Content

• Passos
• Consells
• Advertiment

En química, solució és una barreja homogènia de solut i Solvent dissol aquest solut. Concentració és una mesura de la quantitat de substància dissolta en un dissolvent. Hi ha moltes raons per calcular la concentració d’una solució, però el mètode és el mateix tant si heu de comprovar el vostre nivell de clor al bany o analitzar una mostra de sang per salvar vides. Aquest article proporcionarà alguns coneixements bàsics sobre química de les solucions, seguit d’instruccions detallades sobre una aplicació pràctica molt comuna: el manteniment de l’aquari.

Passos

Mètode 1 de 5: aprendre els conceptes bàsics de la concentració

1. 

   Aprendre vocabulari. La concentració és la proporció de la massa del solut amb la massa de tota la barreja. Per exemple, si voleu dissoldre el sucre i el vinagre junts per fer un experiment, heu de calcular la concentració de sucre de la barreja. A continuació es mostra una descripció de cada component del resultat d’un problema químic:
   • El sucre és solut, és a dir, l’ingredient es dissol. Esteu mesurant la concentració del solut.
   • El vinagre és Solvent, és a dir, la substància en què dissoleu una altra substància.
   • Després de barrejar-los, en tindreu un solució. Per calcular la concentració que necessiteu per obtenir la massa total de la solució, es pot trobar afegint la massa del solut i la massa del dissolvent.
   • Si no recordeu quins dissolvents i quins dissolvents recordeu aquest exemple.

2. 

   
   
   Apreneu a escriure concentracions. Com que hi ha diferents maneres de representar la "massa" d'una substància, també hi ha més d'una manera d'escriure la concentració. Aquests són els més habituals:
   • Gram per litre (g / L). És simplement la massa en grams de solut en un volum determinat de solució. Sovint s’utilitza per a dissolvents i dissolvents líquids, com el sucre i el vinagre de l’exemple anterior.
   • Concentració molar (M). El nombre de mols del solut dividit pel volum de la solució. Mol és una unitat de mesura en química, que s’utilitza per descriure el nombre d’àtoms o molècules d’una substància.
   • Parts per milió (ppm). Nombre d'unitats (normalment grams o mil·ligrams) de solut per milió d'unitats de solució. Normalment s’utilitza per a solucions aquoses molt diluïdes.
   • Percentatge de composició. El nombre de parts (generalment en grams) de solut present en una solució al cent per cent. El símbol de percentatge significa "en 100", de manera que podeu escriure fàcilment la fracció com a percentatge.
   publicitat

Mètode 2 de 5: calculeu la concentració en grams per litre

1. 

   
   
   Obteniu informació sobre com aplicar aquest mètode. Aquesta és una manera útil de mesurar la concentració quan es dissol un sòlid en un líquid i quan es fan càlculs amb solucions relativament grans que són fàcils de mesurar. Si la quantitat de solut és de pocs mil·ligrams o el dissolvent és en mil·lilitres, hauríeu d'utilitzar un altre mètode.
   • Exemple de problema: Trobeu la concentració (grams per litre) d’una solució preparada a partir de 3 mL de sal de taula fins a 2000 mL d’aigua. Escriviu la vostra resposta en grams / litre.

2. 

   
   
   Converteix la massa del solut en grams. Si el solut (que es dissol en la major quantitat de dissolvent) s'ha pesat en grams, ometeu aquest pas. Si no, heu de convertir les unitats en grams. La conversió a partir d’unitats de massa (com els quilograms) és senzilla si es fixen en els percentatges de conversió, però la conversió a partir d’unitats de volum (com els litres) és més complicat. Cada substància té la seva pròpia densitat, que és el valor que defineix la quantitat de matèria continguda en una unitat de volum. Busqueu aquesta densitat i multipliqueu-la pel valor del volum per obtenir la massa en grams, després d’assegurar-vos que la unitat coincideix.
   • A l'exemple anterior, la sal és el solut. La sal es mesura en unitats de volum (mL), de manera que heu de convertir-la en grams.
   • La densitat de sal és d’1,15 g / mL. Si el problema no proporciona aquestes dades, hauríeu de buscar-les en un llibre de text o en una base de dades de productes químics. Heu de trobar la densitat en termes de les unitats que utilitzeu (grams per litre) o convertir-la a les unitats correctes.
   • Per trobar la massa de sal present en 3 mL, calculeu 3 mL × (/ _{1 ml}) = 3,45 grams de sal.

3. 

   Convertiu dades de dissolvents en litres. Els dissolvents se solen mesurar en unitats de volum, de manera que la conversió és bastant senzilla. Si el problema ja és solvent en litres, aneu al següent pas.
   • A l'exemple anterior, tenim 2000 mL d'aigua, de manera que l'hem de convertir en litres.
   • Cada litre té 1000 mL, així que converteix-lo per càlcul (/ _{1000 ml}) x (2000 mL) = 2 litres d’aigua.
   • Tingueu en compte que organitzem la conversió de la unitat de manera que es destrueixin els ml (un a dalt, un a sota). Si escrius com / _{1 L} x 2000 mL donarà un resultat sense sentit.

4. 

   Dividiu el dissolvent pel solut. Ara que tenim el pes en grams de solut i el volum en litres de dissolvent, trobareu fàcilment la concentració g / L dividint:
   • A l'exemple anterior, / _{2 litres d’aigua} = Concentració de sal de 1.725 g / L.

5. 

   Modifiqueu la fórmula per al càlcul de soluts grans. En teoria, hauríem de calcular la concentració pel volum de tota la solució, és a dir, per afegir el volum de solut i dissolvent junts. En dissoldre una petita quantitat de sòlids en una gran quantitat de líquid, la diferència de volum és insignificant, de manera que podeu ignorar el volum de solut i utilitzar només el volum de dissolvent, tal com es feia anteriorment. Si el volum del solut és prou gran per canviar significativament el volum total, heu de canviar la fórmula a (g solut) / (L solut + L dissolvent).
   • A l'exemple anterior, / (_{2 litres d’aigua} + 0,003 L sal) = 1.722 g / L.
   • La diferència entre aquest resultat i el resultat original és només de 0,003 g / L. Es tracta d’una desviació molt petita i gairebé inferior a la precisió dels instruments de mesura.
   publicitat

Mètode 3 de 5: calculeu la concentració en percentatge o per milió

1. 

   Obteniu informació sobre com aplicar aquest mètode. Utilitzeu aquest mètode si el problema demana trobar "percentatge de contingut" o "percentatge massiu". En química, normalment us preocupa més la massa d’una substància. Un cop coneguda la massa de solut i dissolvent, es pot trobar el percentatge de solut relativament fàcilment comparant les dues masses.
   • Exemple de problema: Dissoleu 10 g de xocolata en pols en 1,2 litres d’aigua calenta. En primer lloc, calculeu el percentatge en pes de xocolata en solució. A continuació, escriviu el resultat en parts per milió.

2. 

   Converteix figures en grams. Si hi ha números indicats en unitats de volum (com ara litres o mil·lilitres), els heu de convertir en unitats de massa en grams. Com que cada substància té una gravetat específica (massa per volum), heu de trobar la seva especificitat abans de poder trobar la massa:
   • Cerqueu la densitat de la substància en un llibre de text o cerqueu-la en línia. Convertiu aquesta densitat al gram anterior (la unitat de volum utilitzada en el problema) si les dades trobades no són adequades. Multipliqueu la densitat pel volum de la substància i obtindreu massa en grams.
   • Per exemple: Tens 1,2 litres d’aigua. La densitat de l’aigua és de 1000 grams per litre, així que calculeu (/ _{1 L}) x 1,2 L = 1200 g.
   • Com que la massa de xocolata s’ha donat en grams, no cal canviar-la.

3. 

   Calculeu el percentatge. Després de tenir la massa del solut i la massa del dissolvent en grams, utilitzeu aquesta fórmula per calcular el percentatge: (/ (_{grams de solut + gram de dissolvent})) x 100.
   • Teniu 10 grams de bombons i heu descobert que l’aigua és de 1200 grams. Tota la solució (solut + dissolvent) té un pes de 10 + 1200 = 1210 grams.
   • Concentració de xocolata en solució completa = / _{(1210 grams de solució)} = 0,00826
   • Multipliqueu aquest valor per 100 per obtenir el percentatge: 0,00826 x 100 = 0,826, i això és tot una barreja de xocolata al 0,826%.

4. 

   Calculeu els ingredients per milió. Ja tenim un "percentatge", de manera que les parts per milió es calculen exactament de la mateixa manera. La fórmula és (/ (_{grams de solut + gram de dissolvent})) x 1.000.000. Aquesta fórmula es reescriu en la notació matemàtica de (/ (_{grams de solut + gram de dissolvent})) x 10.
   • A l'exemple anterior, / _{(1210 grams de solució)} = 0,00826.
   • 0,00826 x 10 = 8260 ppm de xocolata.
   • Sovint s’utilitzen vegades per milionèsima per mesurar concentracions molt petites, ja que és incòmode escriure en percentatge. Per comoditat, també fem servir el mateix exemple.
   publicitat

Mètode 4 de 5: Calculeu la concentració molar

1. 

   Què necessiteu per aplicar aquest mètode? Per calcular la concentració molar, heu de saber quants mols del solut hi ha, però podeu trobar aquesta xifra fàcilment si coneixeu la massa del solut i la seva fórmula química. Si no disposeu de tota aquesta informació o no heu après el concepte de "mol" en química, utilitzeu un mètode diferent.
   • Exemple de problema: Quina és la molaritat d’una solució preparada dissolent 25 grams d’hidròxid de potassi en 400 ml d’aigua?
   • Si la massa del solut es dóna en unitats diferents de grams, converteix-la primer en grams.

2. 

   Calculeu la massa molar del solut. Cada element químic té una "massa molar" coneguda, la massa d'un mol d'aquest element. La massa molar té el mateix valor que la massa atòmica de la taula periòdica dels elements, generalment per sota del símbol químic i del nom de cada element. Simplement afegiu la massa molar dels elements constitutius que formen el solut per trobar la massa molar del solut.
   • L'exemple anterior utilitza hidròxid de potassi com a solut. Cerqueu aquesta substància en un llibre de text o a la base de dades de fórmules químiques per obtenir la fórmula química de l’hidròxid de potassi: KOH.
   • Utilitzeu la taula periòdica o la documentació en línia per trobar la massa atòmica de l’element: K = 39,0; O = 16,0; H = 1,0.
   • Afegiu les masses atòmiques i escriviu la unitat "g / mol" darrere per obtenir la massa molar. 39 + 16 + 1 = 56 g / mol.
   • Per a les molècules amb més d’un tipus d’àtom, afegiu la massa atòmica de cada tipus d’àtom. Per exemple, H₂O té una massa molar d’1 + 1 + 16 = 18 g / mol.

3. 

   Calculeu el nombre de mols de solut. Un cop tingueu massa molar (g / mol), podeu convertir entre grams i mol. Ja coneixeu la massa del solut en grams, de manera que podeu canviar-la de la següent manera (massa del solut en grams) x (/ _{massa molar}) per obtenir un resultat en mols.
   • A l'exemple anterior, ja que teniu 25 grams de substància amb una massa molar de 56 g / mol, calculeu-ho de la manera següent 25 g x (/ _{56 g / mol}) = aproximadament 0,45 mol KOH en solució.

4. 

   Dividiu el volum de la solució en litres per trobar la concentració molar. La concentració molar es defineix com la relació entre el nombre de mols de solut i el nombre de litres de solució. Convertiu el volum de la solució en litres si cal i realitzeu el càlcul.
   • En aquest exemple, tenim 400 ml d'aigua, de manera que això seria 0,4 litres.
   • La concentració molar de KOH en solució és / _0,4L = 1.125 M. (Obtindreu resultats més precisos amb una calculadora i no arrodoneu cap número fins al pas final).
   • Normalment podeu ignorar el volum del solut perquè no canvia significativament el volum del dissolvent. Si dissoleu una quantitat de solut prou gran com per canviar significativament el volum, mesureu el volum de la solució final i utilitzeu aquest paràmetre.
   publicitat

Mètode 5 de 5: valoració per calcular la concentració de la solució

1. 

   Saber quan cal valorar. La valoració és una tècnica utilitzada pels químics per calcular la quantitat de solut present en una solució. Per realitzar una valoració heu de crear una reacció química entre el solut i un altre reactiu (generalment també es dissol en una solució líquida). Com que coneixeu la quantitat exacta del segon reactiu i coneixeu l'equació química de la reacció entre aquesta substància i el solut, podeu calcular la quantitat de solut determinant primer la quantitat de reactiu que s'ha d'afegir a la solució. quan s’acabi la reacció amb el solut.
   • Per tant, la valoració és un mètode molt bo per calcular la concentració d’una solució quan no sabeu quina és la quantitat inicial de solut.
   • Si es coneix la massa del solut en solució, no és necessària la valoració; simplement cal determinar el volum de la solució i calcular la concentració tal com es mostra a la primera part.

2. 

   Prepareu l’instrument de valoració. Per valorar amb precisió cal disposar d’instruments químics nets, precisos i professionals. A la posició de valoració, col·loqueu el matràs Erlen sota el tub de bureta muntat a la pinça. La punta del tub de bureta ha de recolzar-se al coll del matràs sense tocar la paret del matràs.
   • Assegureu-vos que tots els equips s’hagin netejat abans, esbandiu-los amb aigua desionitzada i deixeu-los assecar.

3. 

   Aboqueu la solució en flascons i tubs. Mesureu amb precisió una petita quantitat de solució de concentració desconeguda. Un cop dissolt el solut, es dispersa uniformement per tota la solució, de manera que la concentració d’aquesta solució de mostra petita serà la mateixa que la solució original. Ompliu el tub de bureta amb una concentració coneguda de solució que reaccionarà amb la vostra solució. Anoteu el volum exacte de la solució al tub de bureta: restareu el volum final per trobar el volum total utilitzat en aquesta reacció.
   • Nota: Si la reacció entre la solució al tub de bureta i la solució al matràs de concentració desconeguda no mostra cap signe evident de reacció, cal afegir indicador al pot. En química, un indicador és un producte químic que canvia el color de la solució quan la reacció arriba a un punt equivalent o final. Els indicadors que s’utilitzen per a la valoració solen ser àcids i produir reaccions redox, però hi ha molts altres tipus d’indicadors. Consulteu un llibre de text de química o en línia per trobar l’indicador adequat per a la reacció.

4. 

   Comenceu la valoració. Afegiu lentament la solució del tub de bureta (anomenada "solució de valoració") al matràs. Utilitzeu un agitador magnètic o una vareta de vidre per barrejar la solució durant la reacció. Si la reacció a la solució és visible, veureu signes com canvis de color, bombolles, creació d’un producte nou, etc. Si utilitzeu un indicador, veureu que apareixen taques quan deixeu caure la solució del tub de bureta al matràs.
   • Si la reacció resulta en un canvi del pH o potencial, podeu submergir un paper o un potenciòmetre de pH al matràs per controlar la reacció.
   • Per obtenir una valoració més precisa, heu de controlar el pH i el potencial tal i com es va esmentar, registrant les lectures després d’afegir el valorant en petits increments fixos. Representa el pH o potencial amb el volum de titrant afegit. Veureu que el pendent del gràfic canvia molt ràpidament al punt d’equivalència de la reacció.

5. 

   Reduïu la velocitat de valoració. A mesura que la reacció s’acosta al punt final, reduïu la velocitat de valoració gota a gota cada vegada. Si utilitzeu un indicador, els rajos de colors poden aparèixer més temps. Procedeu el més lent possible fins que la darrera gota faci que la reacció cessi exactament allà. Pel que fa a l’indicador, haureu de notar el primer canvi de color de llarga durada en la reacció.
   • Anoteu el volum final al tub de la bureta. Restant això del volum de la solució inicial al tub de bureta, podeu trobar el volum exacte de la solució de valoració utilitzada.

6. 

   Calculeu la massa del solut en la solució. Utilitzeu l’equació química per a la reacció entre el titolant i la solució per trobar el nombre de mols de solut al matràs. Després d’haver trobat el nombre de mols de solut, dividiu-lo pel volum de solució del matràs per trobar la concentració molar de la solució, o bé convertiu el nombre de mols en grams i dividiu-lo pel volum de solució per trobar la concentració en g / L. . Això requereix que tingueu coneixements bàsics de química quàntica.
   • Per exemple, suposem que fem servir 25 ml de NaOH 0,5 M per valorar la solució d’HCl i l’aigua al punt equivalent. La solució d’HCl té un volum de 60 ml abans de la valoració. Quants mols d’HCl hi ha en solució?
   • En primer lloc, vegem l’equació química de la reacció entre NaOH i HCl: NaOH + HCl> H₂O + NaCl.
   • En aquest cas, un mol de NaOH reacciona amb un mol d’HCl per produir el producte (aigua i NaCl). Com que només afegiu el NaOH suficient per neutralitzar tot l’HCl, el nombre de mols de NaOH utilitzats en la reacció serà el mateix que el nombre de mols d’HCl al matràs.
   • Trobeu la massa de NaOH en mols. 25 mL NaOH = 0,025 L NaOH x (0,5 mol NaOH / 1 L) = 0,0125 mol NaOH.
   • Com que de l’equació de reacció hem deduït que el nombre de mols de NaOH utilitzats = el nombre de mols de HCl en solució, podem concloure que hi ha 0,0125 mols de HCl en solució.

7. 

   Calculeu la concentració de la solució. Ara que coneixem la massa del solut en solució, trobar la concentració molar serà fàcil. Divideix el nombre de mols de solut en solució pel volum de solució de prova (no ho són volum de la solució de la qual esteu prenent mostres). El resultat és la concentració molar de la solució.
   • Per trobar la concentració molar de l’exemple anterior, simplement dividiu el nombre de mols d’HCl pel volum de la solució del matràs. 0,0125 mol HCl x (1 / 0,060 L) = HCl 0,208 M.
   • Per convertir la molaritat en g / L, ppm o un percentatge, heu de convertir el nombre molar del solut en massa (utilitzeu la massa molar de la barreja de solut). Per a ppm i percentatges, també heu de convertir el volum de la solució en massa (utilitzeu un factor de conversió com la densitat o simplement pesar), i després multiplicar per 10 o 10, respectivament. amb ppm i percentatges.
   publicitat

Consells

• Tot i que els dissolvents i dissolvents poden existir en diferents formes de matèria (sòlid, líquid, gasós) quan es separen, la solució formada després de dissoldre el solut en el dissolvent tindrà la mateixa forma física. Solvent.
• Utilitzeu només plàstic o cristalleria durant la valoració.

Advertiment

• Utilitzeu ulleres i guants durant la valoració.
• Aneu amb compte quan treballeu amb àcids forts. Prova en una campana de fum quan és tòxic o a l’aire lliure.