Les concentrations sont un concept crucial en chimie, et lorsque vous combinez des solutions avec différentes concentrations, vous devez savoir comment calculer la concentration finale. Bien que vous puissiez utiliser un calculateur de taux de dilution ou quelque chose de similaire (voir Ressources) pour le savoir, il est préférable de apprendre les mathématiques lui-même, de sorte que vous pouvez le faire vous-même avec la calculatrice sur votre téléphone portable sans avoir besoin de outils.
Une fois que vous aurez compris les concepts clés sous-jacents aux concentrations et appris quelques formules simples, vous serez en mesure de gérer tous les calculs dont vous aurez probablement besoin en laboratoire.
Comprendre les solutions
Une solution est un mélange homogène de deux substances, le solvant (par exemple l'eau) et le soluté (la chose que vous dissolvez dans l'eau), avec "homogène" vous indiquant simplement que les deux sont bien mélangés.
La solution elle-même est la combinaison de ces deux composants, donc le volume d'une solution vous indique le
le total montant lorsque les deux ont été combinés. Vous avez besoin de deux informations pour quantifier complètement la concentration d'une solution: la quantité de solvant et la quantité de soluté (ou la quantité totale de la solution).La façon la plus générale de décrire la concentration des solutions (c'est-à-dire leur « forte ») est de en divisant la quantité de soluté par la quantité de solution totale, ces deux éléments étant exprimés dans le mêmes unités. Par exemple, si vous ajoutez 30 ml d'acide chlorhydrique à 270 ml d'eau, vous obtenez une solution (30 ml / 300 ml) × 100 = 10 pour cent d'acide chlorhydrique dans l'eau. Comme formule :
Cependant, en chimie, la concentration des solutions est souvent exprimée comme une « molarité » (une molaire concentration), qui est défini comme le nombre de moles de soluté divisé par le nombre de litres de solution. Cela vous donne une valeur en moles par litre, où une mole d'une substance est l'équivalent de sa masse atomique ou moléculaire en grammes.
Calcul des dilutions
Si vous commencez avec une solution avec une molarité donnée et que vous la diluez ensuite, vous pouvez utiliser une formule simple pour trouver la concentration finale, ou le volume auquel vous aurez besoin de le diluer pour obtenir un résultat donné concentration. La formule est :
Où M est la molarité, et V est le volume de la solution, avec les indices i et f signifiant « initial » et « final ». Donc à condition de connaître le molarité et volume avec lesquels vous commencez, et soit la molarité ou le volume final que vous voulez, vous pouvez résoudre le reste quantité.
Vous trouvez la valeur que vous voulez en divisant le côté gauche (le produit du volume initial et de la molarité) par la valeur que vous connaissez sur la droite. Par exemple, si vous avez une solution de 0,5 L de 2 M (c'est-à-dire une molarité de 2), et que vous voulez une solution de molarité de 0,5 M, de quel volume final avez-vous besoin ?
Réorganisez pour obtenir :
Donc:
Vous devez diluer la solution à 2 litres. Pour utiliser cette formule pour d'autres unités (ex. gallons), il suffit de s'assurer que la concentration (c'est-à-dire la molarité) est exprimée en la même unité que le volume, vous pouvez donc l'utiliser comme un calculateur de dilution en gallons si vous exprimez la concentration en moles par gallon.
Calculateur de concentration finale en général
Si vous devez calculer la concentration finale pour une situation plus compliquée, l'approche la plus simple est de revenir à la définition de base de concentration.
Par exemple, si vous mélangez deux solutions avec des concentrations différentes, pour trouver la concentration finale, vous aurez besoin de la quantité finale de soluté et de la quantité finale de la solution entière. Vous pouvez le découvrir si vous calculez le montant de soluté dans les deux mélanges originaux, ajoutez-les ensemble, puis divisez par la quantité totale de solution. Vous pouvez ensuite multiplier par 100 si vous le souhaitez en pourcentage.
Par exemple, disons que vous avez une solution à 2 % (en masse) de sel dans l'eau, avec 100 g de solution au total, et une solution à 10 % de sel dans l'eau avec 150 g de solution au total.
La première solution contient 0,02 × 100 g = 2 g de sel, et la seconde solution contient 0,10 × 150 g = 15 g de sel. Donc au total vous avez 2 g + 15 g = 17 g de sel et 100 g + 150 g = 250 g de solution. Cela donne une solution finale de concentration de 17 g / 250 g = 0,068 ou 6,8 pour cent.