- Determining the Concentration of a Solution
- Kvantitatiiviset pitoisuudet
- Molaarisuus (M)
- Asettakaamme, että olemme tehneet liuoksen lisäämällä vettä 40 grammaan (1,0 moolia) natriumhydroksidia, kunnes liuoksen lopullinen tilavuus on yksi litra (moolilaskennan kertaamiseksi palaa takaisin Mooliin). Koska meillä on yksi mooli liuennutta ainetta yhdessä litrassa liuosta, molaarisuus on yhtä suuri kuin (1 mooli)/(1 litra) = 1 M. Kutsumme liuosta, jonka molaarisuus on yksi, ”yksimolaariseksi” liuokseksi. Molaliteetti (m)
- Normaaliluku (N)
- Mooliosuus (?)
- Mooliosuus määritellään yhden komponentin moolien lukumääräksi liuoksessa jaettuna seoksen kaikkien komponenttien moolien kokonaismäärällä. Yhtälömuodossa voimme ilmaista yhden komponentin mooliosuuden liuoksessa seuraavasti: ?A = A:n mooleja?A:n mooleja + B:n mooleja + C:n mooleja + ?
- Parts Per Million (ppm) ja Parts Per Billion (ppb)
- Pikainen yhteenveto pitoisuusyksiköistä
Determining the Concentration of a Solution
Liuoksessa olevan liuenneen aineen määrää voidaan mitata monella tavalla. Jokainen menetelmä on hyödyllinen eri tarkoitukseen kemiassa, joten meidän on valitettavasti opeteltava ne kaikki. Pidemmittä puheitta tässä ne ovat:
Kvantitatiiviset pitoisuudet
Liuoksessa olevan liuenneen aineen määrää voidaan kuvata ilman numeroita jollakin seuraavista termeistä:
- Kyllästämätön: ”Tyydyttymätön” tarkoittaa liuosta, joka pystyy vielä liuottamaan enemmän liuennutta ainetta. Esimerkiksi lasillinen jääteetä ei ole sokerilla kyllästynyt, jos siihen on laitettu yksi ruokalusikallinen sokeria, koska se pystyy vielä liuottamaan lisää sokeria. Tämä termi ei ole kovin hyvä määritettäessä läsnä olevan liuenneen aineen tarkkaa määrää… esimerkiksi sekä lasillinen vettä että täytetty uima-allas sanottaisiin kyllästymättömiksi suolaliuoksiksi, jos kumpaankin olisi liuennut yksi gramma suolaa.
- Tyydyttynyt: Näihin liuoksiin on liuennut suurin mahdollinen määrä liuennutta ainetta. Jos esimerkiksi lisäät jatkuvasti sokeria Kool-Aid-lasiin, se lakkaa lopulta liukenemasta ja laskeutuu pohjalle (pienet lapset eivät kuitenkaan suostu uskomaan tätä). Tätä liuosta sanotaan kylläiseksi.
- Tyydyttynyt: Nämä liuokset ovat liuoksia, joissa on liuennut enemmän kuin normaali suurin mahdollinen määrä liuennutta ainetta. Nämä liuokset ovat epätavallisia, eivätkä ne ole kovin stabiileja. Esimerkiksi pienen pölyhiukkasen lisääminen tällaiseen liuokseen aiheuttaa sen verran häiriötä, että kiteet muodostuvat spontaanisti, kunnes liuos saavuttaa kylläisen tilan.
Liuos on helppo todeta, onko se kyllästymätön, kylläinen vai ylikylläinen lisäämällä hyvin pieni määrä liuosta. Jos liuos on kyllästymätön, liuos liukenee. Jos liuos on kylläinen, se ei liukene. Jos liuos on ylikyllästetty, lisätyn liuenneen aineen ympärille muodostuu hyvin nopeasti kiteitä.
Molaarisuus (M)
Molaarisuus on luultavasti yleisimmin käytetty tapa mitata konsentraatiota, ja se määritellään liuenneen aineen moolien lukumääränä litraa liuosta kohti.
Asettakaamme, että olemme tehneet liuoksen lisäämällä vettä 40 grammaan (1,0 moolia) natriumhydroksidia, kunnes liuoksen lopullinen tilavuus on yksi litra (moolilaskennan kertaamiseksi palaa takaisin Mooliin). Koska meillä on yksi mooli liuennutta ainetta yhdessä litrassa liuosta, molaarisuus on yhtä suuri kuin (1 mooli)/(1 litra) = 1 M. Kutsumme liuosta, jonka molaarisuus on yksi, ”yksimolaariseksi” liuokseksi.
Molaliteetti (m)
Molaliteetti määritellään liuenneen aineen moolien lukumääräksi liuottimen kilogrammaa kohti. Jos esimerkiksi lisättäisiin kaksi kiloa vettä 4 mooliin sokeria, molaliteetti olisi yhtä suuri kuin 4 moolia/2 kiloa = 2 m (”two molal”). Kun teet laskutoimituksia molaliteetilla, huomaa, että koska veden tiheys on 1,0 g/ml vakio-olosuhteissa, kilogramman vesimäärä on yhtä suuri kuin litran vesimäärä.
Normaaliluku (N)
Liuoksen normaaliluku määritellään reaktiivisen lajin moolien lukumääränä, johon yleensä viitataan ”ekvivalentteina” litraa liuosta kohti. ”Ekvivalenttien” käyttö riippuu suoritettavasta reaktiosta, joten ennen normaalisuuden laskemista tarvitaan jonkin verran tietoa reaktion erityisestä kemiallisesta prosessista. Ainakin tämä on ”normaali” tapa ratkaista tämä ongelma. (En voinut vastustaa.)
Mooliosuus (?)
Mooliosuus määritellään yhden komponentin moolien lukumääräksi liuoksessa jaettuna seoksen kaikkien komponenttien moolien kokonaismäärällä. Yhtälömuodossa voimme ilmaista yhden komponentin mooliosuuden liuoksessa seuraavasti:
- ?A = A:n mooleja?A:n mooleja + B:n mooleja + C:n mooleja + ?
jossa A viittaa ensimmäiseen komponenttiin, B viittaa toiseen komponenttiin ja C viittaa kolmanteen komponenttiin. Kuten ”?” osoittaa, tämä laskutoimitus voidaan laajentaa koskemaan mitä tahansa määrää seoksen komponentteja.
Parts Per Million (ppm) ja Parts Per Billion (ppb)
Kumpaakin miljoonasosaa ja miljardisosaa käytetään yleisimmin pitoisuusyksikköinä ympäristöanalyyseissä. Koska liuottimena käytetään useimmiten vettä, liuoksen konsentraatio ppm:nä saadaan jakamalla mg:n (0,001 g) liuenneen aineen määrä vesilitrojen määrällä. Osat miljardissa voidaan määrittää jakamalla liuenneen aineen ?g:n (10-6 g) määrä vesilitrojen määrällä.
Pikainen yhteenveto pitoisuusyksiköistä
Seuraavaan taulukkoon on koottu kaikki tässä jaksossa mainitsemamme pitoisuusyksiköt sekä niiden löytäminen.
| Yksikkö | Symboli | Miten se mitataan |
|---|---|---|
| molaarisuus | M | moolia liuosta / litraa liuosta |
| molaliteetti | m | moolit liuennutta ainetta / kilogramma liuosta |
| normaaliliteetti | N | ”ekvivalentit,”, joka vaihtelee suoritettavan reaktion mukaan |
| moolin osuus | ? | moolia A?moolia A + moolia B + ? |
| parts per million | ppm | mg liuosta/L vettä |
| parts per billion | ppb | ?g liuosta/L vettä |
Ote Ian Guchin kirjasta The Complete Idiot’s Guide to Chemistry 2003. Kaikki oikeudet pidätetään, mukaan lukien oikeus kopiointiin kokonaan tai osittain missä tahansa muodossa. Käytetty sopimuksesta Alpha Booksin kanssa, joka on Penguin Group (USA) Inc:n jäsen.
Tilatkaa tämä kirja suoraan kustantajalta Penguin USA:n verkkosivuilta tai soittamalla numeroon 1-800-253-6476. Voit ostaa tämän kirjan myös Amazon.comista ja Barnes & Noblesta.