Hoe de concentratie van een oplossing te berekenen

In de chemie, a oplossing

Inhoud

Stappen

Methode 1leer de basisprincipes van concentratie
Methode 2bereken de concentratie in gram per liter
Methode 3bereken de concentratie als een percentage of delen per miljoen
Methode 4bereken de molariteit
Methode 5maak een kwalificaties om de concentratie te berekenen

Tips
Waarschuwingen

het is een homogene mengeling van twee dingen: een oplossing en de solvent waarin het oplost. de concentratie het is een mengsel van de hoeveelheid opgeloste stof die in het oplosmiddel oplost. Er zijn veel redenen om de concentratie van een oplossing te berekenen, maar de betrokken chemie is vergelijkbaar, of je het chloorgehalte test in een jacuzzi of een vitale analyse uitvoert van een bloedmonster. Deze gids leert je enkele basisaspecten van de chemie in termen van oplossingen en leidt je vervolgens door het proces van een van de gemeenschappelijke praktische toepassingen, zoals het onderhouden van een aquarium.

stappen

Methode 1
Leer de basisprincipes van concentratie

Titel afbeelding Bereken de concentratie van een oplossing Stap 1

Leer de vocabulaire. Concentratie is een verhouding tussen de hoeveelheid van een stof en de hoeveelheid van een totaal mengsel. Als u bijvoorbeeld suiker en azijn wilt mengen om een experiment uit te voeren, moet u de suikerconcentratie in het mengsel berekenen. Dit is hoe je elk onderdeel in het chemieverslag zou beschrijven:

Suiker is het oplossing- dat wil zeggen, de substantie die zal oplossen. U moet de concentratie van de opgeloste stof meten.
Azijn is het solvent- dat wil zeggen, de substantie waarin je iets oplost.
Na het maken van de mix, krijg je een oplossing. Om de concentratie te berekenen, hebt u de totale hoeveelheid van de oplossing nodig, die u kunt verkrijgen door de hoeveelheden van de opgeloste stof en het oplosmiddel toe te voegen.
Als u vergeet welke de opgeloste stof is en wat het oplosmiddel is, onthoud dit voorbeeld: de suiker en de opgeloste stof bevatten de letter "U", terwijl de azijn en het oplosmiddel, de letter "V".

Titel afbeelding Bereken de concentratie van een oplossing Stap 2

Ontdek hoe je concentratie schrijft. Omdat er verschillende manieren zijn om de `hoeveelheid` van een bepaalde stof uit te drukken, is er meer dan één manier om een concentratie te schrijven. Dit zijn de meest gebruikelijke manieren om het te doen:

Gram per liter (g / L). Het is gewoon de massa van een opgeloste stof in grammen opgelost in een bepaald volume oplossing. Het wordt meestal gebruikt voor oplossingen gemaakt van vaste opgeloste stoffen en vloeibare oplosmiddelen, zoals in het voorbeeld van suiker en azijn.

molariteit (M). Het aantal mol van een opgeloste stof gedeeld door het volume van de oplossing. Over het algemeen is een mol een eenheid die in de chemie wordt gebruikt om het aantal atomen of moleculen in een stof te beschrijven.

Delen per miljoen (ppm). Het aantal eenheden (meestal grammen of milligrammen) van een opgeloste stof in een miljoen eenheden van de oplossing. Over het algemeen wordt het gebruikt voor oplossingen met zeer verdund water.

Percentage samenstelling Het aantal delen (nogmaals, meestal grammen) van de opgeloste stof gevonden in honderd delen van de oplossing. Het percentagesymbool (%) betekent "per honderd", dus u kunt de breuk eenvoudig als een percentage schrijven.

Methode 2
Bereken de concentratie in gram per liter

Titel afbeelding Bereken de concentratie van een oplossing Stap 3

Begrijp deze methode Dit is een handige manier om de concentratie te meten wanneer u een vaste stof in een vloeistof oplost en als het gaat om oplossingen waarbij metingen op menselijke schaal worden uitgevoerd. Als de opgeloste stof veel minder is dan één gram of als het oplosmiddel veel minder is dan één liter, moet u waarschijnlijk een van de andere methoden gebruiken.

bijvoorbeeld: vind de concentratie (in gram per liter) van een oplossing gemaakt door 3 ml tafelzout op te lossen in 2000 ml water. Schrijf het antwoord in de vorm van gram / liter.

Titel afbeelding Bereken de concentratie van een oplossing Stap 4

Zet de maat van de opgeloste stof om in grammen. Als de opgeloste stof (de stof opgelost in de grootste container) al in grammen is, ga direct naar de volgende stap. Anders moet u het converteren. Het uitvoeren van de conversie van een andere massa-eenheid (zoals de kilogram) moet een eenvoudige procedure zijn als u de conversieratio stuurt, maar het doen vanuit volume-eenheden (zoals de liter) is ingewikkelder. Elke stof heeft een dichtheid die de hoeveelheid massa bepaalt die in een bepaald volume kan passen. Vermenigvuldig deze dichtheid door het volume te meten om het volume in grammen te krijgen, maar zorg eerst dat de eenheden overeenkomen.

In ons voorbeeld is zout een opgeloste stof. Het wordt gemeten in één volume-eenheid (ml), dus we moeten het converteren naar grammen.

De dichtheid van het keukenzout is 1,15 g / ml. Als het probleem deze informatie niet biedt, moet u dit mogelijk opzoeken in uw leerboek of in een chemische database. Het is noodzakelijk om ervoor te zorgen dat u de dichtheid in de eenheden die u gebruikt (gram per ml) vindt of converteert naar de juiste eenheid.

Om de zoutmassa in 3 ml te vinden, bereken 3 ml x (/ _{1 ml}) = 3,45 gram zout.

Titel afbeelding Bereken de concentratie van een oplossing Stap 5

Zet de maat van het oplosmiddel om in liters. Over het algemeen moet het oplosmiddel al in een volume-eenheid worden gemeten, dus de conversie is vrij eenvoudig. Als het al in liters is uitgedrukt, gaat u direct naar de volgende stap.

In ons voorbeeld hebben we 2000 ml water en moeten we het omzetten naar liters.

Er is 1000 ml per liter, dus maak de conversie bij het berekenen (/ _{1000 ml}) x (2000 ml) = 2 liter water.

Houd er rekening mee dat we de conversie hebben geregeld, zodat eenheden in milliliter zijn geannuleerd (één boven en één onderaan). Als we het hadden geschreven als / _{1 L} x 2000 ml, zouden we een zinloos resultaat hebben behaald.

Titel afbeelding Bereken de concentratie van een oplossing Stap 6

Verdeel het oplosmiddel tussen de opgeloste stof. Nu we de meting van de opgeloste stof in grammen en de meting van het oplosmiddel in liters hebben, is het berekenen van de concentratie in g / L net zo eenvoudig als het maken van een deling:

In ons voorbeeld, / _{2 liter water} = een zoutconcentratie van 1,725 g / L .

Titel afbeelding Bereken de concentratie van een oplossing Stap 7

Pas de formule toe op grote hoeveelheden opgeloste stof. Technisch gezien moeten we de concentratie berekenen met behulp van het volume van de hele oplossing, wat betekent dat de volumes van het oplosmiddel en de opgeloste stof oplopen. Door een kleine hoeveelheid van een vaste stof in een grote hoeveelheid vloeistof op te lossen, maakt dit zelden een groot verschil, zodat u de opgeloste stof zonder problemen kunt negeren en alleen het volume van het oplosmiddel kunt gebruiken, zoals eerder werd gedaan. Als het volume van de opgeloste stof voldoende is om het volume zichtbaar te veranderen, moet u de formule wijzigen in: (gram opgeloste stof) / (liters opgeloste stof + liter oplosmiddel).

In ons voorbeeld, / (_{2 liter water} + 0,003 liter zout) = 1,722 g / L.

Het verschil tussen dit en ons vorige antwoord is 0,003 g / L. Dit is een klein verschil, waarschijnlijk minder dan de nauwkeurigheid van onze meetinstrumenten.

Methode 3
Bereken de concentratie als een percentage of delen per miljoen

Titel afbeelding Bereken de concentratie van een oplossing Stap 8

Begrijp de methode. Gebruik deze methode als u wordt gevraagd om het "percentage samenstelling" of "het gewichtspercentage" te vinden. In de chemie richt je je vaak op de massa van een stof. Zodra u de massa`s van de opgeloste stof en het oplosmiddel kent, kunt u het percentage van de opgeloste stof vrij eenvoudig vinden door de twee hoeveelheden te vergelijken.

bijvoorbeeld: 10 gram chocoladepoeder opgelost in 1,2 liter heet water. Bereken eerst het percentage van de oplossing dat de hoeveelheid chocolade vertegenwoordigt en schrijf het resultaat vervolgens in delen per miljoen.

Titel afbeelding Bereken de concentratie van een oplossing Stap 9

Zet de metingen om in grammen. Als de geleverde metingen worden uitgedrukt in volume-eenheden (zoals liters of milliliter), moet u deze omzetten naar een massa-eenheid, dat wil zeggen grammen. Omdat elke stof een bepaalde dichtheid heeft (massa per volume), moet u de specifieke kenmerken van de stof achterhalen voordat u de conversie kunt uitvoeren:

Zoek de dichtheid van de stof in uw leerboek of op internet. bekeerlingen de dichtheid, zodat deze wordt uitgedrukt in gram per (de volume-eenheid die in het probleem wordt gebruikt), voor het geval dat nog niet het geval is. Vermenigvuldig de dichtheid met het volume van de stof en je zult de massa in grammen hebben.

voorbeeld: je hebt 1,2 liter water. De dichtheid van water is 1000 gram per liter, dus bereken (/ _{1 L}) x 1,2 L = 1200 gram.

Omdat onze opgeloste stof, chocolade, al in grammen wordt gemeten, is het niet nodig om het te converteren.

Titel afbeelding Bereken de concentratie van een oplossing Stap 10

Bereken de percentagesamenstelling. Zodra u de massa van de opgeloste stof en die van het oplosmiddel (beide in grammen) hebt, gebruikt u deze formule om de percentagesamenstelling te berekenen: (/ (_{gram opgeloste stof + gram oplosmiddel})) x 100.

We hebben 10 gram chocolade en we ontdekten dat er 1200 gram water is. De complete oplossing (opgeloste stof + oplosmiddel) heeft een massa van 10 + 1200 = 1210 gram.

De concentratie van chocolade in de hele oplossing = / _{(1210 gram oplossing)} = 0.00826

Vermenigvuldig dit cijfer met 100 om het percentage te krijgen: 0,00826 x 100 = 0,826, dus dat het mengsel bevat 0,826% chocolade.

Titel afbeelding Bereken de concentratie van een oplossing Stap 11

Bereken de onderdelen per miljoen. Het percentage betekent eigenlijk "delen per honderd", zodat de delen per miljoen op dezelfde manier worden berekend. De formule is de volgende: (/ (_{gram opgeloste stof + gram oplosmiddel})) x 1 000 000. In wetenschappelijke notatie wordt dit als volgt uitgedrukt: (/ (_{gram opgeloste stof + gram oplosmiddel})) x 10.

In ons voorbeeld, / _{(1210 gram oplossing)} = 0.00826.

0,00826 x 10 = 8260 delen per miljoen chocolade.

Over het algemeen worden delen per miljoen gebruikt om veel kleinere concentraties te meten, die minder handig zijn om als percentages te schrijven. Omwille van het gemak zullen we op dit moment hetzelfde voorbeeld gebruiken.

Methode 4
Bereken de molariteit

Titel afbeelding Bereken de concentratie van een oplossing Stap 12

Bepaal wat u nodig heeft voor deze methode. Om de molariteit te berekenen, moet u weten hoeveel mol er in de opgeloste stof zitten, maar het is mogelijk om ze gemakkelijk te vinden als u de massa van de opgeloste stof en de chemische formule kent. Als je niet over al deze informatie beschikt of als je nooit het concept van `mole` hebt geleerd in een scheikundige context, gebruik dan een andere methode.

Voorbeeld: Wat is de molariteit van een oplossing die wordt gecreëerd door 25 gram kaliumhydroxide op te lossen in 400 ml water?
Als de maateenheid van de opgeloste stof geen gram is, moet u eerst de conversie uitvoeren.

Titel afbeelding Bereken de concentratie van een oplossing Stap 13

Bereken de molecuulmassa van de opgeloste stof. Elk chemisch element heeft een bekende "molmassa" (MM), die de massa is die zich in een mol van dat element bevindt. Deze molecuulmassa`s hebben dezelfde waarde als de atoommassa die wordt weergegeven in het periodiek systeem, meestal onder het chemische symbool en de naam van elk element. Voeg eenvoudig de molaire massa`s toe van de elementen waaruit de opgeloste stof bestaat om de molecuulmassa van de opgeloste stof te vinden.

Ons voorbeeld gebruikt kaliumhydroxide als een opgeloste stof. Zoek naar deze stof in je leerboek of in een online database om de chemische formule te vinden: KOH.

Gebruik een periodiek systeem of een online bron om de atomaire massa van het element te vinden: K = 39, O = 16, H = 1.

Voeg de atomaire massa`s toe en schrijf vervolgens "g / mol" om de molecuulmassa te verkrijgen. 39 + 16 + 1 = 56 g / mol.

Als we een molecuul hadden met meer dan één van hetzelfde atoom, voeg je de atomaire massa eenmaal voor elk atoom toe. Bijvoorbeeld H₂Of het heeft een molmassa van 1 + 1 + 16 = 18 g / mol.

Titel afbeelding Bereken de concentratie van een oplossing Stap 14

Bereken de hoeveelheid opgeloste stof in mol. Zodra u de molecuulmassa (g / mol) heeft, kunt u grammen omzetten in mollen. Je weet al de hoeveelheid opgeloste stoffen in grammen, dus maak de conversie bij het berekenen (massa van de opgeloste stof in grammen) x (/ _{molaire massa}) om het antwoord in mollen te krijgen.

In ons voorbeeld, omdat we 25 gram hebben van een stof met een molecuulgewicht van 56 g / mol, berekenen we 25 g x (/ _{56 g / mol}) = ongeveer 0,45 mol KOH in onze oplossing.

Titel afbeelding Bereken de concentratie van een oplossing Stap 15

Zoek de molariteit door te delen door het volume in liters van de oplossing. Molariteit wordt gedefinieerd als de verhouding van molen van de opgeloste stof tot liter van de oplossing. Converteer het volume van de oplossing indien nodig naar liters en voer de berekening uit.

In ons voorbeeld hebben we 400 ml water, dat we kunnen omzetten naar 0,4 liter.

De molariteit van de KOH in de oplossing is / _{0,4 L} = 1,125 M (Molariteit). U krijgt een iets nauwkeuriger antwoord als u een rekenmachine gebruikt en rond de laatste stap de cijfers niet rond.

Over het algemeen kunt u het volume van de opgeloste stof negeren, omdat het zelden een groot verschil maakt. Als u voldoende opgeloste stoffen toevoegt om het volume zichtbaar te wijzigen, meet dan het volume van de uiteindelijke oplossing en gebruik deze.

Methode 5
Maak een kwalificaties om de concentratie te berekenen

Titel afbeelding Bereken de concentratie van een oplossing Stap 16

Overweeg het juiste moment om een graad te behalen. Een 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, maakt u een chemische reactie tussen de opgeloste stof en een ander reagens (meestal ook opgelost in een vloeibare oplossing). Omdat u de precieze hoeveelheid van het tweede reagens en de chemische vergelijking voor de reactie tussen het reagens en de opgeloste stof kent, kunt u de hoeveelheid van de laatste berekenen door de hoeveelheid reagens te meten die u moet toevoegen voordat de reactie met de opgeloste stof is voltooid.

Daarom kunnen de graden erg handig zijn om de concentratie van een oplossing te berekenen wanneer u niet weet hoeveel opgeloste stof aanvankelijk werd toegevoegd.
Als u al weet hoeveel opgelost in de oplossing, is het niet nodig om een titratie uit te voeren. Meet gewoon het volume van de oplossing en bereken de concentratie zoals in het eerste gedeelte van dit artikel.

Titel afbeelding Bereken de concentratie van een oplossing Stap 17

Installeer de apparatuur om de titratie uit te voeren. Nauwkeurige kwalificaties vereisen een schoon, nauwkeurig en professioneel chemisch team. Breng een gebied aan om het proces uit te voeren met een Erlenmeyer-kolf of een beker onder een gekalibreerde buret bevestigd aan een steun. De punt van de buret moet in de hals van de kolf of het bekerglas zitten zonder ergens aan te raken.

Zorg ervoor dat u hebt schoongemaakt, gespoeld met gedeïoniseerd water en alle apparatuur van tevoren hebt laten drogen.

Titel afbeelding Bereken de concentratie van een oplossing Stap 18

Vul de kolf en de buret. Meet nauwkeurig een kleine hoeveelheid van de oplossing waarvan u de concentratie niet kent. Wanneer de opgeloste stof oplost, propageert deze uniform door de oplossing, zodat de concentratie van dit kleine monster hetzelfde is als de oorspronkelijke oplossing. Vul de buret met een oplossing met een bekende concentratie en die reageert met de oplossing die u gaat analyseren. Om het exacte volume van de oplossing in de buret te registreren, moet u het eindvolume aftrekken om de totale oplossing te vinden die in de reactie is gebruikt.

Let op: Als de reactie tussen de oplossing in de buret en de opgeloste stof van de onbekende concentratie in de fles geen zichtbare tekenen van reactie vertoont, moet u een indicator. In de chemie zijn indicatoren chemische stoffen waarmee een oplossing zichtbaar kan zijn op het moment dat een reactie het equivalentiepunt of het eindpunt bereikt. Ze worden normaal gesproken gebruikt in titraties met zuur-base- en redoxreacties, maar er is een grote verscheidenheid aan andere indicatoren. Bekijk een scheikundeboek of online gids om de juiste indicator voor de reactie te vinden.

Titel afbeelding Bereken de concentratie van een oplossing Stap 19

De graad begint. Voeg geleidelijk de oplossing van de buret (genaamd "titrant") toe aan de kolf. Gebruik een magnetische roerder of een glazen staaf om de oplossingen voorzichtig te mengen terwijl ze reageren. Als de oplossingen op een zichtbare manier reageren, moet u de tekenen van hun reactie zien (verandering in kleur, luchtbellen, productvorming, enz.). Als u een indicator gebruikt, kunt u mogelijk flitsen van kleur zien wanneer elke druppel vanuit de buret in de kolf komt.

Als de reactie resulteert in een verandering in pH of potentiaal, kunt u pH-lezers of potentiometers in de kolf invoeren om de voortgang van de reactie te controleren.

Voor een meer nauwkeurige titratie controleert u de pH of het potentiaal zoals u eerder deed. Noteer de meting na toevoeging van kleine vaste hoeveelheden titrant. Grafiek de pH of het potentieel van de oplossing tegen het volume van de titrant die u hebt toegevoegd. Je krijgt abrupte veranderingen in de helling van de curve op de equivalentiepunten van de reactie.

Titel afbeelding Bereken de concentratie van een oplossing Stap 20

De graad vertraagt. Naarmate de reactie zijn eindpunt nadert, vertraagt het de titratie met een druppel voor druppel. Als u een indicator gebruikt, merkt u misschien dat de kleurenflits die deze geeft langer aanhoudt. Ga zo langzaam mogelijk door tot u het exacte druppeltje krijgt waardoor de reactie het eindpunt bereikt. Voor de indicatoren moet u normaal gesproken zo snel mogelijk zoeken naar de aanhoudende kleurverandering in de reactie.

Noteer het laatste volume in de buret. Door het af te trekken van het aanvankelijke volume van de buret, kunt u het exacte volume van de gebruikte titrator vinden.

Titel afbeelding Bereken de concentratie van een oplossing Stap 21

Bereken de hoeveelheid opgeloste stof in de oplossing. Gebruik de chemische vergelijking van het reagens tussen de titrant en de oplossing om het aantal mol van de opgeloste stof in de kolf te vinden. Zodra u de molen van de opgeloste stof hebt gevonden, kunt u eenvoudigweg het volume van de oplossing in de fles verdelen om de molariteit van de laatste te vinden, of omzetten in grammen en delen door het volume van de oplossing om de concentratie in g / L te vinden . Dit vereist een basiskennis van stoichiometrie.

Stel dat we bijvoorbeeld 25 ml 0,5 M NaOH gebruiken om een oplossing van HCl en water tot het equivalentiepunt ervan te titreren. De HCl-oplossing had een volume van 60 ml vóór titratie. Hoeveel mol HCl zitten in onze oplossing?

Laten we beginnen met kijken naar de chemische vergelijking voor de reactie van NaOH en HCl: NaOH + HCl > H₂O + NaCl

In dit geval reageert een molecuul NaOH met een molecuul HC1 om de producten te maken (water en NaCl). Daarom, omdat u voldoende NaOH hebt toegevoegd om al het HCl te neutraliseren, zal het aantal mol NaOH verbruikt in de reactie gelijk zijn aan het aantal mol HCl in de kolf.

Zoek daarom de hoeveelheid NaOH in mol. 25 ml NaOH = 0,025 L NaOH x (0,5 mol NaOH / 1 L) = 0,0125 mol NaOH.

Omdat we in de reactievergelijking hebben afgeleid dat het verbruikte aantal mol NaOH gelijk is aan het aantal mol HCl in de oplossing, weten we dat we 0,0125 mol HCl in de oplossing hebben.

Titel afbeelding Bereken de concentratie van een oplossing Stap 22

Bereken de concentratie van de oplossing. Nu u de hoeveelheid opgeloste stof in uw oplossing weet, is het eenvoudig om de concentratie in termen van molariteit te bepalen. Splits de mollen van de opgeloste stof eenvoudig in uw oplossing tussen het monstervolume van de oplossing (geen tussen het volume van de grootste bron waaruit u het monster hebt genomen). Het resultaat is de molariteit van de oplossing!

Om de molariteit voor ons vorige voorbeeld te vinden, verdeelt u eenvoudig de mol HCl tussen het volume in de kolf. 0,0125 mol HCl x (1 / 0,060 L) = 0.208 M HCl.

Om de molariteit om te zetten in g / L, ppm of procentuele samenstelling, moet u het aantal mol van de opgeloste stof omzetten in een massa (met behulp van de molecuulmassa van de opgeloste stof). Voor ppm- en percentagesamenstelling moet u ook het volume van uw oplossing omzetten in een massa (met behulp van een conversiefactor zoals dichtheid of eenvoudigweg de oplossing wegen) en vervolgens het resultaat met respectievelijk 10 of 10 vermenigvuldigen.

tips

Hoewel de opgeloste stof en het oplosmiddel zich in verschillende toestanden van materie (vaste stof, vloeistof of gas) kunnen bevinden om te worden gescheiden, zal de oplossing die wordt gevormd wanneer het oplosmiddel de opgeloste stof oplost zich in dezelfde toestand bevinden als het oplosmiddel.
Gebruik alleen een doorzichtige plastic of glazen container om de titratie uit te voeren.