- Determining the Concentration of a Solution
- Kvalitatív koncentrációk
- Molaritás (M)
- Tegyük fel, hogy egy oldatot úgy készítettünk, hogy 40 gramm (1,0 mol) nátrium-hidroxidhoz vizet adtunk, amíg az oldat végső térfogata egy liter nem lett (a molszámítások áttekintéséhez térjünk vissza A mólhoz). Mivel egy liter oldatban egy mólnyi oldott anyag van, a molaritás egyenlő: (1 mól)/(1 liter) = 1 M. Az egy mólnyi molaritású oldatot “egymólos” oldatnak nevezzük. Molalitás (m)
- Normalitás (N)
- Móltört (?)
- A móltörtet úgy határozzuk meg, hogy az oldatban lévő egyik komponens molszámát elosztjuk az elegyben lévő összes komponens összes molszámával. Egyenlet formájában úgy fejezhetjük ki az oldatban lévő egy komponens móltörtjét, hogy: ?A = A móljai?A móljai + B móljai + C móljai + ?
- Parts Per Million (ppm) és Parts Per Billion (ppb)
- A koncentráció mértékegységeinek gyors összefoglalása
Determining the Concentration of a Solution
Egy oldatban lévő oldott anyag mennyiségének mérésére számos módszer létezik. Mindegyik módszer más-más célra hasznos a kémiában, így sajnos ránk hárul a feladat, hogy mindegyiket megtanuljuk. Minden további nélkül íme ezek:
Kvalitatív koncentrációk
Az oldatban jelen lévő oldott anyag mennyisége számok nélkül az alábbi kifejezések egyikével írható le:
- Telítetlen: A “telítetlen” olyan oldatra utal, amely még képes több oldott anyagot oldani. Például egy pohár jeges tea nem telített cukorral, ha egy evőkanál cukrot tettél bele, mert még képes több cukrot feloldani. Ez a kifejezés nem túl jó a jelen lévő oldott anyag pontos mennyiségének meghatározására… például egy pohár vizet és egy teli úszómedencét egyaránt telítetlen sóoldatnak mondanánk, ha mindegyikben egy gramm só lenne oldva.
- Telített: Ezekben az oldatokban a lehető legnagyobb mennyiségű oldott anyag oldódott fel. Ha például egy pohár Kool-Aidbe folyamatosan cukrot adunk, az végül nem fog feloldódni, és leülepszik az aljára (ezt azonban a kisgyerekek nem hajlandók elhinni). Ezt az oldatot telítettnek mondjuk.
- Túltelített: Ezek azok az oldatok, amelyekben a szokásos maximálisan lehetségesnél több oldott anyag oldódott. Ezek az oldatok szokatlanok és nem túl stabilak. Például egy kis porszem hozzáadása egy ilyen oldathoz elég nagy zavart okoz ahhoz, hogy spontán kristályok alakuljanak ki, amíg az oldat el nem éri a telített állapotot.
Egy nagyon kis mennyiségű oldott anyag hozzáadásával könnyen megállapítható, hogy egy oldat telítetlen, telített vagy túltelített. Ha az oldat telítetlen, az oldott anyag feloldódik. Ha az oldat telített, akkor nem fog. Ha az oldat túltelített, akkor a hozzáadott oldott anyag körül nagyon gyorsan kristályok képződnek.”
Molaritás (M)
A koncentráció mérésének valószínűleg leggyakrabban használt módja a molaritás, amelyet az oldott anyag literenkénti molszámaként határoznak meg.
Tegyük fel, hogy egy oldatot úgy készítettünk, hogy 40 gramm (1,0 mol) nátrium-hidroxidhoz vizet adtunk, amíg az oldat végső térfogata egy liter nem lett (a molszámítások áttekintéséhez térjünk vissza A mólhoz). Mivel egy liter oldatban egy mólnyi oldott anyag van, a molaritás egyenlő: (1 mól)/(1 liter) = 1 M. Az egy mólnyi molaritású oldatot “egymólos” oldatnak nevezzük.
Molalitás (m)
A molalitást az oldott anyag egy kilogramm oldószerre jutó móljainak számaként határozzuk meg. Ha például 4 mol cukorhoz két kilogramm vizet adnánk, a molalitás 4 mol/2 kilogramm = 2 m (“két molal”) lenne. A molalitással végzett számítások során vegye figyelembe, hogy mivel a víz sűrűsége szabványos körülmények között 1,0 g/ml, a kilogramm víz száma megegyezik a liter víz számával.
Normalitás (N)
Az oldat normalitását egy reaktív faj mólszámaként határozzák meg, amelyet általában “ekvivalensnek” neveznek egy liter oldatra. Az “ekvivalensek” használata az elvégzett reakciótól függ, ezért a normalitás kiszámítása előtt szükség van a reakcióban lejátszódó konkrét kémiai folyamat bizonyos mértékű ismeretére. Legalábbis ez a probléma megoldásának “normális” módja. (Nem tudtam ellenállni.)
Móltört (?)
A móltörtet úgy határozzuk meg, hogy az oldatban lévő egyik komponens molszámát elosztjuk az elegyben lévő összes komponens összes molszámával. Egyenlet formájában úgy fejezhetjük ki az oldatban lévő egy komponens móltörtjét, hogy:
- ?A = A móljai?A móljai + B móljai + C móljai + ?
ahol A az első komponensre, B a második komponensre és C a harmadik komponensre utal. Ahogy a “?” jelzi, ez a számítás kiterjeszthető a keverékben lévő komponensek tetszőleges számára.
Parts Per Million (ppm) és Parts Per Billion (ppb)
A környezeti elemzésekben leggyakrabban használt koncentrációs egységek mind a parts per million, mind a parts per billion. Mivel a leggyakrabban használt oldószer a víz, az oldat ppm-ben kifejezett koncentrációja úgy határozható meg, hogy az oldott anyag mg-jának (0,001 g) számát elosztjuk a víz literszámával. A parts per billion úgy határozható meg, hogy az oldott anyag ?g (10-6 g) számát elosztjuk a liter víz számával.
A koncentráció mértékegységeinek gyors összefoglalása
A következő táblázat tartalmazza az összes olyan koncentrációs mértékegységet, amelyet ebben a fejezetben említettünk, valamint azt, hogy hogyan találjuk meg őket.
| Egység | Szimbólum | Hogyan mérik |
|---|---|---|
| molaritás | M | mól oldott anyag / liter oldat |
| molalitás | m | mól oldott anyag / kilogramm oldat |
| normalitás | N | “egyenértékek,”, amely az elvégzett reakciótól függően változik |
| mol frakció | ? | mól A?mól A + mól B + ? |
| rész per millió | ppm | mg oldat/L víz |
| rész per milliárd | ppb | ?g oldott anyag/L víz |
Kivonat Ian Guch: The Complete Idiot’s Guide to Chemistry 2003 című könyvéből. Minden jog fenntartva, beleértve a teljes vagy részleges sokszorosítás jogát bármilyen formában. Használat a Penguin Group (USA) Inc.-hez tartozó Alpha Books-szal kötött megállapodás alapján.
A könyv megrendelése közvetlenül a kiadótól a Penguin USA weboldalán vagy az 1-800-253-6476-os telefonszámon lehetséges. Megvásárolhatja ezt a könyvet az Amazon.com és a Barnes & Noble áruházakban is.