ריכוז כימי: ביטוי, יחידות, מולליות - כִּימִיָה - 2025

הריכוז הכימי הוא המדד המספרי של הכמות היחסית של מומס בתמיסה. מדידה זו מבטאת יחס של המומס לכמות או נפח של הממס או התמיסה ביחידות ריכוז. המונח "ריכוז" קשור לכמות המומסים הקיימת: פתרון יהיה מרוכז יותר ככל שיש לו יותר מומסים.

יחידות אלה יכולות להיות פיזיות כאשר לוקחים בחשבון את גודל המסה ו / או הנפח של רכיבי התמיסה או הכימיקלים, כאשר ריכוז המומס בא לידי ביטוי במונחים של שומות או מקבילותיו, תוך לקיחת המספר של אבוגדרו כמייחסות.

מאת לייאם, מתוך ויקימדיה

לפיכך, באמצעות משקולות מולקולריות או אטומיות, ומספרו של אבוגדרו, ניתן להמיר יחידות פיזיקליות ליחידות כימיות כאשר מבטאים ריכוז של מומס נתון. לכן ניתן להמיר את כל היחידות לאותו פתרון.

תמיסות מדוללות ומרוכזות

איך אתה יכול לדעת אם ריכוז מדולל מאוד או מרוכז? במבט ראשון על ידי ביטוי של כל אחד מתכונותיו האורגנולפטיות או הכימיות; כלומר, אלה שהחושים תופסים או שאפשר למדוד אותם.

בתמונה העליונה נראה דילול של ריכוז דישלומט אשלגן (K ₂ Cr ₂ O ₇ ) המציג צבע כתום. משמאל לימין, תוכלו לראות כיצד הצבע יורד בעוצמה ככל שדילול הריכוז מוסיף יותר ממס.

דילול זה מאפשר להשיג בדרך זו ריכוז מדולל מריכוז. הצבע (ותכונות "נסתרות" אחרות בליבתו הכתומה) משתנה באותו אופן שעושה ריכוזו, ביחידות פיזיקליות או כימיות.

אך מהן יחידות הריכוז הכימיות? ביניהם ניתן למצוא את המולאריות או הריכוז הטוחן של תמיסה, המתייחסת לשומות המומסים לפי הנפח הכולל של התמיסה בליטר.

ישנה גם מוליות או נקראת גם ריכוז מולול, המתייחסת לשומות של המומס אך נמצאות בכמות סטנדרטית של הממס או הממס שהם בדיוק קילוגרם אחד.

ממס זה יכול להיות טהור או אם התמיסה מכילה יותר ממס אחד, המולאליות תהיה שומות של מומסים לקילוגרם מתערובת הממס.

והיחידה השלישית לריכוז כימי היא הנורמליות או הריכוז הנורמלי של תמיסה המבטאת את מספר המקבילות הכימיות של המומס לליטר של התמיסה.

היחידה בה מתבטאת הנורמליות היא בשווי ערך לליטר (משקל / ל"ל) וברפואה ריכוז האלקטרוליטים בסרום האנושי מתבטא במיליוני ערך לליטר (mEq / l).

דרכי הבעת ריכוז

ניתן לציין את ריכוז הפיתרון בשלושה דרכים עיקריות, למרות שיש להם מגוון גדול של מונחים ויחידות עצמן, שניתן להשתמש בהן כדי לבטא את המידה של ערך זה: תיאור איכותי, סימון כמותי, וסיווג במונחים. מְסִיסוּת.

בהתאם לשפה וההקשר בה אתם עובדים, תיבחר אחת משלוש דרכים לבטא את הריכוז של תערובת.

תיאור איכותי

המשמש בעיקר בשפה לא פורמלית ולא טכנית, התיאור האיכותי של ריכוז התערובת בא לידי ביטוי בצורה של תארים, המציינים בצורה כללית את רמת הריכוז שיש לפיתרון.

לפיכך, רמת הריכוז המינימלית לפי התיאור האיכותי היא של פיתרון "מדולל", והמקסימום הוא זה של "מרוכז".

אנו מדברים על תמיסות מדוללות כאשר לתמיסה יש פרופורציה נמוכה מאוד של מומסים כפונקציה של נפח הפתרונות הכולל. אם ברצונך לדלל תמיסה, הוסף עוד ממס או מצא דרך להפחית את המומס.

כעת, אנו מדברים על פתרונות מרוכזים כאשר יש להם אחוז גבוה של מומסים כפונקציה של נפח התמיסה הכולל. כדי לרכז תמיסה, הוסף עוד מומסים, או צמצם את כמות הממס.

במובן זה סיווג זה נקרא תיאור איכותי, לא רק מכיוון שהוא חסר מדידות מתמטיות אלא גם בגלל איכותו האמפירית (ניתן לייחס אותו לתכונות ויזואליות, ריחות וטעמים, ללא צורך בבדיקות מדעיות).

סיווג לפי מסיסות

המסיסות של ריכוז מציינת את יכולת המומס המרבית שיש לפיתרון, בהתאם לתנאים כמו טמפרטורה, לחץ והחומרים המומסים או בהשעיה.

ניתן לסווג פתרונות לשלושה סוגים בהתאם לרמת המומסים המומסים שלהם בזמן המדידה: תמיסות בלתי רוויות, רוויות וסופר רוויות.

- תמיסות בלתי רוויות הן כאלו המכילות כמות קטנה יותר של מומסים ממה שהפתרון יכול להמיס. במקרה זה, הפיתרון לא הגיע לריכוז המרבי שלו.

- תמיסות רוויות הן כאלו שבהן מומס הכמות המקסימאלית של המומס בממס בטמפרטורה ספציפית. במקרה זה יש שיווי משקל בין שני החומרים והתמיסה אינה יכולה לקבל יותר מומסים (מכיוון שהיא תשקע).

- לתמיסות העל-רוויות יש יותר מומסים ממה שהפתרון היה מקבל בתנאי שיווי משקל. זה מושג על ידי חימום של תמיסה רוויה, הוספת מומסים יותר מהרגיל. ברגע שהוא קר, הוא לא ישפיל את המומס באופן אוטומטי, אך כל הפרעה יכולה לגרום לאפקט זה בגלל חוסר היציבות שלו.

סימון כמותי

כאשר בוחנים פיתרון שישמש בתחום הטכני או המדעי, נדרש דיוק שנמדד ומתבטא ביחידות, המתאר את הריכוז בהתאם לערכי המסה ו / או הנפח המדויקים שלו.

זו הסיבה שקיימת סדרה של יחידות המשמשות לביטוי ריכוז הפתרון בסימון הכמותי שלהן, המחולקות לפיזיקלי וכימי, ובתורן יש חלוקות משנה משלהן.

יחידות הריכוזים הפיזיים הן של "ריכוז יחסי", המתבטאים במונחים של אחוזים. ישנן שלוש דרכים לבטא אחוזי ריכוז: אחוזי מסה, אחוזי נפח ואחוזי נפח.

במקום זאת, יחידות של ריכוזים כימיים מבוססות על כמויות טוחנות, מקבילות גרם, חלקים למיליון ומאפיינים אחרים של המומסים ביחס לתמיסה.

יחידות אלה הנפוצות ביותר לדיוק הגבוה שלהן בעת ​​מדידת ריכוזים, ומסיבה זו הן בדרך כלל אלה שתרצו לדעת לעבוד עם פתרונות כימיים.

יחידות ריכוז

כמתואר בסעיפים הקודמים, כאשר מאפיינים כמותית את ריכוז הפיתרון, על החישובים להיות מנוהלים על ידי היחידות הקיימות למטרה זו.

כמו כן, יחידות הריכוזיות מחולקות לאלה של ריכוז יחסי, לאלה של ריכוזים מדוללים, לאלה המבוססת על שומות ועוד.

יחידות ריכוז יחסית

ריכוזים יחסית הם אלה המתבטאים באחוזים, כפי שמופיע בסעיף הקודם. יחידות אלה מחולקות לאחוזי מסה-מסה, אחוז-נפח ואחוז-נפח ומחושבים כך:

- מסה% = מסה של מומס (g) / מסה של הפתרון הכולל (g) x 100

- נפח אחוז = נפח מומס (מיליליטר) / נפח תמיסה כוללת (מיליליטר) x 100

-% מסה / נפח = מסה של מומס (g) / נפח של תמיסה כוללת (מ"ל) x 100

במקרה זה, כדי לחשב את המסה או הנפח של הפיתרון הכולל, יש להוסיף את המסה או הנפח של המומס עם הממס.

יחידות של ריכוז מדולל

יחידות הריכוז המדולל הן אלה המשמשות לביטוי הריכוזים הקטנים מאוד שהם בצורת עקבות בתוך תמיסה מדוללת; השימוש הנפוץ ביותר עבור יחידות אלה הוא למצוא עקבות של גז אחד מומס באחר, כמו סוכנים המזהמים את האוויר.

יחידות אלה רשומות בצורה של חלקים למיליון (עמודים לדקה), חלקים למיליארד (ppb) וחלקים לטריליון (ppt) ומתבטאים באופן הבא:

- ppm = 1 מ"ג מומס / 1 ליטר

- ppb = תמיסת 1 מיקרוגרם / 1 ליטר

- ppt = 1 ng מומסים / פתרון 1 ליטר

בביטויים אלה, מ"ג שווה למיליגרם (0.001 גרם), מיקרוגרם שווה למיקרוגרם (0.000001 גרם), ו- ng שווה לננוגרם (0.000000001 גרם). יחידות אלה יכולות לבוא לידי ביטוי גם במונחים של נפח / נפח.

יחידות ריכוז כפונקציה של שומות

יחידות הריכוז המבוססות על שומות הן אלו של חלק השומה, אחוז השומה, המולאריות והמולוליות (שתי האחרונות מתוארות טוב יותר בסוף המאמר).

שבר השומה של החומר הוא החלק של כל מולקולות המרכיב (או האטומים) המרכיבים אותו כפונקציה של סך כל המולקולות או האטומים. זה מחושב כך:

X _A = מספר השומות של החומר A / המספר הכולל של השומות בתמיסה

הליך זה חוזר על עצמו לגבי שאר החומרים שבתמיסה, תוך התחשבות בכך שסכום ה- X _A + X _B + X _C … חייב להיות שווה לאחד.

אחוז השומה מעובד בצורה דומה ל- X _A , רק מבחינת אחוזים:

אחוז טוחן של A = X _A x 100%

החלק האחרון ידון בפירוט במולאריות ובמורידות.

פורמליות ונורמליות

לבסוף, ישנן שתי יחידות ריכוז שנמצאות בשימוש כרגע: פורמליות ונורמליות.

הפורמליות של תמיסה מייצגת את מספר נוסחת המשקל-גרם לליטר הפתרון הכולל. זה בא לידי ביטוי כ:

F = לא. פתרון PFG / L

בביטוי זה PFG שווה למשקלו של כל אטום של החומר, המתבטא בגרמים.

במקום זאת, הנורמליות מייצגת את מספר המקבילות המומסות המחולקות בליטר של תמיסה, כמובא להלן:

N = גרם שווה ערך של תמיסת L / L

בביטוי האמור ניתן לחשב את הגרמים השווים של המומסים לפי מספר השומות H ⁺ , OH ^- או שיטות אחרות, תלוי בסוג המולקולה.

מולאריות

המולאריות או הריכוז המולארי של מומס הוא יחידת הריכוז הכימית המבטאת או קושרת בין שומות המומס (n) הכלולות בליטר (1) ליטר (L) של התמיסה.

המולאריות מיועדת על ידי אות ההון M וכדי לקבוע את שומות המומס (n), גרם המומסים (g) מתחלק לפי המשקל המולקולרי (MW) של המומס.

באופן דומה, המשקל המולקולרי MW של המומס מתקבל מסכום משקלי האטום (PA) או המסה האטומית של היסודות הכימיים, בהתחשב בפרופורציה בה הם משתלבים ליצירת המומס. לפיכך, למומסים שונים יש ראש ממשלה משלהם (אם כי זה לא תמיד המקרה).

הגדרות אלה מסוכמות בנוסחאות הבאות המשמשות לביצוע החישובים המתאימים:

מולאריות: M = n (שומות של מומס) / V (ליטר תמיסה)

מספר שומות: n = גרם של מומסים / מגהWW של מומסים

תרגיל 1

חשב את המולאריות של תמיסה שמוכנה עם 45 גרם Ca (OH) ₂ מומסים ב 250 מ"ל מים.

הדבר הראשון שצריך לחשב את המשקל המולקולרי של Ca (OH) ₂ (סידן הידרוקסיד). על פי הנוסחה הכימית, התרכובת מורכבת מקטיון סידן ושני אניונים הידרוקסיליים. כאן המשקל של אלקטרון פחות או נוסף למין הוא זניח, ולכן נוקלים משקולות האטום:

מקור: גבריאל בוליבר

מספר השומות של המומס יהיה אז:

n = 45 גרם / (74 גרם / מול)

n = 0.61 שומן Ca (OH) ₂

מתקבלות 0.61 שומן של המומסים אך חשוב לזכור כי שומות אלו שומרות במומס של 250 מ"ל. מכיוון שההגדרה של מולאריות היא שומות בליטר או 1000 מ"ל, יש לבצע כלל פשוט של שלוש כדי לחשב את השומות שנמצאות ב- 1000 מ"ל מהפתרון האמור

אם ב- 250 מ"ל פיתרון יש => 0.61 ש"ח של מומסים

ב 1000 מ"ל פיתרון => x כמה שומות יש?

x = (0.61 מול) (1000 מ"ל) / 250 מ"ל

X = 2.44 M (mol / L)

דרך נוספת

הדרך השנייה להשיג את השומות ליישום הפורמולה מחייבת לקחת את 250 מ"ל לליטר, גם להחיל כלל של שלוש:

אם 1000 מ"ל => הם ליטר

250 מ"ל => x כמה ליטרים הם?

x = (250 מ"ל) (1 ליטר) / 1000 מ"ל

x = 0.25 ל '

החלפתם אז בנוסחת המולאריות:

M = (0.61 mol של מומס) / (0.25 ל 'תמיסה)

M = 2.44 מול / ל

תרגיל 2

מה המשמעות של פיתרון HCl להיות 2.5 מ '?

תמיסת ה- HCl היא 2.5 טוחנת, כלומר ליטר אחד ממנה מומס 2.5 mol של חומצה הידרוכלורית.

נוֹרמָלִי

הנורמליות או הריכוז המקביל הוא יחידת הריכוז הכימית של הפתרונות המיועדים לאות הכותרת N. יחידת ריכוז זו מציינת את תגובתיות המומס והיא שווה למספר המקבילות של המומס (Eq) חלקי בנפח התמיסה המתבטא בליטר.

N = משקל / ל

מספר המקבילות (Eq) שווה לגרמי המומסים מחולקים במשקל המקביל (PEq).

Eq = g מומס / PEq

המשקל השווה, או המכונה גם שווה ערך לגרם, מחושב על ידי השגת המשקל המולקולרי של המומס וחלוקתו בגורם שווה שלצורך סיכום המשוואה נקרא delta zeta (ΔZ).

PEq = PM / ΔZ

תַחשִׁיב

לחישוב הנורמליות תהיה שונות מאוד ספציפית בגורם המקביל או ב- ΔZ, שתלוי גם בסוג התגובה הכימית בה משתתף המין המומס או התגובה. להלן כמה מקרים של וריאציה זו:

-כאשר מדובר בחומצה או בסיס, ΔZ או הגורם המקביל, יהיו שווים למספר יוני מימן (H ⁺ ) או הידרוקסיל OH ^- שיש למומס. לדוגמה, לחומצה גופרתית (H ₂ SO ₄ ) יש שני שקולים מכיוון שיש לה שני פרוטונים חומציים.

כשמדובר בתגובות להפחתת חמצון, ΔZ יתאים למספר האלקטרונים המעורבים בתהליך החמצון או ההפחתה, תלוי במקרה הספציפי. כאן נכנסות לתמונה איזון של משוואות כימיות ומפרט התגובה.

כמו כן, גורם שווה ערך זה או ΔZ יתאים למספר היונים המשקעים בתגובות המסווגות כמשקעים.

תרגיל 1

קבע את הנורמליות של 185 גר 'של Na ₂ SO ₄ שנמצאה ב 1.3 ליטר של תמיסה.

תחושך תחילה המשקל המולקולרי של המומס בתמיסה זו:

מקור: גבריאל בוליבר

השלב השני הוא חישוב הגורם המקביל או ΔZ. במקרה זה, מכיוון שנתרן גופרתי הוא מלח, ^ישקול את הערך או המטען של הקטיון או Na ⁺ המתכת , אשר יוכפל ב -2, המהווה את התתית של הנוסחה הכימית של המלח או המומס:

Na ₂ SO ₄ => ∆Z = Valencia Cation x Subscript

∆Z = 1 x 2

כדי להשיג את המשקל השווה הוא מוחלף במשוואה המתאימה לו:

PEq = (142.039 גרם / מול) / (2 משקל / מול)

PEq = 71.02 גרם / משקל

ואז תוכלו להמשיך ולחשב את מספר המקבילות, שוב להיעזר בחישוב פשוט אחר:

כמות = = 185 גרם / (71.02 גרם / משקל)

מספר המקבילות = 2.605 ש"ח

לבסוף, עם כל הנתונים הדרושים, נורמליות מחושבת כעת על ידי החלפה על פי הגדרתה:

N = 2.605 משקל / 1.3 ל '

N = 2.0 N

המולליות

המולליות מיועדת על ידי האות הקטנה m והיא שווה לשומות המומסים שנמצאות בקילוגרם אחד (1) ממס. זה ידוע גם כריכוז מולול ומחושב על ידי הנוסחה הבאה:

m = שומות של מומס / ק"ג ממס

בעוד שהמולאריות קובעת את היחס בין השומות של המומס הכלול בליטר (1) של התמיסה, המולאליות מתייחסת לשומות המומס שקיימות בקילוגרם אחד (1) של ממס.

במקרים בהם הפתרון מוכן עם יותר ממס אחד, המולליות תבטא את אותן שומות של מומסים לקילוגרם מתערובת הממס.

תרגיל 1

קבע את המולליות של תמיסה שהוכנה על ידי ערבוב של 150 גרם סוכרוז (C ₁₂ H ₂₂ 0 ₁₁ ) עם 300 גרם מים.

משקלו המולקולרי של הסוכרוז נקבע תחילה כדי לחשב את שומות המומסים בתמיסה זו:

מקור: גבריאל בוליבר

מספר השומות של סוכרוז מחושב:

n = (150 גרם סוכרוז) / (342.109 גרם / מול)

n = 0.438 שומות של סוכרוז

לאחר מכן ממירים את גרם הממס לקילוגרמים על מנת להחיל את הנוסחה הסופית.

מחליף אז:

מ '= 0.438 ש"ח סוכרוז / 0.3 קילוגרם מים

m = 1.46 mol C ₁₂ H ₂₂ 0 ₁₁ / Kg H ₂ O

למרות שיש כרגע ויכוח על הביטוי הסופי למולאליות, ניתן לבטא תוצאה זו גם כ:

1.26 מ 'C ₁₂ H ₂₂ 0 ₁₁ או 1.26 מולאלית

לעיתים נחשב יתרון לבטא את ריכוז הפתרון מבחינת המולליות, שכן המוני המומס והממס אינם סובלים מתנודות קלות או משינויים לא תקינים כתוצאה מהשפעות הטמפרטורה או הלחץ; כפי שקורה בתמיסות עם מומס גזי.

יתרה מזאת, יצוין כי יחידת ריכוז זו המופנית למומס ספציפי אינה משתנה על ידי קיומם של מומסים אחרים בתמיסה.

המלצות והערות חשובות על ריכוז כימי

נפח התמיסה תמיד גדול מזה של הממס

כאשר נפתרים תרגילי הפיתרון, מתעוררת השגיאה בפירוש נפח התמיסה כאילו היה זה של הממס. לדוגמה, אם גרם אחד של שוקולד אבקת מומס בליטר אחד של מים, נפח התמיסה אינו שווה לזה של ליטר מים.

למה לא? מכיוון שהמומס תמיד יתפוס מקום בין מולקולות הממס. כאשר לממיס יש זיקה גבוהה למומסים, שינוי הנפח לאחר פירוק יכול להיות זניח או זניח.

אבל, אם לא, וביתר שאת אם כמות המומסים גדולה, יש לקחת בחשבון את שינוי הנפח. להיות ככה: Vsolvent + Vsolute = Vsolution. רק בתמיסות מדוללות או כאשר כמויות המומסים קטנות, תקף Vsolvent = Vsolution.

יש לזכור שגיאה זו במיוחד כאשר עובדים עם מומסים נוזליים. לדוגמה, אם במקום להמיס אבקת שוקולד, דבש מומס באלכוהול, אז נפח הדבש שנוסף ישפיע בולט על נפח התמיסה הכולל.

לכן במקרים אלה יש להוסיף את נפח המומס לזה של הממס.

השימוש במולאריות

הכרת המולאריות של תמיסה מרוכזת מאפשרת לבצע חישובי דילול באמצעות הנוסחה הפשוטה M1V1 = M2V2, כאשר M1 מתאים למולאריות הראשונית של הפיתרון ו- M2 את המולאריות של הפתרון שיש להכין מהפתרון. עם M1.

מתוך הכרת המולאריות של פיתרון, ניתן לחשב בקלות את הנורמליות שלה באמצעות הנוסחה הבאה: נורמליות = מספר המקבילה x M

הנוסחאות אינן שיננו אך היחידות או ההגדרות הן

עם זאת, לפעמים הזיכרון נכשל כאשר מנסים לזכור את כל המשוואות הרלוונטיות לחישובי ריכוז. לשם כך, כדאי מאוד לקבל הגדרה מאוד ברורה של כל מושג.

החל מההגדרה, היחידות נכתבות באמצעות גורמי ההמרה כדי לבטא את אלה שתואמים את מה שנקבע.

לדוגמה, אם יש לך מוליות ואתה רוצה להמיר אותה לשגרה, המשך באופן הבא:

(ממול / ק"ג ממס) x (ק"ג / 1000 גרם) (גרם ממס / מ"ל) (תמיסת מ"ל / מ"ל) (1000 מ"ל / ליטר) (משקל / מול)

שימו לב ש (גרם ממס / מ"ל) הוא צפיפות הממס. המונח (תמיסת מ"ל / תמיסת מ"ל) מתייחס לכמות הנפח של התמיסה שמתאימה למעשה לממיס. בתרגילים רבים המונח האחרון הזה שווה ל -1, מסיבות מעשיות, אם כי זה אף פעם לא נכון לחלוטין.

הפניות

1. מבוא Chemistry- 1 ^st הקנדי Edition. יחידות ריכוז כמותיות. פרק 11 פתרונות. לקוח מ: opentextbc.ca
2. ויקיפדיה. (2018). ריכוז שווה. נלקח מ: en.wikipedia.org
3. PharmaFactz. (2018). מה זה מולאריות? נלקח מ: pharmafactz.com
4. וויטן, דייויס, פק וסטנלי. כִּימִיָה. (מהדורה 8). לימוד CENGAGE, עמ '101-103, 512, 513.
5. פתרונות מימיים - מולריות. נלקח מ: chem.ucla.edu
6. Quimicas.net (2018). דוגמאות לנורמליות. התאושש מ: quimicas.net.