Како да се пресмета концентрацијата на растворот
Концентрацијата на раствор е една од најосновните и најважните теми во хемијата, како за училишните лаборатории, така и за лабораториските истражувања и за индустриските апликации како што се фармацевтските производи, прехранбената индустрија и третманот на вода. Едноставно кажано, концентрацијата покажува колку растворена супстанца е присутна во дадена количина растворувач или раствор. Колку е поголема концентрацијата, толку повеќе растворена супстанца е содржана. Бидејќи постојат неколку начини за изразување на концентрацијата, разбирањето на формулата и чекорите за пресметка ќе ви помогне да го изберете соодветниот метод за вашата конкретна ситуација.
1. Разбирање на основните термини: растворена супстанца, растворувач и раствор
Пред да се впуштите во пресметките, проверете дали правите разлика помеѓу следните три термина:
– Растворена супстанца: супстанца што е растворена, на пример шеќер, сол или HCl.
– Растворувач: супстанца што се раствора, обично вода (H₂O) во многу случаи.
– Раствор: хомогена смеса од растворена супстанца и растворувач.
При пресметување на концентрацијата, она што често се користи е количината на растворена супстанција (маса, молови или волумен) во споредба со волуменот на растворот или масата на растворот.
2. Вообичаени видови на концентрација
Еве некои од најчесто користените единици или начини за изразување на концентрација:
1. Моларност (M)
2. Моларност (м)
3. Масен процент (% w/w)
4. Волуменски процент (% v/v)
5. Процент на маса-волумен (% w/v)
6. Делови на милион (ppm) и делови на милијарда (ppb)
7. Нормалност (N) (сè уште се користи во одредени теми како што е титрацијата)
Бидејќи секој има свој контекст на употреба, треба да ја знаете формулата, кои податоци се потребни и како да ги конвертирате.
-
3. Пресметување на моларност (M)
Моларноста го означува бројот на молови растворена супстанца на литар раствор.
Формула:
\[
M = \frac{n}{V}
\]
Информации:
– \( M \) = моларност (mol/L)
– \(n \) = број на молови растворена супстанца (mol)
– \( V \) = волумен на растворот (L)
Чекори за пресметување на моларноста
1. Пресметајте го бројот на молови на растворена супстанца:
\[
n = \frac{m}{M_r}
\]
– \( m \) = маса на супстанцијата (грамови)
– \( M_r \) = моларна маса (g/mol)
2. Претворете го волуменот на растворот во литри ако е сè уште во mL:
\[
1000 mL = 1 L
\]
3. Внесете во формулата за моларност.
Контох:
Растворете 5,85 g NaCl (Mr = 58,5 g/mol) до волумен на раствор од 500 mL. Пресметајте ја моларноста.
– Мол NaCl:
\[
n = \frac{5,85}{58,5} = 0,1 \text{ mol}
\]
– Волумен на раствор:
\[
500 mL = 0,5 L
\]
– Моларност:
\[
M = \frac{0,1}{0,5} = 0,2 \text{M}
\]
-
4. Пресметување на моларност (m)
Моларноста го означува бројот на молови растворена супстанца на килограм растворувач. Најчесто се користи во проучувањето на колигативните својства (точка на вриење, точка на замрзнување, осмотски притисок) бидејќи е независна од температурата (масата не се менува како волуменот).
Формула:
\[
m = \frac{n}{маса\ растворувач\ (кг)}
\]
Контох:
10 g уреа (Mr = 60 g/mol) се раствора во 200 g вода. Пресметајте ја моларноста.
– Мол уреа:
\[
n = \frac{10}{60} = 0,1667 \text{ mol}
\]
– Маса на растворувач:
\[
200 г = 0,2 кг
\]
– Моларност:
\[
m = \frac{0,1667}{0,2} = 0,8335 \text{m}
\]
-
5. Пресметување на процентот на маса (% w/w)
Масениот процент се користи кога составот базиран на маса е порелевантен, на пример во цврсти смеси или концентрирани раствори.
Формула:
\[
\% (w/w) = \frac{маса\ на растворената супстанца}{маса\ на растворот} \помножено 100\%
\]
Контох:
Раствор е направен од 10 g сол и 90 g вода. Колкав е масениот процент на сол?
– Маса на растворот = 10 g + 90 g = 100 g
– Процент на маса:
\[
\% = \frac{10}{100} \times 100\% = 10\%
\]
-
6. Пресметување на волуменски процент (% v/v)
Волуменскиот процент е широко користен за мешавини од течности до течност, на пример алкохол во вода.
Формула:
\[
\% (v/v) = \frac{волумен\ растворена супстанца\ растворена супстанца}{волумен\ раствор} \помножено 100\%
\]
Контох:
Вкупно 30 mL етанол се меша, а потоа се разредува до волумен на раствор од 100 mL. Колкав е односот % v/v?
\[
\% (v/v) = \frac{30}{100} \times 100\% = 30\%
\]
Важна забелешка: кај некои смеси, волумените не се секогаш совршено адитивни (поради намалување на волуменот), но за основни проблеми тие обично се сметаат за адитивни.
-
7. Пресметување на процентот на маса-волумен (% w/v)
Оваа единица е многу честа на етикетите на растворите во биологијата или здравството, на пример „NaCl 0,9% w/v“, што значи 0,9 g NaCl на 100 mL раствор.
Формула:
\[
\% (w/v) = \frac{маса\ (g)}{волумен\ раствор\ (mL)} \помножено 100\%
\]
Контох:
Ако 2 g гликоза се растворат до волумен од 50 mL, тогаш:
\[
\% (b/v) = \frac{2}{50} \times 100\% = 4\%
\]
-
8. Пресметување на ppm и ppb
ppm (делови на милион) се користи за многу мали концентрации, на пример содржината на загадувачи во водата.
Практично за водени раствори (густина ~1 g/mL):
– 1 ppm ≈ 1 mg/L
– 1 ppb ≈ 1 µg/L
Пример ppm:
Ако има 5 мг супстанција X во 2 литри вода, концентрацијата е:
\[
\text{ppm} = \frac{5\ mg}{2\ L} = 2,5\ mg/L \приближно 2,5\ ppm
\]
-
9. Разредување на растворот: Формула M1V1 = M2V2
Честопати имате концентриран основен раствор и сакате да го разредите. При разредувањето, бројот на молови растворена супстанца останува ист пред и по разредувањето (сè додека нема реакција).
Формула за разредување:
\[
М_1В_1 = М_2В_2
\]
Информации:
– \( M_1 \) = почетна концентрација
– \( V_1 \) = волумен земен од почетниот раствор
– \( M_2 \) = конечна концентрација
– \( V_2 \) = конечен волумен на растворот по разредувањето
Контох:
Имате 2 M HCl и сакате да направите 250 mL од 0,5 M HCl. Колкав волумен од 2 M HCl е потребен?
\[
V_1 = \frac{M_2 V_2}{M_1} = \frac{0,5 \times 250}{2} = 62,5 mL
\]
Тоа е, земете 62,5 mL раствор од 2 M, потоа додадете вода до вкупен волумен од 250 mL.
-
10. Совети за да се осигурате дека пресметките на концентрацијата не се погрешни
1. Обрнете внимание на единиците: mL мора да се конвертира во L за моларност; g во kg за моларност.
2. Разликувајте помеѓу „растворувач“ и „раствор“: моларноста ја користи волуменот на растворот, моларноста ја користи масата на растворувачот.
3. Користете ја точната моларна маса: проверете ја хемиската формула и бројот на атоми.
4. Не заборавајте ја вкупната маса/волумен на растворот: за проценти, именителот е масата/волуменот на растворот, а не растворувачот.
5. Запишете ги чекорите и единиците во секоја фаза: ова е најефикасниот начин да се спречат грешки.
-
Заклучок
Пресметувањето на концентрацијата на раствор не е тешко ако ги разбирате типовите на концентрации што се користат и достапните податоци. Моларноста е погодна за пресметки базирани на реакции и раствори во лабораторија, моларноста е идеална за колагативни својства, масен/волуменски процент често се користи во индустриската и медицинската пракса, додека ppm/ppb се користи за многу мали концентрации. Со совладување на основните формули како што се \(M = n/V \), моларност, процент и разредување \(M_1V_1 = M_2V_2 \), можете побрзо и попрецизно да решавате различни проблеми со концентрацијата.
Ако сакате, можам да направам и брз лист со формули (лист со измами) или прашања за вежбање со објаснувања.
