Các cách cô đặc hóa học để thể hiện nó, các đơn vị, mol và mol



các nồng độ hóa chất là số đo của lượng chất tan tương đối trong dung dịch. Biện pháp này thể hiện mối quan hệ của chất tan đối với một lượng hoặc thể tích của dung môi hoặc của dung dịch theo đơn vị nồng độ. Thuật ngữ "nồng độ" được liên kết với lượng chất tan hiện tại: một dung dịch sẽ đậm đặc hơn trong khi có nhiều chất tan hơn.

Các đơn vị này có thể là vật lý khi tính đến khối lượng và / hoặc thể tích của các thành phần của dung dịch hoặc hóa chất, khi nồng độ của chất tan được biểu thị theo số mol hoặc tương đương của nó, lấy tham chiếu số Avogadro.

Do đó, thông qua việc sử dụng trọng lượng phân tử hoặc nguyên tử và số lượng Avogadro, có thể chuyển đổi các đơn vị vật lý thành các hóa chất khi biểu thị nồng độ của một chất tan nhất định. Do đó, tất cả các đơn vị có thể được chuyển đổi cho cùng một giải pháp.

Chỉ số

  • 1 giải pháp pha loãng và cô đặc
  • 2 cách để thể hiện sự tập trung
    • 2.1 Mô tả định tính
    • 2.2 Phân loại theo độ hòa tan
    • 2.3 Ký hiệu định lượng
  • 3 đơn vị tập trung
    • 3.1 Đơn vị nồng độ tương đối
    • 3.2 Đơn vị nồng độ pha loãng
    • 3.3 Đơn vị nồng độ dựa trên nốt ruồi
    • 3.4 Hình thức và tính quy tắc
  • 4 mol
    • 4.1 Bài tập 1
    • 4.2 Bài tập 2
  • 5 quy phạm
    • 5.1 Tính toán
    • 5.2 Bài tập 1
  • 6 mol
    • 6.1 Bài tập 1
  • 7 khuyến nghị và lưu ý quan trọng về nồng độ hóa chất
    • 7.1 Thể tích dung dịch luôn lớn hơn dung môi
    • 7.2 Tiện ích của Molarity
    • 7.3 Các công thức không được ghi nhớ nhưng các đơn vị hoặc định nghĩa là
  • 8 tài liệu tham khảo 

Giải pháp pha loãng và cô đặc

Làm thế nào nó có thể được nhận thấy nếu một nồng độ rất loãng hoặc cô đặc? Thoạt nhìn bởi sự biểu hiện của bất kỳ tính chất cảm quan hoặc hóa học nào của nó; nghĩa là, những người nhận thức được các giác quan hoặc có thể đo lường được.

Hình trên cho thấy sự pha loãng nồng độ kali dicromat (K2Cr2Ôi7), trong đó thể hiện một màu cam. Từ trái sang phải bạn có thể thấy màu sắc giảm cường độ như thế nào khi nồng độ được pha loãng, thêm dung môi.

Sự pha loãng này làm cho nó có thể đạt được theo cách này một nồng độ pha loãng từ một nồng độ đậm đặc. Màu sắc (và các thuộc tính "ẩn" khác trong bộ ngực màu cam của nó) thay đổi theo cách tương tự như nồng độ của nó, với các đơn vị vật lý hoặc hóa học.

Nhưng các đơn vị nồng độ hóa học là gì? Trong số đó có nồng độ mol hoặc nồng độ mol của dung dịch, liên quan đến số mol chất tan với tổng thể tích dung dịch tính bằng lít.

Bạn cũng có nồng độ mol hay còn gọi là nồng độ mol, nghĩa là số mol chất tan nhưng được chứa trong một lượng dung môi hoặc dung môi chuẩn hóa chính xác là một kilôgam.

Dung môi này có thể là tinh khiết hoặc nếu dung dịch chứa nhiều hơn một dung môi thì số mol sẽ là số mol của chất tan trên mỗi kilogam hỗn hợp dung môi.

Và đơn vị thứ ba của nồng độ hóa học là tính quy phạm hoặc nồng độ bình thường của dung dịch thể hiện số lượng tương đương hóa học của chất tan trên một lít dung dịch.

Đơn vị trong đó tính quy phạm được biểu thị bằng mức tương đương trên một lít (Eq / L) và trong y học, nồng độ chất điện giải trong huyết thanh người được biểu thị bằng milliequivalents trên lít (mEq / L).

Cách thể hiện sự tập trung

Nồng độ của một giải pháp có thể được biểu thị theo ba cách chính, ngay cả khi chúng có rất nhiều thuật ngữ và đơn vị riêng, có thể được sử dụng để biểu thị thước đo của giá trị này: mô tả định tính, ký hiệu định lượng và phân loại theo thuật ngữ độ hòa tan.

Tùy thuộc vào ngôn ngữ và bối cảnh bạn đang làm việc, bạn sẽ chọn một trong ba cách để thể hiện nồng độ của hỗn hợp.

Mô tả định tính

Được sử dụng chủ yếu trong ngôn ngữ không chính thức và phi kỹ thuật, mô tả định tính về nồng độ của hỗn hợp được thể hiện dưới dạng tính từ, biểu thị một cách khái quát mức độ tập trung mà một giải pháp có..

Theo cách này, mức độ tập trung tối thiểu theo mô tả định tính là dung dịch "pha loãng" và tối đa là "cô đặc".

Chúng tôi nói về các giải pháp pha loãng khi một dung dịch có tỷ lệ chất tan rất thấp tùy thuộc vào tổng thể tích của dung dịch. Nếu bạn muốn pha loãng dung dịch, bạn phải thêm một lượng dung môi lớn hơn hoặc tìm cách giảm chất tan.

Bây giờ, chúng ta nói về các dung dịch đậm đặc khi chúng có tỷ lệ chất tan cao tùy thuộc vào tổng thể tích dung dịch. Để cô đặc dung dịch, thêm chất tan hoặc giảm lượng dung môi.

Theo nghĩa này, mô tả định tính được gọi là phân loại này, không chỉ vì nó thiếu các phép đo toán học mà còn vì chất lượng thực nghiệm của nó (có thể được quy cho các đặc điểm thị giác, mùi và vị, mà không cần bằng chứng khoa học).

Phân loại theo độ hòa tan

Độ hòa tan của nồng độ biểu thị khả năng tối đa của chất tan có dung dịch, tùy thuộc vào các điều kiện như nhiệt độ, áp suất và các chất bị hòa tan hoặc lơ lửng.

Các dung dịch có thể được phân thành ba loại theo mức độ chất tan hòa tan tại thời điểm đo: dung dịch không bão hòa, bão hòa và siêu bão hòa.

- Các dung dịch chưa bão hòa là những dung dịch chứa một lượng chất tan nhỏ hơn mà từ đó dung dịch có thể hòa tan. Trong trường hợp này, giải pháp đã không đạt được nồng độ tối đa của nó.

- Dung dịch bão hòa là những dung dịch trong đó lượng chất tan tối đa đã được hòa tan trong dung môi ở nhiệt độ cụ thể. Trong trường hợp này, có sự cân bằng giữa cả hai chất và dung dịch không thể chấp nhận nhiều chất tan hơn (vì nó sẽ xảy ra kết tủa).

- Dung dịch siêu bão hòa có nhiều chất tan hơn dung dịch sẽ chấp nhận trong điều kiện cân bằng. Điều này đạt được bằng cách đun nóng dung dịch bão hòa, thêm chất tan hơn bình thường. Một khi lạnh, nó sẽ không tự động kết tủa chất tan, nhưng bất kỳ sự xáo trộn nào cũng có thể gây ra hiệu ứng này do tính không ổn định của nó.

Ký hiệu định lượng

Tại thời điểm nghiên cứu một giải pháp được sử dụng trong lĩnh vực khoa học hoặc kỹ thuật, cần có độ chính xác được đo và biểu thị bằng đơn vị, mô tả nồng độ theo các giá trị chính xác của khối lượng và / hoặc khối lượng.

Đó là lý do tại sao có một loạt các đơn vị được sử dụng để thể hiện nồng độ của một giải pháp trong ký hiệu định lượng của nó, được chia thành vật lý và hóa học, và lần lượt có các phân khu riêng.

Đơn vị của nồng độ vật lý là đơn vị của "nồng độ tương đối", được biểu thị bằng tỷ lệ phần trăm. Có ba cách để biểu thị nồng độ phần trăm: phần trăm khối lượng, tỷ lệ phần trăm theo thể tích và tỷ lệ phần trăm theo khối lượng.

Ngược lại, các đơn vị nồng độ hóa học dựa trên số lượng mol, tương đương trên gam, phần triệu và các đặc tính khác của chất tan đối với dung dịch.

Các đơn vị này là phổ biến nhất cho độ chính xác cao khi đo nồng độ, và đây là lý do tại sao chúng thường là những đơn vị bạn muốn biết để làm việc với các giải pháp hóa học.

Đơn vị tập trung

Như được mô tả trong các phần trước, khi tính toán nồng độ của một giải pháp một cách định lượng, các tính toán nên được điều chỉnh bởi các đơn vị hiện tại cho mục đích đó..

Ngoài ra, các đơn vị nồng độ được chia thành các đơn vị nồng độ tương đối, các đơn vị nồng độ pha loãng, các đơn vị dựa trên nốt ruồi và các đơn vị bổ sung khác..

Đơn vị nồng độ tương đối

Nồng độ tương đối là những nồng độ được biểu thị bằng tỷ lệ phần trăm, như đã được đặt tên trong phần trước. Các đơn vị này được chia thành tỷ lệ phần trăm khối lượng, tỷ lệ phần trăm khối lượng và tỷ lệ phần trăm khối lượng và được tính như sau:

- % khối lượng = khối lượng chất tan (g) / khối lượng của tổng dung dịch (g) x 100

- % thể tích = thể tích chất tan (ml) / thể tích của tổng dung dịch (ml) x 100

- % khối lượng / thể tích = khối lượng chất tan (g) / tổng thể tích dung dịch (ml) x 100

Trong trường hợp này, để tính khối lượng hoặc thể tích của tổng dung dịch phải thêm khối lượng hoặc thể tích của chất tan với dung môi.

Đơn vị nồng độ pha loãng

Đơn vị của nồng độ pha loãng là những đơn vị được sử dụng để thể hiện những nồng độ rất nhỏ đó ở dạng dấu vết trong dung dịch pha loãng; Việc sử dụng phổ biến nhất được trình bày cho các đơn vị này là tìm ra dấu vết của khí hòa tan trong một đơn vị khác, vì các tác nhân gây ô nhiễm không khí.

Các đơn vị này được biểu thị dưới dạng phần triệu (ppm), phần tỷ (ppb) và phần nghìn tỷ (ppt) và được thể hiện như sau:

- ppm = 1 mg chất tan / dung dịch 1 L

- ppb = 1 g chất tan / dung dịch 1 L

- ppt = 1 ng chất tan / dung dịch 1 L

Trong các biểu thức này, mg bằng miligam (0,001 g), g bằng microgam (0,000001 g) và ng bằng với nanogram (0,000000001 g). Các đơn vị này cũng có thể được thể hiện dưới dạng khối lượng / khối lượng.

Đơn vị nồng độ theo nốt ruồi

Đơn vị của nồng độ dựa trên số mol là các phần của phần mol, phần trăm mol, số mol và số mol (hai phần cuối được mô tả tốt hơn ở cuối bài).

Phần mol của một chất là phần của tất cả các phân tử cấu thành (hoặc nguyên tử) của nó như là một hàm của tổng số phân tử hoặc nguyên tử. Nó được tính như sau:

XMột = số mol chất A / tổng số mol trong dung dịch

Quy trình này được lặp lại đối với các chất khác trong dung dịch, có tính đến tổng của XMột + XB + XC ... phải bằng một.

Tỷ lệ mol hoạt động theo cách tương tự như XMột, chỉ có điều tùy thuộc vào tỷ lệ phần trăm:

Phần trăm mol của A = XMột x 100%

Trong phần cuối cùng, số mol và số mol sẽ được thảo luận chi tiết.

Hình thức và tính quy tắc

Cuối cùng, có hai đơn vị tập trung hiện đang không sử dụng: hình thức và tính quy tắc.

Hình thức của một giải pháp đại diện cho số gram công thức trọng lượng trên mỗi lít của tổng giải pháp. Nó được thể hiện như sau:

F = số P.F.G / L giải pháp

Trong biểu thức này P.F.G bằng trọng lượng của mỗi nguyên tử của chất, tính bằng gam.

Thay vào đó, tính quy tắc biểu thị số lượng chất tan tương đương chia cho lít dung dịch, như được trình bày dưới đây:

N = gam dung dịch / L tương đương

Trong biểu thức đã nói, số gam chất tan tương đương có thể được tính bằng số mol H+, OH- hoặc các phương pháp khác, tùy thuộc vào loại phân tử.

Mật độ

Nồng độ mol hoặc mol của chất tan là đơn vị nồng độ hóa học biểu thị hoặc liên quan đến số mol của chất tan (n) có trong một (1) lít (L) của dung dịch.

Số mol được chỉ định bằng chữ in hoa M và để xác định số mol của chất tan (n) số gam của chất tan (g) được chia cho trọng lượng phân tử (MW) của chất tan.

Ngoài ra, trọng lượng phân tử PM của chất tan được lấy từ tổng khối lượng nguyên tử (PA) hoặc khối lượng nguyên tử của các nguyên tố hóa học, xem xét tỷ lệ mà chúng kết hợp để tạo thành chất tan. Do đó, các soluutos khác nhau có MP riêng (mặc dù điều này không phải luôn luôn như vậy).

Các định nghĩa này được tóm tắt trong các công thức sau đây được sử dụng để thực hiện các phép tính tương ứng:

Độ mol: M = n (số mol chất tan) / V (lít dung dịch)

Số mol: n = g chất tan / PM chất tan

Bài tập 1

Tính độ mol của dung dịch được pha với 45 g Ca (OH)2 hòa tan trong 250 mL nước.

Điều đầu tiên phải tính là trọng lượng phân tử của Ca (OH)2 (canxi hydroxit). Theo công thức hóa học của nó, hợp chất là một cation canxi và hai anion oxy hóa. Ở đây trọng lượng của một electron ít hơn hoặc bổ sung cho loài là không đáng kể, do đó, trọng lượng nguyên tử được lấy:

Số mol của chất tan sau đó sẽ là:

n = 45 g / (74 g / mol)

n = 0,61 mol Ca (OH)2

Thu được 0,61 mol chất tan nhưng điều quan trọng cần nhớ là các mol này được hòa tan trong 250 mL dung dịch. Theo định nghĩa của Molarity là nốt ruồi trong một lít hoặc 1000 mL, sau đó phải thực hiện quy tắc đơn giản ba để tính toán số mol trong 1000 mL dung dịch đã nói

Nếu trong 250 mL dung dịch có => 0,61 mol chất tan

           Trong 1000 mL dung dịch => x Có bao nhiêu mol??

x = (0,61 mol) (1000 mL) / 250 mL

X = 2,44 M (mol / L)

Một cách khác

Một cách khác để có được nốt ruồi để áp dụng công thức yêu cầu bạn lấy 250 mL đến lít, cũng áp dụng quy tắc ba:

Nếu 1000 ml => là 1 lít

250 ml => x Có bao nhiêu lít?

x = (250 mL) (1 L) / 1000 mL

x = 0,25 L

Thay thế sau đó trong công thức Molarity:

M = (0,61 mol chất tan) / (0,25 L dung dịch)

M = 2,44 mol / L

Bài tập 2

Điều đó có nghĩa là dung dịch HCl là 2,5 M?

Dung dịch HCl là 2,5 mol, nghĩa là một lít của nó đã hòa tan 2,5 mol axit clohydric.

Bình thường

Độ chuẩn hoặc nồng độ tương đương là đơn vị nồng độ hóa học của các dung dịch được chỉ định bằng chữ in hoa N. Đơn vị nồng độ này biểu thị độ phản ứng của chất tan và bằng số lượng chất tương đương chất tan (Eq) giữa thể tích dung dịch được biểu thị bằng lít.

N = phương trình / L

Số lượng tương đương (Eq) bằng số gam chất tan giữa trọng lượng tương đương (PEq).

 Phương trình = g chất tan / PEq

Trọng lượng tương đương, còn được gọi là tương đương gram, được tính bằng cách lấy trọng lượng phân tử của chất tan và chia nó cho một yếu tố tương đương với mục đích tóm tắt trong phương trình được gọi là đồng bằng zeta (ΔZ).

PEq = PM / ΔZ

Tính toán

Việc tính toán tính chuẩn sẽ có một biến thể rất cụ thể trong hệ số tương đương hoặc ΔZ, điều này cũng phụ thuộc vào loại phản ứng hóa học mà các chất tan hoặc phản ứng tham gia. Một số trường hợp của biến thể này có thể được đề cập dưới đây:

-Khi nó là axit hoặc bazơ, ΔZ hoặc hệ số tương đương, nó sẽ bằng số lượng ion hydro (H+)  hoặc hydroxyl OH- có chất tan Ví dụ, axit sunfuric (H2VẬY4) có hai tương đương vì nó có hai proton axit.

-Khi nói đến các phản ứng oxy hóa - khử ΔZ sẽ tương ứng với số lượng điện tử tham gia vào quá trình oxy hóa hoặc khử tùy thuộc vào trường hợp cụ thể. Ở đây có vai trò cân bằng các phương trình hóa học và đặc điểm kỹ thuật của phản ứng.

-Ngoài ra, hệ số tương đương hoặc ΔZ này sẽ tương ứng với số lượng ion kết tủa trong các phản ứng được phân loại là kết tủa.

Bài tập 1

Xác định định mức 185 g Na2VẬY4 đó là trong 1,3 L của giải pháp.

Trọng lượng phân tử của chất tan trong dung dịch này sẽ được tính trước:

Bước thứ hai là tính hệ số tương đương hoặc ΔZ. Trong trường hợp này, vì natri sunfat là muối, hóa trị hoặc điện tích của cation hoặc kim loại Na+, sẽ được nhân với 2, là chỉ số của công thức hóa học của muối hoặc chất tan:

Na2VẬY4 => ΔZ = Cation Valencia x Subindex

ΔZ = 1 x 2

Để có được trọng lượng tương đương, nó được thay thế trong phương trình tương ứng của nó:

 PEq = (142.039 g / mol) / (2 Eq / mol)

 PEq = 71,02 g / phương trình

Và sau đó bạn có thể tiến hành tính toán số lượng tương đương, một lần nữa sử dụng một phép tính đơn giản khác:

Phương trình = (185 g) / (71,02 g / phương trình)

Số lượng tương đương = 2.605 Eq

Cuối cùng, với tất cả các dữ liệu cần thiết, tính quy tắc hiện được tính bằng cách thay thế theo định nghĩa của nó:

 N = 2.605 Eq / 1,3 L

N = 2,0 N

Phân tử

Molality được chỉ định bởi chữ cái viết thường m và bằng số mol chất tan có trong một (1) kilôgam dung môi. Nó cũng được gọi là nồng độ molal và được tính theo công thức sau:

m = mol chất tan / Kg dung môi

Trong khi Molarity thiết lập mối quan hệ của số mol chất tan có trong một (1) lít dung dịch, thì độ mol liên quan đến số mol chất tan tồn tại trong một (1) kilogam dung môi.

Trong những trường hợp dung dịch được pha chế với nhiều hơn một dung môi, độ mol sẽ biểu thị giống như số mol của chất tan trên mỗi kilogam hỗn hợp các dung môi.

Bài tập 1

Xác định số mol của dung dịch được pha chế bằng cách trộn 150 g sucrose (C12H22011) với 300 g nước.

Trọng lượng phân tử của sucrose được xác định trước tiên để tiến hành tính toán số mol chất tan của dung dịch này:

Số mol sucrose được tính:

n = (150g sucrose) / (342.109 g / mol)

n = 0,438 mol sucrose

Sau khi gam dung môi được lấy đến kilôgam để áp dụng công thức cuối cùng.

Thay thế sau đó:

m = 0,438 mol sucrose / 0,3 kg nước

m = 1,46 mol C12H22011/ Kg H2Ôi

Mặc dù hiện tại có một cuộc tranh luận về biểu hiện cuối cùng của molality, kết quả này cũng có thể được thể hiện như sau:

1,26 m12H22011 hoặc 1,26 mol

Trong một số trường hợp, nó được coi là thuận lợi để biểu thị nồng độ của dung dịch theo tỷ lệ mol, vì khối lượng của chất tan và dung môi không bị dao động nhẹ hoặc thay đổi không phù hợp do ảnh hưởng của nhiệt độ hoặc áp suất; như nó làm trong các giải pháp với chất tan khí.

Ngoài ra, chỉ ra rằng đơn vị nồng độ này được đề cập đến một chất tan cụ thể không bị thay đổi bởi sự tồn tại của các chất hòa tan khác trong quá trình hòa tan.

Khuyến nghị và lưu ý quan trọng về nồng độ hóa chất

Thể tích dung dịch luôn lớn hơn dung môi

Khi các bài tập giải pháp được giải quyết, lỗi diễn giải thể tích của dung dịch như thể nó là dung môi phát sinh. Ví dụ: nếu một gram bột sô cô la hòa tan trong một lít nước, thì thể tích dung dịch không bằng một lít nước.

Tại sao không? Bởi vì chất tan sẽ luôn chiếm không gian giữa các phân tử dung môi. Khi dung môi có ái lực cao với chất tan, sự thay đổi thể tích sau khi hòa tan có thể gây cười hoặc không đáng kể.

Nhưng, nếu không, và thậm chí nhiều hơn nếu lượng chất tan lớn, sự thay đổi âm lượng phải được tính đến. Do đó: Vsolvente + Vsoluto = Vsolución. Chỉ trong các dung dịch pha loãng hoặc khi lượng chất tan nhỏ là hợp lệ Vsolvente = Vsolution.

Lỗi này phải được lưu ý rất nhiều đặc biệt là khi làm việc với các chất tan. Ví dụ, nếu thay vì hòa tan bột sô cô la, mật ong được hòa tan trong rượu, thì khối lượng mật ong thêm vào sẽ có tác động đáng kể đến tổng khối lượng của dung dịch.

Do đó, trong những trường hợp này, thể tích của chất tan phải được thêm vào dung môi.

Tiện ích của Molarity

-Biết độ mol của dung dịch đậm đặc cho phép thực hiện các phép tính pha loãng bằng công thức đơn giản M1V1 = M2V2, trong đó M1 tương ứng với Độ mol ban đầu của dung dịch và M2 Độ mol của dung dịch mà bạn muốn chuẩn bị từ dung dịch M1.

-Biết được độ mol của một giải pháp, bạn có thể dễ dàng tính được Định mức của giải pháp bằng công thức sau: Normality = số lượng tương đương x M

Các công thức không được ghi nhớ nhưng các đơn vị hoặc định nghĩa là

Tuy nhiên, bộ nhớ đôi khi không nhớ tất cả các phương trình liên quan đến tính toán tập trung. Đối với điều này, rất hữu ích để có một định nghĩa rõ ràng về từng khái niệm.

Từ định nghĩa, các đơn vị được viết bằng cách sử dụng yếu tố chuyển đổi để thể hiện những cái tương ứng với những gì bạn muốn xác định.

Ví dụ: nếu bạn có số mol và bạn muốn chuyển đổi nó thành tính chuẩn, hãy tiến hành như sau:

(mol / Kg dung môi) x (kg / 1000g) (g dung môi / mL) (mL dung môi / mL dung dịch) (1000mL / L) (Eq / mol)

Lưu ý rằng (g dung môi / mL) là mật độ của dung môi. Thuật ngữ (mL dung môi / mL dung dịch) dùng để chỉ khối lượng dung dịch thực sự tương ứng với dung môi. Trong nhiều bài tập, thuật ngữ cuối cùng này bằng 1, vì lý do thực tế, mặc dù nó không bao giờ hoàn toàn đúng.

Tài liệu tham khảo

  1. Nhập môn Hóa học- 1thứ Phiên bản Canada. Đơn vị định lượng nồng độ. Chương 11 Giải pháp. Lấy từ: opentextbc.ca
  2. Wikipedia. (2018). Nồng độ tương đương Lấy từ: en.wikipedia.org
  3. Dược phẩm. (2018). Nồng độ mol là gì? Lấy từ: Pharmafactz.com
  4. Whites, Davis, Peck & Stanley. Hóa học (Tái bản lần thứ 8). Học tập CENGAGE, p 101-103, 512, 513.
  5. Dung dịch nước-Molarity. Lấy từ: chem.ucla.edu
  6. Quimicas.net (2018). Ví dụ về tính quy phạm. Lấy từ: quimicas.net.