Stężenie molowe roztworów. Jakie jest stężenie masowe roztworu?

Chemia analityczna, przeprowadzanie reakcji, przeprowadzanie eksperymentów biotechnologicznych, badanie wpływu leków na zwierzęta laboratoryjne i wiele innych obszarów działalności naukowej wymaga określenia, obliczenia, oceny wpływu zawartości substancji na jakikolwiek proces. Stężenie roztworów - wartość zawartości składnika. Istnieje wiele sposobów wyrażenia liczby wskaźników konkretnego związku w systemie, a ich wykorzystanie zależy od zadań badacza.

Sposoby wyrażania stężeń

Najczęstsze sposoby wyrażania stężenia substancji w systemie to ułamek masowy i molarność. Pierwszy oznacza procent wagowy składnika w 100 ml roztworu. Chromatograficzne metody badań wykorzystują procenty objętościowe, czyli zamiast gramów, zawartość substancji podawana jest w mililitrach. Stężenie molowe roztworu jest również powszechną metodą obliczeniową. Jego istotą jest wyrażanie zawartości substancji w molach na litr. W chemii analitycznej często stosuje się takie pojęcie, jak normalne stężenie. Wskazuje liczbę ekwiwalentów substancji zawartej w roztworze. Na przykład, jeśli jako substancję stosuje się kwas siarkowy (H2SO4), wówczas normalność oznacza w tym przypadku dwukrotny spadek stężenia molowego, ponieważ dwa atomy wodoru zawarte są w jednej cząsteczce. W przypadku kwas chlorowodorowy (HCl), oba tryby ekspresji będą równe.

Więcej o stężeniu molowym

To, co rozumie się przez stężenie molowe roztworu, wskazano powyżej. Jednak laika naturalnie ma pytanie: co oznacza termin "mole"? Pojęcie to obejmuje pewną ilość substancji, w szczególności jej atomy, cząsteczki, równe ilości zawartej w 12 g węgla, a mianowicie jej stabilny izotop ¹² C. Ilość substancji oblicza się, dzieląc jej ciężar przez masa cząsteczkowa które można obliczyć na podstawie składu atomowego. W układzie okresowym dla każdego elementu znajduje się wskaźnik jego masy równy 1 módlcie się.

Przykłady wykorzystania stężenia molowego

Stężenie wodnego roztworu kwasów zwykle oblicza się w molach lub równoważnikach. Wynika to z ich agresywności, która wymaga szybkiego przeniesienia substancji do wody, dlatego łatwiej jest obliczyć wymaganą objętość niż zważyć. Obliczenia przeprowadza się, dzieląc masę na mol.

Innym powodem jest zastosowanie kwasów w reakcjach zobojętniania, które na przykład mogą być użyteczne w metodach analizy miareczkowej w celu określenia stężenia alkaliów. Normalnie aktywnie używa się tutaj. Po prostu, kwas siarkowy neutralizuje wodorotlenek potasu potrzeba 2 razy mniej niż sól, ponieważ zawiera więcej atomów wodoru.

Innym obszarem, w którym stężenie molowe jest koniecznie stosowane, jest wytwarzanie mieszanin substancji o określonym stosunku molekuł lub przeprowadzaniu reakcji. Ten sposób wyrażania zawartości substancji jest bardziej informacyjny, ponieważ tylko jednostki wchodzą w interakcje ze sobą. Podczas pracy z gazami stężenie molowe jest najlepszym sposobem obliczenia, ponieważ trudno jest zważyć lotne substancje, więc obliczenia odbywają się objętościowo.

Koncentracja masy

Stężenie masowe roztworu substancji jest najpowszechniejszą i najprostszą metodą wyrażenia ilościowego. Często jest stosowany praktycznie w laboratoriach do ważenia związków stałych. W oparciu o potrzebę przeliczenia na inne stężenia przeprowadza się przy publikacji wyników. Objętość ciał stałych można zmierzyć, ale uzyskuje się więcej niepotrzebnych manipulacji.

Stężenie masowe stosuje się w przypadku pracy z systemami wieloskładnikowymi, na przykład złożonymi obiektami naturalnymi, wodą, masą roślin, glebami. Stosuje się go w badaniu mieszaniny o nieznanym składzie, przygotowaniu podłoża mikrobiologicznego. Pewna próbka mieszanin substancji, na przykład, jest brana do badań przy użyciu spektroskopii UV i innych metod analitycznych. Ta metoda pomiaru stężenia substancji jest stosowana, gdy nie ma potrzeby przeprowadzania wyraźnej reakcji w celu przygotowania roztworów do odkażania za pomocą uproszczonej metody przeliczania, jeżeli naukowiec określił pożądaną masę na podstawie proporcji.

Wartość stężenia jonów

Jak wspomniano wcześniej, stężenie jonów w roztworze często oblicza się na podstawie normalności. Wynika to z faktu, że gdy interakcja zachodzi na poziomie cząsteczek, to te cząsteczki reagują. Metoda ta jest również konieczna przy obliczaniu procesu elektrolizy soli. Ten ostatni jest dość aktywnie wykorzystywany w praktycznych działaniach. Na przykład, aby wyodrębnić rudy metali ciężkich. Za pomocą tej metody otrzymuje się fluor, chlor, metale są oczyszczane. Istotą elektrolizy jest to, że przy przejściu prąd stały przez roztwór elektrolitu za pomocą ujemnej i dodatniej elektrody (katody i anody), aniony i kationy przesuwają się do przeciwnych ładunków i są utlenione (lub zredukowane).

Inne sposoby wyrażania koncentracji rozwiązań

Stężenie roztworów oblicza się różnymi metodami, ponieważ w przyszłości wyniki są stosowane do różnych celów. Zwykle stosuje się frakcję molową dla mieszaniny gazów. Jest to stosunek molowy substancji do sumy wszystkich innych składników w układzie, wyrażony również w podanych wartościach.

Istnieje inny sposób obliczania stężenia, które jest używane rzadziej: molowości. Jest to mol substancji rozpuszczonej w 1 kg rozpuszczalnika. Stężenie roztworu soli lub innego składnika w warunkach silnego rozcieńczenia przy obliczaniu molarności i molowości będzie prawie równe.

Przygotowanie roztworów, w oparciu o metodę obliczeń

W zależności od tego, w jaki sposób wyrażane jest stężenie, przygotowanie roztworów może odbywać się na kilka sposobów.

Ważenie Jeżeli konieczne jest przygotowanie 100 ml mieszaniny, wówczas pobiera się próbkę substancji równą jej zawartości procentowej. Jeśli to konieczne, wykonać mniejszą lub większą objętość ponownego obliczania płynu, wykonując proporcje lub proporcje. Na przykład, musisz zrobić 50 ml 2% roztworu substancji. Aby określić w tym przypadku ilość próbki wystarczy podzielić 2 razy 2 razy, czyli 1 g substancji. Po ważeniu zawsze możesz dokonać przeliczenia na stężenie molowe.

Pomiar objętości służy do przygotowania mieszanin ciekłych. Możesz przeliczyć ilość jakiejkolwiek koncentracji. Zasadniczo przygotowuje się w ten sposób roztwory molowe i normalne.

Wniosek

Pomimo prostoty wyznaczania i obliczania frakcji masowej, stężenie roztworów wyrażone w jednostkach molowych jest wygodniejsze. Naukowcy przez cały czas aktywnie korzystają z metod ponownego obliczania. Oblicza się masę substancji, a następnie roztwór wyraża się w stężeniu molowym, łącząc w ten sposób zalety obu metod. Dlaczego ta ostatnia metoda obliczeń jest bardziej poprawna naukowo? Substancje o równych stężeniach molowych zawierają tę samą liczbę cząsteczek. To właśnie stężenie pozwala jednoznacznie określić pożądaną ilość substancji do reakcji. Część masowa jest raczej pomocnicza, co upraszcza niektóre procesy. Jest on często wykorzystywany przez mikrobiologów do uzyskania określonego stosunku biomasy bakteryjnej do środowiska. Wynika to z faktu, że naukowcy badają związki wielkocząsteczkowe i wygodniej jest im wyrażać stosunek substancji w masie. Dla chemików i fizyków podstawowe znaczenie ma molowe stężenie roztworów. Numeryczna charakterystyka zawartości substancji jest konieczna w prawie wszystkich naukach przyrodniczych.