Le concentrazioni sono un concetto cruciale in chimica e quando si combinano soluzioni con concentrazioni diverse, è necessario sapere come calcolare la concentrazione finale. Mentre puoi usare un calcolatore del rapporto di diluizione o qualcosa di simile (vedi Risorse) per scoprirlo, è molto meglio impara la matematica stessa, così puoi farlo da solo con la calcolatrice sul tuo cellulare senza la necessità di apposta utensili.
Dopo aver appreso i concetti chiave alla base delle concentrazioni e appreso un paio di semplici formule, sarai in grado di gestire qualsiasi calcolo di cui potresti aver bisogno in laboratorio.
Comprensione delle soluzioni
Una soluzione è a miscela omogenea di due sostanze, il solvente (ad esempio l'acqua) e il soluto (la cosa che dissolvi nell'acqua), con "omogeneo" che ti dice solo che i due sono completamente mescolati.
La soluzione stessa è la combinazione di questi due componenti, quindi il volume di una soluzione ti dice il totale importo quando i due sono stati combinati. Sono necessarie due informazioni per quantificare completamente la concentrazione di una soluzione: la quantità di solvente e la quantità di soluto (o la quantità totale della soluzione).
Il modo più generale per descrivere la concentrazione delle soluzioni (cioè quanto sono "forti") è con dividendo la quantità di soluto per la quantità della soluzione totale, con entrambi questi espressi in stesse unità. Ad esempio, se aggiungi 30 ml di acido cloridrico a 270 ml di acqua, ottieni una soluzione (30 ml / 300 ml) × 100 = 10 percento di acido cloridrico in acqua. Come formula:
Tuttavia, in chimica, la concentrazione delle soluzioni è spesso espressa come una "molarità" (un molare concentrazione), che è definita come il numero di moli di soluto diviso per il numero di litri di soluzione. Questo ti dà un valore in moli per litro, dove una mole di una sostanza è l'equivalente della sua massa atomica o molecolare in grammi.
Calcolo delle diluizioni
Se inizi con una soluzione con una data molarità e poi la diluisci, puoi usare una semplice formula per trovare la concentrazione finale, o il volume a cui dovrai diluirlo per ottenere un dato concentrazione. La formula è:
Dove M è la molarità, e V è il volume della soluzione, con i pedici i e f che stanno per "iniziale" e "finale". Quindi, a patto che tu sappia il la molarità e il volume con cui inizi, e la molarità finale o il volume che desideri, puoi risolvere per il resto quantità.
Trovi il valore che desideri dividendo il lato sinistro (il prodotto del volume iniziale e della molarità) per il valore che conosci a destra. Ad esempio, se hai una soluzione 0,5 L di 2 M (cioè una molarità di 2) e vuoi una soluzione con molarità 0,5 M, quale volume finale ti serve?
Riorganizzare per ottenere:
Così:
È necessario diluire la soluzione a 2 litri. Per utilizzare questa formula per altre unità (es. galloni), devi solo assicurarti che la concentrazione (ovvero la molarità) sia espressa in la stessa unità del volume, quindi puoi usarlo come calcolatore di diluizione in galloni se esprimi la concentrazione in moli per gallone.
Calcolatore di concentrazione finale in generale
Se devi calcolare la concentrazione finale per una situazione più complicata, l'approccio più semplice è tornare alla definizione di base di concentrazione.
Ad esempio, se stai mescolando due soluzioni con concentrazioni diverse, per trovare la concentrazione finale avrai bisogno della quantità finale di soluto e della quantità finale dell'intera soluzione. Puoi scoprirlo se calcoli la quantità di soluto in entrambe le miscele originali, aggiungile insieme e poi dividi per la quantità totale di soluzione. Puoi quindi moltiplicare per 100 se lo desideri in percentuale.
Ad esempio, supponiamo di avere una soluzione al 2% (in massa) di sale in acqua, con 100 g di soluzione in totale, e una soluzione al 10% di sale in acqua con 150 g di soluzione in totale.
La prima soluzione contiene 0,02 × 100 g = 2 g di sale e la seconda soluzione contiene 0,10 × 150 g = 15 g di sale. Quindi in totale hai 2 g + 15 g = 17 g di sale e 100 g + 150 g = 250 g di soluzione. Ciò fornisce una soluzione finale di concentrazione di 17 g / 250 g = 0,068 o 6,8 percento.