В химии концентрация раствора — это количество растворяемого вещества, называемого растворителем, в смеси с другим веществом, называемым растворителем. Стандартная формула — C = m/V, где C — концентрация, m — масса растворенного вещества, а V — общий объем раствора. Если концентрация небольшая, найдите ответ в частях на миллион (ppm), чтобы было проще ориентироваться. В лабораторных условиях вас могут попросить найти молярность, или молярную концентрацию, раствора.
Содержание
Использование уравнения «масса в объеме
1. Найдите массу растворенного вещества, смешанного с растворителем. Растворитель — это вещество, которое вы смешиваете для получения раствора. Если в задаче дана масса растворителя, запишите ее и не забудьте обозначить правильными единицами. Если вам нужно найти массу растворителя, взвесьте его на лабораторных весах и запишите результаты измерений.
- Если растворитель — жидкость, вы можете рассчитать массу, используя плотностьформула, где плотность D = m/V, где m — масса жидкости, а V — объем. Чтобы найти массу, умножьте плотность жидкости на ее объем.
2. Запишите общий объем раствора. Общий объем раствора — это количество растворителя плюс количество растворенного вещества, добавленное к нему. Если вы определяете объем в лаборатории, смешайте раствор в градуированном цилиндре или мензурке и посмотрите на результаты измерений. Чтобы получить наиболее точные показания, измеряйте объем по кривой в верхней части раствора, или по мениску. Запишите объем раствора.
- Если вы не измеряете объем самостоятельно, вам может понадобиться перевести массу растворенного вещества в объем с помощью формулы плотности.
- Например, если вы определяете концентрацию 3,45 грамма соли в 2 литрах воды, вы найдете объем соли по формуле плотности. Найдите плотность соли в учебнике или в Интернете и решите формулу для m. В данном случае плотность соли равна 2,16 г/мл. Формула будет выглядеть так: 2,16 г/мл = (3,45 г)/V. Умножьте каждую сторону на V, чтобы получить V(2,16 г/мл) = 3,45 г. Затем разделите каждую сторону на 2,16, чтобы найти объем, или V = (3,45 г)/(2,16 г/мл) = 1,60 мл.
- Добавьте объем растворенного вещества к объему растворителя, ma. Таким образом, в данном примере 2 л + 1,6 мл = 2 000 мл + 1,6 мл = 2 001,6 мл. Вы можете оставить измерения в миллилитрах либо перевести его обратно в литры, чтобы получить 2,002 л.
3. Разделите массу растворителя на общий объем раствора. Выпишите уравнение C = m/V, где m — масса растворителя, а V — общий объем раствора. Подставьте найденные значения массы и объема и разделите их, чтобы найти концентрацию раствора. Не забудьте обозначить свой ответ правильными единицами измерения.
- В нашем примере для концентрации 3,45 г соли в 2 л воды уравнение будет выглядеть так: C = (3,45 г)/(2,002 л) = 1,723 г/л.
- В некоторых задачах концентрация может быть выражена в определенных единицах. Обязательно перевести единицы прежде чем подставлять их в окончательную формулу.
Нахождение концентрации в процентах или частях на миллион
1. Найдите массу растворенного вещества в граммах. Отмерьте массу растворителя, который вы планируете смешать с раствором. Не забудьте вычесть массу контейнера, который вы используете для измерения раствора, иначе концентрация будет неточной.
- Если ваш растворитель — жидкость, вам может понадобиться рассчитать массу по формуле D = m/V, где D — плотность жидкости, m — масса, а V — объем. Найдите плотность жидкости в учебнике или в Интернете, а затем решите уравнение для массы.
2. Определите общую массу раствора в граммах. Общая масса раствора — это масса растворителя плюс масса растворенного вещества. Взвесьте массы на лабораторных весах или переведите объем растворителя в массу, используя формулу плотности D = m/V. Добавьте массу растворителя к массе растворителя, чтобы найти конечный объем.
- Например, если вы хотите определить концентрацию 10 г какао-порошка, смешанного с 1,2 л воды, вы должны найти массу воды по формуле плотности. Плотность воды равна 1 000 г/л, поэтому уравнение будет выглядеть так: 1 000 г/л = m/(1,2 л). Умножьте каждую сторону на 1,2 л, чтобы получить массу в граммах, поэтому m = (1,2 л)(1,000 г/л) = 1,200 г. Добавьте массу какао-порошка, чтобы получить 1,210 г.
3. Разделите массу растворителя на общую массу раствора. Составьте уравнение, чтобы концентрация C = масса растворителя/общая масса раствора. Подставьте значения и решите уравнение, чтобы найти концентрацию раствора.
- В нашем примере C = (10 г)/(1 210 г) = 0,00826.
4. УмножьтеЕсли вы хотите найти процентную концентрацию, умножьте ваш ответ на 100. Если вас просят перечислить концентрацию в процентахвозьмите только что найденный ответ и умножьте его на 100. Обозначьте свой окончательный ответ знаком процента.
- В этом примере процентная концентрация равна (0,00826)(100) = 0,826 %.
5. Умножьте концентрацию на 1 000 000, чтобы получить количество частей на миллион. Используйте число, которое вы нашли для концентрации, и умножьте его на 1 000 000 или 10. Полученное число будет равно количеству частей на миллион растворенного вещества. Обозначьте свой окончательный ответ в промилле.
- В нашем примере ppm = (0,00826)(1,000,000) = 8,260 ppm.
Вычисление молярности
1. Сложите атомные массы растворителей вместе, чтобы получить молярная масса. Посмотрите на элементы в химической формуле растворителя, который вы используете. Перечислите атомная масса для каждого элемента в растворителе, поскольку атомная и молярная массы одинаковы. Сложите атомные массы элементов в растворителе, чтобы получить общую молярную массу. Обозначьте итоговое измерение в г/моль.
- Например, если ваш растворитель — гидроксид калия (KOH), найдите атомные массы калия, кислорода и водорода и сложите их вместе. В этом случае молярная масса = 39 +16 + 1 = 56 г/моль.
- Молярность используется в основном в химии, когда вы знаете химический состав используемого растворителя.
2. Разделите массу растворителя на молярную массу, чтобы найти количество молей. Найдите массу растворителя, который вы добавляете в раствор, используя лабораторные весы, если это необходимо. Не забудьте вычесть массу контейнера, чтобы получить точное значение. Разделите полученную массу на молярную массу, чтобы узнать, сколько молей растворителя вы используете. Обозначьте свой ответ словом «mol».
- Например, если вы хотите найти количество молей в 25 г гидроксида калия (KOH), то уравнение будет выглядеть так: mol = (25 г)/(56 г/моль) = 0,45 mol
- Переведите массу растворителя в граммы, если она еще не указана в граммах.
- Моли используются для обозначения количества атомов в растворе.
3. Переведите объем раствора в литры. Найдите объем растворителя до того, как вы примешаете к нему растворитель. Используйте колбу или градуированный цилиндр, чтобы найти это измерение, если оно вам не дано. Если вы измеряете объем в миллилитрах, то разделите его на 1 000, чтобы перевести в литры.
- В данном примере, если вы используете 400 мл воды, то разделите это число на 1000, чтобы перевести его в литры, то есть 0,4 л.
- Если ваш растворитель уже указан в литрах, то этот шаг можно пропустить.
4. Разделите мольмолей растворителя на объем раствора в литрах. Составьте уравнение так, чтобы молярность M = mol/V, где mol — количество молей растворителя, а V — объем растворителя. Решите уравнение и обозначьте ответ M.
- В данном примере M = (0,45 моль)/(0,4 л) = 1,125 M.
Калькулятор, практические задачи и ответы
