5 maneiras de calcular a concentração de uma solução

5 Método:

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Aprenda os conceitos básicos de concentração Calcula-se a concentração em gramas por litro Calcular a concentração como uma porcentagem ou partes por milhão Calcula-se a molaridade Realizar uma titulação para calcular a concentração

Em química, uma solução é uma mistura homogénea de duas coisas: soluto e ele solvente em que está dissolvido. o concentração É uma mistura de a quantidade de soluto que se dissolve no solvente. Há muitas razões para calcular a concentração de uma solução, mas a química envolvida é semelhante, se você tentar o nível de cloro em uma banheira de água quente ou de fazer uma análise crítica a partir de uma amostra de sangue. Este guia irá ensinar-lhe alguns dos princípios básicos da química no que diz respeito a soluções e depois guiá-lo através do processo de suas aplicações práticas comuns, tais como a manutenção de um aquário.

método 1Aprenda os conceitos básicos de concentração

Aprender o vocabulário. A concentração é uma proporção de uma substância e a quantidade de mistura total. Por exemplo, se você pretende misturar açúcar e vinagre para fazer uma experiência, você precisa calcular a concentração de açúcar na mistura. Esta é a forma como cada componente será descrita no relatório da química:

O açúcar é a soluto- É isto é, a substância que irá dissolver. Você deve medir a concentração do soluto.
O vinagre é o solvente- isto é, a substância irá dissolver-se em que algo.
Depois de fazer a mistura, você tem uma solução. Para calcular a concentração, você vai precisar do montante total da solução, que pode ser obtido somando os valores de soluto e do solvente.
Se você esquecer o que o soluto e do solvente que é, lembre-se este exemplo: açúcar e solutos que contém a letra "U", enquanto o vinagre e do solvente, a letra "V".

Saiba como escrever a concentração. Porque existem diferentes formas de expressar a "quantidade" de uma substância, há mais de uma maneira de escrever uma concentração. Estas são as formas mais comuns de fazer isso:

Gramas por litro (g / L). É simplesmente a massa de um soluto em gramas dissolvidos em um determinado volume de solução. Normalmente, é usado para soluções feitas a partir de solventes sólidos e líquidos, tal como no exemplo de solutos de açúcar e vinagre.
molaridade (M). O número de moles de um soluto, dividida pelo volume da solução. Geralmente, uma mole é uma unidade usada em química para descrever o número de átomos ou moléculas de uma substância.
Partes por milhão (ppm). O número de unidades (normalmente gramas ou miligramas) de um soluto encontrado em um milhão de unidades de a solução. Normalmente, é usado para soluções muito diluídas de água.
composição percentual. O número de partes (de novo, geralmente gramas) de soluto encontrada em cem partes de solução. O sinal de porcentagem (%) significa "por cento" para que você possa facilmente escrever a fracção como uma porcentagem.

método 2Calcula-se a concentração em gramas por litro

Compreender este método. Esta é uma forma útil de medir a concentração quando se dissolver um sólido num líquido e, quando se trata de soluções que envolvem medidas escala humana. Se o soluto é muito menos do que um grama ou se o solvente for muito menor do que um litro, provavelmente deve usar um dos outros métodos.

exemplo: encontra a concentração (em gramas por litro) de uma solução preparada por dissolução de 3 ml de sal de mesa, em 2000 ml de água. Escreva a resposta em gramas / litro.

Medição torna-se soluto gramas. Se o soluto (substância dissolvida no recipiente maior) já é em gramas, que vá directamente para o passo seguinte. Caso contrário, você precisa converter. Converso de outra unidade de massa (como kg) deve ser um procedimento simples se você orientar a taxa de conversão, mas fazê-lo a partir de unidades de volume (por exemplo litro) é mais complicada. Cada substância tem uma densidade que determina a quantidade de massa que pode encaixar num dado volume. Multiplique este volume de medição de densidade para o volume em gramas, mas antes de se certificar de que unidades de jogo.

No nosso exemplo, o sal é um soluto. Ele é medido em uma unidade de volume (ml), por isso vamos precisar converter em gramas.
A densidade de sal de mesa é 1,15 g / ml. Se o problema não fornecer essa informação, pode ser necessário para pesquisar seu livro ou em um banco de dados de produtos químicos. Você precisa ter certeza de encontrar a densidade nas unidades que empregam (gramas por ml), ou convertê-lo para a unidade correta.
Para encontrar a massa de sal em 3 ml, 3 ml calcula x (/ _{1 mL}) = 3.45 gramas de sal.

À medida que o solvente se converte em litros. Geralmente, o solvente e deve ser medida numa unidade de volume, de modo que a conversão é bastante simples. Se você já está expressa em litros, passe para a próxima etapa.

No nosso exemplo, temos 2000 ml de água e a necessidade de converter litros.
Há 1000 ml por litro, de modo que a conversão para calcular (/ _{1000 ml}) X (2000 ml) = 2 litros de água.
Note-se que organizar a conversão para que as unidades foram cancelados em mililitros (uma na parte superior e um na parte inferior). Se tivéssemos escrito como / _{1? L} x 2000 ml, tinha obtido um resultado sem significado.

Dividir o solvente a partir do soluto. Agora que temos a medida do soluto em gramas e medido em litros de solvente, calcular a concentração em g / L será tão simples como fazer uma divisão:

No nosso exemplo, / _{2 litros de água} = uma concentração de 1,725 g de sal / L .

Fórmula adequado para grandes quantidades de soluto. Tecnicamente, calcula-se a concentração em volume usando toda a solução, o que significa que os volumes de solvente e soluto são adicionados. Ao dissolver uma pequena quantidade de um sólido com uma grande quantidade de um líquido, isto raramente faz uma grande diferença, para que possa ignorar o soluto sem problemas e utilizar apenas o volume de solvente, tal como antes. Se o volume do soluto é suficiente para mudar visivelmente o volume, você deve alterar a fórmula para: (gramas de soluto) / (litros de soluto + litros de solvente).

No nosso exemplo, / (_{2 litros de água} + 0.003 litros de sal) = 1,722 g / L.
A diferença entre isso ea nossa resposta anterior é de 0,003 g / L. Esta é uma diferença pequena, provavelmente menos do que a precisão de nossas ferramentas de medição.

método 3Calcular a concentração como uma porcentagem ou partes por milhão

Ele compreende o método. Utilize este método se você for solicitado para encontrar a "composição percentual" ou "percentagem em peso". Em química, muitas vezes você vai concentrar-se na massa de uma substância. Depois de saber as massas de soluto e do solvente, você pode encontrar a percentagem de soluto com bastante facilidade, comparando os dois montantes.

exemplo: 10 gramas de chocolate em pó dissolvido em 1,2 litros de água quente. Em primeiro lugar, calcular a percentagem da solução representa a quantidade de chocolate e depois escreve o resultado em partes por milhão.

Converte medidas gramas. Se as medições fornecidas são expressas em unidades de volume (como litros ou mililitros), você precisa convertê-los para uma unidade de gramas de massa-ie. Porque cada substância tem uma densidade específica (massa por volume), você precisa descobrir as características específicas da substância antes que ele possa fazer a conversão:

Olhar para a densidade da substância no seu livro de texto ou a Internet. convertidos densidade, de modo que é expresso em gramas por (a unidade de volume utilizado no problema), se não for. Multiplicado pela densidade de volume da substância e ter a massa em gramas.
exemplo: Você tem 1,2 litros de água. A densidade da água é de 1000 gramas por litro, assim calculado (/ _{1? L}) X 1,2 L = 1200 gramas.
Porque o nosso soluto, chocolate, agora é medido em gramas, não é necessário virar.

Calcule a composição percentual. Uma vez que você tem a massa do soluto e do solvente (ambos em gramas), use esta fórmula para calcular a composição percentual: (/ (_{gramas de soluto + gramas de solvente})) X 100.

Temos 10 gramas de chocolate e descobriu que existem 1200 gramas de água. A solução completa (soluto + solvente) tem uma massa de 10 + 1200 = 1210 gramas.
A concentração da solução de chocolate em todo o = / _{(1210 gramas de solução)} = 0,00826
Multiplicar este número por 100 para obter a percentagem: 100 x 0,00826 = 0,826, de modo a que a mistura contém 0,826% de chocolate.

Calcular as partes por milhão. A percentagem, na verdade, significa "partes por centena", de modo que as partes por milhão são calculados de um modo semelhante. A fórmula é: (/ (_{gramas de soluto + gramas de solvente})) X 1 000 000. Em notação científica, isso é expresso da seguinte forma: (/ (_{gramas de soluto + gramas de solvente})) X 10.

No nosso exemplo, / _{(1210 gramas de solução)} = 0,00826.
0,00826 x 10 = 8260 partes por milhão de chocolates.
Geralmente, as partes por milhão são utilizadas para medir as concentrações muito pequenas, que são menos convenientes para escrever como percentagens. Por conveniência, vamos usar o mesmo exemplo neste ponto.

método 4Calcula-se a molaridade

Determine o que você precisa para este método. Para calcular a molaridade, você precisa saber quantos moles estão em soluto, mas você pode encontrá-los facilmente se você sabe a massa do soluto e sua fórmula química. Se você não tem esta informação ou se você nunca ensinou o conceito de "toupeira", no contexto da química, utiliza um método diferente.

Exemplo: O que é a molaridade de uma solução criada por dissolução de 25 gramas de hidróxido de potássio em 400 ml de água?
Se a unidade de medida do soluto não é gramas, você deve primeiro converter.

Calcula-se a massa molar do soluto. Cada elemento químico tem uma "massa molar" (MM) conhecida, que é a massa contida em uma mole do referido elemento. Estas massas molares tem o mesmo valor que a massa atómica mostrado na tabela periódica, geralmente sob o símbolo químico e o nome de cada item. Simplesmente soma das massas molares dos elementos de soluto para encontrar a massa molar do soluto.

O nosso exemplo utiliza hidróxido de potássio como um soluto. Olhe para esta substância no seu livro ou em um banco de dados on-line para encontrar a fórmula química: KOH.
Usa uma tabela periódica ou uma fonte on-line para encontrar a massa atómica do elemento: K = 39, O = 16, H = 1.
Resumindo, as massas atómicas e digite "g / mol" para a massa molar. 39 + 16 + 1 = 56 g / mol.
Se tivermos uma molécula com mais de um átomo com o mesmo, a soma de massa atómica, uma vez para cada átomo. Por exemplo, H₂O com uma massa molar de 1 + 1 + 16 = 18 g / mol.

Calcular a quantidade de soluto em moles. Depois de ter a massa molar (g / mol), você pode converter gramas para moles. Você sabe a quantidade de solutos em gramas, de modo que a conversão para calcular (massa de soluto em gramas) x (/ _{massa molar}) Para chegar a toupeira resposta.

No nosso exemplo, uma vez que temos a 25 g de uma substância que tem uma massa molar de 56 g / mol, calculado 25g X (/ _{56 g / mol}) = Cerca de 0,45 moles de KOH em nossa solução.

Halla molaridade dividindo o volume em litros da solução. A molaridade é definida como a proporção de moles de soluto litros de solução. Se necessário, converte o volume da solução a litros e, em seguida, executa o cálculo.

No nosso exemplo, temos 400 ml de água, que podem ser convertidos em 0,4 litros.
KOH em molaridade da solução é / _0,4L = 1.125 M (Molaridade). Você vai ter um pouco mais preciso, se você usar uma calculadora e você não arredondar números para a resposta final etapa.
Normalmente, você pode ignorar o volume do soluto, porque raramente faz uma grande diferença. Se adicionar suficiente para mudar visivelmente o volume de soluto, mede o volume da solução final e usá-lo.

método 5fazer uma titulação para calcular a concentração

Considere o momento certo para um grau. Um grau é uma técnica química utilizada para calcular a quantidade de um soluto presente numa solução. Para realizar uma titulação, cria uma reacção química entre o soluto e o outro reagente (geralmente também é dissolvido numa solução líquida). Desde conhecer a quantidade precisa do segundo reagente e a equação química para a reacção entre ele e o soluto, pode-se calcular a quantidade deste último através da medição da quantidade de reagente a necessidade de adicionar antes de a reacção ficar completa com o soluto.

Portanto, os graus pode ser muito útil para calcular a concentração de uma solução quando você não sabe o quanto soluto originalmente foi adicionado.
Se você sabe o quanto soluto está na solução, não é necessário realizar uma titulação. Simplesmente mede o volume da solução e calcula a concentração, tal como foi feito na primeira secção deste artigo.

Instalar o equipamento para o grau. As qualificações precisas exigem um equipamento químico limpo, preciso e profissional. Estabelece um espaço para realizar o processo com um balão de Erlenmeyer ou de um balão sob uma bureta calibrado ligado a um suporte. A ponta da bureta deve estar no colo do balão ou copo, sem tocar em qualquer lugar.

Certifique-se de ter limpo, enxaguado com água deionizada e deixa-se secar todo o equipamento anteriormente.

Encha o balão e burette. Mede com precisão uma pequena quantidade da solução numa concentração não sabe. Quando o soluto é dissolvido, que se espalha uniformemente em toda a solução de modo a que a concentração desta pequena amostra é a mesma que a solução original. Encher a bureta com uma solução que tem uma concentração conhecida e fazendo reagir com a solução que irá analisar. Para registar o volume exacto da solução na bureta, tem de subtrair o volume final a fim de encontrar a solução total utilizada na reacção.

Nota: Se a reacção entre a solução no bureta e a concentração desconhecida do soluto no frasco mostra qualquer sinal visual de reacção, é necessário adicionar um indicador. Em química, os indicadores são os produtos químicos que permitem que uma solução seja visível no tempo de uma reacção atinge o seu ponto de equivalência ou ponto final. Geralmente eles usado em titulações ácido-base que envolvem e reacções redox, mas há uma grande variedade de outros indicadores. Consulte um livro de química ou um guia on-line para encontrar o indicador adequado para a reação.

titulação começa. Aos poucos, adicione a solução burette (chamado "Titler") ao balão. Usando um agitador magnético ou uma vareta de vidro para agitar suavemente as soluções à medida que reagem. Se as soluções visivelmente reagir, você vai ver sinais de reação (mudança de cor, bolhas, treinamento de produtos, etc.). Se você usar um indicador, você pode ser capaz de ver flashes de cor à medida que cada gota vem da bureta para o balão.

Se os resultados da reacção de uma alteração no pH ou potencial, pode introduzir leitores pH ou potenciómetros no balão para monitorar o progresso da reacção.
Para alcançar um grau mais preciso, monitora o pH ou potencial como você fez antes. Lendo os registros após a adição de pequenas quantidades do Titler fixo. Grafica o pH ou potencial da solução em relação ao volume de titulante adicionado. Você vai ter mudanças bruscas na inclinação da curva nos pontos de equivalência da reação.

Retarda o grau. Como a reação se aproxima de seu titulação ponto final retarda a uma queda de taxa a gota. Se você usar um indicador, você pode perceber que os flashes de cor que dá persistir por mais tempo. Os rendimentos mais lentamente possível até obter o gotejamento exata que provoca a reação para atingir o seu objectivo. Para os indicadores, normalmente você vai encontrar o mais rapidamente possível mudar de cor persistente na reação.

Grave o volume final no burette. Subtraindo o volume inicial da bureta, você pode encontrar o volume exato de titulante usada.

Calcular a quantidade de soluto na solução. Utiliza equação reagente químico entre o titulador e a solução para encontrar as moles do soluto no balão. Depois de encontrar os moles de soluto, você pode simplesmente dividir entre o volume da solução no frasco para encontrar a molaridade do último, ou converter para gramas e dividir pelo volume da solução para encontrar a concentração em g / L . Isso vai exigir uma compreensão básica de estequiometria.

Por exemplo, suponha que usar 25 ml de NaOH 0,5 M para titular uma solução de HCl e água até ao seu ponto de equivalência. solução de HCl tinha um volume de 60 ml antes da titulação. Quantos moles de HCl está em nossa solução?
Para começar, vamos olhar para a equação química para a reação do NaOH e HCl: NaOH + HCl gt; H₂O + NaCl
Neste caso, uma molécula de NaOH reage com uma molécula de HCl para criar produtos (água e NaCl). Por conseguinte, uma vez que suficiente NaOH adicionado para neutralizar todo o HCl, o número de moles de NaOH consumido na reacção é igual ao número de moles de HCl no balão.
Portanto, encontramos a quantidade de NaOH mol. 25 ml de NaOH = 0,025 x l de NaOH (0,5 mol de NaOH / 1 L) = 0,0125 moles de NaOH.
Como a equação de reação deduziu que os moles de NaOH consumidos são iguais aos moles de HCl na solução, sabemos que 0,0125 moles de HCl na solução.

Calcula-se a concentração da solução. Agora que você sabe a quantidade de soluto em sua solução, ele vai ser fácil para determinar a concentração em termos de molaridade. Simplesmente dividindo o número de moles do soluto na solução entre o volume da solução de amostra (não entre o volume da maior fonte de onde você tirou a amostra). O resultado é a molaridade da solução!

Para determinar a molaridade para o nosso exemplo acima, basta dividir as moles de HCl entre o volume no balão. 0,0125 moles de HCl x (1 / 0.060 G) = HCl 0,208 M.
Para converter a molaridade g / L, ppm ou composição percentual, é necessário converter moles de soluto a uma massa (usando a massa molar do composto de soluto). Para ppm e composição percentual, também você precisa para transformar o volume de sua solução para uma massa (usando um fator de conversão como a densidade ou simplesmente pesando a solução) e depois multiplique por 10 ou 10, respectivamente.

dicas

Enquanto o soluto e o solvente pode estar em diferentes estados da matéria (sólido, líquido ou gás) a ser separada, a solução formada quando o solvente dissolve o soluto está no mesmo estado de matéria solvente.
Utilizar apenas um recipiente de plástico ou de vidro transparente para efectuar a titulação.