Ինչպես հաշվարկել լուծույթի կոնցենտրացիան

Ինչպես հաշվարկել լուծույթի կոնցենտրացիան

Լուծույթի կոնցենտրացիան քիմիայի ամենակարևոր և ամենակարևոր թեմաներից մեկն է, թե՛ դպրոցական լաբորատորիաների, լաբորատոր հետազոտությունների, թե՛ արդյունաբերական կիրառությունների համար, ինչպիսիք են դեղագործությունը, սնունդը և ջրի մաքրումը: Պարզ ասած, կոնցենտրացիան ցույց է տալիս, թե որքան լուծված նյութ կա լուծիչի կամ լուծույթի տրված քանակության մեջ: Որքան բարձր է կոնցենտրացիան, այնքան ավելի շատ լուծված նյութ է պարունակվում: Քանի որ կոնցենտրացիան արտահայտելու մի քանի եղանակ կա, բանաձևը և հաշվարկման քայլերը հասկանալը կօգնի ձեզ ընտրել ձեր կոնկրետ իրավիճակին համապատասխան մեթոդը:

1. Հասկացեք հիմնական տերմինները՝ լուծված նյութ, լուծիչ և լուծույթ

Հաշվարկներին անցնելուց առաջ համոզվեք, որ տարբերակում եք հետևյալ երեք տերմինները.

— Լուծված նյութ՝ լուծված նյութ, օրինակ՝ շաքար, աղ կամ HCl։
– Լուծիչ. լուծվող նյութ, շատ դեպքերում՝ սովորաբար ջուր (H₂O):
- Լուծույթ՝ լուծիչի և լուծիչի համասեռ խառնուրդ։

Կոնցենտրացիան հաշվարկելիս հաճախ օգտագործվում է լուծված նյութի քանակը (զանգված, մոլեր կամ ծավալ)՝ համեմատած լուծույթի ծավալի կամ լուծույթի զանգվածի հետ։

2. Կենտրոնացման տարածված տեսակները

Ահա կոնցենտրացիան արտահայտելու ամենատարածված միավորներից կամ եղանակներից մի քանիսը.

1. Մոլարություն (Մ)
2. Մոլալություն (մ)
3. Զանգվածային տոկոս (% w/w)
4. Ծավալային տոկոս (% v/v)
5. Զանգված-ծավալ տոկոս (% w/v)
6. Մասեր միլիոնի մեջ (ppm) և մաս միլիարդի մեջ (ppb)
7. Նորմալություն (N) (դեռևս օգտագործվում է որոշակի թեմաներում, ինչպիսին է տիտրումը)

Քանի որ յուրաքանչյուրն ունի իր օգտագործման համատեքստը, դուք պետք է իմանաք բանաձևը, թե ինչ տվյալներ են անհրաժեշտ և ինչպես դրանք փոխարկել։

-

3. Մոլարության (Մ) հաշվարկ

Մոլարությունը ցույց է տալիս լուծված նյութի մոլերի քանակը մեկ լիտր լուծույթի մեջ։

Ֆորմուլա՝
\[
M = \frac{n}{V}
\]
Տեղեկություն:
– \( M \) = մոլարություն (մոլ/լ)
– \(n \) = լուծված նյութի մոլերի քանակը (մոլ)
– \( V \) = լուծույթի ծավալը (L)

Մոլարիության հաշվարկման քայլեր
1. Հաշվարկեք լուծված նյութի մոլերը.
\[
n = \frac{m}{M_r}
\]
– \( մ \) = նյութի զանգվածը (գրամ)
– \( M_r \) = մոլային զանգված (գ/մոլ)

2. Լուծույթի ծավալը փոխակերպեք լիտրերի, եթե այն դեռևս մլ-ով է։
\[
1000 մլ = 1 լ
\]

3. Մուտքագրեք մոլարության բանաձևը։

Contoh:
Լուծեք 5,85 գ NaCl (Mr = 58,5 գ/մոլ) մինչև 500 մլ լուծույթի ծավալը։ Հաշվարկեք մոլարությունը։

– Մոլ NaCl:
\[
n = \frac{5,85}{58,5} = 0,1 \text{ mol}
\]
- լուծույթի ծավալը.
\[
500 մլ = 0,5 լ
\]
– Մոլարություն։
\[
M = \frac{0,1}{0,5} = 0,2 \text{M}
\]

-

4. Մոլալության (մ) հաշվարկ

Մոլալությունը ցույց է տալիս լուծված նյութի մոլերի քանակը լուծիչի մեկ կիլոգրամի վրա։ Այն առավել հաճախ օգտագործվում է կոլիգատիվ հատկությունների (եռման կետ, սառեցման կետ, օսմոտիկ ճնշում) ուսումնասիրության մեջ, քանի որ այն անկախ է ջերմաստիճանից (զանգվածը չի փոխվում ծավալի պես)։

Ֆորմուլա՝
\[
m = \frac{n}{զանգվածային\լուծիչ\ (կգ)}
\]

Contoh:
10 գ միզանյութ (Mr = 60 գ/մոլ) լուծվում է 200 գ ջրի մեջ։ Հաշվարկեք մոլալությունը։

– Մոլ միզանյութ։
\[
n = \frac{10}{60} = 0,1667 \text{ mol}
\]
- Լուծիչի զանգվածը՝
\[
200 գ = 0,2 կգ
\]
– Մոլալություն՝
\[
m = \frac{0,1667}{0,2} = 0,8335 \text{ մ}
\]

-

5. Զանգվածային տոկոսի հաշվարկ (% w/w)

Զանգվածային տոկոսը օգտագործվում է, երբ զանգվածի վրա հիմնված կազմն ավելի կարևոր է, օրինակ՝ պինդ խառնուրդներում կամ կոնցենտրացված լուծույթներում։

Ֆորմուլա՝
\[
\% (w/w) = \frac{լուծված նյութի զանգվածը\լուծույթի զանգվածը\} \× 100\%
\]

Contoh:
Լուծույթը պատրաստվում է 10 գ աղից և 90 գ ջրից։ Որքա՞ն է աղի զանգվածային տոկոսը։

– Լուծույթի զանգվածը = 10 գ + 90 գ = 100 գ
- Զանգվածային տոկոս.
\[
\% = \frac{10}{100} \times 100\% = 10\%
\]

-

6. Ծավալային տոկոսի հաշվարկ (% v/v)

Ծավալային տոկոսը լայնորեն կիրառվում է հեղուկ-հեղուկ խառնուրդների համար, օրինակ՝ սպիրտը ջրում։

Ֆորմուլա՝
\[
\% (v/v) = \frac{լուծված նյութի ծավալ\}{լուծույթի ծավալ\} \x100\%
\]

Contoh:
Ընդհանուր առմամբ խառնվում է 30 մլ էթանոլ, ապա նոսրացվում է մինչև 100 մլ լուծույթի ծավալը։ Որքա՞ն է % v/v հարաբերակցությունը։

\[
\% (v/v) = \frac{30}{100} \times 100\% = 30\%
\]

Կարևոր նշում. որոշ խառնուրդներում ծավալները միշտ չէ, որ կատարյալ ադիտիվ են (ծավալի կծկման պատճառով), սակայն հիմնական խնդիրների դեպքում դրանք սովորաբար համարվում են ադիտիվ։

-

7. Զանգված-ծավալային տոկոսի հաշվարկ (% w/v)

Այս միավորը շատ տարածված է կենսաբանության կամ առողջապահության մեջ լուծույթների պիտակների վրա, օրինակ՝ «NaCl 0,9% w/v», որը նշանակում է 0,9 գ NaCl 100 մլ լուծույթի դիմաց։

Ֆորմուլա՝
\[
% (w/v) = \frac{զանգված\ (գ)}{ծավալ\լուծույթ\ (մլ)} \բազմապատկած 100\%
\]

Contoh:
Եթե ​​2 գ գլյուկոզը լուծվում է մինչև 50 մլ ծավալ, ապա՝
\[
\% (b/v) = \frac{2}{50} \times 100\% = 4\%
\]

-

8. ppm-ի և ppb-ի հաշվարկ

ppm-ը (միլիոն մասեր) օգտագործվում է շատ փոքր կոնցենտրացիաների համար, օրինակ՝ ջրում աղտոտիչների պարունակության համար։

Գործնականում ջրային լուծույթների համար (խտությունը՝ ~1 գ/մլ):
– 1 ppm ≈ 1 մգ/լ
– 1 ppb ≈ 1 մկգ/լ

Օրինակ՝ ppm:
Եթե ​​2 լիտր ջրում կա 5 մգ X նյութ, ապա կոնցենտրացիան կլինի՝
\[
\text{ppm} = \frac{5\ մգ}{2\ Լ} = 2,5\ մգ/Լ \մոտավորապես 2,5\ ppm
\]

-

9. Լուծույթի նոսրացում. M1V1 = M2V2 բանաձև

Հաճախ դուք ունեք կոնցենտրացված հիմնական լուծույթ և ցանկանում եք այն նոսրացնել։ Նոսրացման դեպքում լուծված նյութի մոլերի քանակը նույնն է մնում նոսրացումից առաջ և հետո (եթե ռեակցիա տեղի չի ունենում)։

Նոսրացման բանաձև՝
\[
Մ_1Վ_1 = Մ_2Վ_2
\]
Տեղեկություն:
– \( M_1 \) = սկզբնական կոնցենտրացիա
– \( V_1 \) = սկզբնական լուծույթից վերցված ծավալը
– \( M_2 \) = վերջնական կոնցենտրացիա
– \( V_2 \) = լուծույթի վերջնական ծավալը նոսրացումից հետո

Contoh:
Դուք ունեք 2 Մ HCl և ցանկանում եք պատրաստել 250 մլ 0,5 Մ HCl: Որքա՞ն 2 Մ HCl է անհրաժեշտ:

\[
V_1 = \frac{M_2 V_2}{M_1} = \frac{0,5 \times 250}{2} = 62,5\ մլ
\]
Այսինքն՝ վերցրեք 62,5 մլ 2 Մ լուծույթ, այնուհետև ավելացրեք ջուր մինչև 250 մլ ընդհանուր ծավալը։

-

10. Խորհուրդներ՝ կոնցենտրացիայի հաշվարկները սխալ չանելու համար

1. Ուշադրություն դարձրեք չափման միավորներին. մոլարության համար մլ-ը պետք է վերածել լ-ի, մոլարության համար՝ գ-ն՝ կգ-ի։
2. Տարբերակեք «լուծիչ» և «լուծույթ» հասկացությունները. մոլարությունը օգտագործում է լուծույթի ծավալը, մոլարությունը՝ լուծիչի զանգվածը։
3. Օգտագործեք ճիշտ մոլային զանգվածը՝ ստուգեք քիմիական բանաձևը և ատոմների քանակը։
4. Մի մոռացեք լուծույթի ընդհանուր զանգվածի/ծավալի մասին. տոկոսների համար հայտարարը լուծույթի զանգվածը/ծավալն է, այլ ոչ թե լուծիչը։
5. Գրեք յուրաքանչյուր փուլի քայլերն ու միավորները. սա սխալները կանխելու ամենաարդյունավետ միջոցն է:

-

Եզրակացություն

Լուծույթի կոնցենտրացիայի հաշվարկը դժվար չէ, եթե դուք հասկանում եք օգտագործվող կոնցենտրացիաների տեսակները և առկա տվյալները: Մոլականությունը հարմար է լաբորատորիայում ռեակցիայի և լուծույթի վրա հիմնված հաշվարկների համար, մոլականությունը իդեալական է կոլիգատիվ հատկությունների համար, զանգվածային/ծավալային տոկոսը հաճախ օգտագործվում է արդյունաբերական և բժշկական պրակտիկայում, մինչդեռ ppm/ppb-ն օգտագործվում է շատ փոքր կոնցենտրացիաների համար: Հիմնական բանաձևերը, ինչպիսիք են \(M = n/V \), մոլականությունը, տոկոսը և նոսրացումը \(M_1V_1 = M_2V_2 \), տիրապետելով՝ դուք կարող եք ավելի արագ և ճշգրիտ լուծել տարբեր կոնցենտրացիայի խնդիրներ:

Եթե ​​ցանկանաք, կարող եմ նաև արագ բանաձևերի աղյուսակ (խաբեբա թերթիկ) կամ բացատրություններով վարժությունների հարցեր պատրաստել։