Chemija · Pamoka

Molinė koncentracija, masės dalys ir kiti koncentracijos vienetai

Koncentraciją supraskite kaip santykį su apibrėžtu skaitikliu ir vardikliu. Palyginkite molinę koncentraciją, masės koncentraciją, masės dalį ir molialinę koncentraciją, nesukeisdami tirpalo ir tirpiklio to nenurodę.

Grįžti į chemijos planą

Baigę pamoką, galėsite

Molinę koncentraciją apskaičiuoti medžiagos kiekį dalijant iš galutinio tirpalo tūrio.
Atskirti masės dalį, masės koncentraciją ir molialinę koncentraciją.
Nurodyti, kokiu pagrindu išreiškiami procentai ar ppm, ir naudoti tankį masei perskaičiuoti į tūrį.

Molinė koncentracija remiasi galutiniu tirpalo tūriu

Medžiagos kiekio koncentracija, dažnai vadinama moline koncentracija, yra c = n/V: nurodytos ištirpusios medžiagos kiekis n, padalytas iš galutinio tirpalo tūrio V. Kai 0.0200 mol yra 0.250 L tirpalo, c = 0.0800 mol L⁻¹. Vardiklis nėra vien prieš maišymą naudoto tirpiklio tūris.

Nurodykite, kokios ištirpusios medžiagos dalelės arba kokia analizinė formulė naudojama medžiagos kiekiui skaičiuoti. Analizinė druskos koncentracija ir atskirų iš jos susidarančių jonų koncentracijos yra susiję dydžiai, o ne tarpusavyje pakeičiami pavadinimai. Šiame skyriuje mol L⁻¹ rašoma aiškiai, kad būtų matomi medžiagos kiekio ir tūrio vienetai.

Kiti santykiai atsako į kitus klausimus

Masės koncentracija yra ištirpusios medžiagos masė, padalyta iš galutinio tirpalo tūrio; jos vienetai gali būti, pavyzdžiui, g L⁻¹. Masės dalis w yra komponento masė, padalyta iš visos mišinio masės; masės procentai yra 100w. Molialinė koncentracija b yra ištirpusios medžiagos kiekis, padalytas iš tirpiklio masės kilogramais. Molinė dalis x yra komponento medžiagos kiekis, padalytas iš bendro nurodytų mišinio komponentų medžiagos kiekio.

Vardiklis yra apibrėžimo dalis. Dešimt gramų ištirpusios medžiagos 100 g bendros masės tirpale sudaro 10% masės; dešimt gramų, pridėtų į 100 g tirpiklio, sudaro 110 g tirpalo, jei masė išlieka, taigi tai yra apie 9.09% masės. Užrašius tik „10%“, lieka neaišku, kokiu pagrindu šis dydis apskaičiuotas.

Skaitiklį ir vardiklį skaitykite kartu

Dydis	Skaitiklis	Vardiklis	Įprasta išraiška
Medžiagos kiekio koncentracija c	Ištirpusios medžiagos kiekis	Galutinis tirpalo tūris	mol L⁻¹
Masės koncentracija	Tirpinio masė	Galutinis tirpalo tūris	g L⁻¹
Masės dalis w	Komponento masė	Bendra mišinio masė	Bedimensė; masės procentais – 100w
Molialinė koncentracija b	Tirpinio kiekis	Tirpiklio masė	mol kg⁻¹ tirpiklio
Molinė dalis x	Komponento medžiagos kiekis	Bendras nurodytų komponentų medžiagos kiekis	Bedimensė
Masės dalimis išreikštos ppm	Komponento masė	Bendra mišinio masė	10⁶ padauginta iš masės dalies

Čia apibrėžti simboliai. Tirpalas reiškia galutinį mišinį, o tirpiklis – tik tirpiklio komponentą. Lentelėje lyginami dydžiai, o ne pateikiami tarpusavyje pakeičiami koncentracijos vienetai.

Tankis sieja masę ir tūrį

Norint masėmis pagrįstą santykį perskaičiuoti į tūriu pagrįstą koncentraciją, dažnai reikia tirpalo tankio ir jo temperatūros. Tankis ρ yra visa tirpalo masė, padalyta iš tirpalo tūrio. Tai nėra ištirpusios medžiagos masės koncentracija. Naudokite V = m_solution/ρ, kai pateiktas atitinkamas tankis.

Tūriu pagrįsta koncentracija gali keistis dėl šiluminio plėtimosi, net jei medžiaga neprarandama ir nereaguoja. Uždarame nekintamos sudėties mišinyje masės dalis ir molialinė koncentracija tokios priklausomybės nuo tūrio plėtimosi neįgyja. Garavimas arba reakcijos gali pakeisti sudėtį, todėl nekintamos sudėties sąlyga vis tiek svarbi.

Procentams ir ppm reikia nurodyti skaičiavimo pagrindą

Masės ppm yra masės dalis, padauginta iš 10⁶. Taigi pateiktame sudėties pavyzdyje 2.00 ppm pagal masę reiškia 2.00 mg ištirpusios medžiagos 1.000 kg tirpalo. Norint perskaičiuoti į mg L⁻¹, papildomai reikia tankio. Abi skaitinės vertės yra apytiksliai lygios tik tada, kai tankis yra maždaug 1 kg L⁻¹.

Tūrio procentai, masės procentai ir gramai 100 mL apibūdina skirtingus santykius. Nenaudokite koncentracijos vertės skaičiavimuose, kol nežinote jos skaičiavimo pagrindo, cheminių dalelių rūšies ir vienetų.

Išnagrinėti pavyzdžiai

Naudokite galutinį tirpalo tūrį

Tirpale yra 0.0200 mol nurodytos ištirpusios medžiagos, o galutinis tirpalo tūris yra 0.250 L. Raskite c.

Naudokite c = n/V.
Įstatykite 0.0200 mol / 0.250 L.
Išlaikykite tris reikšminius skaitmenis, remdamiesi pateiktais pradiniais duomenimis.

c = 0.0800 mol L⁻¹.

Perskaičiuokite nurodytą masinę sudėtį

Hipotetiniame tirpale yra 10.0 g ištirpusios medžiagos, o bendra tirpalo masė yra 100.0 g. Nurodytoje temperatūroje pateiktas jo tankis yra 1.050 g mL⁻¹. Raskite masės dalį procentais ir masės koncentraciją. Šis tankis yra išgalvotas užduočiai, o ne išmatuotas medžiagos tankis.

Masės dalis = 10.0/100.0 = 0.100, taigi masės dalis procentais yra 10.0%.
Galutinis tirpalo tūris = 100.0/1.050 = 95.238… mL = 0.095238… L.
Masės koncentracija = 10.0/0.095238… = 105 g L⁻¹.

Masės dalis yra 10.0%, o masės koncentracija – 105 g L⁻¹. Tankis leidžia bendrą tirpalo masę perskaičiuoti į galutinį tūrį.

Pabandykite patys

Ar formulėje c = n/V dydis V reiškia tirpiklio tūrį, ar galutinio tirpalo tūrį?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Galutinio tirpalo tūrį.
Naudojant tirpiklio tūrį, nepastebimai pakeičiamas apibrėžtas santykis.
Kokia masė turi būti molialinės koncentracijos vardiklyje?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Tirpiklio masė kilogramais.
Bendra tirpalo masė naudojama kitam santykiui apskaičiuoti.
Mišinyje, kurio masė išlieka pastovi, yra 10 g ištirpusios medžiagos ir 90 g tirpiklio. Kokia yra ištirpusios medžiagos masės dalis?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
0.10, arba 10% pagal masę.
Bendra mišinio masė yra 100 g, todėl w = 10/100.
Ar masės pagrindu išreikšta ppm vertė visada skaitine verte sutampa su verte, išreikšta mg L⁻¹?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Ne.
Norint bendrą tirpalo masę perskaičiuoti į tūrį, reikia žinoti tankį.

Ką verta įsidėmėti

Koncentracijos santykis apima medžiagos rūšį ir skaičiavimo pagrindą.
Skaičiuodami c, naudokite galutinį tirpalo tūrį.
Molialinė koncentracija apskaičiuojama pagal tirpiklio masę, o masės dalis – pagal bendrą mišinio masę.
Perskaičiuojant masę į tūrį ir atvirkščiai, svarbūs tankis ir temperatūra.

Šaltiniai

Mokomoji medžiaga ir žinynai, kuriais remiasi pamokos paaiškinimai ir pavyzdžiai.