Как рассчитать конечные концентрации

Концентрации - важнейшее понятие в химии, и когда вы комбинируете растворы с разными концентрациями, вам нужно знать, как рассчитать конечную концентрацию. Хотя вы можете использовать калькулятор коэффициента разбавления или что-то подобное (см. Ресурсы), чтобы выяснить это, гораздо лучше выучите саму математику, чтобы вы могли делать это самостоятельно с помощью калькулятора на своем мобильном телефоне без необходимости в специальных инструменты.

Как только вы усвоите ключевые концепции, лежащие в основе концентраций, и выучите пару простых формул, вы сможете выполнять любые вычисления, которые могут вам понадобиться в лаборатории.

Решение - это однородная смесь двух веществ, растворителя (например, воды) и растворенного вещества (того, что вы растворяете в воде), причем «гомогенный» просто говорит вам, что два вещества тщательно перемешаны.

Само решение представляет собой комбинацию этих двух компонентов, поэтому объем раствора сообщает вам общее сумма, когда они были объединены. Для полного количественного определения концентрации раствора вам нужны две части информации: количество растворителя и количество растворенного вещества (или общее количество раствора).

Самый общий способ описать концентрацию растворов (т.е. насколько они «сильны») - это деление количества растворенного вещества на количество всего раствора, причем оба значения выражаются в те же единицы. Например, если вы добавите 30 мл соляной кислоты к 270 мл воды, у вас будет (30 мл / 300 мл) × 100 = 10-процентный раствор соляной кислоты в воде. Как формула:

Однако в химии концентрация растворов часто выражается как «молярность» (молярная концентрация), который определяется как количество молей растворенного вещества, деленное на количество литров раствора. решение. Это дает вам значение в молях на литр, где один моль вещества эквивалентен его атомной или молекулярной массе в граммах.

Если вы начнете с раствора с заданной молярностью, а затем разбавите его, вы можете использовать простую формулу, чтобы найти конечная концентрация или объем, который вам нужно будет разбавить, чтобы достичь заданного концентрация. Формула:

Где M - молярность, а V - объем решения, где нижние индексы i и f обозначают «начальный» и «конечный». Итак, если вы знаете молярность и объем, с которых вы начинаете, а также конечную молярность или объем, который вы хотите, вы можете решить для оставшейся количество.

Вы найдете нужное значение, разделив левую часть (произведение начального объема и молярности) на значение, которое вы знаете справа. Например, если у вас есть раствор с молярностью 2 М (0,5 л) (т. Е. С молярностью 2) и вам нужен раствор с молярностью 0,5 М, какой конечный объем вам нужен?

Переставьте, чтобы получить:

Так:

Раствор нужно развести до 2 литров. Чтобы использовать эту формулу для других единиц (например, галлонов), вам просто нужно убедиться, что концентрация (т. Е. Молярность) выражается в в той же единице, что и объем, поэтому вы можете использовать ее в качестве калькулятора разбавления в галлонах, если вы выражаете концентрацию в молях на галлон.

Если вам нужно рассчитать конечную концентрацию для более сложной ситуации, проще всего вернуться к основному определению концентрация.

Например, если вы смешиваете два раствора с разными концентрациями, чтобы найти конечную концентрацию, вам понадобится конечное количество растворенного вещества и конечное количество всего раствора. Вы можете узнать это, если определите количество растворенный в обеих исходных смесях сложите их вместе, а затем разделите на общее количество раствора. Затем вы можете умножить на 100, если хотите в процентах.

Например, предположим, что у вас есть 2-процентный (по массе) раствор соли в воде, всего 100 г раствора, и 10-процентный раствор соли в воде, всего 150 г раствора.

Первый раствор содержит 0,02 × 100 г = 2 г соли, а второй раствор содержит 0,10 × 150 г = 15 г соли. Итого у вас 2 г + 15 г = 17 г соли и 100 г + 150 г = 250 г раствора. Это дает конечный раствор с концентрацией 17 г / 250 г = 0,068 или 6,8%.