Kemiska koncentrationer sätt att uttrycka det, enheter, Molality och Molarity



den kemisk koncentration är den numeriska mätningen av den relativa mängden lösta i en lösning. Denna åtgärd uttrycker en lösning av lösningsmedlet med avseende på en mängd eller volym av lösningsmedlet eller lösningen i koncentrationsenheter. Termen "koncentration" är kopplad till mängden närvarande lösningsmedel: en lösning kommer att vara mer koncentrerad medan mer lösningsmedel har.

Dessa enheter kan vara fysiskt när man tar hänsyn till storlekarna hos massa och / eller volymen av komponenterna i lösningen eller kemikalien när koncentrationen av löst ämne är uttryckt i termer av deras mol eller ekvivalenter, med hänvisning Avogadros tal.

Genom användning av molekylära eller atomvikter och antalet Avogadro är det således möjligt att omvandla de fysiska enheterna till kemiska sådana när de uttrycker koncentrationen av ett visst lösningsmedel. Därför kan alla enheter konverteras för samma lösning.

index

  • 1 Lösningar utspädda och koncentrerade
  • 2 sätt att uttrycka koncentration
    • 2.1 Kvalitativ beskrivning
    • 2.2 Klassificering genom löslighet
    • 2.3 Kvantitativ notering
  • 3 koncentrationsenheter
    • 3.1 Enheter med relativ koncentration
    • 3.2 Enheter av utspädd koncentration
    • 3,3 Koncentrationsenheter baserade på mol
    • 3.4 Formalitet och normalitet
  • 4 Molaritet
    • 4.1 Övning 1
    • 4.2 Övning 2
  • 5 Normalitet
    • 5.1 Beräkning
    • 5.2 Övning 1
  • 6 Molality
    • 6.1 Övning 1
  • 7 Rekommendationer och viktiga anmärkningar om kemisk koncentration
    • 7.1 Lösningens volym är alltid större än lösningsmedlets volym
    • 7.2 Molarityens användningsområde
    • 7.3 Formlerna är inte memorerade men enheterna eller definitionerna är
  • 8 referenser 

Lösningar utspädda och koncentrerade

Hur kan det märkas om en koncentration är mycket utspädd eller koncentrerad? Vid första anblicken genom manifestationen av någon av dess organoleptiska eller kemiska egenskaper; det vill säga de som uppfattar sinnena eller som kan mätas.

Den övre bilden visar en utspädning av en kaliumdikromatkoncentration (K2cr2O7), som uppvisar en orange färg. Från vänster till höger kan du se hur färgen minskar dess intensitet när koncentrationen späds, vilket ger mer lösningsmedel.

Denna utspädning gör det möjligt att på detta sätt erhålla en utspädd koncentration från en koncentrerad en. Färg (och andra "dolda" egenskaper i dess apelsinbom) ändras på samma sätt som koncentrationen gör det, antingen med fysiska eller kemiska enheter.

Men vad är kemiska koncentrationsenheter? Bland dem är molariteten eller molakoncentrationen av en lösning, som avser molen av lösningsmedel till den totala volymen av lösningen i liter.

också har molaliteten eller också känt som molal koncentration, som hänvisar till antalet mol löst ämne men innehöll i en standardiserad mängd av lösningsmedel eller lösningsmedlet är exakt ett kilogram.

Detta lösningsmedel kan vara rent eller om lösningen innehåller mer än ett lösningsmedel kommer molaliteten att vara molen av lösningen per kilo lösningsmedelsblandningen.

Och den tredje enheten av kemisk koncentration är normalen eller normal koncentration av en lösning som uttrycker antalet kemiska ekvivalenter av lösningen per liter av lösningen.

Den enhet där normalitet uttrycks i ekvivalenter per liter (Eq / L) och i medicin elektrolyten koncentrationer av humant serum uttryckt i milliekvivalenter per liter (mekv / l).

Sätt att uttrycka koncentration

Koncentrationen av en lösning kan betecknas på tre huvudsakliga sätt, även om dessa har en mängd olika termer och enheter själva, vilken kan användas för att uttrycka omfattningen av detta värde: kvalitativ beskrivning, kvantitativ notation och klassificering i termer av löslighet.

Beroende på vilket språk och sammanhang du arbetar i väljer du ett av tre sätt att uttrycka koncentrationen av en blandning.

Kvalitativ beskrivning

Används huvudsakligen i informellt och icke-tekniskt språk, den kvalitativa beskrivningen av koncentrationen av en blandning uttrycks i form av adjektiv, vilket på ett generaliserat sätt anger den koncentrationsnivå som en lösning har..

På så sätt är minsta koncentrationsnivå enligt den kvalitativa beskrivningen den för en "utspädd" lösning, och maximin är "koncentrerad".

Vi talar om utspädda lösningar när en lösning har en mycket låg andel av lösningsmedel beroende på den totala volymen av lösningen. Om du vill späda ut en lösning måste du lägga till en större mängd lösningsmedel eller leta efter sätt att reducera lösningen.

Nu pratar vi om koncentrerade lösningar när de har en hög andel lösningsmedel beroende på den totala volymen av lösningen. För att koncentrera en lösning, tillsätt mer lösningsmedel eller minska mängden lösningsmedel.

I denna mening, kallade sig kvalitativ beskrivning till denna klassificering, inte bara för att det saknar matematiska mätningar men dess empiriska kvalitet (kan tillskrivas visuella referenser, dofter och smaker, utan vetenskapliga belägg).

Klassificering genom löslighet

Lösligheten i en koncentration betecknar den maximala lösningen av lösningsmedel som har en lösning, beroende på förhållanden som temperatur, tryck och ämnen som är upplösta eller suspenderade.

Lösningarna kan klassificeras i tre typer beroende på deras lösnivå upplöst vid mätningstiden: omättade, mättade och övermättade lösningar.

- Omättade lösningar är de som innehåller en mindre mängd lösningsmedel från vilken lösningen kan lösas. I detta fall har lösningen inte nått sin maximala koncentration.

- Mättade lösningar är de i vilka den maximala mängden lösningsmedel har upplösts i lösningsmedlet vid en specifik temperatur. I det här fallet finns det en balans mellan båda ämnena och lösningen kan inte acceptera mer lösningsmedel (eftersom det kommer att fälla ut).

- Övermättade lösningar har mer lösta än lösningen skulle acceptera under jämviktsförhållanden. Detta uppnås genom upphettning av en mättad lösning, vilket ger mer lösta än normalt. När det är kallt kommer det inte att fälla ut lösningen automatiskt, men eventuella störningar kan orsaka denna effekt på grund av dess instabilitet.

Kvantitativ notering

I det ögonblick som man studerar en lösning som ska användas inom det tekniska eller vetenskapliga området krävs en precision uppmätt och uttryckt i enheter som beskriver koncentrationen enligt dess exakta värden på massa och / eller volym.

Det är därför som det finns en serie enheter som används för att uttrycka koncentrationen av en lösning i den kvantitativa notationen, som är indelad i fysikalisk och kemisk, och som i sin tur har sina egna indelningar.

Enheterna av fysiska koncentrationer är de av "relativ koncentration", vilka uttrycks i procentandelar. Det finns tre sätt att uttrycka procentuella koncentrationer: massprocenter, volymprocent och procentandelar i volym.

I motsats härtill är enheter av kemiska koncentrationer baserade på molära mängder, ekvivalenter per gram, delar per miljon och andra egenskaper hos lösningen med avseende på lösningen.

Dessa enheter är de vanligaste för sin hög precision vid mätning av koncentrationer, och det är därför de vanligtvis är de du vill veta för att arbeta med kemiska lösningar.

Koncentrationsenheter

Som beskrivits i de föregående sektionerna, när beräkningen av koncentrationen av en lösning kvantitativt beräknas beräkningarna av de befintliga enheterna för detta ändamål..

Koncentrationsenheterna är också uppdelade i de med relativ koncentration, de av utspädda koncentrationer, de baserade på mol och andra ytterligare enheter..

Enheter av relativ koncentration

De relativa koncentrationerna är de som uttrycks i procent, som nämns i föregående avsnitt. Dessa enheter är uppdelade i massmasseprocent, volymvolymprocent och massvolymprocent, och beräknas enligt följande:

- % massa = massa av lösningsmedel (g) / massa av den totala lösningen (g) x 100

- % volym = volym av lösningsmedel (ml) / volym av den totala lösningen (ml) x 100

- % massa / volym = lösningsmassa (g) / total lösningsvolym (ml) x 100

I detta fall måste beräknas massan eller volymen av den totala lösningen tillsättas massan eller volymen av lösningsmedlet med lösningsmedlets.

Enheter av utspädd koncentration

Enheterna av utspädd koncentration är de som används för att uttrycka de mycket små koncentrationer som är i form av spår i en utspädd lösning; Den vanligaste användningen som presenteras för dessa enheter är att hitta spår av en upplöst gas i en annan, som de ämnen som förorenar luften.

Dessa enheter anges i form av delar per miljon (ppm), delar per miljard (ppb) och delar per triljon (ppt) och uttrycks som följer:

- ppm = 1 mg lösningsmedel / 1 liter lösning

- ppb = 1 pg lösta / 1 1 lösning

- ppt = 1 ng upplöst / 1 1 lösning

I dessa uttryck mg motsvarar milligram (0,001 g), g är lika med mikrogram (0,000001 g) och ng är lika med nanogram (0.000000001 g). Dessa enheter kan också uttryckas i volym / volym.

Koncentrationsenheter enligt mol

Koncentrationsenheterna baserade på mol är de för den molära fraktionen, den molära procentandelen, molariteten och molaliteten (dessa två sista beskrivs bättre i slutet av artikeln).

Molfraktionen av ett ämne är fraktionen av alla dess beståndsdelar molekyler (eller atomer) som en funktion av de totala molekylerna eller atomerna. Det beräknas enligt följande:

XEN = antal moler substans A / totalt antal mol i lösning

Denna procedur upprepas för de andra substanserna i lösning, med tanke på att summan av XEN + XB + XC ... måste vara lika med en.

Molarprocenten fungerar på liknande sätt som XEN, bara det beroende på procentsatsen:

Molär andel av A = XEN x 100%

I det sista avsnittet kommer molaritet och molalitet att diskuteras i detalj.

Formalitet och normalitet

Slutligen finns det två koncentrationsenheter som för närvarande är i missbruk: formalitet och normalitet.

Formeln av en lösning representerar viktformel-gramnumret per liter totallösning. Det uttrycks som:

F = nr. P.F.G / L-lösning

I detta uttryck är P.F.G lika med vikten av varje atom av substansen, uttryckt i gram.

I stället representerar normalitet antalet lösta ekvivalenter dividerat med liter av lösningen, såsom uttryckt nedan:

N = ekvivalent gram av lösning / L-lösning

I nämnda uttryck kan det ekvivalenta gramet av lösningsmedel beräknas med antalet moler H+, OH- eller andra metoder, beroende på typen av molekyl.

molaritet

Molariteten eller molära koncentrationen av ett löst ämne är den enhet som uttrycker kemiska koncentrationen eller löst ämne hänför mol (n) som finns i en (1) liter (L) av lösningen.

Molariteten är betecknad med bokstaven M och för att bestämma antalet mol löst ämne (n) gram av löst ämne (g) mellan molekylvikten (MW) av det lösta ämnet falla.

Också erhålles molekylvikten PM för lösningsmedlet från summan av atomvikterna (PA) eller atommassan hos de kemiska elementen, med tanke på den andel i vilken de kombinerar för att bilda lösningen. Således har olika soluutos egna parlamentsledamöter (även om detta inte alltid är fallet).

Dessa definitioner sammanfattas i följande formler som används för att utföra motsvarande beräkningar:

Molaritet: M = n (mol av lösningsmedel) / V (liter lösning)

Antal moler: n = g av lösningsmedel / PM av lösningsmedel

Övning 1

Beräkna Molariteten hos en lösning som framställs med 45 g Ca (OH)2 löst i 250 ml vatten.

Det första som måste beräknas är molekylvikten av Ca (OH)2 (kalciumhydroxid). Enligt sin kemiska formel är föreningen en kalciumkation och två oxidrilanjoner. Här är vikten av en elektron mindre eller mer än arten försumbar, så att atomvikterna tas:

Antalet mol av lösningen kommer då att vara:

n = 45 g / (74 g / mol)

n = 0,61 mol Ca (OH)2

0,61 mol av lösningsmedlet erhålles men det är viktigt att komma ihåg att dessa mol löses i 250 ml lösning. Eftersom definitionen av Molaritet är mol i a liter eller 1000 ml, måste en enkel regel av tre göras för att beräkna de moler som finns i 1000 ml av nämnda lösning

Om i 250 ml lösning finns => 0,61 mol av lösningsmedel

           I 1000 ml lösning => x Hur många mol är det??

x = (0,61 mol) (1000 ml) / 250 ml

X = 2,44 M (mol / L)

Ett annat sätt

Det andra sättet att få molen att tillämpa formeln kräver att du tar 250 ml till liter och tillämpar också en regel på tre:

Om 1000 ml => är 1 liter

250 ml => x Hur många liter är?

x = (250 ml) (1 1) / 1000 ml

x = 0,25 L

Ersätter sedan i Molaritetsformeln:

M = (0,61 mol av lösningsmedel) / (0,25 1 lösning)

M = 2,44 mol / 1

Övning 2

Vad betyder det att en HCl-lösning är 2,5 M?

HCl-lösningen är 2,5 molar, vilket betyder att en liter av den har löst 2,5 mol saltsyra.

normalitet

Normaliteten eller motsvarande koncentration är den kemiska koncentrationen av lösningarna som betecknas med bokstaven N. Denna koncentrationsenhet indikerar lösningsmedlets reaktivitet och är lika med antalet lösta ekvivalenter (Eq) mellan volymen av lösningen uttryckt i liter.

N = ekv / l

Antalet ekvivalenter (Eq) är lika med gramet lösningsmedel mellan ekvivalentvikten (PEq).

 Eq = g upplöst / PEq

Ekvivalentvikten, eller också känt som gramekvivalent, beräknas för att erhålla molekylvikten av det lösta ämnet och dividera faktor ekvivalent för ändamålen summera ekvationen kallas zeta delta (CL Ht Diff).

PEq = PM / AZ

beräkning

Beräkningen av normalitet kommer att ha en mycket specifik variant i ekvivalentfaktorn eller ΔZ, vilket också beror på typen av kemisk reaktion i vilken det lösta ämnet eller reaktiva arter deltar. Några fall av denna variation kan nämnas nedan:

-När det är en syra eller bas, AZ eller motsvarande faktor, kommer den att vara lika med antalet vätejoner (H+)  eller OH-hydroxyl- har lösningen. Till exempel svavelsyra (H2SW4) har två ekvivalenter eftersom den har två syraprotoner.

-När det gäller oxidations-reduktionsreaktioner kommer AZ att motsvara antalet elektroner som är involverade i oxidations- eller reduktionsprocessen beroende på det specifika fallet. Här kommer in i spel balanseringen av kemiska ekvationer och specifikationen av reaktionen.

-Även denna ekvivalenta faktor eller AZ kommer att motsvara antalet joner som fäller ut i reaktionerna som klassificeras som utfällning.

Övning 1

Bestäm normaliteten av 185 g Na2SW4 som finns i 1,3 liter lösning.

Molekylvikten för lösningen av denna lösning beräknas först:

Det andra steget är att beräkna ekvivalentfaktorn eller ΔZ. I detta fall är natriumsulfat ett salt, valensen eller laddningen av katjonen eller metallet Na+, som multipliceras med 2, vilket är abonnenten av saltets kemiska formel eller lösningen:

na2SW4 => ΔZ = Valencia Cation x Subindex

AZ = 1 x 2

För att erhålla ekvivalentvikten ersätts den i sin respektive ekvation:

 PEq = (142,039 g / mol) / (2 ekv / mol)

 PEq = 71,02 g / ekv

Och då kan du fortsätta att beräkna antalet ekvivalenter, återigen tillgripa en annan enkel beräkning:

Eq = (185 g) / (71,02 g / ekv)

Antal ekvivalenter = 2,605 ekv

Slutligen beräknas normalitet med alla nödvändiga uppgifter genom att ersätta enligt definitionen:

 N = 2,605 ekv / 1,3 liter

N = 2,0 N

molalitet

Molality är betecknad med små bokstäver m och är lika med molen av lösningsmedel som är närvarande i ett (1) kilo av lösningsmedlet. Det kallas också en molalkoncentration och beräknas med följande formel:

m = mol av lösningsmedel / kg lösningsmedel

Medan molaritet etablerar förhållandet av mol av löst ämne som ingår i en (1) liter av lösningen, hänför molaliteten mol löst substans existerar i ett (1) kilogram lösningsmedel.

I de fall som lösningen framställs med mer än ett lösningsmedel uttrycker molaliteten samma som molen av lösningen per kg av lösningsmedlets blandning.

Övning 1

Bestäm molaliteten hos en lösning som framställdes genom att blanda 150 g sackaros (C12H22011) med 300 g vatten.

Molekylvikten av sackaroten bestäms först för att fortsätta att beräkna molen av lösningen av denna lösning:

Antalet mol sackaros beräknas:

n = (150 g sackaros) / (342,109 g / mol)

n = 0,438 mol sackaros

Efter att grammet lösningsmedel har tagits till kilo för att applicera den slutliga formeln.

Att ersätta då:

m = 0,438 mol sackaros / 0,3 kg vatten

m = 1,46 mol C12H22011/ Kg H2O

Även om det för närvarande finns en debatt om det slutliga uttrycket av molalitet kan detta resultat också uttryckas som:

1,26 m12H22011 eller 1,26 molal

Det anses fördelaktigt i vissa fall för att uttrycka koncentrationen av lösningen i termer av molalitet, som massan av löst ämne och lösningsmedel inte ha mindre fluktuationer eller unapparent förändringar för effekterna av temperatur eller tryck; som det gör i lösningar med gasformigt lösningsmedel.

Dessutom påpekas att denna koncentrationsenhet som hänvisas till ett specifikt lösningsmedel är oförändrat genom förekomst av andra lösta ämnen vid upplösningen.

Rekommendationer och viktiga anmärkningar om kemisk koncentration

Volymen av lösningen är alltid större än lösningsmedlets volym

När lösningsövningarna löses, uppstår felet att tolka volymen av en lösning som om det var lösningsmedlet. Till exempel, om ett gram chokladpulver är upplöst i en liter vatten, är volymen av lösningen inte lika med den för en liter vatten.

Varför inte? Eftersom lösningsmedlet alltid kommer att uppta utrymme mellan lösningsmedelsmolekylerna. När lösningsmedlet har en hög affinitet för lösningsmedlet, kan volymförändringen efter upplösning vara skrattret eller försumbar.

Men, om inte, och ännu mer om lösningsmängden är stor, måste volymförändringen beaktas. Att vara sålunda: Vsolvente + Vsoluto = Vsolución. Endast i utspädda lösningar eller där mängderna av lösningsmedel är små är Giltigt Vsolvente = Vsolution.

Detta fel måste hållas mycket i åtanke speciellt när man arbetar med flytande lösta ämnen. Om till exempel, i stället för att lösa upp chokladpulver, löses honung i alkohol, så kommer volymen av honung till att ha betydande effekter på den totala volymen av lösningen.

I dessa fall måste volymen av lösningsmedlet sättas till lösningsmedlets volym.

Utnyttjande av Molaritet

-Vetskap molariteten av en koncentrerad lösning tillåter beräkningar utspädning med användning av enkel formel M1V1 = M2V2 där M1 motsvarar den initiala molariteten hos lösningen och M2 molariteten hos lösningen som skall framställas från lösningen M1.

-Att veta en lösnings molaritet kan du enkelt beräkna lösningens normalitet med följande formel: Normalitet = antal ekvivalenter x M

Formlerna är inte memorerade men enheterna eller definitionerna är

Men minnet ibland misslyckas med att komma ihåg alla ekvationer som är relevanta för koncentrationsberäkningar. För detta är det mycket användbart att ha en tydlig definition av varje koncept.

Från definitionen skrivs enheterna med hjälp av omvandlingsfaktorer för att uttrycka de som motsvarar vad du vill bestämma.

Om du till exempel har molaliteten och vill konvertera den till normalitet, fortsätt enligt följande:

(mol / kg lösningsmedel) x (kg / 1000 g) (g lösningsmedel / ml) (ml lösningsmedel / ml lösning) (1000 ml /

Observera att (g lösningsmedel / ml) är densiteten hos lösningsmedlet. Termen (ml lösningsmedel / ml lösning) avser hur mycket volymen av lösningen faktiskt motsvarar lösningsmedlet. I många övningar motsvarar denna sista term 1, av praktiska skäl, men det är aldrig helt sant.

referenser

  1. Inledande kemi-1st Kanadensiska utgåvan. Kvantitativa koncentrationsenheter. Kapitel 11 Lösningar. Hämtad från: opentextbc.ca
  2. Wikipedia. (2018). Ekvivalent koncentration Hämtad från: en.wikipedia.org
  3. PharmaFactz. (2018). Vad är molaritet? Hämtad från: pharmafactz.com
  4. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemi. (8: e upplagan). CENGAGE Learning, sid 101-103, 512, 513.
  5. Vattenhaltiga lösningar-Molaritet. Hämtad från: chem.ucla.edu
  6. Quimicas.net (2018). Exempel på normalitet. Hämtad från: quimicas.net.