Οι συγκεντρώσεις είναι μια κρίσιμη έννοια στη χημεία και όταν συνδυάζετε λύσεις με διαφορετικές συγκεντρώσεις, πρέπει να γνωρίζετε πώς να υπολογίσετε την τελική συγκέντρωση. Ενώ μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια αριθμομηχανή αναλογίας αραίωσης ή κάτι παρόμοιο (δείτε Πόρους) για να το μάθετε, είναι πολύ καλύτερο να το κάνετε μάθετε τα ίδια τα μαθηματικά, ώστε να μπορείτε να το κάνετε μόνοι σας με την αριθμομηχανή στο κινητό σας τηλέφωνο χωρίς να χρειάζεται να είναι ειδικά σχεδιασμένη εργαλεία.
Μόλις διαλέξετε τις βασικές έννοιες στις οποίες βασίζονται οι συγκεντρώσεις και μάθετε μερικές απλές φόρμουλες, θα είστε σε θέση να χειριστείτε τυχόν υπολογισμούς που ενδέχεται να χρειαστείτε στο εργαστήριο.
Κατανόηση λύσεων
Μια λύση είναι ένα ομοιογενές μείγμα δύο ουσιών, ο διαλύτης (π.χ. νερό) και η διαλυμένη ουσία (το πράγμα που διαλύετε στο νερό), με το "ομοιογενές" απλώς να σας λέει ότι τα δύο είναι καλά αναμεμειγμένα.
Η ίδια η λύση είναι ο συνδυασμός αυτών των δύο συστατικών, οπότε ο όγκος μιας λύσης σας λέει
σύνολο ποσό όταν συνδυαστούν τα δύο. Χρειάζεστε δύο πληροφορίες για να ποσοτικοποιήσετε πλήρως τη συγκέντρωση ενός διαλύματος: την ποσότητα του διαλύτη και την ποσότητα της διαλυμένης ουσίας (ή τη συνολική ποσότητα του διαλύματος).Ο πιο γενικός τρόπος για να περιγράψετε τη συγκέντρωση των διαλυμάτων (δηλαδή πόσο «ισχυρές» είναι) είναι διαιρώντας την ποσότητα της διαλυμένης ουσίας με την ποσότητα του συνολικού διαλύματος, και τα δύο αυτά εκφράζονται στο ίδιες μονάδες. Για παράδειγμα, εάν προσθέσετε 30 ml υδροχλωρικού οξέος σε 270 ml νερού, έχετε ένα (30 ml / 300 ml) × 100 = 10 τοις εκατό διάλυμα υδροχλωρικού οξέος σε νερό. Ως τύπος:
Ωστόσο, στη χημεία, η συγκέντρωση των διαλυμάτων εκφράζεται συχνά ως «μοριακότητα» (μοριακή συγκέντρωση), η οποία ορίζεται ως ο αριθμός γραμμομορίων της διαλυμένης ουσίας διαιρούμενος με τον αριθμό των λίτρων του λύση. Αυτό σας δίνει μια τιμή σε γραμμομόρια ανά λίτρο, όπου ένα γραμμομόριο μιας ουσίας είναι το ισοδύναμο της ατομικής ή μοριακής μάζας της σε γραμμάρια.
Υπολογισμός αραιώσεων
Εάν ξεκινήσετε με ένα διάλυμα με δεδομένη μοριακότητα και στη συνέχεια αραιώστε το, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε έναν απλό τύπο για να το βρείτε την τελική συγκέντρωση ή τον όγκο στον οποίο θα πρέπει να το αραιώσετε για να επιτύχετε ένα δεδομένο συγκέντρωση. Ο τύπος είναι:
Οπου Μ είναι η μοριακότητα, και Β είναι ο όγκος της λύσης, με τους τίτλους i και f να σημαίνει "αρχικό" και "τελικό". Με την προϋπόθεση ότι γνωρίζετε το γραμμικότητα και όγκος με τον οποίο ξεκινάτε, και είτε την τελική γραμμομοριακότητα ή τον όγκο που θέλετε, μπορείτε να επιλύσετε τα υπόλοιπα ποσότητα.
Μπορείτε να βρείτε την τιμή που θέλετε διαιρώντας την αριστερή πλευρά (το προϊόν του αρχικού όγκου και της γραμμομοριακότητας) με την τιμή που γνωρίζετε στα δεξιά. Για παράδειγμα, εάν έχετε ένα διάλυμα 0,5 L 2 M (δηλ. Μια molarity 2), και θέλετε μια λύση με molarity 0,5 M, τι τελικό όγκο χρειάζεστε;
Επαναπροσδιορίστε για να λάβετε:
Ετσι:
Πρέπει να αραιώσετε το διάλυμα σε 2 λίτρα. Για να χρησιμοποιήσετε αυτόν τον τύπο για άλλες μονάδες (π.χ. γαλόνια), απλώς πρέπει να βεβαιωθείτε ότι η συγκέντρωση (δηλ. Η μοριακότητα) εκφράζεται σε την ίδια μονάδα με τον όγκο, οπότε μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε ως αριθμομηχανή αραίωσης σε γαλόνια εάν εκφράσετε τη συγκέντρωση σε γραμμομόρια ανά γαλόνι.
Υπολογιστής τελικής συγκέντρωσης γενικά
Εάν πρέπει να υπολογίσετε την τελική συγκέντρωση για μια πιο περίπλοκη κατάσταση, η ευκολότερη προσέγγιση είναι να επιστρέψετε στον βασικό ορισμό του συγκέντρωση.
Για παράδειγμα, εάν αναμιγνύετε δύο λύσεις με διαφορετικές συγκεντρώσεις, για να βρείτε την τελική συγκέντρωση θα χρειαστείτε την τελική ποσότητα διαλυμένης ουσίας και την τελική ποσότητα ολόκληρης της λύσης. Μπορείτε να το μάθετε αν υπολογίσετε το ποσό των διαλυτό και στα δύο πρωτότυπα μίγματα, προσθέστε τα μαζί και μετά διαιρέστε με τη συνολική ποσότητα διαλύματος. Στη συνέχεια, μπορείτε να πολλαπλασιάσετε με 100 εάν θέλετε ως ποσοστό.
Για παράδειγμα, ας υποθέσουμε ότι έχετε ένα διάλυμα 2% (κατά μάζα) αλατιού σε νερό, με 100 g διαλύματος συνολικά και ένα διάλυμα 10% αλατιού σε νερό με 150 g διαλύματος συνολικά.
Το πρώτο διάλυμα περιέχει 0,02 × 100 g = 2 g αλατιού και το δεύτερο διάλυμα περιέχει 0,10 × 150 g = 15 g αλατιού. Συνολικά, έχετε 2 g + 15 g = 17 g αλάτι και 100 g + 150 g = 250 g διαλύματος. Αυτό δίνει ένα τελικό διάλυμα συγκέντρωσης 17 g / 250 g = 0,068 ή 6,8%.