Концентрации растворов

Концентрации растворов

Как выражены концентрации растворенного вещества
и рассчитывается

Примечание: этот документ Распечатать в надлежащим образом измененном формате (страницы)

Когда вы перестанете думать об этом, мы живем в мире решений! Воздух, которым мы дышим, представляет собой огромный газообразный раствор, океаны представляют собой растворы примерно пятидесяти различных солей в воде, а многие из камней и минералов Земли являются твердыми растворами. А также мы сами В основном это водные растворы, большинство из которых находятся в наших клетках (содержание воды в которых составляет около половины веса нашего тела), а также в плазме крови и интерстициальной жидкости, которая омывает наши клетки (около 5 л у взрослого человека). Поэтому, чтобы понять мир, в котором мы живем, и организмы, которые населяют его, нам нужно кое-что знать о решениях, и именно здесь мы начинаем.

Растворы представляют собой гомогенные (однофазные) смеси двух или более компонентов. Для удобства мы часто называем мажоритарный компонент растворителем; компоненты меньшинства растворены. Но на самом деле между ними нет принципиального различия.

Подробности об особых факторах, которые влияют на скорость реакций, проводимых в растворах (в отличие от газовой фазы), описаны здесь.

Растворы играют очень важную роль в химии, потому что они позволяют интимные и разнообразные встречи между молекулами разных видов, условие, которое необходимо для быстрых химических реакций. Можно привести несколько более явных причин для того, чтобы посвятить значительное количество усилий теме решений:

  • По вышеуказанной причине большинство химических реакций, которые проводятся в лаборатории и в промышленности и которые происходят в живых организмах, происходят в растворе.
  • Решения так распространены; в природе очень мало чистых веществ.
  • Растворы обеспечивают удобный и точный способ введения известных небольших количеств вещества в реакционную систему. Например, это используется в процессе титрования.
  • На физические свойства растворов чувствительно влияет баланс между межмолекулярными силами одинаковых и разнородных (растворитель и растворенное вещество) молекул. Таким образом, физические свойства растворов служат полезными экспериментальными зондами этих межмолекулярных сил.

Обычно мы думаем о растворе как о жидкости, полученной путем добавления газа, твердого вещества или другой жидкости. растворенное вещество в жидкости растворитель. На самом деле, растворы могут существовать в виде газов и твердых веществ. Газовые смеси не требуют особого рассмотрения, помимо того, что вы узнали о Законе Далтона ранее в курсе.

Твердые растворы очень распространены; большинство природных минералов и многие металлические сплавы являются твердыми растворами.

Тем не менее, это жидкие решения, с которыми мы чаще всего сталкиваемся и должны иметь дело. Опыт научил нас, что сахар и соль легко растворяются в воде, но «масло и вода не смешиваются». На самом деле, это не совсем правильно, так как все вещества имеют хотя бы небольшую тенденцию растворяться друг в друге. Это поднимает два важных и связанных вопроса: почему решения имеют тенденцию формироваться в первую очередь, и какие факторы ограничивают их взаимную растворимость?

Концентрация. это общий термин, который выражает количество растворенного вещества, содержащегося в данном количестве раствора. Различные способы выражения концентрации используются; выбор обычно является вопросом удобства в конкретном приложении. Вы должны ознакомиться со всеми из них.

Части на концентрацию

В потребительском и промышленном мире наиболее распространенный метод выражения концентрации основан на количестве растворенного вещества в фиксированном количестве раствора. Упомянутые здесь «количества» могут быть выражены в весе, объеме или в обоих случаях (т.е. вес растворенного вещества в данном объем решения.) Чтобы различать эти возможности, используются сокращения (w / w), (v / v) и (w / v).

В большинстве прикладных областей химии часто используется (мас. / Мас.) Мера, которая обычно выражается в процентах по весу или просто в процентах. Например, раствор, полученный растворением 10 г соли в 200 г воды, содержит «1 часть соли на 20 г воды».

Обычно более удобно выражать такие концентрации как «части на 100», которые мы все знаем как «проценты». Таким образом, описанный выше раствор представляет собой «5% (вес / вес) раствор» NaCl в воде.

В клинической химии обычно используется (вес / объем) с весом, выраженным в граммах, и объемом в мл (см. Пример задачи 1 ниже).

Обычный физиологический раствор, используемый в медицине для ирригации носа, очистки ран и внутривенных капель, представляет собой 0,91% (вес / объем) раствор хлорида натрия в воде. Как бы вы приготовили 1,5 л этого раствора?

Решение: Раствор будет содержать 0,91 г NaCl в 100 мл воды или 9,1 г в 1 л. Таким образом, вы добавите (1,5 Г. 9,1 г) = 13,6 г NaCl к 1,5 л воды.

Процент означает части на 100; мы также можем использовать части на тысячу (ppt) для выражения концентраций в граммах растворенного вещества на килограмм раствора. Для более разбавленных растворов используются части на миллион (ppm) и части на миллиард (10 9; ppb). Эти термины широко используются для выражения количества микроэлементов в окружающей среде.

Опишите, как вы будете готовить 30 г 20-процентного (вес / вес) раствора KCl в воде.

Решение: Масса требуемого хлорида калия составляет 20% от общей массы раствора или 0,2 г (3,0 г) = 6,0 г KCl. Остальная часть решения
(30. 6 = 24) г состоит из воды. Таким образом, вы бы растворили 6,0 г KCl в 24 г воды.

Вес / объем и объем / объемные концентрации

Иногда удобно основывать концентрацию на фиксированном объеме, либо самого раствора, либо только растворителя. В большинстве случаев 5% объемный раствор твердого вещества будет означать 5 г растворенного вещества, растворенного в 100 мл растворителя.

Рыбе, как и всем животным, нужен запас кислорода, который они получают из растворенного в воде кислорода. Минимальная концентрация кислорода, необходимая для поддержания большинства рыб, составляет около 5 промилле (вес / объем). Сколько родинок O2 на литр воды это соответствует?

Решение: 5 частей на миллион (вес / объем) означает 5 граммов кислорода на один миллион мл (1000 л) воды или 5 мг на литр. Это эквивалентно (0,005 г) / (32,0 г моль.1)
= 1,6 × 10 –4 мол.

Если раствор сам по себе является жидкостью, измерение объема / объема обычно относится к объему растворенного вещества, содержащемуся в фиксированном объеме решение (не растворитель). Последнее различие важно, потому что объемы смешанных веществ не являются строго аддитивными.

Эти виды измерения концентрации в основном используются в коммерческих и промышленных применениях.

Молярность: моль / объем

Этот метод наиболее часто используется химиками для выражения концентрации, и он наиболее важен для вас. Молярная концентрация (молярность). это количество молей растворенного вещества на литр раствора.

Читайте так же

Замесить Раствор В Ручную Как Сделать Гарцовку Для... Замесить раствор в ручную как сделать гарцовку для стяжки и штукатурки Создатель: Строительство АС Размещено: 13 апр. 2015 г. Просмотрено: 38 921 Мне понравилось: 209 Мне не понравилось: 26 Нету на объекте электричества? Месите раствор для Ваших стяжек и штукатурок в ручную и не спите!) В этом видео вы узнаете состав бетона и раствора для стяжек ...
Какие Вещества Взаимодействуют С Раствором Гидрокс... Только лиш в природе существует три класса неорганических соединений: соли, оксиды и гидроксиды. Также в очень класс выделяют такие вещества, как СІ2, І2 и подобные им, состоящие только из одной книги хим элемента. Это один из 3-х имеющихся классов неорганических соединений. Они делятся на кислоты, основания и амфотерные вещества. 1-ые состоят из ...
Раствор Цемента Под Фундамент... Соотношение песка и цемента в консистенции для фундамента Строительство основания хоть какого типа впрямую связано с процессом бетонирования. И если разработка приготовления раствора для фундамента (вручную либо в бетономешалке), обычно, сложностей не вызывает, то выбор рационального соотношение песка и цемента в нем часто становится неувязкой даже...

Важно помнить, что объем решение отличается от объема растворитель; последняя величина может быть найдена из молярности, только если известны плотности как раствора, так и чистого растворителя. Точно так же вычисление весовой процентной концентрации от молярности требует информации о плотности; от вас ожидают, что вы сможете выполнять такие вычисления, которые описаны в большинстве текстов.

Как бы вы сделали 120 мл 0,10 М раствора гидроксида калия в воде?

Решение: Требуемое количество КОН составляет (0,120 л) × (0,10 моль л.1) = 0,012 моль. Молярная масса КОН составляет 56,1 г, поэтому требуемый вес КОН составляет
(0,012 моль) × (56,1 г моль.1) = 0,67 г. Мы бы растворили этот вес КОН в объеме воды менее 120 мл, а затем добавили достаточно воды, чтобы довести объем раствора до 120 мл.

Комментарий: Если бы мы просто добавили КОН к 120 мл воды, молярность полученного раствора не была бы такой же. Это потому, что объемы различных веществ не являются строго аддитивными, когда они смешаны. Без фактического измерения объема полученного раствора его молярность не была бы известна.

Рассчитайте молярность 60- (мас. / Мас.) Раствора этанола (С).2ЧАС5ОН) в воде, плотность которой составляет 0,8937 г / мл.

Решение: Один литр этого раствора имеет массу 893,7 г, из которых
0,60 × (893,7 г) = 536,2 г состоит из этанола. Молекулярный вес С2ЧАС5ОН составляет 46,0, поэтому число молей этанола, присутствующих в одном литре (то есть молярность) будет

Нормальность и эквиваленты: вы, вероятно, можете забыть о них!

нормальность является устаревшей мерой концентрации, основанной на количестве эквиваленты за литр раствора. Хотя последний термин в настоящее время также официально устарел, он все еще находит некоторое применение в клинической химии и химии окружающей среды, а также в электрохимии. Оба термина широко встречаются в учебниках и статьях до 1970 года.

эквивалентный вес из кислота это его молекулярная масса, деленная на количество титруемых водородов, которые он несет. Таким образом, для серной кислоты Н2ТАК4, один моль имеет массу 98 г, но поскольку оба водорода могут быть нейтрализованы сильным основанием, его эквивалентная масса составляет 98/2 = 49 г. Раствор 49 г Н2ТАК4 на литр воды. 0,5 моль, но также «1 нормальный» (1N = 1 экв / л). Такое решение «эквивалентно» 1M раствор HCl в том смысле, что каждый может быть нейтрализован 1 моль сильного основания.

Понятие эквивалентов распространяется на соли поливалентных ионов; таким образом 1M раствор FeCl3 называется «3 нормальных» (3 N) потому что он диссоциирует на три моля / л хлорид-ионов.

Мольная доля: моль / моль

Это наиболее фундаментальный из всех методов измерения концентрации, поскольку он не делает никаких предположений об объемах. Мольная доля вещества я в смеси определяется как

(2-1)

в котором NJ это число молей вещества J, и суммирование по всем веществам в растворе. Мольные фракции бегут от нуля (вещество не присутствует) до единицы (чистое вещество).

Сумма всех мольных долей в растворе по определению равна единице:

(2-2)

Какая доля молекул в 60% (мас. / Мас.) Растворе этанола в воде состоит из Н2O?

Решение: Из предыдущей задачи мы знаем, что один литр этого раствора содержит 536,2 г (11,6 моль) C2ЧАС5ОЙ. Количество молей Н2О есть
((893,7. 536,2) г) / (18,0 г моль.1) = 19,9 моль. Мольная доля воды, таким образом,

Таким образом, 63% молекул в этом растворе состоит из воды, а 37%. из этанола.

В случае ионных растворов каждый вид иона действует как отдельный компонент.

Найти мольную долю воды в растворе, приготовленном растворением 4,50 г CaBr2 в 84,0 мл воды.

Решение: Молярная масса CaBr2 составляет 200 г и 84,0 мл H2Масса О очень близка к 84,0 г при предполагаемой плотности 1,00 г / мл. Таким образом количество молей CaBr2 в растворе составляет (4,50 г) / (200 г / моль) = 0,0225 моль.

Поскольку эта соль полностью диссоциирует в растворе, раствор будет содержать 0,022 моль Ca 2 и (2 × 0,02525) = 0,067 моль Br. Количество молей воды (84 г) / (18 г моль.1) = 4,67 моль.

Мольная доля воды тогда

(0,467 моль) / (0,067 4,67) моль = 0,467 / 4,74 = 0,98

Таким образом, на каждые 100 частиц в растворе 98 из них состоят из Н2Молекулы O, а остальные два являются ионами от диссоциации CaBr2.

Расчет моляльности раствора

1-молярный раствор содержит один моль растворенного вещества на 1 кг растворителя. Молярность. это гибридная единица концентрации, сохраняющая удобство измерения моль для растворенного вещества, но выражающая ее в зависимости от массы, не зависящей от температуры, а не от объема. Молярность, как и молярная доля, используется в приложениях, касающихся определенных физических свойств растворов; мы увидим некоторые из них на следующем уроке.

Рассчитайте молярность 60%.ного (весового) раствора этанола в воде.

Решение: Из вышеупомянутых проблем мы знаем, что один литр этого раствора содержит 11,6 моль этанола в (893,7. 536,2) = 357,5 г воды. Следовательно, молярность этанола в растворе составляет (11,6 моль) / (0,3575 кг) = 32,4 моль кг.1.

Преобразование между показателями концентрации

Любой, кто занимается практической химией, должен быть в состоянии преобразовать один вид измерения концентрации в другой. Важно помнить, что любое обращение с молярностью требует знания плотность решения.

Раствор, приготовленный растворением 66,0 г мочевины (NH2)2CO в 950 г воды имел плотность 1,018 г / мл.

Выразите концентрацию мочевины в а) массовые проценты; б) мольная доля;
с) молярность; г) моляльность.

а) Массовый процент растворенного вещества составляет (100%).1 (66,0 г) / (950 г) = 6,9%.

Читайте так же

Рассчитать Раствор Для Кладки Кирпича... Онлайн калькулятор расчета облицовочного и рядового кирпича Информация по назначению калькулятора К ирпичный онлайн калькулятор предназначен для расчета количества строительного и облицовочного кирпича для дома и цоколя, а так же сопутствующих характеристик и материалов, таких как количество кладочного раствора, кладочной сетки и гибких связей. Куп...
Раствор Для Кирпичной Кладки В Бане... 11. ПЕЧАТНЫЕ РАБОТЫ 11.3. Получение раствора глины Качество укладки печи зависит от правильной подготовки глиняного раствора, толщины швов, перевязки кирпича и его качества. Раствор для кладки должен быть средней или нормальной, пластичности. Такое решение дает небольшую усадку, сушка не трескается, прочно связывает кирпичи между собой и выдержив...
Раствор Для Кирпичной Кладки Печи... 11. ПЕЧНЫЕ РАБОТЫ 11.3. Раствор для кладки печи (готовый). Приготовление глиняного раствора Качество кладки печи находится в зависимости от корректности изготовления глиняного раствора, толщины швов, перевязки кирпича и его свойства. Раствор для кладки должен быть средней, либо обычной, пластичности. Таковой раствор дает малую усадку, высыхая не ...

Молярная масса мочевины равна 60, поэтому число молей составляет
(66 г) / (60 г моль.1) = 1,1 моль. Количество молей Н2О есть
(950 г) / (18 г моль.1) = 52,8 моль.

б) Мольная доля мочевины: (1,1 моль) / (1,1 52,8 моль) = 0,020

в) молярность мочевины: объем 1 л раствора составляет (66 950) г / (1018 г л.1)
= 998 мл. Количество молей мочевины (из а) составляет 1,1 мол.
Тогда его молярность составляет (1,1 моль) / (0,998 л) = 1,1 моль л.1.

d) Молярность мочевины составляет (1,1 моль) / (.066 950) кг = 1,08 моль кг.1.

Обычный сухой воздух содержит 21% (по объему) кислорода. О многих родинках O2 Можно ли вдыхать в легкие типичной взрослой женщины с объемом легких 4,0 л?

Решение: Количество молекул (и, следовательно, число молей) в газе прямо пропорционально его объему (закон Авогадро), поэтому мольная доля O2 это 0,21. Молярный объем газа при 25 ° С составляет

(298/271) × 22,4 л моль.1 = 24,4 л моль.1

поэтому родинки O2 в 4 л воздуха будет

(4 / 24,4) × (0,21 моль) × (24,4 л моль.1) = 0,84 моль O2.

Расчеты с участием разбавления растворов

Эти виды расчетов часто возникают как в лабораторных, так и в практических приложениях. Если у вас есть полное понимание определений концентрации, их легко решить. Наиболее важные вещи, которые нужно иметь в виду,

  • Концентрация обратно пропорциональна объему;
  • Молярность выражается в моль л.1, поэтому обычно удобнее выражать объемы в литрах, а не в мл;
  • Используйте принципы отмены единиц, чтобы определить, что делить на что.

Пример задачи 11

Коммерческая соляная кислота доступна в виде 10,17 молярного раствора. Как бы вы использовали это, чтобы приготовить 500 мл 4,00 моль раствора?

Решение: Требуемый раствор требует (0,50 л) × (4,00 моль.1) = 2,0 моль HCl. Это количество HCl содержится в (2,0 моль) / (10,17 М л.1) = 0,197 л концентрированной кислоты. Таким образом, можно отмерить 197 мл концентрированной кислоты, а затем добавить воду до общего объема 500 мл.

Рассчитайте молярность полученного раствора, добавив 120 мл 6,0 М HCl к 150 мл 0,15 М HCl. Какое важное предположение должно быть сделано здесь?

Решение: Конечно, предполагается, что плотность HCl в этом диапазоне концентраций постоянна, что означает, что их объемы будут аддитивными.

Моль HCl в первом растворе: (0,120 л) × (6,0 моль л – 1) = 0,72 моль HCl

Моль HCl во втором растворе: (0,150 л) × (0,15 моль л.1) = 0,02 моль HCl

Молярность смеси: (0,72 0,02) моль / (.120 150) L = 4,3 моль / л.

Убедитесь, что вы полностью понимаете следующие основные понятия, которые были представлены выше.

  • Опишите основные причины, по которым решения так важны в практическое аспекты химии.
  • Объясните, почему выражать концентрацию какИкс-процентов «может быть неоднозначным.
  • Объясните, почему молярность раствора зависит от его температуры, а молярность и мольная доля. нет.
  • Учитывая необходимые данные, преобразуйте (в любом направлении) между любыми двумя единицами концентрации, например, молярность. мольная доля.
  • Покажите, как можно приготовить данный объем раствора с определенной молярностью, молярностью или процентной концентрацией из более концентрированного раствора (выраженного в тех же единицах).
  • Рассчитайте концентрацию раствора, приготовленного путем смешивания данных объемов с двумя растворами, концентрации которых выражены в тех же единицах.

© 2010-2018 Стивен Лоуэр. последнее изменение 2018-03-06

Для получения информации об этом веб-сайте или связаться с автором,
пожалуйста, посмотрите Виртуальный учебник Chem1 домашняя страница

Домашняя страница виртуального учебника Chem1 находится по адресу http://www.chem1.com/acad/virtualtextbook.html.

Это произведение лицензировано по лицензии Creative Commons Attribution 3.0 Unported.

Chem1 Решения и концентрации является первым в серии уроков по решениям для курса общей химии. Это часть Виртуальный учебник по общей химии , бесплатный онлайновый справочник по общей химии Стивена Лоура из Университета Саймона Фрейзера.

В этой главе рассматриваются следующие темы: введение в растворы, как выражаются концентрации, разговоры между единицами концентрации, расчеты с участием разбавления растворов. Доступ к нему можно получить непосредственно по адресу http://www.chem1.com/acad/webtex/solut/solut-1.html.

Этот материал ориентирован в основном на первый год обучения в колледже, но большая его часть также подходит для учащихся старших классов. Он лицензирован под лицензией Creative Commons Attribution 3.0 Unported.

Читайте так же

Раствор С Фейри= Падение Прочности В До Хрена Раз!... Решение с FAIRY = ГИБКОСТЬ ДО ВНИЗ ПО ВРЕМЕНИ HEMP !!! Это так?! НЕ КОЛЛЕКТИВНАЯ проверка от Вовы! Автор: Владимир СТРОЙ Опубликовано: 29 ноября 2017 года Просмотров: 454 792 Мне понравилось: 3 882 Мне не понравилось: 976 Решение с феей. Падение силы в КАК много раз?Фирма СТРОЙКОМ производство КАЧЕСТВА бетона в Таганроге phone 8 (8634) 32 70 11Ес...
Как Правильно Приготовить Раствор Для Штукатурки... Штукатурка из цемента Приготовление раствора для штукатурки из цемента Штукатурка цементом – важный этап в отделке помещений. От ее качества зависит итоговый результат. Как правильно выполнить работы, чтобы дальнейшие мероприятия прошли как по маслу? Расскажем по шагам. Штукатурка – это строгое соотношение песка не цемента. На сколько правильно Вы...
Термостойкий Раствор Для Кладки Печей... Решения для укладки плитки на плите. от замешивания вручную до приготовления из сухой смеси Печь или камин в доме становится ключевым элементом декора и способствует созданию чувства тепла и комфорта в доме. Душевая облицовочная плитка может создавать различные отделки и органично вписывать духовку в интерьер, выполненную в любом стиле, от классики...