Содержание

• Шаги
• Совет
• Предупреждение

В химии, решение представляет собой однородную смесь растворенный а также Растворитель растворите растворенное вещество. Концентрация представляет собой меру количества растворенного вещества в растворителе. Есть много причин для расчета концентрации раствора, но метод один и тот же независимо от того, нужно ли вам проверить уровень хлоридов в ванне или проанализировать образец крови для спасения жизней. Эта статья предоставит некоторые базовые знания химии растворов, а затем подробные инструкции по очень распространенному практическому применению - уходу за аквариумом.

Шаги

Метод 1 из 5. Изучите основы концентрации.

1. 

   Выучите словарный запас. Концентрация - это отношение массы растворенного вещества к массе всей смеси. Например, если вы собираетесь растворить сахар и уксус вместе для эксперимента, вам нужно рассчитать концентрацию сахара в смеси. Ниже приводится описание каждого компонента результата химической проблемы:
   • Сахар растворенное вещество, то есть ингредиент растворен. Вы измеряете концентрацию растворенного вещества.
   • Уксус Растворитель, означающее вещество, в котором вы растворяете другое вещество.
   • После их смешивания у вас будет один решение. Чтобы рассчитать концентрацию, вам нужно получить общую массу раствора, это можно найти, сложив массу растворенного вещества и массу растворителя.
   • Если вы не помните, какие растворители и какие растворители, запомните этот пример.

2. 

   
   
   Научитесь писать концентрации. Поскольку существуют разные способы представления «массы» вещества, существует также несколько способов записать концентрацию. Это самые распространенные:
   • Грамм на литр (г / л). Это просто масса растворенного вещества в граммах в данном объеме раствора. Часто используется для растворителей и жидких растворителей, таких как сахар и уксус в приведенном выше примере.
   • Молярная концентрация (M). Число молей растворенного вещества, деленное на объем раствора. Мол - это единица измерения в химии, используемая для описания количества атомов или молекул вещества.
   • Частей на миллион (ppm). Количество единиц (обычно граммов или миллиграммов) растворенного вещества на миллион единиц раствора. Обычно используется для очень разбавленных водных растворов.
   • Процентный состав. Количество частей (обычно в граммах) растворенного вещества, присутствующего в стопроцентном растворе. Символ процента означает «из 100», поэтому вы можете легко записать дробь в процентах.
   рекламное объявление

Метод 2 из 5. Рассчитайте концентрацию в граммах на литр.

1. 

   
   
   Узнайте, как применять этот метод. Это полезный способ измерения концентрации при растворении твердых веществ в жидкости и при расчетах с относительно большими растворами, которые легко измерить. Если количество растворенного вещества составляет всего несколько миллиграммов или растворитель указан в миллилитрах, вам следует использовать другой метод.
   • Пример проблемы: Найдите концентрацию (граммы на литр) раствора, приготовленного из 3 мл поваренной соли на 2000 мл воды. Напишите свой ответ в граммах на литр.

2. 

   
   
   Преобразуйте массу растворенного вещества в граммы. Если растворенное вещество (которое растворено в большем количестве растворителя) было взвешено в граммах, пропустите этот шаг. Если нет, вам необходимо перевести единицы в граммы. Преобразование из единиц массы (например, килограммов) просто, если вы посмотрите на коэффициенты преобразования, но преобразование из единиц объема (например, литров) сложнее. У каждого вещества своя плотность, которая определяет количество вещества, содержащегося в единице объема. Найдите эту плотность и умножьте ее на значение объема, чтобы получить массу в граммах, предварительно убедившись, что единицы измерения совпадают.
   • В приведенном выше примере солью является растворенное вещество. Соль измеряется в единицах объема (мл), поэтому вы должны переводить ее в граммы.
   • Плотность соли 1,15 г / мл. Если проблема не дает этих данных, вам следует поискать ее в учебнике или химической базе данных. Вы должны найти плотность в единицах, которые вы используете (граммы на литр), или преобразовать ее в правильные единицы.
   • Чтобы найти массу соли в 3 мл, рассчитайте 3 мл × (/ _{1 мл}) = 3,45 грамма соли.

3. 

   Преобразуйте данные растворителя в литры. Растворители обычно измеряются в единицах объема, поэтому преобразование довольно просто. Если проблема уже выражена в литрах, переходите к следующему этапу.
   • В приведенном выше примере у нас есть 2000 мл воды, поэтому его нужно преобразовать в литры.
   • В каждом литре 1000 мл, поэтому пересчитайте по расчету (/ _{1000 мл}) x (2000 мл) = 2 литра воды.
   • Обратите внимание, что мы организуем преобразование единиц таким образом, чтобы мл был уничтожен (один вверху, один внизу). Если вы напишите как / _{1 л} х 2000 мл даст бессмысленный результат.

4. 

   Разделите растворитель на растворенное вещество. Теперь, когда у нас есть вес в граммах растворенного вещества и объем в литрах растворителя, вы легко найдете концентрацию г / л, разделив:
   • В приведенном выше примере / _{2 литра воды} = 1,725 ​​г / л концентрация соли.

5. 

   Измените формулу для расчета больших растворенных веществ. Теоретически мы должны рассчитывать концентрацию по объему всего раствора, то есть складывать объем растворенного вещества и растворителя вместе. При растворении небольшого количества твердых веществ в большом количестве жидкости разница в объеме незначительна, поэтому вы можете игнорировать объем растворенного вещества и использовать только объем растворителя, как это делалось ранее. Если объем растворенного вещества достаточно велик, чтобы существенно изменить общий объем, вам необходимо изменить формулу на (г растворенного вещества) / (л растворенного вещества + л растворителя).
   • В приведенном выше примере / (_{2 литра воды} + 0,003 л соли) = 1,722 г / л.
   • Разница между этим результатом и исходным результатом составляет всего 0,003 г / л. Это очень небольшое отклонение и почти меньше точности измерительных приборов.
   рекламное объявление

Метод 3 из 5. Рассчитайте концентрацию в процентах или на миллион

1. 

   Узнайте, как применять этот метод. Используйте этот метод, если проблема требует найти «процентное содержание» или «массовый процент». В химии обычно больше всего интересует масса вещества. Как только вы узнаете массу растворенного вещества и растворителя, вы можете относительно легко найти процент растворенного вещества, сравнив две массы.
   • Пример проблемы: Растворите 10 г шоколадной пудры в 1,2 л горячей воды. Сначала рассчитайте весовой процент шоколада в растворе. Затем запишите результат в частях на миллион.

2. 

   Преобразуйте цифры в граммы. Если какие-либо числа указаны в единицах объема (например, в литрах или миллилитрах), вам необходимо преобразовать их в единицы массы в граммах. Поскольку у каждого вещества есть удельный вес (масса по объему), вы должны определить его специфичность, прежде чем сможете найти массу:
   • Посмотрите плотность вещества в учебнике или поищите в Интернете. Преобразуйте эту плотность в указанный выше грамм (единица объема, используемая в задаче), если найденные данные не подходят. Умножьте плотность на объем вещества, и вы получите массу в граммах.
   • Например: У вас 1,2 литра воды. Плотность воды составляет 1000 грамм на литр, поэтому рассчитайте (/ _{1 л}) х 1,2 L = 1200 г.
   • Поскольку шоколадная масса дана в граммах, менять ее нет необходимости.

3. 

   Рассчитайте процент. После того, как у вас есть масса растворенного вещества и масса растворителя в граммах, используйте эту формулу для вычисления процента: (/ (_{граммы растворенного вещества + грамм растворителя})) х 100.
   • У вас есть 10 граммов шоколада, и вы выяснили, что вода - это 1200 граммов. Весь раствор (растворенное вещество + растворитель) имеет вес 10 + 1200 = 1210 граммов.
   • Концентрация шоколада во всем растворе = / _{(1210 грамм раствора)} = 0,00826
   • Умножьте это значение на 100, чтобы получить процент: 0,00826 x 100 = 0,826, так что все смесь шоколада 0,826%.

4. 

   Рассчитайте ингредиенты на миллион. У нас уже есть «процент», поэтому доли на миллион рассчитываются точно так же. Формула (/ (_{граммы растворенного вещества + грамм растворителя})) х 1000000. Эта формула переписывается в математической записи (/ (_{граммы растворенного вещества + грамм растворителя})) х 10.
   • В приведенном выше примере / _{(1210 грамм раствора)} = 0,00826.
   • 0,00826 х 10 = 8260 частей на миллион шоколада.
   • Обычно доли на миллион используются для измерения очень малых концентраций, потому что писать в процентах неудобно. Для удобства мы также используем тот же пример.
   рекламное объявление

Метод 4 из 5. Рассчитайте молярную концентрацию.

1. 

   Что нужно для применения этого метода? Чтобы вычислить молярную концентрацию, вы должны знать, сколько молей растворенного вещества имеется, но вы можете легко найти эту цифру, если знаете массу растворенного вещества и его химическую формулу. Если у вас нет всей этой информации или вы не усвоили понятие «моль» в химии, воспользуйтесь другим методом.
   • Пример задачи: какова молярность раствора, полученного растворением 25 граммов гидроксида калия в 400 мл воды?
   • Если масса растворенного вещества указана в единицах, отличных от граммов, сначала конвертируйте в граммы.

2. 

   Рассчитайте молярную массу растворенного вещества.. Каждый химический элемент имеет известную «молярную массу» - массу одного моля этого элемента. Молярная масса имеет то же значение, что и атомная масса в периодической таблице элементов, обычно под химическим символом и названием каждого элемента. Просто добавьте молярную массу составляющих элементов, составляющих растворенное вещество, чтобы найти молярную массу растворенного вещества.
   • В приведенном выше примере в качестве растворенного вещества используется гидроксид калия. Найдите это вещество в учебнике или в онлайновой базе данных химических формул, чтобы узнать химическую формулу гидроксида калия: КОН.
   • Воспользуйтесь периодической таблицей или онлайн-документацией, чтобы найти атомную массу элемента: K = 39,0; О = 16,0; H = 1,0.
   • Сложите атомные массы вместе и запишите единицы «г / моль», чтобы получить молярную массу. 39 + 16 + 1 = 56 г / моль.
   • Для молекул с более чем одним типом атомов добавьте атомную массу каждого типа атомов. Например, H₂O имеет молярную массу 1 + 1 + 16 = 18 г / моль.

3. 

   Рассчитайте количество молей растворенного вещества. Когда у вас есть молярная масса (г / моль), вы можете конвертировать граммы в моль. Вам уже известна масса растворенного вещества в граммах, поэтому вы можете изменить ее следующим образом (масса растворенного вещества в граммах) x (/ _{молярная масса}) для получения результата в родинках.
   • В приведенном выше примере, поскольку у вас есть 25 граммов вещества с молярной массой 56 г / моль, рассчитайте следующим образом: 25 г x (/ _{56 г / моль}) = приблизительно 0,45 моль КОН в растворе.

4. 

   Разделите объем раствора в литрах, чтобы найти молярную концентрацию. Молярная концентрация определяется как отношение количества молей растворенного вещества к количеству литров раствора. При необходимости переведите объем раствора в литры, а затем выполните расчет.
   • В этом примере у нас есть 400 мл воды, поэтому это будет 0,4 литра.
   • Молярная концентрация КОН в растворе составляет / _{0,4 л} = 1,125 млн. (Вы получите более точные результаты с помощью калькулятора и не округляйте числа до последнего шага.)
   • Обычно вы можете игнорировать объем растворенного вещества, потому что он существенно не меняет объем растворителя. Если вы растворяете достаточно большое количество растворенного вещества, чтобы значительно изменить объем, измерьте объем окончательного раствора и используйте этот параметр.
   рекламное объявление

Метод 5 из 5: титрование для расчета концентрации раствора

1. 

   Знайте, когда нужно титровать. Титрование - это метод, используемый химиками для расчета количества растворенного вещества в растворе. Чтобы выполнить титрование, вы должны создать химическую реакцию между растворенным веществом и другим реагентом (обычно также растворенным в жидком растворе). Поскольку вы знаете точное количество второго реагента и знаете химическое уравнение реакции между этим веществом и растворенным веществом, вы можете рассчитать количество растворенного вещества, определив количество реагента, которое нужно добавить в раствор первым. когда реакция с растворенным веществом закончена.
   • Таким образом, титрование - очень хороший метод расчета концентрации раствора. когда вы не знаете, каково начальное количество растворенного вещества.
   • Если масса растворенного вещества в растворе известна, то титрование не требуется - просто определите объем раствора и рассчитайте концентрацию, как показано в Части 1.

2. 

   Подготовьте прибор для титрования. Для точного титрования у вас должны быть чистые, точные и профессиональные химические инструменты. В положении для титрования поместите колбу Эрлена под трубку бюретки, установленную на зажиме. Кончик трубки бюретки должен упираться в горловину колбы, не касаясь стенок колбы.
   • Убедитесь, что все оборудование было предварительно очищено, промойте деионизированной водой и дайте высохнуть.

3. 

   Раствор разлить по колбам и пробиркам. Точно отмерьте небольшое количество раствора неизвестной концентрации. После растворения растворенного вещества оно равномерно распределяется по всему раствору, поэтому концентрация этого небольшого раствора образца будет такой же, как и в исходном растворе. Заполните трубку бюретки раствором известной концентрации, который вступит в реакцию с вашим раствором. Запишите точный объем раствора в трубке бюретки - вы вычтите окончательный объем, чтобы найти общий объем, использованный в этой реакции.
   • Примечание: Если реакция между раствором в трубке бюретки и раствором в колбе неизвестной концентрации не показывает очевидных признаков реакции, необходимо добавить показатель в банку. В химии индикатор - это химическое вещество, которое меняет цвет раствора, когда реакция достигает эквивалентной или конечной точки. Индикаторы, используемые для титрования, обычно являются кислотными и вызывают окислительно-восстановительные реакции, но существует много других типов индикаторов. Обратитесь к учебнику химии или онлайн-литературе, чтобы найти правильный индикатор реакции.

4. 

   Начните титрование. Медленно добавьте раствор из трубки бюретки (называемый «раствор для титрования») в колбу. Используйте магнитную мешалку или стеклянную палочку для перемешивания раствора во время реакции. Если реакция в растворе видна, вы увидите такие признаки, как изменение цвета, пузырьки, создание нового продукта и т. Д., Если вы используете индикатор, то при использовании индикатора появится окрашенный луч. капнуть раствор из трубки бюретки в колбу.
   • Если реакция приводит к изменению pH или потенциала, вы можете окунуть pH-бумагу или потенциометр в колбу, чтобы контролировать реакцию.
   • Для более точного титрования вам необходимо контролировать pH и потенциал, как указано, записывая показания после добавления титранта с фиксированными небольшими приращениями. Постройте график pH или потенциала с добавленным объемом титранта. Вы увидите, что наклон графика меняется очень быстро в точке эквивалентности реакции.

5. 

   Уменьшите скорость титрования. По мере того, как реакция приближается к конечной точке, каждый раз уменьшайте скорость титрования по капле. Если вы используете индикатор, цветные лучи могут казаться длиннее. Действуйте как можно медленнее, пока последняя капля не заставит реакцию прекратиться именно там. Что касается индикатора, вы должны будете заметить первое длительное изменение цвета в реакции.
   • Запишите окончательный объем в трубке бюретки. Вычтя это из объема исходного раствора в трубке бюретки, можно найти точный объем используемого раствора для титрования.

6. 

   Рассчитайте массу растворенного вещества в растворе. Используйте химическое уравнение реакции между титрантом и раствором, чтобы определить количество молей растворенного вещества в колбе. После того, как вы нашли количество молей растворенного вещества, разделите на объем раствора в колбе, чтобы найти молярную концентрацию раствора, или преобразуйте количество молей в граммы и разделите на объем раствора, чтобы найти концентрацию в г / л. . Для этого вам нужны базовые знания квантовой химии.
   • Например, предположим, что мы используем 25 мл 0,5 М NaOH для титрования раствора HCl и воды до эквивалентной точки. Объем раствора HCl до титрования составлял 60 мл. Сколько молей HCl содержится в растворе?
   • Давайте сначала посмотрим на химическое уравнение реакции между NaOH и HCl: NaOH + HCl> H₂O + NaCl.
   • В этом случае один моль NaOH реагирует с одним моль HCl с образованием продукта (воды и NaCl). Поскольку вы добавляете ровно столько NaOH, чтобы нейтрализовать всю HCl, количество молей NaOH, используемых в реакции, будет таким же, как количество молей HCl в колбе.
   • Найдите массу NaOH в молях. 25 мл NaOH = 0,025 л NaOH x (0,5 моль NaOH / 1 л) = 0,0125 моль NaOH.
   • Поскольку мы вывели из уравнения реакции, что количество использованных молей NaOH = количеству молей HCl в растворе, мы можем сделать вывод, что в растворе содержится 0,0125 молей HCl.

7. 

   Рассчитайте концентрацию раствора. Теперь, когда мы знаем массу растворенного вещества в растворе, определить молярную концентрацию будет несложно. Разделите количество молей растворенного вещества в растворе на объем исследуемого раствора (не объем раствора, из которого отбирается проба). Результат - молярная концентрация раствора!
   • Чтобы найти молярную концентрацию для приведенного выше примера, просто разделите количество молей HCl на объем раствора в колбе. 0,0125 моль HCl x (1 / 0,060 л) = 0,208 М HCl.
   • Чтобы преобразовать молярность в г / л, ppm или процент, вы должны преобразовать молярное число растворенного вещества в массу (используйте молярную массу смеси растворенных веществ). Для частей на миллион и процентов необходимо также преобразовать объем раствора в массу (использовать коэффициент преобразования, например плотность или просто вес), а затем умножить на 10 или 10 соответственно. с миллионными долями и процентами.
   рекламное объявление

Совет

• Хотя растворенные вещества и растворители могут существовать в различных формах вещества (твердое, жидкое, газовое) при разделении, раствор, образованный после растворения растворенного вещества в растворителе, будет иметь такую ​​же физическую форму. Растворитель.
• При титровании используйте только пластиковую или стеклянную посуду.

Предупреждение

• Во время титрования надевайте очки и перчатки.
• Будьте осторожны при работе с сильными кислотами. Тестируйте в вытяжном шкафу, если он токсичен или на открытом воздухе.