تمرکز- مقداری که ترکیب کمی محلول را مشخص می کند.

غلظت یک ماده محلول (نه محلول) نسبت مقدار یک ماده محلول یا جرم آن به حجم یک محلول (mol/l، g/l) است، یعنی نسبت مقادیر ناهمگن است. .

مقادیری که نسبت مقادیر مشابه هستند (نسبت جرم ماده محلول به جرم محلول، نسبت حجم ماده محلول به حجم محلول) به درستی نامیده می شوند. سهام. با این حال در تمرینبرای هر دو نوع بیان ترکیب از این اصطلاح استفاده می شود تمرکزو در مورد غلظت محلول ها صحبت کنید.

راه های زیادی برای بیان غلظت محلول ها وجود دارد.

کسر جرمی (همچنین غلظت درصد نامیده می شود)

کسر جرمی نسبت جرم ماده حل شده به جرم محلول است. کسر جرمی در کسری از واحد اندازه گیری می شود.

متر 1 - جرم ماده محلول، گرم (کیلوگرم)؛

m مجموع جرم محلول، g (kg) است.

کسر جرمی املاح w (B) معمولاً به صورت کسری از واحد یا به صورت درصد بیان می شود. به عنوان مثال، کسر جرمی ماده محلول - CaCl 2 در آب 0.06 یا 6٪ است. به این معنی که محلول کلرید کلسیم با وزن 100 گرم حاوی کلرید کلسیم به وزن 6 گرم و آب با وزن 94 گرم است.

مثال: برای تهیه 300 گرم محلول 5 درصد چند گرم سولفات سدیم و آب لازم است؟

محلول: m (Na 2 SO 4) = w (Na 2 SO 4) / 100 = (5 300) / 100 = 15 (g)

که w (Na 2 SO 4)) کسر جرمی بر حسب درصد است، m جرم محلول بر حسب گرم متر (H 2 O) = 300 گرم - 15 گرم = 285 گرم است.

بنابراین، برای تهیه 300 گرم محلول سولفات سدیم 5٪، باید 15 گرم Na 2 SO 4) و 285 گرم آب مصرف کنید.

درصد جرمی جزء، ω%

ω % =(m i /Σm i)*100

کسر حجمی

کسر حجمی نسبت حجم یک ماده محلول به حجم محلول است. کسر حجمی بر حسب کسری از واحد یا به صورت درصد اندازه گیری می شود.

V 1 - حجم ماده محلول، l.

V - حجم کل محلول، l.

وجود دارد هیدرومترهاطراحی شده برای تعیین غلظت محلول های مواد خاص. چنین هیدرومترهایی کالیبره شده اند در مقادیر چگالی نیست، اما مستقیماً در مقادیر غلظت محلول. برای راه حل های رایج الکل اتیلیک،که غلظت آن معمولاً به صورت درصد حجمی بیان می شود، به چنین هیدرومترهایی الکل سنج می گویند.

مولاریته (غلظت حجم مولی)

غلظت مولی مقدار املاح (تعداد مول) در واحد حجم محلول است. غلظت مولی c بر حسب mol/l (M) یا mmol/l (mM) اندازه گیری می شود. تعبیر در «مولاریته» نیز رایج است. بنابراین محلولی با غلظت 0.5 mol/l 0.5 molar نامیده می شود.

ν - مقدار ماده محلول، مول؛

V - حجم کل محلول، l.

غلظت مولی بر حسب mol/L اندازه گیری می شود و به آن "M" می گویند. به عنوان مثال، 2 مولار NaOH محلول دو مولی هیدروکسید سدیم است. یک لیتر از چنین محلولی حاوی 2 مول از ماده یا 80 گرم است.

مثال: جرم کرومات پتاسیم K چقدر است 2 CrO 4 آیا برای تهیه باید 1.2 لیتر محلول 0.1 M مصرف کنید؟

محلول: M(K 2 CrO 4) = C(K 2 CrO 4) V M(K 2 CrO 4) = 0.1 mol/l 1.2 l 194 g/mol » 23.3 g.

بنابراین برای تهیه 1.2 لیتر محلول 0.1 M باید 23.3 گرم K 2 CrO 4 گرفته و در آب حل کنید و حجم را به 1.2 لیتر برسانید.

این مقاله مفهومی به عنوان کسر جرمی را مورد بحث قرار می دهد. روش های محاسبه آن آورده شده است. تعاریف کمیت هایی که از نظر صدا مشابه هستند اما در معنای فیزیکی متفاوت هستند نیز توضیح داده شده است. اینها کسرهای جرمی برای عنصر و بازده هستند.

گهواره زندگی - راه حل

آب منبع حیات در سیاره آبی زیبای ماست. این عبارت را اغلب می توان یافت. با این حال، افراد کمی، به جز متخصصان، فکر می کنند: در واقع، بستر توسعه اولین سیستم های بیولوژیکیتبدیل به محلولی از مواد شد و نه آب خالص شیمیایی. مطمئناً خواننده در ادبیات یا برنامه های عامه پسند با عبارت "آبگوشت اولیه" برخورد کرده است.

درباره منابعی که به شکل پیچیده به توسعه زندگی انگیزه داد مولکول های آلی، هنوز در حال بحث هستند. برخی حتی نه فقط یک تصادف طبیعی و بسیار خوش شانس، بلکه مداخله کیهانی را پیشنهاد می کنند. علاوه بر این ما در موردنه در مورد بیگانگان افسانه ای، بلکه در مورد شرایط خاص برای ایجاد این مولکول ها، که فقط می توانند در سطح اجسام کوچک کیهانی بدون جو وجود داشته باشند - دنباله دارها و سیارک ها. بنابراین، صحیح تر است که بگوییم محلولی از مولکول های آلی مهد همه موجودات زنده است.

آب به عنوان یک ماده شیمیایی خالص

با وجود اقیانوس‌ها و دریاهای عظیم شور، دریاچه‌ها و رودخانه‌های تازه، آب به ندرت به شکل خالص شیمیایی آن، عمدتاً در آزمایشگاه‌های خاص، یافت می‌شود. به یاد بیاوریم که در سنت علمی داخلی از نظر شیمیایی ماده خالص- این ماده ای است که حاوی بیش از ده تا منهای ششمین توان از کسر جرمی ناخالصی ها نیست.

به دست آوردن توده ای کاملاً عاری از اجزای خارجی مستلزم هزینه های باورنکردنی است و به ندرت خود را توجیه می کند. این فقط در صنایع خاصی استفاده می شود، جایی که حتی یک اتم اضافی می تواند آزمایش را خراب کند. توجه داشته باشید که عناصر نیمه هادی که اساس فناوری مینیاتوری امروزی (از جمله گوشی های هوشمند و تبلت ها) را تشکیل می دهند، به ناخالصی ها بسیار حساس هستند. در ایجاد آنها، حلال های کاملاً بدون آلودگی مورد نیاز است. با این حال، در مقایسه با کل مایع سیاره، این ناچیز است. چگونه است که آب گسترده ای که در سیاره ما نفوذ می کند به ندرت به شکل خالص آن یافت می شود؟ در زیر کمی توضیح می دهیم.

حلال ایده آل

پاسخ به سوال مطرح شده در بخش قبل فوق العاده ساده است. آب دارای مولکول های قطبی است. این بدان معناست که در هر ریزترین ذره این مایع، قطب مثبت و منفی فاصله چندانی با هم ندارند، بلکه از هم جدا می شوند. در این حالت، ساختارهایی که حتی در آب مایع به وجود می آیند، پیوندهای اضافی (به اصطلاح هیدروژنی) ایجاد می کنند. و در مجموع این نتیجه زیر را می دهد. ماده ای که وارد آب می شود (مهم نیست چه باری داشته باشد) توسط مولکول های مایع جدا می شود. هر ذره از یک ناخالصی محلول در یک یا منفی پوشیده شده است جنبه های مثبتمولکول های آب بنابراین، این مایع منحصر به فرد قادر به حل شدن بسیار است تعداد زیادی ازطیف گسترده ای از مواد

مفهوم کسر جرمی در محلول

محلول به دست آمده حاوی بخشی از ناخالصی است که "کسر جرمی" نامیده می شود. اگرچه این عبارت اغلب ظاهر نمی شود. اصطلاح دیگری که معمولاً استفاده می شود "تمرکز" است. کسر جرمیبا یک نسبت خاص تعیین می شود. ما بیان فرمول را نمی دهیم، بسیار ساده است، اجازه دهید آن را بهتر توضیح دهیم معنای فیزیکی. این نسبت دو جرم - ناخالصی به محلول است. کسر جرمی یک کمیت بدون بعد است. بسته به وظایف خاص متفاوت بیان می شود. یعنی در کسری از واحد، اگر فرمول فقط یک نسبت جرم داشته باشد، و در درصد - اگر نتیجه در 100٪ ضرب شود.

انحلال پذیری

علاوه بر H 2 O از حلال های دیگری نیز استفاده می شود. علاوه بر این، موادی وجود دارند که اساساً مولکول های خود را به آب واگذار نمی کنند. اما به راحتی در بنزین یا اسید سولفوریک داغ حل می شوند.

جداول خاصی وجود دارد که نشان می دهد چه مقدار از یک ماده خاص در مایع باقی می ماند. این شاخص حلالیت نامیده می شود و به دما بستگی دارد. هرچه بالاتر باشد، اتم ها یا مولکول های حلال به طور فعال تر حرکت می کنند و ناخالصی های بیشتری را جذب می کند.

گزینه هایی برای تعیین نسبت املاح در یک محلول

از آنجایی که وظایف شیمیدانان و فناوران و همچنین مهندسان و فیزیکدانان ممکن است متفاوت باشد، قسمت ماده محلول در آب به طور متفاوتی تعیین می شود. کسر حجمی به عنوان حجم ناخالصی به حجم کل محلول محاسبه می شود. یک پارامتر متفاوت استفاده می شود، اما اصل یکسان است.

کسر حجمی بدون بعد باقی می ماند، یا به صورت کسری از یک واحد یا به صورت درصد بیان می شود. مولاریته (همچنین به آن "غلظت حجمی مولی" نیز می گویند) تعداد مول های یک ماده حل شده در حجم معینی از محلول است. این تعریف قبلاً شامل دو مورد است پارامتر مختلفیک سیستم، و بعد این کمیت متفاوت است. بر حسب مول در لیتر بیان می شود. در هر صورت، به یاد بیاوریم که یک مول مقدار ماده ای است که دارای تقریباً ده تا بیست و سوم توان مولکول یا اتم است.

مفهوم کسر جرمی یک عنصر

این مقدار فقط به طور غیر مستقیم با راه حل ها مرتبط است. کسر جرمی یک عنصر با مفهومی که در بالا بحث شد متفاوت است. هر مجتمعی ترکیب شیمیاییاز دو یا چند عنصر تشکیل شده است. هر کدام جرم نسبی خود را دارند. این مقدار را می توان در سیستم شیمیاییمندلیف. در آنجا با اعداد غیر صحیح نشان داده شده است، اما برای مشکلات تقریبی می توان مقدار را گرد کرد. قسمت ماده پیچیدهشامل تعداد معینی اتم از هر نوع است. به عنوان مثال، در آب (H 2 O) دو اتم هیدروژن و یک اکسیژن وجود دارد. نسبت بین جرم نسبی کل ماده و یک عنصر معین به عنوان درصد، کسر جرمی عنصر خواهد بود.

برای خواننده بی تجربه، این دو مفهوم ممکن است نزدیک به نظر برسد. و اغلب آنها با یکدیگر اشتباه گرفته می شوند. کسر جرمی بازده نه به محلول ها، بلکه به واکنش ها اشاره دارد. هر فرآیند شیمیایی همیشه با تولید محصولات خاص اتفاق می افتد. بازده آنها با استفاده از فرمول ها بسته به واکنش دهنده ها و شرایط فرآیند محاسبه می شود. بر خلاف کسر جرمی ساده، تعیین این مقدار چندان آسان نیست. محاسبات نظری حداکثر مقدار ممکن ماده را در محصول واکنش نشان می دهد. با این حال، تمرین همیشه مقدار کمی کوچکتر می دهد. دلایل این اختلاف در توزیع انرژی در بین مولکول‌هایی است که حتی بسیار گرم شده‌اند.

بنابراین، همیشه "سردترین" ذرات وجود خواهند داشت که قادر به واکنش نخواهند بود و در حالت اولیه خود باقی می مانند. معنای فیزیکی کسر جرمی بازده این است که چند درصد از ماده واقعی به دست آمده از ماده محاسبه شده نظری است. فرمول فوق العاده ساده است. جرم محصول عملاً به دست آمده بر جرم حاصل از عملاً محاسبه شده تقسیم می شود و کل عبارت در صد درصد ضرب می شود. کسر جرمی بازده با تعداد مول های واکنش دهنده تعیین می شود. این را فراموش نکنید. واقعیت این است که یک مول از یک ماده تعداد معینی از اتم ها یا مولکول های آن است. طبق قانون بقای ماده، بیست مولکول آب نمی تواند سی مولکول اسید سولفوریک تولید کند، بنابراین مشکلات به این صورت محاسبه می شود. از تعداد مول های جزء اولیه، جرمی که از نظر نظری برای نتیجه ممکن است به دست می آید. سپس، با دانستن اینکه واقعاً چه مقدار از محصول واکنش تولید شده است، کسر جرمی بازده با استفاده از فرمول شرح داده شده در بالا تعیین می شود.

کسر جرمی- نسبت جرم ماده حل شده به جرم محلول. کسر جرمی در کسری از واحد اندازه گیری می شود.

m 1 - جرم ماده محلول، گرم؛

m مجموع جرم محلول، g است.

درصد جرمی جزء، m%

m % =(m i /Σm i)*100

در محلول های دوتایی اغلب یک رابطه غیر ابهام (عملکردی) بین چگالی محلول و غلظت آن (در دمای معین) وجود دارد. این امر امکان تعیین غلظت محلول های مهم را در عمل با استفاده از تراکم سنج (الکل سنج، ساخاریمتر، لاکتومتر) ممکن می سازد. برخی از هیدرومترها نه در مقادیر چگالی، بلکه مستقیماً در غلظت محلول (الکل، چربی در شیر، شکر) کالیبره می شوند. باید در نظر گرفت که برای برخی از مواد منحنی چگالی محلول دارای حداکثر است؛ در این مورد، 2 اندازه گیری انجام می شود: مستقیم و با رقیق شدن جزئی محلول.

اغلب، برای بیان غلظت (به عنوان مثال، اسید سولفوریک در الکترولیت باتری) آنها به سادگی از چگالی آنها استفاده می کنند. هیدرومترها (چگالی سنج، چگالی سنج) که برای تعیین غلظت محلول های مواد طراحی شده اند رایج هستند.

کسر حجمی

کسر حجمی- نسبت حجم ماده محلول به حجم محلول. کسر حجمیبر حسب کسری از واحد یا درصد اندازه گیری می شود.

V 1 - حجم ماده محلول، l.

V - حجم کل محلول، l.

همانطور که در بالا ذکر شد، هیدرومترهایی برای تعیین غلظت محلول های مواد خاص طراحی شده اند. چنین هیدرومترهایی نه در مقادیر چگالی، بلکه مستقیماً در غلظت محلول کالیبره می شوند. برای محلول های متداول الکل اتیلیک که غلظت آنها معمولاً به صورت درصد حجمی بیان می شود، چنین هیدرومترهایی را الکل متر یا آندرومتر می نامند.

مولاریته (غلظت حجم مولی)

غلظت مولی مقدار املاح (تعداد مول) در واحد حجم محلول است. غلظت مولی در سیستم SI بر حسب mol/m³ اندازه‌گیری می‌شود، اما در عمل بسیار بیشتر در mol/l یا mmol/l بیان می‌شود. تعبیر در «مولاریته» نیز رایج است. تعیین دیگری برای غلظت مولی ممکن است سی مکه معمولاً با M نشان داده می شود. بنابراین محلولی با غلظت 0.5 mol/l 0.5-molar نامیده می شود. توجه: واحد "مول" برای موارد عطف نشده است. بعد از عدد "مول" می نویسند، همانطور که بعد از عدد "cm"، "kg" و غیره می نویسند.

V - حجم کل محلول، l.

غلظت نرمال (معادل غلظت مولی)

غلظت نرمال- تعداد معادل های یک ماده معین در 1 لیتر محلول. غلظت نرمال بر حسب mol-eq/l یا g-eq/l (به معنی معادل های مول) بیان می شود. برای ثبت غلظت چنین محلول هایی، اختصارات " n" یا " ن" به عنوان مثال، محلولی که حاوی 0.1 mol-equiv/l است، دسینرمال نامیده می شود و به صورت نوشته می شود 0.1 n.

ν - مقدار ماده محلول، مول؛

V - حجم کل محلول، l.

z عدد معادل است.

غلظت نرمال ممکن است بسته به واکنشی که ماده در آن دخیل است متفاوت باشد. به عنوان مثال، یک محلول یک مولی H 2 SO 4 اگر قرار باشد با یک قلیایی واکنش دهد و هیدروژن سولفات KHSO 4 ایجاد کند، یک نرمال خواهد بود و اگر قرار باشد با تشکیل K 2 واکنش دهد، دو نرمال خواهد بود. SO 4.

هوا حاوی چندین گاز مختلف است: اکسیژن، نیتروژن، دی اکسید کربن، گازهای نجیب، بخار آب و برخی مواد دیگر. محتوای هر یک از این گازها در هوای پاکبه شدت قطعا

برای بیان ترکیب مخلوطی از گازها به اعداد، یعنی. از نظر کمی، مقدار خاصی استفاده می شود که به آن کسر حجمی گازهای موجود در مخلوط می گویند.

کسر حجمی گاز در یک مخلوط با حرف یونانی "فی" نشان داده می شود.

کسر حجمی یک گاز در یک مخلوط، نسبت حجم یک گاز معین به حجم کل مخلوط است:

کسر حجمی گاز در مخلوط چه چیزی را نشان می دهد یا به قول خودشان معنای فیزیکی این کمیت چیست؟ کسر حجمی یک گاز نشان می دهد که یک گاز معین چه مقدار از حجم کل مخلوط را اشغال می کند.

اگر بتوانیم 100 لیتر هوا را به اجزای گازی آن جدا کنیم، حدود 78 لیتر نیتروژن، 21 لیتر اکسیژن، 30 میلی لیتر بدست می آوریم. دی اکسید کربن، حجم باقیمانده شامل گازهای به اصطلاح نجیب (عمدتاً آرگون) و برخی دیگر خواهد بود (شکل 62).

بیایید کسر حجمی این گازها را در هوا محاسبه کنیم:

به راحتی می توان متوجه شد که مجموع کسر حجمی همه گازها در یک مخلوط همیشه برابر با 1 یا 100٪ است:

(نیتروژن) + (اسید) + (گاز کربن) + (سایر گازها) = 78% + 21% + 0.03% + 0.97% = 100%.

هوایی که بازدم می کنیم از نظر اکسیژن بسیار فقیرتر است (کسر حجمی آن به 16٪ کاهش می یابد، اما محتوای دی اکسید کربن به 4٪ افزایش می یابد. این هوا دیگر برای تنفس مناسب نیست. به همین دلیل است که اتاقی که افراد زیادی در آن هستند باید به طور مرتب تهویه شود.

در شیمی صنعتی، اغلب با مشکل مخالف مواجه می‌شویم: تعیین حجم گاز در مخلوط از کسر حجمی شناخته شده.

مثال. حجم اکسیژن موجود در 500 لیتر هوا را محاسبه کنید.

از تعیین کسر حجمی گاز در مخلوط، حجم اکسیژن را بیان می کنیم:

V(ترش) = V(هوا) (ترش).

بیایید اعداد را جایگزین معادله کرده و حجم اکسیژن را محاسبه کنیم:

V(ترش) = 500 (لیتر) 0.21 = 105 لیتر.

به هر حال، برای محاسبات تقریبی، کسر حجمی اکسیژن در هوا را می توان معادل 0.2 یا 20٪ در نظر گرفت.

هنگام محاسبه کسر حجمی گازها در یک مخلوط، می توانید از یک ترفند کوچک استفاده کنید. با دانستن اینکه مجموع کسرهای حجمی 100٪ است، برای گاز "آخرین" در مخلوط، این مقدار می تواند متفاوت محاسبه شود.

وظیفه.تجزیه و تحلیل اتمسفر زهره نشان داد که 50 میلی لیتر "هوای" ونوس حاوی 48.5 میلی لیتر دی اکسید کربن و 1.5 میلی لیتر نیتروژن است. کسر حجمی گازهای موجود در جو سیاره را محاسبه کنید.

داده شده:

V(مخلوطات) = 50 میلی لیتر،

V(کربن گاز) = 48.5 میلی لیتر،

V(نیتروژن) = 1.5 میلی لیتر.

پیدا کردن:

(زاویه گاز)

راه حل

بیایید کسر حجمی دی اکسید کربن موجود در مخلوط را محاسبه کنیم. الف مقدماتی:

بیایید کسر حجمی نیتروژن در مخلوط را محاسبه کنیم، با دانستن اینکه مجموع کسر حجمی گازهای مخلوط 100٪ است:

(گاز کربن) + (نیتروژن) = 100٪

(نیتروژن) = 100٪ - (گاز کربن) = 100٪ - 97٪ = 3٪.

پاسخ.(گاز کربن) = 97٪، (نیتروژن) = 3٪.

چه مقداری برای اندازه گیری محتوای اجزاء در مخلوط های انواع دیگر، به عنوان مثال در محلول ها استفاده می شود؟ واضح است که در این مورد استفاده از کسر حجمی ناخوشایند است. مقدار جدیدی به کمک می آید که در درس بعدی با آن آشنا خواهید شد.

1. کسر حجمی یک جزء در مخلوط گاز چقدر است؟

2. کسر حجمی آرگون در هوا 0.9٪ است. برای تولید 5 لیتر آرگون چه حجمی هوا لازم است؟

3. با جداسازی هوا 224 لیتر نیتروژن به دست آمد. در این مورد چه حجمی از اکسیژن و دی اکسید کربن به دست آمد؟

4. کسر حجمی متان در گاز طبیعی 92 درصد است. چه حجمی از این مخلوط گازی حاوی 4.6 میلی لیتر متان خواهد بود؟

5. مخلوط 6 لیتر اکسیژن و 2 لیتر دی اکسید کربن. کسر حجمی هر گاز را در مخلوط حاصل بیابید.