Home News

Как Рассчитать Концентрацию Раствора

29.08.2018

видео Как Рассчитать Концентрацию Раствора

Химия. Концентрация вещества. Центр онлайн-обучения «Фоксфорд»

Содержимое:

5 метода:

Раствор – это однородная смесь, состоящая из частиц растворенного вещества и растворителя. Концентрация является величиной, характеризующей отношение количества растворенного вещества к объему раствора. Для нахождения концентрации раствора есть множество причин, но процесс вычисления одинаков (не важно, находите ли вы концентрацию хлора в бассейне или проводите анализ крови). Эта статья расскажет вам, как вычислять концентрацию растворов, а также затронет тему ухода за аквариумом.



Шаги

Метод 1 Основы

1 Терминология. Концентрация – это отношение количества растворенного вещества к объему раствора. Например, если вам нужно смешать сахар и уксус, вычислите концентрацию сахара в полученном растворе. Далее приведена соответствующая терминология. Сахар – это растворенное вещество. Необходимо вычислить концентрацию растворенного вещества. Уксус – это растворитель, в котором растворяется некоторое вещество (в нашем примере это сахар). Смешав раствор и растворенное вещество, вы получите раствор. Для вычисления концентрации необходимо найти общий объем раствора, который равен сумме количества растворенного вещества и растворителя. Не перепутайте растворенное вещество с растворителем. 2 Способы выражения концентрации. Так как существуют различные способы выражения количества вещества, то есть несколько способов выразить концентрацию раствора. Вот наиболее распространенные способы выражения концентрации: Граммы на литр (г/л). Это отношение массы растворенного вещества, выраженной в граммах, к объему раствора, выраженному в литрах. Такой подход обычно применяется к растворам, в которых растворенное вещество является твердым веществом. Молярность (М). Это отношение количества растворенного вещества, выраженное в молях, к объему раствора (моль – это единица измерения количества вещества). Миллионная доля (ppm). Это отношение количества растворенного вещества, выраженное в граммах или миллиграммах, к одному миллиону единиц раствора. Обычно используется для нахождения концентрации сильно разбавленных водных растворов. Процентный состав (%). Это отношение количества растворенного вещества, выраженное в граммах, к ста частям раствора.

Метод 2 Вычисление концентрации – граммы на литр

1 Этот метод применяется при вычислении концентрации раствора, когда растворенным веществом является твердое вещество, а количество растворенного вещества и объем растворителя не являются микроскопическими. Если количество растворенного вещества значительно меньше грамма, а объем растворителя значительно меньше литра, воспользуйтесь одним из других методов, описанных в этой статье. Рассмотрим задачу: найдите концентрацию (в граммах на литр) раствора, полученного при растворении 3 мл поваренной соли в 2000 мл воды. 2 Конвертируйте единицы измерения количества растворенного вещества в граммы. Если же количество растворенного вещества дано в граммах, перейдите к следующему шагу. Преобразовать в граммы другие единицы измерения массы (например, килограммы) довольно легко, но это не так просто с единицами измерения объема (например, с литрами). У каждого вещества есть плотность, равная отношению определенной массы вещества к занимаемому этим веществом объему. Найдите плотность растворенного вещества и умножьте ее на данное вам количество вещества, выраженное в единицах измерения объема (при этом убедитесь, что единицы измерения соответствуют друг другу). В нашем примере растворенное вещество – это соль, количество которой выражено в единицах измерения объема (мл); поэтому необходимо преобразовать миллилитры в граммы. Плотность поваренной соли равна 1,15 г/мл. Если плотность не дана, найдите ее в учебнике по химии или в интернете. Помните, что единицы измерения плотности должны соответствовать единицам измерения растворенного вещества (в нашем примере плотность должна измеряться в г/мл). Преобразование миллилитров в граммы: 3 мл x (1,15 г / 1 мл) = 3,45 г соли. 3 Конвертируйте единицы измерения объема растворителя в литры. В большинстве задач объем растворителя указан в литрах; если это ваш случай, перейдите к следующему шагу. В нашем примере объем воды равен 2000 мл. Преобразуйте миллилитры в литры. Так как 1 л = 1000 мл, то (1 л / 1000 мл) x (2000 мл) = 2 л воды. Обратите внимание, что преобразование записано таким образом, что «мл» сокращаются. Если вы запишете конвертацию в виде 1000 мл / 1 л x 2000 мл, вы получите неверный результат. 4 Разделите массу растворенного вещества на объем растворителя. Вы найдете концентрацию соли, выраженную в г/л. В нашем примере: 3,45 г соли / 2 л воды = 1,725 г/л 5 Преобразование формулы для случаев с большими количествами веществ. На самом деле при вычислении концентрации вы должны делить на объем раствора (сумма объема растворителя и растворенного вещества), а не растворителя. При растворении небольшого количества твердого вещества в большом объеме жидкости это не играет особой роли, поэтому делите на объем растворителя, а не раствора (как показано в нашем примере). Если же объем растворенного вещества довольно большой, используйте следующую формулу: (масса растворенного вещества, граммы)/(объем растворенного вещества, литры + объем растворителя, литры). В нашем примере: 3,45 г соли / (2 л воды + 0,003 л соли) = 1,722 г/л. Разница между этим и предыдущим результатом составляет 0,003 г/л. Это крошечное значение, которым можно пренебречь.

Метод 3 Вычисление концентрации – процентный состав или миллионная доля

1 Этот метод используется в том случае, если в задаче требуется найти «процентный состав» или «миллионную долю». Найдя массы растворенного вещества и растворителя, вы запросто вычислите процент растворенного вещества. Рассмотрим задачу: в 1,2 л горячей воды растворяют 10 г какао-порошка. Найдите процент растворенного какао-порошка, а затем выразите результат в миллионных долях. 2 Конвертируйте единицы измерения в граммы, если какая-либо величина дана в единицах измерения объема (литрах, миллилитрах). Для этого найдите плотность вещества. Если плотность не дана, найдите ее в учебнике по химии или в интернете. Помните, что единицами измерения плотности должны выступать г/(единицы измерения количества вещества, данные в задаче). Умножьте плотность вещества на его объем, и вы получите массу вещества, выраженную в граммах. В нашем примере дано 1,2 л воды. Плотность воды равна 1000 г/л, поэтому: (1000 г / 1 л) x 1,2 л = 1200 г. Так как масса какао-порошка дана в граммах, ничего конвертировать не нужно. 3 Вычислите процентный состав. Для этого воспользуйтесь формулой: (масса растворенного вещества, граммы / ( масса растворенного вещества, граммы + масса растворителя, граммы )) x 100. Масса раствора равна сумме массы растворенного вещества и массы растворителя. В наше примере: 10 + 1200 = 1210 г. Концентрация какао-порошка равна (10 г какао-порошка) / (1210 г раствора) = 0,00826 Умножьте это значение на 100, чтобы получить проценты: 0,00826 х 100 = 0,826%. 4 Вычислите миллионную долю. Проценты на самом деле являются «сотой долей», поэтому миллионная доля вычисляется аналогичным способом. Формула: (масса растворенного вещества, граммы / ( масса растворенного вещества, граммы + масса растворителя, граммы )) x 1000000. В экспоненциальном представлении эта формула записывается так: (масса растворенного вещества, граммы / ( масса растворенного вещества, граммы + масса растворителя, граммы )) x 106. В нашем примере: (10 г какао-порошка) / (1210 г раствора) = 0,00826 0,00826 х 10 6 = 8260 долей на миллион. Как правило, миллионная для вычисляется в тех случаях, когда значения неудобно выражать в виде процентов. Наш пример мы использовали просто для удобства.

Метод 4 Вычисление молярности

1 Молярность определяется числом молей растворенного вещества. Ее легко найти, если вы знаете массу вашего вещества и его химическую формулу. Если у вас нет этой информации, или вы не знаете, что такое «моли», воспользуйтесь другим методом вычисления концентрации. Рассмотрим задачу: найдите молярность раствора, полученного при растворении 25 г гидроксида калия в 400 мл воды. Если количество растворенного вещества дано не в граммах, преобразуйте единицы измерения в граммы. 2 Вычислите молярную массу растворенного вещества. Каждый химический элемент имеет определенную молярную массу, которая равна отношению массы вещества к количеству моль этого вещества. Молярная масса равна атомной массе элемента, которую можно найти в таблице Менделеева (под химическим символом и названием элемента). Для вычисления молярной массы растворенного вещества сложите молярные массы элементов, из которых состоит растворенное вещество. В нашем примере растворенным веществом является гидроксид калия. Его химическая формула: КОН (химическую формулу можно найти в учебнике по химии или в интернете). В таблице Менделеева или найдите атомную массу каждого элемента: K = 39,0; О = 16,0; H = 1,0. Сложите атомные массы и получите молярную массу растворенного вещества. В нашем примере: 39 + 16 + 1 = 56 г/моль. Если молекула содержит несколько атомов одного элемента, сложите атомную массу каждого атома. Например, молярная масса воды (H2O) равна 1+1+16 = 18 г/моль. 3 Вычислите количество растворенного вещества в молях. Вычислив молекулярную массу (г/моль), вы можете найти количество молей. Для этого воспользуйтесь формулой: (масса растворенного вещества, граммы) x (1 / молярная масса) В нашем примере: 25г x (1 / 56 г/моль) = 0,45 моль. 4 Для вычисления молярности разделите полученное число молей растворенного вещества на объем раствора (в литрах). Если нужно, преобразуйте единицы измерения количества раствора в литры. В нашем примере дано 400 мл воды, что равно 0,4 л. Молярность гидроксида калия в растворе равна: 0,45 моль / 0,4 л = 1,125 М (молярность). (Вы получите точный результат, если не будете округлять цифры.) Как правило, объемом растворенного вещества можно пренебречь, так как он вносит несущественный вклад. Если же объем растворенного вещества довольно большой, обязательно учитывайте его.

Метод 5 Вычисление концентрации титрованием

1 Титрование – это способ вычисления количества растворенного вещества в растворе. Для титрования необходимо провести химическую реакцию между растворенным веществом и другим реагентом (который, как правило, также растворим в жидком растворе). Зная количество второго реагента и уравнение химический реакции между ним и растворенным веществом, вы можете вычислить количество растворенного вещества через нахождение количества реагента, которое необходимо добавить для завершения реакции. Таким образом, титрование может применяться для вычисления концентрации раствора, когда вы не знаете количества растворенного вещества. Если вы знаете количество растворенного вещества, для вычисления концентрации раствора воспользуйтесь другим методом. 2 Для проведения титрования потребуется чистое и точное химическое оборудование. Поставьте коническую колбу под бюретку; кончик бюретки не должен прикасаться к стенкам колбы. Перед титрованием промойте и высушите оборудование. 3 Измерьте некоторое количество раствора, концентрацию которого необходимо найти, и налейте этот раствор в колбу. Растворенное вещество равномерно распределяется по всему раствору, поэтому концентрация некоторого количества раствора будет равна концентрации всего раствора. Раствор, концентрация которого известна, налейте в бюретку; запишите объем этого раствора, который вступит в реакцию с вашим раствором. Вы отнимите конечный объем, чтобы найти общее количество раствора, используемое в реакции. Примечание: если вы не наблюдаете реакцию между раствором в колбе и раствором в бюретке, в колбу добавьте химический индикатор – соединение, позволяющее увидеть точку эквивалентности или конечную точку титрования. В титровании, как правило, применяются кислотно-основные и окислительно-восстановительные индикаторы, но могут использоваться и другие индикаторы. Почитайте учебник по химии или посмотрите в интернете, чтобы определить индикатор, соответствующий вашей реакции. 4 Постепенно влейте раствор из бюретки (этот раствор называется титрантом) в колбу. Для того, чтобы смешать два раствора, используйте стеклянную палочку. Если вы видите, что жидкость в колбе меняет цвет, пузырится и тому подобное, то вы наблюдаете за реакцией. Если же вы используете индикатор, вы будете видеть цветные вспышки каждый раз, когда капли титранта будут попадать в колбу. Если реакция приводит к изменению уровня рН или химического потенциала, положите в колбу измеритель кислотности или потенциометр, чтобы наблюдать за реакцией. Для более точного титрования следите за уровнем рН или потенциалом (как указано выше) и записывайте показания приборов после каждого добавления небольшого количества титранта. Постройте график зависимости уровня рН или потенциала от количества добавленного титранта. В точках эквивалентности реакции кривая будет менять свое направление. 5 Замедлите титрование. При приближении реакции к конечной точке замедлите титрование, уменьшив скорость вливания титранта в колбу. Если вы используете индикатор, вы заметите, что длительность цветных вспышек увеличилась. Уменьшите скорость вливания титранта до медленного капания и прекратите вливание титранта по достижении конечной точки реакции (при использовании индикатора об этом будет свидетельствовать постоянное изменение цвета). Запишите объем раствора, который остался в бюретке. Вычтите этот объем от первоначального объема раствора в бюретке, чтобы вычислить точный объем титранта, который вы использовали. 6 Вычислите количество растворенного вещества в вашем растворе. При помощи уравнения реакции между вашим раствором и титрантом найдите число моль растворенного вещества в колбе. Затем разделите полученный результат на объем раствора в колбе, чтобы найти молярность раствора, или конвертируйте число молей в граммы и разделите их на объем раствора, чтобы найти концентрацию в г/л. Для этого вам понадобятся базовые знания стехиометрии. Рассмотрим пример. Для титрования раствора HCl и воды, объем которого равен 60 мл, используется 25 мл 0,5 М NaOH. Найдите число молей HCl в растворе. Для начала найдите уравнение реакции NaOH и HCl: NaOH + HCl > H2O + NaCl В этом случае одна молекула NaOH реагирует с одной молекулой HCl и получаются продукты реакции (вода и NaCl.) Таким образом, после добавления такого количества NaOH, которое необходимо для нейтрализации HCl, число молей NaOH станет равным числу молей HCl в колбе. Теперь найдем количество NaOH в молях. 25 мл NaOH = 0,025 л NaOH х (0,5 моль NaOH / 1 л) = 0,0125 моль NaOH. Так как из уравнения реакции следует, что число молей NaOH равно числу молей HCl, то в растворе содержится 0,0125 моль HCl. 7 Вычислите концентрацию раствора. Определив количество растворенного вещества в растворе, вы запросто найдете концентрацию, выраженную молярностью. Для этого разделите число молей растворенного вещества на объем образца раствора (который вы наливали в колбу). В нашем примере: 0,0125 моль HCl х (1 / 0,060 л) = 0,208 M HCl. Для преобразования молярность в г/л, миллионную долю или проценты конвертируйте число молей растворенного вещества в единицы измерения массы (при помощи молярной массы растворенного соединения). Для нахождения процентов или миллионной доли также необходимо преобразовать объем раствора в единицы измерения массы (при помощи плотности или просто взвесив раствор), а затем результат умножить на 102 или 106, соответственно.

Советы

Растворенное вещество и растворитель по отдельности могут быть твердыми, жидкими или газообразными. Но раствор имеет такое же агрегатное состояние, как и растворитель. Для титрования используйте прозрачную пластиковую или стеклянную посуду.

Предупреждения

Перед титрованием наденьте защитные очки и перчатки. Будьте осторожны при работе с сильными кислотами. Делайте это под вытяжным колпаком или на свежем воздухе.

Прислал: Никитина Алла . 2017-11-05 14:56:20


МОЛЯРНАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ (МОЛЯРНОСТЬ). СПОСОБЫ ВЫРАЖЕНИЯ СОСТАВА РАСТВОРОВ

Ссылки по теме:

Новости

rss