Šķīduma masas koncentrācija ir viens no izplatītākajiem jēdzieniem mūsdienu ķīmijā. Rakstā mēs identificēsim risinājumu iezīmes, to veidus, pielietojumu. Ņemsim vērā dažus piemērus dažādu koncentrāciju veidu aprēķināšanai.
Risinājumu iezīmes
Risinājums ir viendabīga sistēma ar mainīgu sastāvu. Viena no divām risinājuma sastāvdaļām vienmēr darbojas kā vide. Tieši tajā izšķīst citu vielu strukturālie fragmenti. To sauc par šķīdinātāju, kura iekšpusē atrodas izšķīdušās vielas molekulas.
Ja sajauc divas gāzveida vielas, šķīdinātājs neizdalās. Katrai konkrētai situācijai vienmēr tiek veikti īpaši aprēķini.
Viendabīgu sistēmu iegūšana
Lai iegūtu viendabīgus šķīdumus, nepieciešams izšķīdinātās vielas sasmalcināt līdz struktūrvienībām. Tikai tad sistēmas būs patiesas. Sasmalcinot līdz maziem pilieniņiem, tiek iegūti smilšu graudi, kas izkliedēsies vidē, koloidāli šķīdumi, emulsijas, suspensijas.
Risinājumu izmantošana
Starp citu, iekšābūvniecībā smilšu, cementa, ūdens maisījumu sauc arī par šķīdumu, bet no ķīmiskā viedokļa tā ir suspensija. Risinājumu praktisko nozīmi var izskaidrot dažādu iemeslu dēļ.
Ķīmiskās reakcijas šķidros šķīdumos notiek lielākajā daļā šķīdinātāja. Tas padara tos pieejamus reakcijai bez jebkādām papildu darbībām sistēmā. Maisījumā, kas satur cietas daļiņas, nav iespējams pilnībā veikt reakciju. Lai paātrinātu procesu, daļiņām būs jāsaskaras dažos punktos. Lai palielinātu reakcijas ātrumu, kristālus sasmalcina javā, pēc tam tos presē. Taču uzreiz nav iespējams panākt procesa pilnīgumu.
Risinājumā process norit savādāk. Molekulas brīvi pārvietojas, un, tām saduroties, notiek ķīmiskas pārvērtības. Enerģiju, kas sāk izdalīties šādā mijiedarbībā, uzkrāj šķīdinātājs, sistēma praktiski nesasilst.
Šķīdumu fizikālās īpašības un koncentrācija
Vielas masas daļa ļauj noteikt to pagatavošanai izmantotās izšķīdušās vielas un šķīdinātāja kvantitatīvo attiecību. Starp citu, arī metālu sakausējumi ir šķīdumi, bet cieti, kam raksturīgi noteikti fizikālie parametri.
Risinājumiem ir iespēja mainīt izšķīdušās sastāvdaļas stiprumu. Tas padara tos pieprasītus lauksaimniecībā un medicīnā. Piemēram, nobrāzumu un brūču ārstēšanai vidējā koncentrācijā izmanto kālija permanganāta (kālija permanganāta) šķīdumu. Bet praktiskisvarīga ir arī tā zemā koncentrācija. Tādējādi vielas masas daļa 2-3% piešķir šķīdumam viegli rozā krāsu, kas ir nepieciešama kuņģa skalošanai.
Tumši purpursarkanie kālija permanganāta kristāli netiek izmantoti medicīniskiem nolūkiem, jo tiem piemīt spēcīgas oksidējošas īpašības. Kopumā krāsas intensitāte ir tieši saistīta ar tās koncentrāciju. Vielas masas daļa ļauj pielāgot gatavā šķīduma toksicitāti.
Masas daļa
Kā tiek aprēķināta šī koncentrācija? Vielas masas daļu raksturo vielas masas attiecība pret šķīduma masu, kas izteikta procentos. To organoleptiskās īpašības ietekmē ne tikai tas, kas izšķīst, bet arī kvantitatīvs rādītājs. Piemēram, vājam vārāmā sāls šķīdumam garšas gandrīz nav, un augstā koncentrācijā tā izpaužas dažādās pakāpēs.
Kā praksē tiek noteikta koncentrācija? Vielas masas daļa šķīdumā tiek aplūkota neorganiskās ķīmijas skolas kursā. Uzdevumi tā noteikšanai iekļauti 9. klases absolventu pārbaudes darbos.
Sniegsim piemēru uzdevumam, kurā tiek izmantota koncentrēšanās.
Galda sāls masas daļa 25%. Šķīduma masa ir 250 grami. Nosakiet tajā esošā ūdens masu. Lai veiktu aprēķinus, vispirms ir jānoskaidro vielas masa. Pamatojoties uz proporciju, mēs atklājam, ka šķīdumā esošās vielas ir 62,5 grami. Lai noteiktu ūdens masu, no 250 gramiem atņemiet pašas vielas masumēs iegūstam 187,5 g.
Koncentrāciju veidi
Kas ir koncentrācija? Masas frakcijas šķīdumā nedrīkst saturēt vairāk par simts procentiem. Ķīmijā termins "koncentrācija" nozīmē noteiktu daudzumu izšķīdušās vielas. Ir vairākas iespējas: molārā, masas koncentrācija.
Piemēram, ja jāsagatavo šķīdums no 80 gramiem ūdens un 20 gramiem galda sāls un jānosaka vielas masas daļas šķīdumā, vispirms ir jānosaka šķīduma masa. Tas būs simts grami. Vielas procentuālais daudzums ir 20 procenti.
Mēs analizējām, kas veido masas daļu. Molārā koncentrācija attiecas uz vielas daudzuma attiecību pret uzņemtā šķīduma tilpumu. Lai pagatavotu šķīdumu ar noteiktu molāro koncentrāciju, vispirms nosaka vielas masu. Pēc tam to nosver vajadzīgajā daudzumā un izšķīdina litrā šķīdinātāja.
Molārās koncentrācijas aprēķins
Tātad, lai pagatavotu 2 litrus šķīduma ar koncentrāciju 0,15 mol/l, vispirms aprēķiniet šķīdumā esošā sāls masu. Lai to izdarītu, jums jāsadala 0,15 mol ar 2 litriem, mēs iegūstam 0,075 molus. Tagad mēs aprēķinām masu: 0,075 mol tiek reizināts ar 58,5 g / mol. Rezultāts - 4, 39
Analītiskās ķīmijas problēmas
Analīze tiek uzskatīta par lietišķu ķīmisku problēmu. Ar tās palīdzību tiek atklāts maisījuma sastāvs, tiek veikti diagnostikas testi un analizēti ieži. Lai to izdarītu, jums ir jānosaka šķīduma kvalitatīvais un kvantitatīvais sastāvs.
Starp tiem uzdevumiem, ar kuriem visbiežāk saskaras neorganiskajā ķīmijā, mēs izceļam vienas vielas koncentrācijas noteikšanu no dotās vērtības citā vielā. Ar eksperimentu palīdzību šķīdumam, kurā ir zināma molārā koncentrācija, iespējams veikt pakāpenisku vēlamā šķīduma pievienošanu. Šo procesu sauc par titrēšanu.
Šīdība un šķīdinātāji
Visizplatītākais šķīdinātājs ir ūdens. Tas lieliski izšķīdina bāzes, skābes, sāļus, dažus organiskos savienojumus. Tieši ūdens šķīdumi ir visizplatītākās sistēmas dabā. Ūdens darbojas kā bioloģisks šķīdinātājs. To uzskata par pamatu daudzu mediju plūsmai: asinis, citosoli, starpšūnu šķidrumi. Daudzu veidu dzīvnieki un augi dzīvo ūdens vidē.
Šķīdība ir vielas īpašība izšķīst izvēlētajā šķīdinātājā. Tā ir sarežģīta parādība, kas prasa ņemt vērā noteiktas nianses un šķīdinātāja struktūras iezīmes.
Spirtus var atzīmēt kā labas organiskās vielas. To sastāvā ir hidroksilgrupas, tāpēc tiem ir augsta šķīdība.
Secinājums
Jebkuru šķidrumu var uzskatīt par šķīdinātāju. Tāpēc mēs bieži runājam par dažādu šķidru vielu savstarpēju šķīdību. Piemēram, no organiskajām vielām var minēt esteru šķīdību ūdenī.
Dažāda veida koncentrācijas, ko izmanto neorganiskajā un organiskajā ķīmijā, palīdz veiktvielu kvalitatīvā un kvantitatīvā noteikšana. Risinājumu teorija ir pieprasīta analītiskajā ķīmijā, farmācijā un mūsdienu medicīnā.
