- Bestimmung der Konzentration einer Lösung
- Qualitative Konzentrationen
- Molarität (M)
- Angenommen, wir haben eine Lösung hergestellt, indem wir 40 Gramm (1,0 Mol) Natriumhydroxid mit Wasser versetzt haben, bis das Endvolumen der Lösung einen Liter beträgt (um die Molberechnungen zu überprüfen, gehen Sie zurück zu The Mole). Da wir ein Mol des gelösten Stoffes in einem Liter Lösung haben, ist die Molarität gleich (1 Mol)/(1 Liter) = 1 M. Wir bezeichnen eine Lösung mit einer Molarität von eins als eine „einmolare“ Lösung. Molarität (m)
- Normalität (N)
- Molanteil (?)
- Der Molenbruch ist definiert als die Anzahl der Mole einer Komponente in einer Lösung geteilt durch die Gesamtzahl der Mole aller Komponenten in der Mischung. In Form einer Gleichung kann der Molenbruch einer Komponente in einer Lösung wie folgt ausgedrückt werden: ?A = Mole von A?Mole von A + Mole von B + Mole von C + ?
- Parts Per Million (ppm) und Parts Per Billion (ppb)
- Eine kurze Zusammenfassung der Konzentrationseinheiten
Bestimmung der Konzentration einer Lösung
Es gibt viele Möglichkeiten, die Menge des gelösten Stoffes in einer Lösung zu messen. Jede Methode ist für einen anderen Zweck in der Chemie nützlich, so dass wir leider die Aufgabe haben, sie alle zu lernen. Hier sind sie ohne weiteres:
Qualitative Konzentrationen
Die Menge des gelösten Stoffes in einer Lösung kann ohne Zahlen durch einen der folgenden Begriffe beschrieben werden:
- Ungesättigt: „Ungesättigt“ bezieht sich auf jede Lösung, die noch in der Lage ist, mehr von einem gelösten Stoff zu lösen. Zum Beispiel ist ein Glas Eistee nicht mit Zucker gesättigt, wenn man einen Esslöffel Zucker hineingetan hat, weil es immer noch in der Lage ist, mehr Zucker aufzulösen. Dieser Begriff ist nicht sehr gut geeignet, um die genaue Menge des vorhandenen gelösten Stoffes zu bestimmen… So würde man beispielsweise sowohl ein Glas Wasser als auch ein gefülltes Schwimmbecken als ungesättigte Salzlösungen bezeichnen, wenn in beiden jeweils ein Gramm Salz gelöst ist.
- Gesättigt: In diesen Lösungen ist die größtmögliche Menge an gelösten Stoffen aufgelöst. Wenn du zum Beispiel immer wieder Zucker in ein Glas Kool-Aid gibst, wird er irgendwann aufhören, sich aufzulösen und sich auf dem Boden absetzen (kleine Kinder glauben das allerdings nicht). Diese Lösung wird als gesättigt bezeichnet.
- Supergesättigt: Das sind Lösungen, in denen sich mehr als die maximal mögliche Menge an gelösten Stoffen gelöst hat. Diese Lösungen sind ungewöhnlich und nicht sehr stabil. Beispielsweise verursacht die Zugabe eines kleinen Staubkorns zu einer solchen Lösung eine so starke Störung, dass sich spontan Kristalle bilden, bis die Lösung einen gesättigten Zustand erreicht.
Es ist leicht festzustellen, ob eine Lösung ungesättigt, gesättigt oder übersättigt ist, indem man eine sehr kleine Menge gelöster Stoffe hinzufügt. Wenn die Lösung ungesättigt ist, löst sich der gelöste Stoff auf. Wenn die Lösung gesättigt ist, löst sie sich nicht. Wenn die Lösung übersättigt ist, bilden sich sehr schnell Kristalle um den zugegebenen Stoff.
Molarität (M)
Molarität ist wahrscheinlich die am häufigsten verwendete Art der Konzentrationsmessung und ist definiert als die Anzahl der Mole des gelösten Stoffes pro Liter Lösung.
Angenommen, wir haben eine Lösung hergestellt, indem wir 40 Gramm (1,0 Mol) Natriumhydroxid mit Wasser versetzt haben, bis das Endvolumen der Lösung einen Liter beträgt (um die Molberechnungen zu überprüfen, gehen Sie zurück zu The Mole). Da wir ein Mol des gelösten Stoffes in einem Liter Lösung haben, ist die Molarität gleich (1 Mol)/(1 Liter) = 1 M. Wir bezeichnen eine Lösung mit einer Molarität von eins als eine „einmolare“ Lösung.
Molarität (m)
Molarität ist definiert als die Anzahl der Mole des gelösten Stoffes pro Kilogramm Lösungsmittel. Würde man zum Beispiel 4 Mol Zucker mit 2 Kilogramm Wasser versetzen, so wäre die Molalität gleich 4 Mol/2 Kilogramm = 2 m („zwei molal“). Bei Berechnungen mit der Molalität ist zu beachten, dass die Anzahl der Kilogramm Wasser gleich der Anzahl der Liter Wasser ist, da die Dichte von Wasser unter Standardbedingungen 1,0 g/ml beträgt.
Normalität (N)
Die Normalität einer Lösung ist definiert als die Anzahl der Mole einer reaktiven Spezies, die gewöhnlich als „Äquivalente“ pro Liter Lösung bezeichnet werden. Die Verwendung von „Äquivalenten“ hängt von der durchgeführten Reaktion ab, so dass eine gewisse Kenntnis des spezifischen chemischen Prozesses in einer Reaktion erforderlich ist, bevor die Normalität berechnet werden kann. Zumindest ist das die „normale“ Art, dieses Problem zu lösen. (Ich konnte nicht widerstehen.)
Molanteil (?)
Der Molenbruch ist definiert als die Anzahl der Mole einer Komponente in einer Lösung geteilt durch die Gesamtzahl der Mole aller Komponenten in der Mischung. In Form einer Gleichung kann der Molenbruch einer Komponente in einer Lösung wie folgt ausgedrückt werden:
- ?A = Mole von A?Mole von A + Mole von B + Mole von C + ?
wobei sich A auf die erste Komponente, B auf die zweite Komponente und C auf die dritte Komponente bezieht. Wie das „?“ andeutet, kann diese Berechnung auf eine beliebige Anzahl von Komponenten im Gemisch ausgedehnt werden.
Parts Per Million (ppm) und Parts Per Billion (ppb)
Beide, Parts Per Million und Parts Per Billion, sind Konzentrationseinheiten, die am häufigsten in der Umweltanalyse verwendet werden. Da das verwendete Lösungsmittel in den meisten Fällen Wasser ist, kann die Konzentration einer Lösung in ppm ermittelt werden, indem die Anzahl der mg (0,001 g) des gelösten Stoffes durch die Anzahl der Liter Wasser geteilt wird. Teile pro Milliarde können bestimmt werden, indem die Anzahl der ?g (10-6 g) des gelösten Stoffes durch die Anzahl der Liter Wasser geteilt wird.
Eine kurze Zusammenfassung der Konzentrationseinheiten
Die folgende Tabelle enthält alle Konzentrationseinheiten, die wir in diesem Abschnitt erwähnt haben, und zeigt, wie man sie findet.
| Einheit | Symbol | Wie wird sie gemessen |
|---|---|---|
| Molarität | M | Mol der gelösten Substanz / Liter der Lösung |
| Molarität | M | Mol des gelösten Stoffes / Kilogramm der Lösung |
| Normalität | N | „Äquivalente,“, die je nach der durchgeführten Reaktion variiert |
| Molanteil | ? | Molen von A?Molen von A + Molen von B + ? |
| Teile pro Million | ppm | mg Lösung/L Wasser |
| Teile pro Milliarde | ppb | ?g gelöster Stoff/L Wasser |
Auszug aus The Complete Idiot’s Guide to Chemistry 2003 von Ian Guch. Alle Rechte vorbehalten, einschließlich des Rechts auf vollständige oder teilweise Vervielfältigung in jeder Form. Verwendet nach Absprache mit Alpha Books, einem Mitglied der Penguin Group (USA) Inc.
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