Kemisk koncentration Måder at udtrykke det, Enheder, Molalitet og Molaritet

den kemisk koncentration er det numeriske mål for den relative mængde opløst stof i en opløsning. Denne foranstaltning udtrykker en forbindelse af opløste med hensyn til en mængde eller volumen af ​​opløsningsmidlet eller af opløsningen i koncentrationsenheder. Udtrykket "koncentration" er forbundet med mængden af ​​opløst stof: En opløsning vil være mere koncentreret, mens mere opløst stof har.

Disse enheder kan være fysiske, når størrelsen af ​​masse og / eller volumen af ​​komponenterne i opløsningen eller kemikalierne tages i betragtning, når koncentrationen af ​​det opløste stof udtrykkes i form af dets mol eller ækvivalenter under henvisning til antallet af Avogadro.

Ved anvendelse af molekylære eller atomvægte og antallet af Avogadro er det således muligt at omdanne de fysiske enheder til kemiske dem, når de udtrykker koncentrationen af ​​et bestemt opløst stof. Derfor kan alle enheder konverteres til den samme løsning.

indeks

• 1 opløsninger fortyndet og koncentreret
• 2 måder at udtrykke koncentration
  • 2.1 Kvalitativ beskrivelse
  • 2.2 Klassificering ved opløselighed
  • 2.3 Kvantitativ notation
• 3 koncentrationsenheder
  • 3.1 Enheder med relativ koncentration
  • 3.2 Enheder af fortyndet koncentration
  • 3.3 Koncentrationsenheder baseret på mol
  • 3.4 Formalitet og normalitet
• 4 Molaritet
  • 4.1 Øvelse 1
  • 4.2 Øvelse 2
• 5 Normalitet
  • 5.1 Beregning
  • 5.2 Øvelse 1
• 6 Molality
  • 6.1 Øvelse 1
• 7 Anbefalinger og vigtige noter om kemisk koncentration
  • 7.1 Volumenet af opløsningen er altid større end opløsningsmidlets
  • 7.2 Molarity
  • 7.3 Formlerne er ikke gemt, men enhederne eller definitionerne er
• 8 referencer 

Opløsninger fortyndet og koncentreret

Hvordan kan det bemærkes, om en koncentration er meget fortyndet eller koncentreret? Ved første øjekast ved manifestationen af ​​nogen af ​​dets organoleptiske eller kemiske egenskaber; det vil sige dem, der opfatter sanserne, eller som kan måles.

Det øverste billede viser en fortynding af en kaliumdichromatkoncentration (K₂Cr₂O₇), som udviser en orange farve. Fra venstre mod højre kan du se, hvordan farven reducerer dens intensitet, da koncentrationen er fortyndet og tilsættes mere opløsningsmiddel.

Denne fortynding gør det muligt på denne måde at opnå en fortyndet koncentration fra en koncentreret. Farve (og andre "skjulte" egenskaber i sin orange barm) ændres på samme måde som dens koncentration, enten med fysiske eller kemiske enheder.

Men hvad er de kemiske koncentrationsenheder? Blandt dem er molariteten eller molakoncentrationen af ​​en opløsning, der relaterer molene af opløst stof til det totale volumen af ​​opløsningen i liter.

Du har også molaliteten eller også kendt som molalkoncentration, som refererer til mol af opløst stof, men som er indeholdt i en standardiseret mængde opløsningsmiddel eller opløsningsmiddel, der er nøjagtigt et kilogram.

Dette opløsningsmiddel kan være rent, eller hvis opløsningen indeholder mere end et opløsningsmiddel, vil molaliteten være mol af opløsningen pr. Kg opløsningsmiddelblandingen.

Og den tredje enhed af kemisk koncentration er normaliteten eller den normale koncentration af en opløsning, der udtrykker antallet af kemiske ækvivalenter af opløst stof pr. Liter af opløsningen.

Den enhed, hvori normalitet udtrykkes, er i ækvivalenter pr. Liter (Eq / L), og i medicin udtrykkes koncentrationen af ​​elektrolytter i humant serum i milliækvivalenter pr. Liter (mEq / L).

Måder at udtrykke koncentration

Koncentrationen af ​​en løsning kan betegnes på tre hovedmåder, selv om de har et stort udvalg af termer og enheder i sig selv, der kan bruges til at udtrykke måling af denne værdi: den kvalitative beskrivelse, den kvantitative notation og klassifikationen i termer af opløselighed.

Afhængigt af hvilket sprog og kontekst du arbejder i, vælger du en af ​​tre måder at udtrykke koncentrationen af ​​en blanding på.

Kvalitativ beskrivelse

Anvendes hovedsageligt i uformelle og ikke-tekniske sprog, den kvalitative beskrivelse af koncentrationen af ​​en blanding udtrykkes i form af adjektiver, som generelt viser den koncentration, som en opløsning har..

På denne måde er minimumsniveauet af koncentration ifølge den kvalitative beskrivelse den for en "fortyndet" løsning, og maksimumet er "koncentreret".

Vi taler om fortyndede løsninger, når en opløsning har en meget lav andel opløst stof afhængigt af opløsningens totale volumen. Hvis du vil fortynde en opløsning, skal du tilføje en større mængde opløsningsmiddel eller se efter måder at reducere opløst stof.

Nu taler vi om koncentrerede løsninger, når de har en høj andel opløst stof afhængigt af det totale volumen af ​​opløsningen. For at koncentrere en opløsning tilsættes mere opløst stof eller reducerer mængden af ​​opløsningsmiddel.

I denne forstand kaldes kvalitativ beskrivelse denne klassifikation, ikke kun fordi den mangler matematiske målinger, men for dens empiriske kvalitet (kan tilskrives visuelle træk, lugt og smag uden behov for videnskabeligt bevis).

Klassificering ved opløselighed

Opløseligheden af ​​en koncentration angiver den maksimale kapacitet af opløst stof, som har en opløsning, afhængigt af forhold som temperatur, tryk og stoffer, der opløses eller suspenderes..

Løsningerne kan klassificeres i tre typer i overensstemmelse med deres opløst niveau opløst på tidspunktet for måling: umættede, mættede og overmættede opløsninger.

- Umættede løsninger er dem, der indeholder en mindre mængde opløst stof, hvorfra opløsningen kan opløses. I dette tilfælde har opløsningen ikke nået sin maksimale koncentration.

- Mættede opløsninger er dem, hvor den maksimale mængde opløst stof er opløst i opløsningsmidlet ved en bestemt temperatur. I dette tilfælde er der balance mellem begge stoffer, og opløsningen kan ikke acceptere mere opløst stof (da det kommer til at falde).

- Overmættede opløsninger har mere opløst stof end opløsningen ville acceptere under ligevægtstilstande. Dette opnås ved opvarmning af en mættet opløsning, der tilsættes mere opløst end normalt. Når det er koldt, vil det ikke fælde løsningen automatisk, men enhver forstyrrelse kan forårsage denne effekt på grund af dens ustabilitet.

Kvantitativ notation

I øjeblikket at studere en løsning, der skal anvendes på det tekniske eller videnskabelige område, kræves en præcision målt og udtrykt i enheder, som beskriver koncentrationen i henhold til dens nøjagtige værdier af masse og / eller volumen.

Derfor er der en række enheder, der bruges til at udtrykke koncentrationen af ​​en opløsning i sin kvantitative notation, som er opdelt i fysisk og kemisk, og som igen har deres egne underopdelinger.

Enhederne af fysiske koncentrationer er de af "relative koncentration", som udtrykkes i procentdele. Der er tre måder at udtrykke procentvise koncentrationer på: masseprocenter, volumenprocent og procentdele i massevolumen.

I modsætning hertil er enheder af kemiske koncentrationer baseret på de molære mængder, ækvivalenter pr. Gram, dele pr. Million og andre egenskaber af opløste med hensyn til opløsningen.

Disse enheder er de mest almindelige for deres høj præcision ved måling af koncentrationer, og derfor er de normalt de, du vil vide, for at arbejde med kemiske løsninger.

Koncentrationsenheder

Som beskrevet i de foregående afsnit skal beregningerne afregnes af de eksisterende enheder til dette formål ved beregning af koncentrationen af ​​en opløsning kvantitativt..

Koncentrationsenhederne er også opdelt i de med relative koncentrationer, de fortyndede koncentrationer, de baseret på mol og andre yderligere enheder..

Enheder med relativ koncentration

De relative koncentrationer er de udtrykt i procentdele, som det blev nævnt i det foregående afsnit. Disse enheder er opdelt i massemængdeprocent, volumenprocent og massevolumenprocent og beregnes som følger:

- % masse = massen af ​​opløst stof (g) / masse af den totale opløsning (g) x 100

- % volumen = volumen af ​​opløst stof (ml) / volumen af ​​den samlede opløsning (ml) x 100

- % masse / volumen = opløst masse (g) / total opløsningsvolumen (ml) x 100

I dette tilfælde skal masse eller volumen af ​​den samlede opløsning tilsættes massen eller volumenet af opløsningsmidlet med opløsningsmidlet.

Enheder af fortyndet koncentration

Enhederne med fortyndet koncentration er dem, der bruges til at udtrykke de meget små koncentrationer, der er i form af spor i en fortyndet opløsning; Den mest almindelige anvendelse, der præsenteres for disse enheder, er at finde spor af en opløst gas i en anden som de agenser der forurener luften.

Disse enheder angives i form af dele pr. Million (ppm), dele pr. Milliard (ppb) og dele pr. Billioner (ppt) og udtrykkes som følger:

- ppm = 1 mg opløst / 1 L opløsning

- ppb = 1 μg opløst / 1 L opløsning

- ppt = 1 ng opløst / 1 L opløsning

I disse udtryk er mg lig med milligram (0,001 g), μg er lig med mikrogram (0.000001 g) og ng er lig med nanogram (0.000000001 g). Disse enheder kan også udtrykkes i volumen / volumen.

Koncentrationsenheder i henhold til mol

Koncentrationsenhederne baseret på mol er de af den molære fraktion, den molære procentdel, molariteten og molaliteten (disse sidste to beskrives bedre i slutningen af ​​artiklen).

Molefraktionen af ​​et stof er fraktionen af ​​alle dets bestanddele molekyler (eller atomer) som en funktion af de totale molekyler eller atomer. Det beregnes som følger:

X_En = antal mol stof A / totalt antal mol i opløsning

Denne procedure gentages for de andre stoffer i opløsning under hensyntagen til, at summen af ​​X_En + X_B + X_C ... skal være lig med en.

Den molære procentdel fungerer på en måde svarende til X_En, kun det afhængigt af procentdelen:

Molær procentdel af A = X_En x 100%

I sidste afsnit vil molaritet og molalitet blive diskuteret i detaljer.

Formalitet og normalitet

Endelig er der to koncentrationsenheder, der i øjeblikket er i brug: formalitet og normalitet.

Formaliteten af ​​en opløsning repræsenterer vægtformel-gramnummeret pr. Liter totalopløsning. Det er udtrykt som:

F = nr. P.F.G / L-opløsning

I dette udtryk er P.F.G lig med vægten af ​​hvert atom af stoffet, udtrykt i gram.

I stedet repræsenterer normalitet antallet af opløste ækvivalenter divideret med liter opløsning som angivet nedenfor:

N = ækvivalent gram opløst / L opløsning

I udtrykket kan det tilsvarende gram af opløst stof beregnes ved antallet af mol H⁺, OH^- eller andre metoder afhængigt af typen af ​​molekyle.

molariteten

molaritet eller molære koncentration af et opløst stof den er den enhed, der udtrykker kemisk koncentration eller opløst stof angår mol (n), der er indeholdt i en (1) liter (L) af opløsningen.

Molariteten betegnes med bogstavet M og for at bestemme molene af opløst stof (n) gassen af ​​opløst stof (g) er divideret med molekylvægten (MW) af det opløste stof.

Desuden er molekylvægten Mw opnået solut fra summen af ​​de atomvægte (PA) eller atommasse over grundstofferne, overvejer i hvilket omfang kombineres til dannelse det opløste stof. Således har forskellige soluutos deres egne parlamentsmedlemmer (selvom det ikke altid er tilfældet).

Disse definitioner er opsummeret i følgende formler, der bruges til at udføre de tilsvarende beregninger:

Molaritet: M = n (mol opløst) / V (liter opløsning)

Antal mol: n = g opløst stof / PM af opløst stof

Øvelse 1

Beregn molariteten af ​​en opløsning, der fremstilles med 45 g Ca (OH)₂ opløst i 250 ml vand.

Den første ting, der skal beregnes, er molekylvægten af ​​Ca (OH)₂ (calciumhydroxid). Ifølge sin kemiske formel er forbindelsen en calciumkation og to oxiderende anioner. Her er vægten af ​​en elektron mindre eller mere end arten ubetydelig, så atomvægten er taget:

Antallet af mol af opløst stof vil da være:

n = 45 g / (74 g / mol)

n = 0,61 mol Ca (OH)₂

0,61 mol af opløst stof opnås, men det er vigtigt at huske, at disse mol er opløst i 250 ml opløsning. Da definitionen af ​​Molarity er mol i a liter eller 1000 ml, så skal der laves en simpel regel på tre for at beregne de mol, der er i 1000 ml af opløsningen

Hvis der i 250 ml opløsning er der => 0,61 mol opløst stof

           I 1000 ml opløsning => x Hvor mange mol er der??

x = (0,61 mol) (1000 ml) / 250 ml

X = 2,44 M (mol / L)

En anden måde

Den anden måde at opnå molene til at anvende formlen kræver, at du tager 250 ml til liter, og anvender også en regel på tre:

Hvis 1000 ml => er 1 liter

250 ml => x Hvor mange liter er?

x = (250 ml) (1 liter) / 1000 ml

x = 0,25 L

Erstatter derefter i Molarity formel:

M = (0,61 mol opløst) / (0,25 liter opløsning)

M = 2,44 mol / L

Øvelse 2

Hvad betyder det, at en HCI-opløsning er 2,5 M?

HC1-opløsningen er 2,5 mol, hvilket betyder at en liter af den har opløst 2,5 mol saltsyre.

normalitet

Normaliteten eller ækvivalent koncentration er den kemiske koncentration af de opløsninger, der betegnes med bogstaver N. Denne koncentrationsenhed indikerer reaktiviteten af ​​det opløste stof og er lig med antallet af opløste ækvivalenter (Eq) mellem volumenet af opløsningen udtrykt i liter.

N = Eq / L

Antallet ækvivalenter (Eq) er lig med gramet opløst stof mellem den ækvivalente vægt (PEq).

 Eq = g opløst / PEq

Ækvivalentvægten, eller også kendt som gramækvivalent, beregnes til at opnå molekylvægten af ​​det opløste stof og dividere faktor svarende til af et resumé ligningen kaldes zeta delta (CL Ht Diff).

PEq = PM / AZ

beregning

Beregning af den normale vil have en specifik variation i den tilsvarende faktor eller CL Ht Diff, som også afhænger af den type kemisk reaktion, der involverer det opløste stof eller reaktive arter. Nogle tilfælde af denne variation kan nævnes nedenfor:

-Når det er en syre eller base, ΔZ eller den ækvivalente faktor, vil den være lig med antallet af hydrogenioner (H⁺)  eller OH-hydroxyl^- har opløst. For eksempel svovlsyre (H₂SW₄) har to ækvivalenter, fordi den har to syre protoner.

-Når det kommer til oxidationsreduktionsreaktioner, svarer AZ til antallet af elektroner, der er involveret i oxidations- eller reduktionsprocessen, afhængigt af det specifikke tilfælde. Her kommer i spil balanceringen af ​​de kemiske ligninger og specifikationen af ​​reaktionen.

-Også denne ækvivalente faktor eller ΔZ vil svare til antallet af ioner, som falder ud i reaktionerne klassificeret som udfældning.

Øvelse 1

Bestem normaliteten af ​​185 g Na₂SW₄ der er i 1,3 l af opløsningen.

Molekylvægten af ​​opløsningen af ​​denne opløsning beregnes først:

Det andet trin er at beregne den ækvivalente faktor eller ΔZ. I dette tilfælde er natriumsulfat et salt, valensen eller ladningen af ​​kation eller metal Na⁺, som multipliceres med 2, hvilket er abonnementet på saltets kemiske formel eller opløst stof:

na₂SW₄ => ΔZ = Valencia Cation x Subindex

ΔZ = 1 x 2

For at opnå den tilsvarende vægt erstattes den i sin respektive ligning:

 PEq = (142.039 g / mol) / (2 Eq / mol)

 PEq = 71,02 g / Eq

Og så kan du fortsætte med at beregne antallet af ækvivalenter, igen at ty til en anden simpel beregning:

Eq = (185 g) / (71,02 g / Eq)

Antal ækvivalenter = 2.605 ækvivalenter

Endelig beregnes normaliteten med alle de nødvendige data ved at erstatte i henhold til definitionen:

 N = 2,605 Eq / 1,3 L

N = 2,0 N

molaliteten

Molality er udpeget i små bogstaver m og er lig med molene af opløst stof, som er til stede i et (1) kilo opløsningsmidlet. Det kaldes også en molalkoncentration og beregnes ved hjælp af følgende formel:

m = mol opløst / kg opløsningsmiddel

Mens molariteten fastslår forholdet mellem molen opløst stof indeholdt i en (1) liter af opløsningen, vedrører molaliteten de mol opløst stof, der findes i et (1) kilo opløsningsmiddel.

I de tilfælde, hvor opløsningen fremstilles med mere end et opløsningsmiddel, vil molaliteten udtrykke det samme som molen af ​​det opløste stof pr. Kg af blandingen af ​​opløsningsmidlerne.

Øvelse 1

Bestem molaliteten af ​​en opløsning, der blev fremstillet ved at blande 150 g saccharose (C₁₂H₂₂0₁₁) med 300 g vand.

Molekylvægten af ​​sucrose bestemmes først for at fortsætte med at beregne molene af opløsningen af ​​denne opløsning:

Antallet af mol saccharose beregnes:

n = (150 g sucrose) / (342,109 g / mol)

n = 0,438 mol saccharose

Efter at grammet af opløsningsmiddel er taget til kg for at anvende den endelige formel.

Derefter erstatter:

m = 0,438 mol saccharose / 0,3 kg vand

m = 1,46 mol C₁₂H₂₂0₁₁/ Kg H₂O

Selv om der for tiden er en debat om det endelige udtryk for molalitet, kan dette resultat også udtrykkes som:

1,26 m₁₂H₂₂0₁₁ eller 1,26 mol

Betragtes det som fordelagtigt i nogle tilfælde at udtrykke koncentrationen af ​​opløsningen i molalitet, som massen af ​​opløst stof og opløsningsmiddel ikke have mindre udsving eller unapparent ændringer for virkningerne af temperatur eller tryk; som det gør i opløsninger med gasformigt opløst stof.

Derudover er det påpeget, at denne koncentrationsenhed, der henvises til et specifikt opløst, uændret ved forekomsten af ​​andre opløste stoffer i opløsningen.

Anbefalinger og vigtige noter om kemisk koncentration

Volumenet af opløsningen er altid større end opløsningsmidlets

Da løsningsøvelserne løses, opstår fejlen ved at tolke volumenet af en opløsning som om det var opløsningsmidlet. For eksempel, hvis et gram chokoladepulver er opløst i en liter vand, er opløsningens volumen ikke lig med den for en liter vand.

Hvorfor ikke? Fordi det opløste stof altid vil optage mellemrum mellem opløsningsmiddelmolekylerne. Når opløsningsmidlet har en høj affinitet for det opløste stof, kan volumenændringen efter opløsning være latterlig eller ubetydelig.

Men hvis ikke, og endnu mere, hvis mængden af ​​opløst stof er stor, skal volumenændringen tages i betragtning. At være således: Vsolvente + Vsoluto = Vsolución. Kun i fortyndede opløsninger eller hvor mængden af ​​opløst stof er lille er gyldig Vsolvente = Vsolution.

Denne fejl skal holdes meget for øje, især når man arbejder med flydende opløste stoffer. Hvis for eksempel i stedet for at opløse chokoladepulver opløses honning i alkohol, så vil mængden af ​​tilsat honning have betydelige virkninger på opløsningens totale volumen.

I disse tilfælde skal volumenet af opløst stof derfor tilsættes opløsningsmidlets volumen.

Utility of Molarity

-Kende Molaritet af en koncentreret opløsning giver beregninger fortynding ved hjælp af enkle formel M1V1 = M2V2 hvor M1 svarer til den oprindelige molaritet af opløsningen og M2 molariteten af ​​opløsningen, der skal fremstilles ud fra opløsningen M1.

-At kende Molariteten af ​​en løsning, kan du nemt beregne løsningens Normalitet ved hjælp af følgende formel: Normalitet = Antal ækvivalente x M

Formlerne er ikke gemt, men enhederne eller definitionerne er

Imidlertid kan hukommelsen undertiden ikke huske alle de ligninger, der er relevante for koncentrationsberegninger. For dette er det meget nyttigt at have en klar definition af hvert koncept.

Fra definitionen skrives enhederne ved hjælp af konverteringsfaktorer at udtrykke dem, der svarer til det, du vil bestemme.

For eksempel, hvis du har molaliteten, og du vil konvertere den til normalitet, fortsæt som følger:

(mol / kg opløsningsmiddel) x (kg / 1000 g) (g opløsningsmiddel / ml) (ml opløsningsmiddel / ml opløsning) (1000 ml / l)

Bemærk at (g opløsningsmiddel / ml) er opløsningsmidlets densitet. Udtrykket (ml opløsningsmiddel / ml opløsning) refererer til, hvor meget volumen opløsningen rent faktisk svarer til opløsningsmidlet. I mange øvelser svarer dette sidste udtryk til 1 af praktiske årsager, selv om det aldrig er helt sandt.

referencer

1. Indledende kemi-1^st Canadiske udgave. Kvantitative koncentrationsenheder. Kapitel 11 løsninger. Modtaget fra: opentextbc.ca
2. Wikipedia. (2018). Ækvivalent koncentration Hentet fra: en.wikipedia.org
3. PharmaFactz. (2018). Hvad er molaritet? Hentet fra: pharmafactz.com
4. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemi. (8. udgave). CENGAGE Learning, s. 101-103, 512, 513.
5. Vandige løsninger-Molaritet. Modtaget fra: chem.ucla.edu
6. Quimicas.net (2018). Eksempler på normalitet. Hentet fra: quimicas.net.