Как да изчислим крайните концентрации

Концентрациите са ключова концепция в химията и когато комбинирате разтвори с различни концентрации, трябва да знаете как да изчислите крайната концентрация. Въпреки че можете да използвате калкулатор на коефициента на разреждане или нещо подобно (вж. Ресурси), за да разберете това, е много по-добре да го направите научете самата математика, за да можете да го направите сами с калкулатора на мобилния си телефон, без да е необходимо да се създава специално инструменти.

След като вземете ключовите концепции, лежащи в основата на концентрациите, и научите няколко прости формули, ще можете да обработвате всяко изчисление, което вероятно ще ви е необходимо в лабораторията.

Решението е a хомогенна смес от две вещества, разтворителя (например вода) и разтвореното вещество (нещото, което разтваряте във водата), като „хомогенно“ просто ви казва, че двете са добре смесени.

Самото решение е комбинацията от тези два компонента, така че обемът на решението ви казва обща сума сума, когато двете са комбинирани. Нуждаете се от две части информация, за да изчислите напълно концентрацията на разтвор: количеството разтворител и количеството разтворено вещество (или общото количество на разтвора).

Най-общият начин да се опише концентрацията на разтворите (т.е. колко „силни“ са) е разделяне на количеството разтворено вещество на количеството на общия разтвор, като и двете са изразени в същите единици. Например, ако добавите 30 ml солна киселина към 270 ml вода, имате (30 ml / 300 ml) × 100 = 10% разтвор на солна киселина във вода. Като формула:

В химията обаче концентрацията на разтвори често се изразява като „моларност“ (молар концентрация), който се определя като броят на моловете разтворено вещество, разделен на броя на литри от решение. Това ви дава стойност в молове на литър, където един мол от веществото е еквивалент на атомната или молекулната му маса в грамове.

Ако започнете с разтвор с дадена моларност и след това го разредете, можете да използвате проста формула за намиране крайната концентрация или обема, до който ще трябва да го разредете, за да постигнете дадена концентрация. Формулата е:

Където М е моларността и V е обемът на решението, като индексите i и f означават „начален“ и „окончателен“. Така че при условие, че знаете моларност и обем, с които започвате, и крайната моларност или обем, които искате, можете да решите за останалите количество.

Можете да намерите стойността, която искате, като разделите лявата страна (произведението на първоначалния обем и моларността) на стойността, която знаете вдясно. Например, ако имате 0,5 L разтвор от 2 M (т.е. моларност 2) и искате разтвор с моларност 0,5 M, какъв краен обем имате нужда?

Преорганизирайте се, за да получите:

Така:

Трябва да разредете разтвора до 2 литра. За да използвате тази формула за други единици (например галони), просто трябва да се уверите, че концентрацията (т.е. моларността) се изразява в същата единица като обема, така че можете да го използвате като калкулатор на разреждане в галони, ако изразявате концентрацията в молове на галон.

Ако трябва да изчислите крайната концентрация за по-сложна ситуация, най-лесният подход е да се върнете към основната дефиниция на концентрация.

Например, ако смесвате два разтвора с различни концентрации, за да намерите крайната концентрация, ще ви трябва крайното количество разтворено вещество и крайното количество на целия разтвор. Можете да разберете това, ако определите размера на разтворено вещество и в двете оригинални смеси ги добавете заедно и след това разделете на общото количество разтвор. След това можете да умножите по 100, ако го искате като процент.

Например, да речем, че имате 2 процента разтвор (по маса) сол във вода, със 100 g разтвор общо и 10 процента разтвор на сол във вода със 150 g разтвор общо.

Първият разтвор съдържа 0,02 × 100 g = 2 g сол, а вторият разтвор съдържа 0,10 × 150 g = 15 g сол. Така че общо имате 2 g + 15 g = 17 g сол и 100 g + 150 g = 250 g разтвор. Това дава 17 g / 250 g = 0,068 или 6,8% краен разтвор на концентрация.