenheter i gram. Eftersom varje ämne har en specifik vikt (volymmassa) måste du hitta dess specificitet innan du kan hitta massa:
   • Slå upp ämnets densitet i en lärobok eller leta upp den online. Konvertera denna densitet till ovanstående gram (den volymenhet som används i problemet) om de hittade uppgifterna inte är lämpliga. Multiplicera densiteten med ämnets volym så får du massa i gram.
   • Till exempel: Du har 1,2 liter vatten. Vattentätheten är 1000 gram per liter, så beräkna (/ _{1 l}) x 1,2 L = 1200 g.
   • Eftersom chokladmassan har givits i gram behöver du inte ändra den.

3. 

   Beräkna procentsatsen. När du har både den upplösta massan och lösningsmedelsmassan i gram, använd denna formel för att beräkna procentandelen: (/ (_{gram löst + gram lösningsmedel})) x 100.
   • Du har 10 gram choklad och du har upptäckt att vatten är 1200 gram. Hela lösningen (löst + lösningsmedel) har en vikt av 10 + 1200 = 1210 gram.
   • Chokladkoncentration i hel lösning = / _{(1210 gram lösning)} = 0,00826
   • Multiplicera detta värde med 100 för att få procentandelen: 0,00826 x 100 = 0,826, så det är det en blandning av 0,826% choklad.

4. 

   Beräkna ingredienser per miljon. Vi har redan "procent" så delar per miljon beräknas på exakt samma sätt. Formeln är (/ (_{gram löst + gram lösningsmedel})) x 1 000 000. Denna formel skrivs om i den matematiska notationen av (/ (_{gram löst + gram lösningsmedel})) x 10.
   • I exemplet ovan / _{(1210 gram lösning)} = 0,00826.
   • 0,00826 x 10 = 8260 ppm choklad.
   • Vanligtvis används delar per miljon för att mäta mycket små koncentrationer eftersom det är obekvämt att skriva i procent. För enkelhets skull använder vi också samma exempel.
   annons

Metod 4 av 5: Beräkna molkoncentrationen

1. 

   Vad behöver du för att tillämpa denna metod? För att beräkna molkoncentrationen måste du veta hur många mol av det lösta ämnet som finns, men du kan enkelt hitta denna siffra om du känner till massan av den lösta produkten och dess kemiska formel. Om du inte har all denna information eller inte har lärt dig begreppet "mol" inom kemi, använd en annan metod.
   • Exempel på problem: Vad är molariteten hos en lösning framställd genom att lösa 25 gram kaliumhydroxid i 400 ml vatten?
   • Om massan av löst ämne ges i andra enheter än gram, konvertera först till gram.

2. 

   Beräkna molmassan för löst ämne. Varje kemiskt grundämne har en känd "molär massa", massan av en mol av det grundämnet. Molmassan har samma värde som atommassan i det periodiska elementet, vanligtvis under den kemiska symbolen och namnet på varje element. Tillsätt helt enkelt molmassan för de beståndsdelar som utgör den lösta produkten för att hitta den molära massan av den lösta produkten.
   • I exemplet ovan används kaliumhydroxid som löst ämne. Leta upp detta ämne i en lärobok eller i databasen för kemiska formler online för den kemiska formeln för kaliumhydroxid: KOH.
   • Använd det periodiska systemet eller online-dokumentationen för att hitta elementets atommassa: K = 39,0; O = 16,0; H = 1,0.
   • Lägg till atommassorna tillsammans och skriv "g / mol" -enheten bakom för att få den molära massan. 39 + 16 + 1 = 56 g / mol.
   • För molekyler med mer än en atomtyp, lägg till atommassan för varje atomtyp. Till exempel H₂O har en molmassa av 1 + 1 + 16 = 18 g / mol.

3. 

   Beräkna antalet mol löst ämne. När du väl har en molär massa (g / mol) kan du konvertera mellan gram och mol. Du vet redan massan av löst ämne i gram, så du kan ändra den enligt följande (löst massa i gram) x (/ _{molär massa}) för att erhålla ett resultat i mol.
   • I exemplet ovan beräknar du 25 g x (/ eftersom du har 25 gram ämne med en molmassa på 56 g / mol. _{56 g / mol}) = cirka 0,45 mol KOH i lösning.

4. 

   Dela upp lösningsvolymen i liter för att hitta molkoncentrationen. Molekoncentration definieras som förhållandet mellan antalet mol upplöst material och antalet liter lösning. Konvertera lösningsvolymen till liter om det behövs och gör sedan beräkningen.
   • I det här exemplet har vi 400 ml vatten så det skulle vara 0,4 liter.
   • Molekoncentration av KOH i lösning är / _{0,4 liter} = 1.125 M. (Du får mer exakta resultat med en miniräknare och rundar inte några siffror förrän det sista steget.)
   • Vanligtvis kan du ignorera den upplösta volymen eftersom den inte väsentligt ändrar lösningsmedelsvolymen. Om du löser upp en mängd löst som är tillräckligt stor för att betydligt ändra volymen, mät volymen på den slutliga lösningen och använd den parametern.
   annons

Metod 5 av 5: Titrering för att beräkna koncentrationen av lösningen

1. 

   Vet när du ska titrera. Titrering är en teknik som används av kemister för att beräkna mängden löst ämne som finns i en lösning. För att utföra en titrering måste du skapa en kemisk reaktion mellan lösningsmedlet och en annan reaktant (vanligtvis också upplöst i en flytande lösning). Eftersom du vet den exakta mängden av den andra reaktanten och känner till den kemiska ekvationen för reaktionen mellan den substansen och den lösta produkten, kan du beräkna mängden löst ämne genom att bestämma mängden reagens som ska tillsättas lösningen först. när reaktionen med det lösta ämnet är klar.
   • Således är titrering en mycket bra metod för att beräkna koncentrationen av en lösning när du inte vet vad den ursprungliga lösta mängden är.
   • Om massan av löst substans i lösning är känd är ingen titrering nödvändig - bestäm helt enkelt lösningens volym och beräkna koncentrationen som visas i del ett.

2. 

   Förbered titreringsinstrumentet. För att titrera korrekt måste du ha rena, exakta och professionella kemiska instrument. I titreringsläget, placera Erlen-kolven under burettröret monterat på klämman. Burettrörets spets ska vila i kolvens hals utan att vidröra kolvens vägg.
   • Se till att all utrustning har rengjorts tidigare, skölj med avjoniserat vatten och låt torka.

3. 

   Häll lösningen i kolvar och rör. Mät en liten mängd lösning med okänd koncentration noggrant. När löst ämne väl är upplöst fördelas det jämnt genom hela lösningen, så koncentrationen av denna lilla provlösning blir densamma som den ursprungliga lösningen. Fyll buretröret med en känd koncentration av lösningen som kommer att reagera med din lösning. Registrera den exakta volymen av lösningen i burettröret - du kommer att subtrahera den slutliga volymen för att hitta den totala volymen som används i denna reaktion.
   • Notera: Om reaktionen mellan lösningen i burettröret och lösningen i kolven med okänd koncentration inte visar något uppenbart tecken på reaktion, måste du lägga till indikator in i burken. I kemi är en indikator en kemikalie som ändrar färg på lösningen när reaktionen når en ekvivalent eller slutpunkt. Indikatorer som används för titrering är vanligtvis sura och ger redoxreaktioner, men det finns många andra typer av indikatorer. Konsultera kemilärboken eller online-litteraturen för att hitta rätt indikator för reaktionen.

4. 

   Starta titreringen. Tillsätt långsamt lösningen från burettröret (kallas "titreringslösningen") i kolven. Använd en magnetomrörare eller glasstav för att blanda lösningen under reaktionen. Om reaktionen i lösningen är synlig kommer du att se tecken som färgförändring, bubblor, skapa en ny produkt etc. Om du använder en indikator kommer en färgad stråle att visas när släpp lösningen från burettröret till kolven.
   • Om reaktionen resulterar i en förändring av pH eller potential kan du doppa ett pH-papper eller potentiometer i kolven för att övervaka reaktionen.
   • För en mer exakt titrering måste du övervaka pH och potential som nämnts, registrera avläsningarna efter tillsats av titreringen i fasta små steg. Plotta pH eller potential med tillsatt volym titreringsmedel. Du kommer att se grafens lutning ändras mycket snabbt vid ekvivalenspunkten för reaktionen.

5. 

   Minska titreringshastigheten. När reaktionen närmar sig slutpunkten, minska titreringshastigheten droppe för droppe varje gång. Om du använder en indikator kan de färgade strålarna se längre ut. Fortsätt så långsamt som möjligt tills den sista droppen uppnås, vilket gör att reaktionen upphör precis där. När det gäller indikatorn måste du märka den första långvariga färgförändringen i reaktionen.
   • Spela in den slutliga volymen i burettröret. Genom att subtrahera detta från volymen på den ursprungliga lösningen i burettröret kan du hitta den exakta volymen för titreringslösningen som används.

6. 

   Beräkna massan av lösningen i lösningen. Använd den kemiska ekvationen för reaktionen mellan titreringsmedlet och lösningen för att hitta antalet mol löst i kolven. När du har hittat antalet mol upplöst, dividera med volymen av lösningen i kolven för att hitta den molära koncentrationen av lösningen, eller konvertera antalet mol till gram och dividera med volymen av lösningen för att hitta koncentrationen i g / L. . Detta kräver att du har en grundläggande kunskap om kvantkemi.
   • Antag till exempel att vi använder 25 ml 0,5 M NaOH för att titrera HCl-lösningen och vatten till motsvarande punkt. HCl-lösningen har en volym på 60 ml före titreringen. Hur många mol HCl finns det i lösning?
   • Låt oss först se den kemiska ekvationen för reaktionen mellan NaOH och HCl: NaOH + HCl> H₂O + NaCl.
   • I detta fall reagerar en mol NaOH med en mol HCl för att producera produkten (vatten och NaCl). Eftersom du bara tillsätter tillräckligt med NaOH för att neutralisera all HCl, kommer antalet mol NaOH som används i reaktionen att vara samma som antalet mol HCl i kolven.
   • Hitta massan av NaOH i mol. 25 ml NaOH = 0,025 L NaOH x (0,5 mol NaOH / 1 L) = 0,0125 mol NaOH.
   • Eftersom vi från reaktionsekvationen har dragit slutsatsen att antalet mol NaOH som används = antalet mol HCl i lösning kan vi dra slutsatsen att det finns 0,0125 mol HCl i lösning.

7. 

   Beräkna koncentrationen av lösningen. Nu när vi vet massan av det lösta ämnet i lösningen, är det lätt att hitta molkoncentrationen. Dela antalet mol löst i lösning med volymen testlösning (är inte volym av lösning som du tar prov från). Resultatet är molkoncentrationen av lösningen!
   • För att hitta molkoncentrationen för exemplet ovan delar du helt enkelt antalet mol HCl med volymen av lösningen i kolven. 0,0125 mol HCl x (1 / 0,060 L) = 0,208 M HCl.
   • För att konvertera molaritet till g / L, ppm eller en procentsats måste du konvertera det lösta ämnets molnummer till massa (använd den molära massan för den lösta blandningen). För ppm och procentsatser måste du också konvertera lösningens volym till massa (använd en omvandlingsfaktor som densitet eller helt enkelt väga) och multiplicera sedan med 10 respektive 10. med ppm och procentsatser.
   annons

Råd

• Även om lösningsmedel och lösningsmedel kan existera i olika former av materia (fast, flytande, gas) när de separeras kommer lösningen som bildas efter upplösning av lösningsmedlet i lösningsmedlet att ha samma fysiska form. Lösningsmedel.
• Använd endast plast eller glas vid titrering.

Varning

• Använd glasögon och handskar under titreringen.
• Var försiktig när du arbetar med starka syror. Testa i dragskåp när det är giftigt eller utomhus.