Konsentrasi Kimia Cara untuk Menunjukkan, Unit, Molality dan Molarity



The kepekatan kimia adalah ukuran berangka jumlah relatif larut dalam larutan. Langkah ini mengekspresikan hubungan larutan berkenaan dengan kuantiti atau jumlah pelarut atau larutan dalam unit penumpuan. Istilah "tumpuan" dikaitkan dengan jumlah larutan yang sedia ada: larutan akan menjadi lebih pekat sementara lebih larut mempunyai.

Unit-unit ini boleh menjadi fizikal apabila magnitud jisim dan / atau isipadu komponen larutan atau bahan kimia diambilkira, apabila kepekatan larut dinyatakan dalam bentuk mol atau setara, mengambil sebagai rujukan bilangan Avogadro.

Oleh itu, melalui penggunaan berat molekul atau atom, dan bilangan Avogadro, adalah mungkin untuk menukar unit fizikal menjadi bahan kimia apabila mengekspresikan konsentrasi larutan tertentu. Oleh itu, semua unit boleh ditukar untuk penyelesaian yang sama.

Indeks

  • 1 Penyelesaian dicairkan dan tertumpu
  • 2 Cara untuk mengekspresikan tumpuan
    • 2.1 Perakuan kualitatif
    • 2.2 Klasifikasi oleh keterlarutan
    • 2.3 notasi kuantitatif
  • 3 unit tumpuan
    • 3.1 Unit kepekatan relatif
    • 3.2 Unit kepekatan yang dicairkan
    • 3.3 Unit konsentrasi berdasarkan tahi lalat
    • 3.4 Formality dan normality
  • 4 Molarity
    • 4.1 Latihan 1
    • 4.2 Latihan 2
  • 5 Normaliti
    • 5.1 Pengiraan
    • 5.2 Latihan 1
  • 6 Molality
    • 6.1 Latihan 1
  • 7 Cadangan dan nota penting mengenai kepekatan kimia
    • 7.1 Larutan penyelesaiannya adalah lebih besar daripada pelarut
    • 7.2 Utiliti Molariti
    • 7.3 Formula tidak dikhafal tetapi unit atau definisi adalah
  • 8 Rujukan 

Penyelesaian dicairkan dan tertumpu

Bagaimanakah ia dapat dilihat jika kepekatan sangat cair atau tertumpu? Pada pandangan pertama dengan manifestasi mana-mana sifat organoleptik atau kimia; iaitu, mereka yang merasakan pancaindera atau yang dapat diukur.

Imej atas menunjukkan pencairan kepekatan kalium dikromat (K2Cr2O7), yang mempamerkan warna oren. Dari kiri ke kanan, anda dapat melihat bagaimana warna itu mengurangkan keamatannya apabila kepekatannya diencerkan, menambah lebih banyak pelarut.

Pengenceran ini memungkinkan untuk mendapatkan dengan cara ini kepekatan yang dicairkan dari satu tumpuan. Warna (dan sifat "tersembunyi" yang lain dalam pangkalan orennya) berubah dengan cara yang sama seperti kepekatannya, sama ada dengan unit fizikal atau kimia.

Tetapi apakah unit penumpuan kimia? Antaranya ialah molarity atau konsentrasi molar penyelesaian, yang berkaitan dengan tahi lalat larut kepada jumlah larutan dalam liter.

Anda juga mempunyai molality atau juga dikenali sebagai konsentrasi molal, yang merujuk kepada tahi lalat larut tetapi yang terkandung dalam jumlah standard pelarut atau pelarut yang betul-betul satu kilogram.

Pelarut ini boleh menjadi tulen atau jika larutan mengandungi lebih daripada satu pelarut molality akan menjadi mol larutan per kilogram campuran pelarut.

Dan unit ketiga kepekatan kimia adalah normalisasi atau kepekatan normal larutan yang menyatakan jumlah setara bahan kimia larutan seliter larutan.

Unit di mana normality dinyatakan dalam kesamaan per liter (Eq / L) dan dalam perubatan kepekatan elektrolit dalam serum manusia dinyatakan dalam milliequivalents per liter (mEq / L).

Cara untuk menyatakan tumpuan

Kepekatan penyelesaian boleh dilambangkan dalam tiga cara utama, walaupun mereka mempunyai pelbagai istilah dan unit dalam diri mereka, yang boleh digunakan untuk menyatakan ukuran nilai ini: uraian kualitatif, notasi kuantitatif dan klasifikasi dalam istilah kelarutan.

Bergantung pada bahasa dan konteks di mana anda bekerja, anda akan memilih salah satu daripada tiga cara untuk mengekspresikan kepekatan campuran.

Penerangan kualitatif

Digunakan terutamanya dalam bahasa yang tidak formal dan tidak teknikal, penerangan kualitatif kepekatan campuran dinyatakan dalam bentuk adjektif, yang menunjukkan dengan cara umum tahap kepekatan yang ada penyelesaiannya..

Dengan cara ini, tahap penumpuan minimum mengikut penerangan kualitatif ialah penyelesaian "dicairkan", dan maksimum "tertumpu".

Kami bercakap tentang penyelesaian yang dicairkan apabila larutan mempunyai larutan larut yang sangat rendah bergantung kepada jumlah larutan penyelesaian. Jika anda ingin mencairkan penyelesaian, anda mesti menambah jumlah pelarut yang lebih besar atau mencari cara untuk mengurangkan larutan.

Sekarang, kita bercakap tentang penyelesaian pekat apabila mereka mempunyai kadar larutan yang tinggi bergantung pada jumlah larutan penyelesaian. Untuk menumpukan penyelesaian, tambah lebih larut, atau mengurangkan jumlah pelarut.

Dalam pengertian ini, deskripsi kualitatif disebut klasifikasi ini, bukan hanya kerana ia tidak mempunyai pengukuran matematik tetapi untuk kualiti empiriknya (boleh dikaitkan dengan ciri-ciri visual, bau dan cita rasa, tanpa memerlukan bukti saintifik).

Klasifikasi oleh keterlarutan

Keterlarutan kepekatan menunjukkan kapasiti maksimum larutan yang mempunyai larutan, bergantung kepada keadaan seperti suhu, tekanan dan bahan yang dibubarkan atau digantung.

Penyelesaian ini boleh diklasifikasikan kepada tiga jenis mengikut tahap larut mereka yang dibubarkan pada masa pengukuran: larutan tepu, jenuh dan supersaturated.

- Penyelesaian tak tepu adalah mereka yang mengandungi jumlah larut yang lebih kecil dari mana larutan dapat dibubarkan. Dalam kes ini, penyelesaiannya tidak mencapai kepekatan maksimumnya.

- Penyelesaian yang tepu adalah yang mana jumlah maksimum larut telah dibubarkan dalam pelarut pada suhu tertentu. Dalam kes ini terdapat keseimbangan antara kedua-dua bahan dan larutan itu tidak dapat menerima lebih larut (kerana ia akan berlaku untuk mendakan).

- Penyelesaian supersaturated mempunyai lebih larut daripada penyelesaian yang akan diterima di bawah keadaan keseimbangan. Ini dicapai dengan memanaskan penyelesaian tepu, menambah lebih larut daripada biasa. Setelah sejuk, ia tidak akan menjejaskan pelarut secara automatik, tetapi apa-apa gangguan boleh menyebabkan kesan ini disebabkan ketidakstabilannya.

Notasi kuantitatif

Pada masa mengkaji penyelesaian yang akan digunakan dalam bidang teknikal atau saintifik, ketepatan yang diukur dan dinyatakan dalam unit diperlukan, yang menggambarkan kepekatan mengikut nilai tepat jisim dan / atau jumlahnya.

Itulah sebabnya terdapat satu siri unit yang digunakan untuk menyatakan kepekatan larutan dalam notasi kuantitatif, yang dibahagikan kepada fizikal dan kimia, dan yang seterusnya mempunyai subbahagian masing-masing.

Unit-unit kepekatan fizikal adalah "konsentrasi relatif", yang dinyatakan dari segi peratusan. Terdapat tiga cara untuk menyatakan kepekatan peratusan: peratusan jisim, peratusan mengikut jumlah, dan peratusan mengikut jumlah jisim.

Sebaliknya, unit-unit kepekatan kimia adalah berdasarkan kuantiti molar, setara per gram, bahagian per juta dan lain-lain ciri-ciri larut berkenaan dengan larutan.

Unit-unit ini adalah yang paling biasa untuk kepersisan tinggi mereka apabila mengukur kepekatan, dan ini adalah mengapa mereka biasanya yang anda ingin tahu untuk bekerja dengan penyelesaian kimia.

Unit penumpuan

Seperti yang diterangkan dalam bahagian sebelumnya, apabila mengira kepekatan larutan secara kuantitatif, pengiraan harus ditadbir oleh unit yang sedia ada untuk tujuan itu..

Juga, unit-unit tumpuan dibahagikan kepada kepekatan yang relatif, iaitu kepekatan yang dicairkan, yang berasaskan tahi lalat, dan unit tambahan lain..

Unit kepekatan relatif

Kepekatan relatif adalah yang dinyatakan dalam peratusan, kerana ia dinamakan dalam bahagian sebelumnya. Unit-unit ini dibahagikan kepada peratusan jisim massa, peratusan jumlah isipadu dan peratusan jumlah jisim, dan dikira seperti berikut:

- % mass = jisim larut (g) / jisim penyelesaian total (g) x 100

- % isipadu = isipadu larut (ml) / jumlah penyelesaian total (ml) x 100

- % jisim / jisim = jisim larut (g) / jumlah jisim penyelesaian (ml) x 100

Dalam kes ini, untuk mengira jisim atau jumlah penyelesaian total mesti ditambah jisim atau isipadu pelarut dengan pelarut.

Unit kepekatan yang dicairkan

Unit-unit kepekatan cair adalah yang digunakan untuk menyatakan kepekatan-kepekatan yang sangat kecil yang dalam bentuk jejak dalam penyelesaian yang dicairkan; Penggunaan yang paling umum yang dibentangkan kepada unit-unit ini adalah mencari jejak gas terlarut di dalam yang lain, sebagai agen yang mencemarkan udara.

Unit-unit ini ditunjukkan dalam bentuk bahagian per juta (ppm), bahagian per bilion (ppb), dan bahagian per trilion (ppt), dan dinyatakan seperti berikut:

- larutan ppm = 1 mg / 1 L

- larutan pp = 1 μg / 1 L

- larutan ppt = 1 ng larutan / 1 L

Dalam ungkapan ini mg adalah sama dengan miligram (0.001 g), μg adalah sama dengan mikrogram (0.000001 g) dan ng sama dengan nanograms (0.000000001 g). Unit-unit ini juga boleh dinyatakan dari segi jumlah / kelantangan.

Unit penumpuan mengikut tahi lalat

Unit-unit kepekatan berdasarkan tahi lalat adalah pecahan molar, peratusan molar, molariti dan molality (kedua-dua yang terakhir lebih baik diterangkan pada akhir artikel).

Fraksi mol bahan adalah pecahan dari semua molekul konstituennya (atau atom) sebagai fungsi dari jumlah molekul atau atom. Ia dikira seperti berikut:

XA = bilangan tahi lalat bahan A / jumlah tahi lalat dalam larutan

Prosedur ini diulang untuk bahan-bahan lain dalam penyelesaian, dengan mengambil kira bahawa jumlah XA + XB + XC ... mestilah sama dengan satu.

Peratusan molar berfungsi dengan cara yang sama dengan XA, hanya bergantung kepada peratusan:

Peratusan molar A = XA x 100%

Di bahagian akhir, molariti dan molality akan dibincangkan secara terperinci.

Formality dan normality

Akhir sekali, terdapat dua unit penumpuan yang kini tidak digunakan: formaliti dan normal.

Formalisasi penyelesaian mewakili nombor formula-gram berat per liter jumlah larutan. Ia dinyatakan sebagai:

F = No. P.F.G / L penyelesaian

Dalam ungkapan ini P.F.G adalah sama dengan berat setiap atom bahan itu, dinyatakan dalam gram.

Sebaliknya, normality mewakili bilangan setara yang dibahagi-bahagikan oleh larutan penyelesaian, seperti yang dinyatakan di bawah:

N = gram setara penyelesaian larut / L

Dalam ungkapan tersebut, gram larutan bersamaan boleh dikira dengan bilangan tahi lalat H+, OH- atau kaedah lain, bergantung kepada jenis molekul.

Molarity

Molekul atau kepekatan molar larut adalah unit kepekatan kimia yang menyatakan atau mengaitkan tahi lalat (n) yang terkandung dalam satu (1) liter (L) larutan.

Molarity ditentukan oleh huruf besar M dan untuk menentukan tahi lalat larut (n) gram larut (g) dibahagikan dengan berat molekul (MW) larut.

Juga, berat molekul PM dari larutan diperoleh dari jumlah berat atom (PA) atau jisim atom unsur-unsur kimia, mengingat perkadaran di mana ia bergabung untuk membentuk larutan. Oleh itu, soluutos yang berbeza mempunyai MP mereka sendiri (walaupun ini tidak selalu berlaku).

Takrifan ini diringkaskan dalam formula berikut yang digunakan untuk melakukan pengiraan yang bersesuaian:

Molarity: M = n (mol larut) / V (liter larutan)

Bilangan tahi lalat: n = g larut / PM larut

Latihan 1

Kirakan Molarity penyelesaian yang disediakan dengan 45 g Ca (OH)2 larut dalam 250 ml air.

Perkara pertama yang perlu dikira ialah berat molekul Ca (OH)2 (kalsium hidroksida). Menurut formula kimianya, sebatian itu adalah kalsium dan dua anion oksidril. Di sini berat elektron kurang atau tambahan kepada spesies boleh diabaikan, jadi berat atom diambil:

Bilangan tahi lalat pelarut akan menjadi:

n = 45 g / (74 g / mol)

n = 0.61 mol Ca (OH)2

0.61 mol larutan diperoleh tetapi penting untuk diingat bahawa tahi lalat ini dibubarkan dalam larutan 250 ml. Memandangkan definisi Molarity adalah mol dalam a liter atau 1000 mL, maka peraturan mudah tiga harus dibuat untuk mengira tahi lalat yang berada dalam 1000 ml larutan tersebut

Jika dalam 250 mL penyelesaian ada => 0.61 mol solute

           Dalam 1000 mL penyelesaian => x Berapa banyak tahi lalat di sana??

x = (0.61 mol) (1000 mL) / 250 mL

X = 2.44 M (mol / L)

Cara lain

Cara lain untuk mendapatkan tahi lalat untuk memohon formula memerlukan anda mengambil 250 ml kepada liter, juga memohon satu peraturan tiga:

Jika 1000 ml => adalah 1 liter

250 ml => x Berapa banyak liter?

x = (250 mL) (1 L) / 1000 mL

x = 0.25 L

Substituting kemudian dalam rumus Molarity:

M = (0.61 mol larut) / (0.25 L larutan)

M = 2.44 mol / L

Latihan 2

Apakah yang dimaksudkan dengan penyelesaian HCl ialah 2.5 M??

Penyelesaian HCl adalah 2.5 molar, bermakna satu liter ia telah membubarkan 2.5 mol asid hidroklorik.

Keadaan normal

Kepekatan normal atau sepadan adalah unit kepekatan kimia penyelesaian yang ditetapkan dengan huruf kapital N. Unit penumpuan ini menunjukkan kereaktifan larut dan sama dengan jumlah setara larutan (Eq) antara isipadu larutan yang dinyatakan dalam liter.

N = Eq / L

Bilangan kesamaan (Eq) bersamaan dengan gram larut antara berat setara (PEq).

 Eq = g larut / PEq

Berat setara, atau juga dikenali sebagai setara dengan gram, dikira dengan memperoleh berat molekul penyerap dan membahagikannya dengan faktor yang setara dengan maksud meringkaskan persamaan disebut zeta delta (ΔZ).

PEq = PM / ΔZ

Pengiraan

Pengiraan normaliti akan mempunyai variasi yang sangat spesifik dalam faktor setara atau ΔZ, yang juga bergantung kepada jenis reaksi kimia di mana spesies terlarut atau reaktif mengambil bahagian. Beberapa kes variasi ini boleh disebutkan di bawah:

-Apabila ia adalah asid atau asas, ΔZ atau faktor yang sama, ia akan sama dengan bilangan ion hidrogen (H+)  atau OH hidroksil- mempunyai larut. Sebagai contoh, asid sulfurik (H2SO4) mempunyai dua kesamaan kerana ia mempunyai dua proton asid.

-Apabila ia datang kepada tindak balas pengurangan pengoksidaan ΔZ akan sesuai dengan bilangan elektron yang terlibat dalam proses pengoksidaan atau pengurangan bergantung kepada kes tertentu. Di sini terdapat keseimbangan persamaan kimia dan spesifikasi tindak balas.

-Juga, faktor setara atau ΔZ ini akan sesuai dengan bilangan ion yang mendakan dalam tindak balas yang dikelaskan sebagai hujan.

Latihan 1

Tentukan Normaliti 185 g Na2SO4 yang terdapat dalam 1.3 L penyelesaian.

Berat molekul larutan penyelesaian ini akan dikira dahulu:

Langkah kedua adalah untuk mengira faktor yang sama atau ΔZ. Dalam kes ini, sebagai natrium sulfat adalah garam, valensi atau caj kation atau logam Na+, yang akan didarab dengan 2, iaitu subskrip formula kimia garam atau larut:

Na2SO4 => ΔZ = Valencia Cation x Subindex

ΔZ = 1 x 2

Untuk mendapatkan berat badan yang sama ia digantikan dalam persamaan masing-masing:

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

 PEq = 71.02 g / Pers

Dan kemudian anda boleh meneruskan untuk mengira bilangan kesamaan, sekali lagi menggunakan pengiraan yang mudah:

Eq = (185 g) / (71.02 g / Eq)

Bilangan keseragaman = 2,605 Pers

Akhir sekali, dengan semua data yang diperlukan, normality kini dikira dengan menggantikan mengikut takrifnya:

 N = 2,605 Eq / 1,3 L

N = 2.0 N

Molality

Molality ditakrifkan oleh huruf kecil m dan sama dengan mol larut yang terdapat dalam satu (1) kilogram pelarut. Ia juga dipanggil kepekatan mol dan dikira dengan formula berikut:

m = mol bahan pelarut / Kg pelarut

Walaupun Molarity menetapkan hubungan mol larut yang terkandung dalam satu liter larutan, molality mengaitkan tahi lalat larut yang wujud dalam satu (1) kilogram pelarut.

Dalam kes-kes yang penyelesaian itu disediakan dengan lebih daripada satu pelarut molality akan menyatakan sama seperti tahi lalat larut per kilogram campuran pelarut.

Latihan 1

Tentukan molality penyelesaian yang disediakan dengan mencampurkan 150 g sukrosa (C12H22011) dengan 300 g air.

Berat molekul sukrosa ditentukan terlebih dahulu untuk mengira tahi lalat penyelesaian larutan ini:

Bilangan mol sukrosa dikira:

n = (150g sukrosa) / (342.109 g / mol)

n = 0.438 mol sukrosa

Selepas gram pelarut diambil ke kilogram untuk memohon formula akhir.

Penggantian kemudian:

m = 0.438 mol sukrosa / 0.3 kilogram air

m = 1.46 mol C12H22011/ Kg H2O

Walaupun pada masa ini ada perdebatan tentang ekspresi terakhir molality, hasil ini juga dapat dinyatakan sebagai:

1.26 m12H22011 atau 1.26 molal

Ia dianggap berfaedah dalam keadaan tertentu untuk menyatakan kepekatan larutan dari segi molality, kerana jisim bahan larut dan pelarut tidak mempunyai perubahan kecil atau perubahan tak ketara untuk kesan suhu atau tekanan; seperti yang dilakukan dalam penyelesaian dengan larut gas.

Di samping itu, ia menunjukkan bahawa unit penumpuan yang dirujuk kepada larutan khusus tidak berubah dengan adanya larut lain dalam pembubaran.

Cadangan dan nota penting mengenai kepekatan kimia

Jumlah larutan selalu lebih tinggi daripada pelarut

Apabila penyelesaian penyelesaian diselesaikan, kesilapan menafsirkan isipadu penyelesaian seolah-olah adalah pelarut timbul. Sebagai contoh, jika satu gram serbuk coklat dibubarkan dalam satu liter air, jumlah penyelesaian tidak sama dengan liter air.

Mengapa tidak? Kerana larut akan selalu menempati ruang antara molekul pelarut. Apabila pelarut mempunyai pertalian yang tinggi untuk pelarut, perubahan volum selepas pembubaran boleh menjadi sangat menggelikan atau tidak dapat diabaikan.

Tetapi, jika tidak, dan lebih-lebih lagi jika jumlah larutnya besar, perubahan volum mesti diambil kira. Oleh itu: Vsolvente + Vsoluto = Vsolución. Hanya dalam penyelesaian yang dicairkan atau di mana jumlah larut adalah kecil adalah sah Vsolvente = Vsolution.

Kesalahan ini mesti diingat terutamanya apabila bekerja dengan larutan cecair. Sebagai contoh, jika bukannya dibubarkan serbuk coklat madu larut dalam alkohol, maka jumlah agregat madu mempunyai kesan yang besar ke atas jumlah keseluruhan penyelesaian.

Oleh itu, dalam kes-kes ini, jumlah larutan mesti ditambah kepada pelarut.

Utiliti Molarity

-Mengetahui Kemolaran larutan pekat membolehkan pengiraan pencairan menggunakan formula yang mudah M1V1 = M2V2 mana M1 sepadan dengan kemolaran awal penyelesaian dan M2 kemolaran larutan yang hendak disediakan daripada penyelesaian M1.

-Mengetahui kemolaran larutan boleh dengan mudah mengira kenormalan yang sama dengan formula berikut: Normality bilangan yang sama x = M

Formula tidak dikhafal tetapi unit atau definisi adalah

Walau bagaimanapun, memori kadang-kadang gagal mengingati semua persamaan yang berkaitan dengan pengiraan kepekatan. Untuk ini, sangat berguna untuk mempunyai definisi yang jelas mengenai setiap konsep.

Daripada takrifan, unit ditulis dengan menggunakan faktor penukaran untuk menyatakan yang sesuai dengan apa yang anda mahu tentukan.

Sebagai contoh, jika anda mempunyai molality dan anda mahu mengubahnya menjadi normal, meneruskan seperti berikut:

(Mol / Kg pelarut) x (kg / 1000g) (pelarut g / mL) (pelarut / mL penyelesaian mL) (1000ml / L) (Pers / mol)

Perhatikan bahawa (g pelarut / mL) adalah ketumpatan pelarut. Istilah (penyelesaian larutan mL / mL) merujuk kepada berapa banyak larutan penyelesaiannya sebenarnya bersamaan dengan pelarut. Dalam banyak latihan istilah terakhir ini adalah sama dengan 1, atas sebab-sebab praktikal, walaupun ia tidak benar-benar benar.

Rujukan

  1. Kimia Pengenalan- 1st Edisi Kanada. Unit Pemantapan Kuantitatif. Bab 11 Penyelesaian. Diambil dari: opentextbc.ca
  2. Wikipedia. (2018). Kepekatan Setara Diambil dari: en.wikipedia.org
  3. PharmaFactz. (2018). Apakah molarity? Diambil dari: pharmafactz.com
  4. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kimia (Ed ed.). Pembelajaran CENGAGE, ms 101-103, 512, 513.
  5. Penyelesaian-Molariti Berair. Diambil dari: chem.ucla.edu
  6. Quimicas.net (2018). Contoh-contoh Normal. Diperolehi daripada: quimicas.net.