Bereken de concentratie van de oplossing - Tips

Video: Molarity, Molality, Volume & Mass Percent, Mole Fraction & Density - Solution Concentration Problems

Inhoud

Stappen
Advies
Waarschuwing

In de chemie, oplossing is een homogeen mengsel van opgeloste stof en Oplosmiddel los die opgeloste stof op. Concentratie is een maat voor de hoeveelheid opgeloste stof in een oplosmiddel. Er zijn veel redenen om de concentratie van een oplossing te berekenen, maar de methode is dezelfde, of u nu uw chloridegehalte in een bad moet testen of een bloedmonster moet analyseren om levens te redden. Dit artikel geeft enige basiskennis van oplossingschemie, gevolgd door gedetailleerde instructies over een veel voorkomende praktische toepassing: aquariumonderhoud.

Stappen

Methode 1 van 5: Leer de basisprincipes van concentratie

Leer woordenschat. Concentratie is de verhouding tussen de massa van de opgeloste stof en de massa van het gehele mengsel. Als je bijvoorbeeld suiker en azijn samen gaat oplossen voor een experiment, moet je de suikerconcentratie in het mengsel berekenen. Hieronder volgt een beschrijving van elk onderdeel van het resultaat van een chemisch probleem:
- Suiker is opgeloste stof, dat wil zeggen, het ingrediënt is opgelost. U meet de concentratie van de opgeloste stof.
- Azijn is Oplosmiddel, dat wil zeggen de stof waarin je een andere stof oplost.
- Nadat je ze samen hebt gemengd, heb je er een oplossing. Om de concentratie te berekenen, moet je de totale massa van de oplossing krijgen, dit kan worden gevonden door de massa opgeloste stof en de massa oplosmiddel bij elkaar op te tellen.
- Als u niet meer weet welke oplosmiddelen en welke oplosmiddelen, onthoud dan dit voorbeeld.
Leer hoe u concentraties schrijft. Omdat er verschillende manieren zijn om de "massa" van een stof te laten zien, is er ook meer dan één manier om de concentratie te schrijven. Dit zijn de meest voorkomende:
- Gram per liter (g / L). Het is gewoon de massa in gram opgeloste stof in een bepaald volume oplossing. Vaak gebruikt voor oplosmiddelen en vloeibare oplosmiddelen, zoals suiker en azijn in bovenstaand voorbeeld.
- Molaire concentratie (M). Het aantal mol opgeloste stof gedeeld door het volume van de oplossing. Mol is een meeteenheid in de chemie, die wordt gebruikt om het aantal atomen of moleculen van een stof te beschrijven.
- Delen per miljoen (ppm). Aantal eenheden (meestal gram of milligram) opgeloste stof per miljoen eenheden oplossing. Meestal gebruikt voor zeer verdunde waterige oplossingen.
- Percentage samenstelling. Het aantal delen (meestal gram) opgeloste stof dat aanwezig is in een honderd procent oplossing. Het percentagesymbool betekent "in 100", dus u kunt de breuk gemakkelijk als een percentage schrijven.
advertentie

Methode 2 van 5: Bereken de concentratie in gram per liter

Leer hoe u deze methode toepast. Dit is een handige manier om de concentratie te meten als je een vaste stof oplost in een vloeistof en bij berekeningen met relatief grote oplossingen die gemakkelijk te meten zijn. Als de hoeveelheid opgeloste stof slechts enkele milligram is of het oplosmiddel in milliliter is, moet u een andere methode gebruiken.
- Voorbeeldprobleem: Zoek de concentratie (gram per liter) van een oplossing bereid uit 3 ml keukenzout tot 2000 ml water. Schrijf je antwoord in gram / liter.
Reken de massa van de opgeloste stof om in gram. Sla deze stap over als de opgeloste stof (die is opgelost in de grotere hoeveelheid oplosmiddel) in grammen is afgewogen. Als dit niet het geval is, moet u de eenheden naar grammen omrekenen. Omrekenen van massa-eenheden (zoals kilogram) is eenvoudig als je naar de omrekeningskoersen kijkt, maar omrekenen van volume-eenheden (zoals liters) is ingewikkelder. Elke stof heeft zijn eigen dichtheid, de waarde die de hoeveelheid materie in een eenheidsvolume definieert. Zoek deze dichtheid op en vermenigvuldig deze met de volumewaarde om de massa in grammen te krijgen, nadat u ervoor heeft gezorgd dat de eenheid overeenkomt.
- In het bovenstaande voorbeeld is zout de opgeloste stof. Zout wordt gemeten in volume-eenheden (ml), dus u moet het omrekenen naar grammen.
- De dichtheid van zout is 1,15 g / ml. Als het probleem deze gegevens niet oplevert, moet u deze opzoeken in een leerboek of een chemische database. U moet de dichtheid vinden in termen van de eenheden die u gebruikt (gram per liter), of deze omrekenen naar de juiste eenheden.
- Om de massa zout in 3 ml te vinden, berekent u 3 ml × (/ _{1 ml}) = 3,45 gram zout.
Converteer oplosmiddelgegevens naar liters. Oplosmiddelen worden meestal gemeten in volume-eenheden, dus het omzetten is vrij eenvoudig. Als het probleem al oplosmiddel in liters is, ga dan naar de volgende stap.
- In het bovenstaande voorbeeld hebben we 2000 ml water, dus het moet worden omgezet in liters.
- Elke liter heeft 1000 ml, dus reken om door berekening (/ _{1000 ml}) x (2000 ml) = 2 liter water.
- Merk op dat we de eenheidsconversie zo regelen dat de ml wordt vernietigd (één hierboven, één hieronder). Als je schrijft als / _{1 liter} x 2000 ml geeft een betekenisloos resultaat.
Verdeel het oplosmiddel door de opgeloste stof. Nu we het gewicht in gram opgeloste stof en het volume in liters oplosmiddel hebben, kun je de concentratie g / L gemakkelijk vinden door te delen:
- In het bovenstaande voorbeeld / _{2 liter water} = 1725 g / L zoutconcentratie.
Wijzig de formule voor de berekening van grote opgeloste stoffen. In theorie zouden we de concentratie moeten berekenen door het volume van de hele oplossing, dat wil zeggen door het volume opgeloste stof en oplosmiddel bij elkaar op te tellen. Wanneer u een kleine hoeveelheid vaste stoffen in een grote hoeveelheid vloeistof oplost, is het verschil in volume verwaarloosbaar, zodat u het opgeloste volume kunt negeren en alleen het oplosmiddelvolume kunt gebruiken, zoals eerder gedaan. Als het opgeloste volume groot genoeg is om het totale volume aanzienlijk te veranderen, moet u de formule wijzigen in (g opgeloste stof) / (L opgeloste stof + L oplosmiddel).
- In het bovenstaande voorbeeld / (_{2 liter water} + 0,003 L zout) = 1.722 g / l.
- Het verschil tussen dit resultaat en het oorspronkelijke resultaat is slechts 0,003 g / L. Dit is een zeer kleine afwijking en bijna minder dan de nauwkeurigheid van de meetinstrumenten.
advertentie

Methode 3 van 5: Bereken de concentratie in procenten of per miljoen

Leer hoe u deze methode toepast. Gebruik deze methode als het probleem vraagt om "percentage-inhoud" of "massapercentage" te vinden. In de chemie houdt u zich normaal gesproken het meest bezig met de massa van een stof. Als u eenmaal de massa van opgeloste stof en oplosmiddel kent, kunt u het percentage opgeloste stof relatief gemakkelijk vinden door de twee massa's te vergelijken.
- Voorbeeldprobleem: Los 10 g chocoladepoeder op in 1,2 liter heet water. Bereken eerst het gewichtspercentage chocolade in oplossing. Schrijf vervolgens het resultaat in delen per miljoen.
Zet cijfers om in grammen. Als er getallen zijn opgegeven in volume-eenheden (zoals liters of milliliter), moet u deze omrekenen naar massa-eenheden in gram. Aangezien elke stof een soortelijk gewicht heeft (massa op volume), moet u de specificiteit ervan vinden voordat u massa kunt vinden:
- Zoek de dichtheid van de stof op in een leerboek of zoek het online op. Converteer deze dichtheid naar het bovenstaande gram (de eenheid van volume die in de opgave wordt gebruikt) als de gevonden gegevens niet geschikt zijn. Vermenigvuldig de dichtheid met het volume van de stof en je krijgt massa in grammen.
- Bijvoorbeeld: Je hebt 1,2 liter water. De dichtheid van water is 1000 gram per liter, dus reken (/ _{1 liter}) x 1,2 L = 1200 g.
- Omdat de chocolademassa in grammen is vermeld, hoeft deze niet te worden gewijzigd.
Bereken het percentage. Nadat u zowel de opgeloste massa als de massa van het oplosmiddel in grammen heeft, gebruikt u deze formule om het percentage te berekenen: (/ (_{gram opgeloste stof + gram oplosmiddel})) x 100.
- Je hebt 10 gram chocolaatjes en je bent erachter gekomen dat water 1200 gram is. De hele oplossing (opgeloste stof + oplosmiddel) heeft een gewicht van 10 + 1200 = 1210 gram.
- Chocoladeconcentratie in hele oplossing = / _{(1210 gram oplossing)} = 0,00826
- Vermenigvuldig deze waarde met 100 om het percentage te krijgen: 0,00826 x 100 = 0,826, dus dat is het een mengsel van 0,826% chocolade.
Bereken ingrediënten per miljoen. We hebben al "procent", dus delen per miljoen worden op precies dezelfde manier berekend. De formule is (/ (_{gram opgeloste stof + gram oplosmiddel})) x 1.000.000. Deze formule wordt herschreven in de wiskundige notatie van (/ (_{gram opgeloste stof + gram oplosmiddel})) x 10.
- In het bovenstaande voorbeeld / _{(1210 gram oplossing)} = 0,00826.
- 0,00826 x 10 = 8260 ppm chocolade.
- Gewoonlijk worden delen per miljoen gebruikt om zeer kleine concentraties te meten, omdat het lastig zou zijn om in procenten te schrijven. Voor het gemak gebruiken we ook hetzelfde voorbeeld.
advertentie

Methode 4 van 5: Bereken de molaire concentratie

Wat heb je nodig om deze methode toe te passen? Om de molaire concentratie te berekenen, moet u weten hoeveel mol van de opgeloste stof er is, maar u kunt dit cijfer gemakkelijk vinden als u de opgeloste massa en de chemische formule kent. Als je niet al deze informatie hebt of het concept van "mol" in de scheikunde niet hebt geleerd, gebruik dan een andere methode.
- Voorbeeldprobleem: wat is de molariteit van een oplossing die wordt bereid door 25 gram kaliumhydroxide op te lossen in 400 ml water?
- Als de massa van de opgeloste stof wordt gegeven in andere eenheden dan gram, converteer dan eerst naar gram.
Bereken de molaire massa van de opgeloste stof. Elk chemisch element heeft een bekende "molaire massa", de massa van één mol van dat element. Molaire massa heeft dezelfde waarde als de atoommassa op het periodiek systeem der elementen, meestal onder het chemische symbool en de naam van elk element. Voeg eenvoudig de molaire massa van de samenstellende elementen toe waaruit de opgeloste stof bestaat om de molaire massa van de opgeloste stof te vinden.
- In het bovenstaande voorbeeld wordt kaliumhydroxide als opgeloste stof gebruikt. Zoek deze stof op in een leerboek of in de database met chemische formules voor de chemische formule van kaliumhydroxide: KOH.
- Gebruik het periodiek systeem of online documentatie om de atomaire massa van het element te vinden: K = 39,0; O = 16,0; H = 1,0.
- Tel de atomaire massa's bij elkaar op en schrijf de eenheid "g / mol" erachter om de molaire massa te krijgen. 39 + 16 + 1 = 56 g / mol.
- Voor moleculen met meer dan één type atoom, tel je de atoommassa van elk type atoom op. Bijvoorbeeld H₂O heeft een molecuulgewicht van 1 + 1 + 16 = 18 g / mol.
Bereken het aantal mol opgeloste stof. Als je eenmaal molaire massa (g / mol) hebt, kun je omrekenen tussen gram en mol. Je kent de massa opgeloste stof in gram al, dus je kunt deze als volgt wijzigen (opgeloste massa in gram) x (/ _{molaire massa}) om een resultaat in moedervlekken te verkrijgen.
- In het bovenstaande voorbeeld, aangezien je 25 gram stof hebt met een molaire massa van 56 g / mol, bereken dan als volgt 25 g x (/ _{56 g / mol}) = ongeveer 0,45 mol KOH in oplossing.
Verdeel het oplossingsvolume in liters om de molaire concentratie te vinden. Molaire concentratie wordt gedefinieerd als de verhouding tussen het aantal mol opgeloste stof en het aantal liters oplossing. Converteer het oplossingsvolume indien nodig naar liters en voer vervolgens de berekening uit.
- In dit voorbeeld hebben we 400 ml water, dus dit is 0,4 liter.
- Molaire concentratie van KOH in oplossing is / _0.4L = 1.125 miljoen. (U krijgt nauwkeurigere resultaten met een rekenmachine en rondt geen getallen af tot de laatste stap.)
- Meestal kunt u het opgeloste volume negeren omdat het het oplosmiddelvolume niet significant verandert. Als u een hoeveelheid opgeloste stof oplost die groot genoeg is om het volume aanzienlijk te veranderen, meet dan het volume van de uiteindelijke oplossing en gebruik die parameter.
advertentie

Methode 5 van 5: Titratie om de concentratie van de oplossing te berekenen

Weet wanneer je moet titreren. Titratie is een techniek die door chemici wordt gebruikt om de hoeveelheid opgeloste stof in een oplossing te berekenen. Om een titratie uit te voeren, moet u een chemische reactie tot stand brengen tussen de opgeloste stof en een andere reactant (meestal ook opgelost in een vloeibare oplossing). Omdat u de exacte hoeveelheid van de tweede reactant kent en de chemische vergelijking van de reactie tussen die stof en de opgeloste stof kent, kunt u de hoeveelheid opgeloste stof berekenen door de hoeveelheid reagens te bepalen die eerst aan de oplossing moet worden toegevoegd. wanneer de reactie met de opgeloste stof is voltooid.
- Titratie is dus een zeer goede methode om de concentratie van een oplossing te berekenen als u niet weet wat de oorspronkelijke hoeveelheid opgeloste stof is.
- Als de massa van de opgeloste stof in oplossing bekend is, is titratie niet nodig - bepaal gewoon het volume van de oplossing en bereken de concentratie zoals weergegeven in deel 1.
Bereid het titratie-instrument voor. Om nauwkeurig te titreren, moet u beschikken over schone, nauwkeurige en professionele chemische instrumenten. Plaats in de titratiepositie de erlenkolf onder de buretbuis die op de klem is gemonteerd. De punt van de buretbuis moet in de hals van de kolf rusten zonder de wand van de kolf te raken.
- Zorg ervoor dat alle apparatuur eerder is schoongemaakt, spoel af met gedeïoniseerd water en laat drogen.
Giet de oplossing in kolven en buizen. Meet nauwkeurig een kleine hoeveelheid oplossing met een onbekende concentratie af. Zodra de opgeloste stof is opgelost, wordt deze gelijkmatig door de oplossing verdeeld, zodat de concentratie van deze kleine monsteroplossing hetzelfde is als de oorspronkelijke oplossing. Vul de buretbuis met een bekende concentratie oplossing die zal reageren met uw oplossing. Noteer het exacte volume van de oplossing in de buretbuis - u trekt het uiteindelijke volume af om het totale volume te vinden dat in deze reactie wordt gebruikt.
- Notitie: Als de reactie tussen de oplossing in de buretbuis en de oplossing in de kolf met onbekende concentratie geen duidelijk teken van reactie vertoont, moet u toevoegen indicator in de pot. In de chemie is een indicator een chemische stof die de kleur van de oplossing verandert wanneer de reactie een equivalent of eindpunt bereikt. Indicatoren die voor titratie worden gebruikt, zijn meestal zuur en veroorzaken redoxreacties, maar er zijn veel andere soorten indicatoren. Raadpleeg een scheikundeboek of online om de juiste indicator voor de reactie te vinden.
Start de titratie. Voeg langzaam de oplossing uit de buretbuis (de "titratieoplossing" genoemd) toe aan de kolf. Gebruik een magnetische roerder of een glazen staaf om de oplossing tijdens de reactie te mengen. Als de reactie in de oplossing zichtbaar is, zie je tekenen zoals kleurverandering, belletjes, het maken van een nieuw product, etc. Als je een indicator gebruikt, zie je vlekken verschijnen wanneer laat de oplossing van de buretbuis in de kolf vallen.
- Als de reactie leidt tot een verandering in de pH of het voltage, kunt u een pH-papier of een potentiometer in de kolf dompelen om de reactie te volgen.
- Voor een nauwkeurigere titratie moet u de pH en het potentieel bewaken zoals vermeld, waarbij u de metingen na toevoeging van de titrant in vaste kleine stappen vastlegt. Zet de pH of het potentieel uit met het volume van de toegevoegde titrant. U zult zien dat de helling van de grafiek zeer snel verandert op het equivalentiepunt van de reactie.
Verlaag de titratiesnelheid. Als de reactie het eindpunt nadert, verlaagt u de titratiesnelheid elke keer druppelsgewijs. Als u een indicator gebruikt, kunnen de gekleurde stralen langer lijken. Ga zo langzaam mogelijk te werk totdat de laatste druppel ervoor zorgt dat de reactie precies daar stopt. Wat betreft de indicator, u zult de eerste langdurige kleurverandering in de reactie moeten opmerken.
- Noteer het uiteindelijke volume in de buretbuis. Door dit af te trekken van het volume van de oorspronkelijke oplossing in de buretbuis, kunt u het exacte volume van de gebruikte titratieoplossing vinden.
Bereken de massa van de opgeloste stof in de oplossing. Gebruik de chemische vergelijking voor de reactie tussen de titrant en de oplossing om het aantal mol opgeloste stof in de kolf te vinden. Nadat je het aantal mol opgeloste stof hebt gevonden, deel je door het volume van de oplossing in de kolf om de molaire concentratie van de oplossing te vinden, of reken je het aantal mol om in grammen en deel je door het volume van de oplossing om de concentratie in g / l te vinden. . Hiervoor moet je een basiskennis hebben van de kwantumchemie.
- Stel dat we 25 ml 0,5 M NaOH gebruiken om de HCl-oplossing en water tot het equivalente punt te titreren. De HCl-oplossing heeft een volume van 60 ml voorafgaand aan de titratie. Hoeveel mol HCl zijn er in oplossing?
- Laten we eerst eens kijken naar de chemische vergelijking voor de reactie tussen NaOH en HCl: NaOH + HCl> H₂O + NaCl.
- In dit geval reageert één mol NaOH met één mol HCl om het product te produceren (water en NaCl). Omdat je maar net genoeg NaOH toevoegt om al het HCl te neutraliseren, is het aantal mol NaOH dat in de reactie wordt gebruikt hetzelfde als het aantal mol HCl in de kolf.
- Vind de massa van NaOH in mollen. 25 ml NaOH = 0,025 L NaOH x (0,5 mol NaOH / 1 L) = 0,0125 mol NaOH.
- Omdat we uit de reactievergelijking hebben afgeleid dat het aantal mol gebruikte NaOH = het aantal mol HCl in oplossing, kunnen we concluderen dat er 0,0125 mol HCl in oplossing zit.
Bereken de concentratie van de oplossing. Nu we de massa van de opgeloste stof in oplossing kennen, zal het gemakkelijk zijn om de molaire concentratie te vinden. Verdeel het aantal mol opgeloste stof in oplossing door het volume testoplossing (zijn niet hoeveelheid oplossing waaruit u bemonstert). Het resultaat is de molaire concentratie van de oplossing!
- Om de molaire concentratie voor het bovenstaande voorbeeld te vinden, deelt u eenvoudig het aantal mol HCl door het volume van de oplossing in de kolf. 0,0125 mol HCl x (1 / 0,060 L) = 0,208 M HCl.
- Om molariteit om te rekenen naar g / L, ppm of een percentage, moet u het molaire aantal van de opgeloste stof omrekenen naar massa (gebruik de molaire massa van het opgeloste mengsel). Voor ppm en percentages moet u ook het volume van de oplossing omrekenen naar massa (gebruik een conversiefactor zoals dichtheid of gewoon wegen) en vervolgens vermenigvuldigen met respectievelijk 10 of 10. met ppm en percentages.
advertentie

Advies

Hoewel opgeloste stoffen en oplosmiddelen in verschillende vormen van materie (vast, vloeibaar, gas) kunnen voorkomen wanneer ze worden gescheiden, zal de oplossing die wordt gevormd na het oplossen van de opgeloste stof in het oplosmiddel dezelfde fysieke vorm hebben. Oplosmiddel.
Gebruik voor het titreren alleen plastic of glaswerk.