Stężenia to kluczowe pojęcie w chemii, a gdy łączysz roztwory o różnych stężeniach, musisz wiedzieć, jak obliczyć stężenie końcowe. Chociaż możesz użyć kalkulatora współczynnika rozcieńczenia lub czegoś podobnego (patrz Zasoby), aby to sprawdzić, znacznie lepiej jest nauczyć się samej matematyki, dzięki czemu możesz zrobić to sam z kalkulatorem w telefonie komórkowym bez potrzeby budowania specjalnego przybory.
Po zdobyciu kluczowych pojęć leżących u podstaw stężeń i nauczeniu się kilku prostych formuł, będziesz w stanie wykonać dowolne obliczenia, których prawdopodobnie będziesz potrzebować w laboratorium.
Zrozumienie rozwiązań
Rozwiązaniem jest jednorodna mieszanka dwóch substancji, rozpuszczalnika (np. wody) i substancji rozpuszczonej (rzecz, którą rozpuszczasz w wodzie), przy czym „jednorodny” mówi tylko, że obie są dokładnie wymieszane.
Samo rozwiązanie jest kombinacją tych dwóch składników, więc objętość roztworu mówi ci całkowity kwotę, gdy te dwa elementy zostaną połączone. Do pełnego określenia stężenia roztworu potrzebne są dwie informacje: ilość rozpuszczalnika i ilość substancji rozpuszczonej (lub całkowita ilość roztworu).
Najbardziej ogólnym sposobem opisania stężenia roztworów (tj. tego, jak „mocne” są) jest dzieląc ilość substancji rozpuszczonej przez ilość całkowitego roztworu, przy czym obie te wartości są wyrażone w te same jednostki. Na przykład, jeśli dodasz 30 ml kwasu solnego do 270 ml wody, otrzymasz (30 ml / 300 ml) × 100 = 10% roztwór kwasu solnego w wodzie. Jako formuła:
Jednak w chemii stężenie roztworów jest często wyrażane jako „molarność” (mol stężenie), które jest definiowane jako liczba moli substancji rozpuszczonej podzielona przez liczbę litrów rozwiązanie. Daje to wartość w molach na litr, gdzie jeden mol substancji odpowiada jej masie atomowej lub cząsteczkowej w gramach.
Obliczanie rozcieńczeń
Jeśli zaczniesz od roztworu o określonej molowości, a następnie go rozcieńczysz, możesz użyć prostego wzoru, aby znaleźć ostateczne stężenie, czyli objętość, do której trzeba je rozcieńczyć, aby uzyskać zadany stężenie. Formuła to:
Gdzie M jest molarność, i V to objętość rozwiązania, gdzie indeksy i oraz f oznaczają „początkowy” i „końcowy”. Więc pod warunkiem, że znasz molarność i objętość, od której zaczynasz, oraz ostateczną molarność lub objętość, którą chcesz, możesz obliczyć dla pozostałych Ilość.
Potrzebną wartość znajdziesz, dzieląc lewą stronę (iloczyn początkowej objętości i molarności) przez wartość po prawej stronie. Na przykład, jeśli masz 0,5 l roztworu 2 M (tj. molarność 2) i chcesz roztwór o molarności 0,5 M, jakiej końcowej objętości potrzebujesz?
Zorganizuj ponownie, aby uzyskać:
Więc:
Musisz rozcieńczyć roztwór do 2 litrów. Aby użyć tego wzoru dla innych jednostek (np. galonów), wystarczy upewnić się, że stężenie (tj. molarność) jest wyrażone w taką samą jednostkę jak objętość, więc możesz użyć tego jako kalkulatora rozcieńczenia w galonach, jeśli wyrażasz stężenie w molach na galon.
Kalkulator stężenia końcowego w ujęciu ogólnym
Jeśli musisz obliczyć stężenie końcowe dla bardziej skomplikowanej sytuacji, najprostszym podejściem jest powrót do podstawowej definicji stężenie.
Na przykład, jeśli mieszasz dwa roztwory o różnych stężeniach, aby znaleźć końcowe stężenie, będziesz potrzebować końcowej ilości substancji rozpuszczonej i końcowej ilości całego roztworu. Możesz się tego dowiedzieć, jeśli obliczysz kwotę amount solute w obu oryginalnych mieszaninach dodać je do siebie, a następnie podzielić przez całkowitą ilość roztworu. Następnie możesz pomnożyć przez 100, jeśli chcesz, aby było to procentowo.
Załóżmy na przykład, że masz 2% (masowo) roztwór soli w wodzie, w sumie 100 g roztworu i 10% roztwór soli w wodzie, w sumie 150 g roztworu.
Pierwszy roztwór zawiera 0,02 × 100 g = 2 g soli, a drugi roztwór zawiera 0,10 × 150 g = 15 g soli. Czyli w sumie masz 2 g + 15 g = 17 g soli i 100 g + 150 g = 250 g roztworu. Daje to końcowy roztwór 17 g / 250 g = 0,068 lub 6,8%.