Concentraties zijn een cruciaal concept in de chemie en als je oplossingen met verschillende concentraties combineert, moet je weten hoe je de uiteindelijke concentratie kunt berekenen. Hoewel u een rekenmachine voor de verdunningsverhouding of iets dergelijks (zie bronnen) kunt gebruiken om dit te achterhalen, is het veel beter om leer de wiskunde zelf, zodat u het zelf kunt doen met de rekenmachine op uw mobiele telefoon zonder dat u een speciaal daarvoor ontworpen apparaat nodig heeft hulpmiddelen.
Als je eenmaal de belangrijkste concepten die ten grondslag liggen aan concentraties hebt opgepikt en een paar eenvoudige formules hebt geleerd, kun je elke berekening aan die je waarschijnlijk in het laboratorium nodig hebt.
Oplossingen begrijpen
Een oplossing is een homogeen mengsel van twee stoffen, het oplosmiddel (bijv. water) en de opgeloste stof (het ding dat je in het water oplost), waarbij "homogeen" je alleen maar vertelt dat de twee grondig gemengd zijn.
De oplossing zelf is de combinatie van deze twee componenten, dus het volume van een oplossing vertelt je de
totaal bedrag wanneer de twee zijn gecombineerd. U hebt twee gegevens nodig om de concentratie van een oplossing volledig te kwantificeren: de hoeveelheid oplosmiddel en de hoeveelheid opgeloste stof (of de totale hoeveelheid van de oplossing).De meest algemene manier om de concentratie van oplossingen te beschrijven (d.w.z. hoe "sterk" ze zijn) is door: de hoeveelheid opgeloste stof delen door de hoeveelheid van de totale oplossing, beide uitgedrukt in de dezelfde eenheden. Als je bijvoorbeeld 30 ml zoutzuur toevoegt aan 270 ml water, heb je een (30 ml / 300 ml) × 100 = 10 procent oplossing van zoutzuur in water. Als formule:
In de scheikunde wordt de concentratie van oplossingen echter vaak uitgedrukt als een "molariteit" (een molar concentratie), die wordt gedefinieerd als het aantal mol opgeloste stof gedeeld door het aantal liters van de oplossing. Dit geeft je een waarde in mol per liter, waarbij één mol van een stof het equivalent is van zijn atomaire of moleculaire massa in gram.
Verdunningen berekenen
Als je begint met een oplossing met een bepaalde molariteit en deze vervolgens verdunt, kun je een eenvoudige formule gebruiken om te vinden de uiteindelijke concentratie, of het volume waarmee je het moet verdunnen om een gegeven te bereiken concentratie. De formule is:
Waar M is de molariteit, en V is het volume van de oplossing, waarbij de subscripts i en f staan voor "initiële" en "finale". Dus op voorwaarde dat je weet dat de molariteit en volume waarmee u begint, en de uiteindelijke molariteit of het volume dat u wilt, kunt u oplossen voor de resterende aantal stuks.
U vindt de gewenste waarde door de linkerkant (het product van het oorspronkelijke volume en de molariteit) te delen door de waarde die u aan de rechterkant kent. Als u bijvoorbeeld een 0,5 L-oplossing van 2 M hebt (d.w.z. een molariteit van 2) en u wilt een oplossing met een molariteit van 0,5 M, welk eindvolume heeft u dan nodig?
Herschikken om te krijgen:
Zo:
U moet de oplossing verdunnen tot 2 liter. Om deze formule voor andere eenheden (bijv. gallons) te gebruiken, hoeft u er alleen maar voor te zorgen dat de concentratie (d.w.z. de molariteit) wordt uitgedrukt in dezelfde eenheid als het volume, dus u kunt dit gebruiken als een verdunningscalculator in gallons als u de concentratie uitdrukt in mol per gallon.
Eindconcentratiecalculator in het algemeen
Als u de eindconcentratie moet berekenen voor een meer gecompliceerde situatie, is de eenvoudigste manier om terug te gaan naar de basisdefinitie van concentratie.
Als u bijvoorbeeld twee oplossingen met verschillende concentraties mengt, heeft u de uiteindelijke hoeveelheid opgeloste stof en de uiteindelijke hoeveelheid van de hele oplossing nodig om de uiteindelijke concentratie te vinden. Dit kom je te weten als je uitrekent hoeveel opgeloste stof in beide originele mengsels, voeg ze samen toe en deel vervolgens door de totale hoeveelheid oplossing. U kunt dan vermenigvuldigen met 100 als u het als een percentage wilt.
Stel bijvoorbeeld dat u een oplossing van 2 procent (in massa) van zout in water hebt, met in totaal 100 g oplossing en een oplossing van 10 procent zout in water met in totaal 150 g oplossing.
De eerste oplossing bevat 0,02 × 100 g = 2 g zout en de tweede oplossing bevat 0,10 × 150 g = 15 g zout. Dus in totaal heb je 2 g + 15 g = 17 g zout en 100 g + 150 g = 250 g oplossing. Dit geeft een eindoplossing met een concentratie van 17 g / 250 g = 0,068 of 6,8 procent.