KIMYASAL KONSANTRASYON: IFADE, BIRIMLER, MOLALITE - KIMYA - 2025

Kimyasal konsantrasyon , bir çözelti içinde çözünmüş maddenin nispi miktarı sayısal ölçüsüdür. Bu ölçüm, konsantrasyon birimleri cinsinden çözücünün veya çözeltinin bir miktarına veya hacmine oranını ifade eder. "Konsantrasyon" terimi, mevcut çözünen madde miktarı ile ilgilidir: bir çözelti, daha fazla çözünen madde içerdikçe daha konsantre olacaktır.

Bu birimler, çözelti veya kimyasalların bileşenlerinin kütle ve / veya hacim büyüklükleri hesaba katıldığında, çözünen maddenin konsantrasyonu, Avogadro'nun sayısı referans alınarak mol veya eşdeğerleri cinsinden ifade edildiğinde fiziksel olabilir.

Leiem, Wikimedia Commons'tan

Dolayısıyla, moleküler veya atomik ağırlıkların ve Avogadro'nun sayısının kullanılmasıyla, belirli bir çözünen maddenin konsantrasyonunu ifade ederken fiziksel birimleri kimyasal birimlere dönüştürmek mümkündür. Bu nedenle, tüm birimler aynı çözüme dönüştürülebilir.

Seyreltilmiş ve konsantre çözeltiler

Bir konsantrasyonun çok seyreltik veya konsantre olup olmadığını nasıl anlarsınız? Organoleptik veya kimyasal özelliklerinden herhangi birinin tezahürü ile ilk bakışta; yani duyuların algıladığı veya ölçülebilenler.

Üst görüntü dosyası, potasyum dikromat bir konsantrasyonda (K bir seyreltme ₂ Cr ₂ O ₇ , turuncu bir renk sergiler). Soldan sağa, konsantrasyon seyreltildikçe rengin yoğunluğunun nasıl azaldığını ve daha fazla solvent eklendiğini görebilirsiniz.

Bu seyreltme, bu şekilde konsantre olandan seyreltik bir konsantrasyon elde etmeyi mümkün kılar. Renk (ve turuncu çekirdeğindeki diğer "gizli" özellikler), fiziksel veya kimyasal birimlerle konsantrasyonunun yaptığı gibi değişir.

Fakat kimyasal konsantrasyon birimleri nelerdir? Bunlar arasında, çözelti mollerini, çözeltinin toplam hacmi ile litre cinsinden ilişkilendiren bir çözeltinin molaritesi veya molar konsantrasyonu vardır.

Ayrıca, çözünen maddenin mollerini ifade eden ancak tam olarak bir kilogram olan standartlaştırılmış bir çözücü veya çözücü miktarında bulunan molalite veya aynı zamanda molal konsantrasyonu da vardır.

Bu çözücü saf olabilir veya çözelti birden fazla çözücü içeriyorsa, molalite çözücü karışımının kilogramı başına çözünen madde molü olacaktır.

Ve üçüncü kimyasal konsantrasyon birimi, çözeltinin litresi başına çözünen maddenin kimyasal eşdeğerlerinin sayısını ifade eden bir çözeltinin normalliği veya normal konsantrasyonudur.

Normalliğin ifade edildiği birim litre başına eşdeğerdir (Eq / L) ve tıpta insan serumundaki elektrolit konsantrasyonu litre başına mili eşdeğeri (mEq / L) olarak ifade edilir.

Konsantrasyonu ifade etme yolları

Bir çözümün konsantrasyonu, bu değerin ölçüsünü ifade etmek için kullanılabilecek çok çeşitli terim ve birimlere sahip olsalar bile üç ana yolla gösterilebilir: nitel açıklama, nicel gösterim ve terimlerle sınıflandırma çözünürlük.

İçinde çalıştığınız dile ve bağlama bağlı olarak, bir karışımın yoğunluğunu ifade etmek için üç yoldan biri seçilecektir.

Nitel açıklama

Esas olarak gayri resmi ve teknik olmayan bir dilde kullanılan, bir karışımın konsantrasyonunun nitel tanımı, genelleştirilmiş bir şekilde bir çözümün sahip olduğu konsantrasyon seviyesini gösteren sıfatlar şeklinde ifade edilir.

Bu nedenle, nitel tanıma göre minimum konsantrasyon seviyesi "seyreltik" bir çözeltininki ve maksimum "konsantre" seviyesidir.

Bir çözelti, çözeltinin toplam hacminin bir fonksiyonu olarak çok düşük oranda çözünen maddeye sahip olduğunda, seyreltik çözeltilerden söz ederiz. Bir çözeltiyi seyreltmek istiyorsanız, daha fazla çözücü ekleyin veya çözünen maddeyi azaltmanın bir yolunu bulun.

Şimdi, toplam çözelti hacminin bir fonksiyonu olarak yüksek oranda çözünen maddeye sahip oldukları zaman konsantre çözeltilerden bahsediyoruz. Bir çözeltiyi konsantre etmek için daha fazla çözünen ekleyin veya çözücü miktarını azaltın.

Bu anlamda, bu sınıflandırmaya, yalnızca matematiksel ölçümlerden yoksun olduğu için değil, aynı zamanda deneysel niteliği nedeniyle de (bilimsel testlere ihtiyaç duymadan görsel özelliklere, kokulara ve tatlara atfedilebilir) nitel tanımlama denir.

Çözünürlük ile sınıflandırma

Bir konsantrasyonun çözünürlüğü, sıcaklık, basınç ve çözünmüş veya süspansiyon halinde olan maddeler gibi koşullara bağlı olarak bir çözeltinin sahip olduğu maksimum çözünen kapasitesini belirtir.

Çözeltiler, ölçüm sırasındaki çözünmüş çözünen madde seviyelerine göre üç tipte sınıflandırılabilir: doymamış, doymuş ve aşırı doymuş çözeltiler.

- Doymamış çözeltiler, çözeltinin çözebileceğinden daha az miktarda çözünen içeren çözeltilerdir. Bu durumda, çözelti maksimum konsantrasyonuna ulaşmamıştır.

- Doymuş çözeltiler, çözücü içinde mümkün olan maksimum miktarda çözünen maddenin belirli bir sıcaklıkta çözüldüğü çözeltilerdir. Bu durumda her iki madde arasında bir denge vardır ve çözelti daha fazla çözünen madde kabul edemez (çünkü çökelecektir).

- Aşırı doymuş çözeltiler, denge koşullarında çözümün kabul edebileceğinden daha fazla çözünürlüğe sahiptir. Bu, normalden daha fazla çözünen madde ekleyerek doymuş bir çözeltinin ısıtılmasıyla gerçekleştirilir. Soğuduktan sonra çözünen maddeyi otomatik olarak çökeltmez, ancak kararsızlığı nedeniyle herhangi bir rahatsızlık bu etkiye neden olabilir.

Niceliksel gösterim

Teknik veya bilimsel alanda kullanılacak bir çözüm üzerinde çalışırken, konsantrasyonu tam kütle ve / veya hacim değerlerine göre tanımlayan birimlerle ölçülen ve ifade edilen bir kesinlik gereklidir.

Bu nedenle, bir çözeltinin konsantrasyonunu kantitatif notasyonunda ifade etmek için kullanılan, fiziksel ve kimyasal olarak bölünmüş ve kendi alt bölümlerine sahip olan bir dizi birim vardır.

Fiziksel konsantrasyon birimleri, yüzde cinsinden ifade edilen "nispi konsantrasyon" a aittir. Yüzde konsantrasyonlarını ifade etmenin üç yolu vardır: kütle yüzdeleri, hacim yüzdeleri ve kütle-hacim yüzdeleri.

Bunun yerine, kimyasal konsantrasyon birimleri, molar miktarlara, gram eşdeğerlerine, milyonda parçaya ve çözeltiye göre çözünen maddenin diğer özelliklerine dayalıdır.

Bu üniteler, konsantrasyonları ölçerken yüksek hassasiyetleri için en yaygın olanıdır ve bu nedenle, genellikle kimyasal solüsyonlarla çalışmak için bilmek istediğiniz ünitelerdir.

Konsantrasyon birimleri

Önceki bölümlerde açıklandığı gibi, bir çözeltinin konsantrasyonunu nicel olarak karakterize ederken, hesaplamalar bu amaç için mevcut birimler tarafından yönetilmelidir.

Benzer şekilde, konsantrasyon birimleri nispi konsantrasyona, seyreltik konsantrasyonlara, mol bazlı olanlara ve eklerine bölünür.

Bağıl konsantrasyon birimleri

Nispi konsantrasyonlar, önceki bölümde adlandırıldığı gibi yüzdelerle ifade edilenlerdir. Bu birimler kütle-kütle yüzdesi, hacim-hacim yüzdesi ve kütle-hacim yüzdesi olarak bölünür ve aşağıdaki şekilde hesaplanır:

-% kütle = çözünen madde kütlesi (g) / toplam çözelti kütlesi (g) x 100

-% hacim = çözünen madde hacmi (ml) / toplam çözelti hacmi (ml) x 100

-% kütle / hacim = çözünen madde kütlesi (g) / toplam çözelti hacmi (ml) x 100

Bu durumda, toplam çözeltinin kütlesini veya hacmini hesaplamak için, çözünen maddenin kütlesi veya hacmi çözücününkiyle birlikte eklenmelidir.

Seyreltik konsantrasyon birimleri

Seyreltik konsantrasyon birimleri, seyreltik bir çözelti içinde izler şeklinde bulunan çok küçük konsantrasyonları ifade etmek için kullanılanlardır; Bu ünitelerin en yaygın kullanımı, havayı kirleten ajanlar gibi bir diğerinde çözünmüş bir gazın izlerini bulmaktır.

Bu birimler milyonda parça (ppm), milyar başına parça (ppb) ve trilyonda parça (ppt) şeklinde listelenir ve aşağıdaki şekilde ifade edilir:

- ppm = 1 mg çözünen / 1 L çözelti

- ppb = 1 μg çözünen / 1 L çözelti

- ppt = 1 ng çözünen / 1 L çözelti

Bu ifadelerde mg, miligrama (0,001 g), μg, mikrograma (0,000001 g) ve ng, nanograma (0,000000001 g) eşittir. Bu birimler aynı zamanda hacim / hacim olarak da ifade edilebilir.

Mollerin bir fonksiyonu olarak konsantrasyon birimleri

Mol bazlı konsantrasyon birimleri, mol fraksiyonu, mol yüzdesi, molarite ve molalitedir (son ikisi makalenin sonunda daha iyi açıklanmıştır).

Bir maddenin mol fraksiyonu, toplam moleküllerin veya atomların bir fonksiyonu olarak tüm bileşen moleküllerinin (veya atomlarının) fraksiyonudur. Aşağıdaki şekilde hesaplanır:

X _A = _A maddesinin mol sayısı / çözeltideki toplam mol sayısı

Bu prosedür, X _A + X _B + X _C … toplamının bire eşit olması gerektiği dikkate alınarak çözeltideki diğer maddeler için tekrarlanır .

Mol yüzdesi, X _A'ya benzer şekilde , yalnızca yüzde cinsinden çalışır:

A'nın molar yüzdesi = X _A x% 100

Son bölümde molarite ve molalite ayrıntılı olarak tartışılacaktır.

Resmiyet ve normallik

Son olarak, şu anda kullanılmayan iki konsantrasyon birimi vardır: formalite ve normallik.

Bir çözeltinin formalitesi, toplam çözeltinin litresi başına ağırlık-formül-gram sayısını temsil eder. Şu şekilde ifade edilir:

F = Hayır. PFG / L çözümü

Bu ifadede PFG, maddenin her bir atomunun gram cinsinden ifade edilen ağırlığına eşittir.

Bunun yerine, normallik, aşağıda ifade edildiği gibi, çözünen eşdeğerlerin sayısının litre çözeltiye bölünmesini temsil eder:

N = eşdeğer gram çözünen / L çözelti

Bahsedilen ekspresyonunda, çözünen eşdeğer gram mol sayısına H hesaplanabilir ⁺ , OH, ^- molekül tipine bağlı olarak, ya da diğer yöntemlere.

Molarity

Bir çözünen maddenin molaritesi veya molar konsantrasyonu, çözeltinin bir (1) litresinde (L) bulunan çözünen maddenin (n) mollerini ifade eden veya ilişkilendiren kimyasal konsantrasyon birimidir.

Molarite büyük harf M ile belirtilir ve çözünen maddenin (n) mollerini belirlemek için çözünen maddenin (g) gramları çözünen maddenin moleküler ağırlığına (MW) bölünür.

Benzer şekilde, çözünen maddenin moleküler ağırlığı MW, çözünen maddeyi oluşturmak için birleştikleri oran dikkate alınarak, kimyasal elementlerin atom ağırlıklarının (PA) veya atomik kütlesinin toplamından elde edilir. Bu nedenle, farklı çözünen maddelerin kendi PM'leri vardır (her zaman böyle olmasa da).

Bu tanımlar, ilgili hesaplamaları gerçekleştirmek için kullanılan aşağıdaki formüllerde özetlenmiştir:

Molarite: M = n (çözünen mol) / V (çözelti litresi)

Mol sayısı: n = g çözünen / çözünen MW

1. Egzersiz

250 mL suda çözülmüş 45 g Ca (OH) ₂ ile hazırlanan bir çözeltinin Molaritesini hesaplayın .

Hesaplanması gereken ilk şey, Ca (OH) _2'nin (kalsiyum hidroksit) moleküler ağırlığıdır . Kimyasal formülüne göre, bileşik bir kalsiyum katyonu ve iki hidroksil anyonundan oluşur. Burada, türe göre daha az veya daha fazla olan bir elektronun ağırlığı önemsizdir, bu nedenle atom ağırlıkları alınır:

Kaynak: Gabriel Bolívar

Çözünen maddenin mol sayısı şu şekilde olacaktır:

n = 45 g / (74 g / mol)

n = 0.61 mol Ca (OH) ₂

Çözünen maddenin 0.61 molü elde edilir, ancak bu mollerin 250 mL çözelti içinde çözülmüş olduğunu hatırlamak önemlidir. Molaritenin tanımı litre veya 1000 mL'de mol olduğundan, söz konusu çözeltinin 1000 mL'sinde bulunan molleri hesaplamak için üç basit bir kural yapılmalıdır.

250 mL çözelti içinde => 0.61 mol çözünen varsa

1000 mL çözelti içinde => x Kaç mol vardır?

x = (0.61 mol) (1000 mL) / 250 mL

X = 2,44 M (mol / L)

Diğer yol

Formülü uygulamak için mol elde etmenin diğer yolu, 250 mL'nin litreye alınmasını gerektirir ve ayrıca üç kural uygulanır:

1000 ml => 1 litre ise

250 ml => x Kaç litre bunlar?

x = (250 mL) (1 L) / 1000 mL

x = 0,25 L

Molarity formülüne geçerek:

M = (0.61 mol çözünen) / (0.25 L çözelti)

M = 2,44 mol / L

Egzersiz 2

Bir HCl çözeltisinin 2,5 M olması ne anlama geliyor?

HCl çözeltisi 2.5 molar, yani bir litresi 2.5 mol hidroklorik asit çözdü.

Normal

Normallik veya eşdeğer konsantrasyon, büyük harf N ile gösterilen çözeltilerin kimyasal konsantrasyon birimidir. Bu konsantrasyon birimi, çözünen maddenin reaktivitesini gösterir ve çözelti eşdeğerlerinin (Eq) sayısının litre cinsinden ifade edilen çözeltinin hacmine bölünmesine eşittir.

N = Eq / L

Eşdeğerlerin sayısı (Eq), çözünen maddenin gramının eşdeğer ağırlığa (PEq) bölünmesine eşittir.

Eq = g çözünen / PEq

Eşdeğer ağırlık veya aynı zamanda gram eşdeğeri olarak da bilinen, çözünen maddenin moleküler ağırlığının elde edilmesi ve denklemde özetleme amacıyla delta zeta (ΔZ) olarak adlandırılan eşdeğer bir faktöre bölünmesiyle hesaplanır.

PEq = PM / ΔZ

Hesaplama

Normalliğin hesaplanması, eşdeğer faktörde veya Z'de çok spesifik bir varyasyona sahip olacaktır, bu aynı zamanda çözünen veya reaktif türlerin katıldığı kimyasal reaksiyonun türüne de bağlıdır. Bu varyasyonun bazı durumları aşağıda belirtilebilir:

-Bir asit veya baz olduğunda, ΔZ veya eşdeğer faktör, çözünen maddenin sahip olduğu hidrojen iyonları (H ⁺ ) veya hidroksil OH ^- sayısına eşit olacaktır . Örneğin sülfürik asit (H ₂ SO ₄ ) iki asidik protona sahip olduğu için iki eşdeğerine sahiptir.

- Oksidasyon-indirgeme reaksiyonları söz konusu olduğunda, ΔZ, belirli duruma bağlı olarak oksidasyon veya indirgeme sürecine dahil olan elektronların sayısına karşılık gelecektir. Burada kimyasal denklemlerin dengelenmesi ve reaksiyonun özellikleri devreye giriyor.

-Ayrıca, bu eşdeğer faktör veya ΔZ, çökelme olarak sınıflandırılan reaksiyonlarda çöken iyonların sayısına karşılık gelecektir.

1. Egzersiz

Na 185 g normalliğini tayin ₂ SO ₄ çözeltinin 1.3 L bulundu.

Bu çözeltideki çözünen maddenin moleküler ağırlığı önce hesaplanacaktır:

Kaynak: Gabriel Bolívar

İkinci adım, eşdeğer faktörü veya ΔZ'yi hesaplamaktır. Bu durumda, sodyum sülfat bir tuz olduğu için, tuz veya çözünen maddenin kimyasal formülünün alt simgesi olan 2 ile çarpılacak olan katyon veya metal Na ^{+ '} nın değeri veya yükü ^dikkate alınacaktır:

Na ₂ SO ₄ => ∆Z = Valencia Katyon x Alt Simge

∆Z = 1 x 2

Eşdeğer ağırlığı elde etmek için, ilgili denklemde ikame edilir:

PEq = (142.039 g / mol) / (2 Eq / mol)

PEq = 71.02 g / Eq

Ve sonra yine başka bir basit hesaplamaya başvurarak eşdeğerlerin sayısını hesaplamaya devam edebilirsiniz:

Eşitlik = (185 g) / (71.02 g / Eşitlik)

Eşdeğer sayısı = 2.605 Eq

Son olarak, gerekli tüm verilerle, normallik artık tanımına göre ikame edilerek hesaplanmaktadır:

N = 2,605 Eq / 1,3 L

N = 2.0 N

molalite

Molalite, küçük harf m ile belirtilir ve bir (1) kilogram çözücüde bulunan çözünen maddenin mollerine eşittir. Molal konsantrasyonu olarak da bilinir ve aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:

m = çözünen madde molü / Kg çözücü

Molarite, çözeltinin bir (1) litresinde bulunan çözünen maddenin mol oranını oluştururken, molalite, bir (1) kilogram çözücü içinde bulunan çözünen maddenin mollerini ilişkilendirir.

Çözeltinin birden fazla çözücü ile hazırlandığı durumlarda, molalite çözücü karışımının kilogramı başına aynı çözünen madde molünü ifade edecektir.

1. Egzersiz

150 g sakaroz (C ₁₂ H ₂₂ 0 ₁₁ ) 300 g su ile karıştırılarak hazırlanan bir çözeltinin molalitesini belirleyin .

Sakarozun moleküler ağırlığı, önce bu çözeltideki çözünen maddenin mollerini hesaplamaya devam etmek için belirlenir:

Kaynak: Gabriel Bolívar

Sakkarozun mol sayısı hesaplanır:

n = (150g sukroz) / (342.109 g / mol)

n = 0.438 mol sakaroz

Çözücünün gramları daha sonra nihai formülü uygulamak için kilograma dönüştürülür.

Sonra ikame ederek:

m = 0,438 mol sakaroz / 0,3 kilogram su

m = 1.46 mol C ₁₂ H ₂₂ 0 ₁₁ / Kg H ₂ O

Halen molalitenin nihai ifadesi hakkında bir tartışma olsa da, bu sonuç şu şekilde de ifade edilebilir:

1.26 m C ₁₂ H ₂₂ 0 ₁₁ veya 1.26 molal

Çözeltinin konsantrasyonunu molalite açısından ifade etmenin bazen avantajlı olduğu düşünülmektedir, çünkü çözünen madde ve çözücünün kütleleri, sıcaklık veya basıncın etkilerinden dolayı hafif dalgalanmalara veya göze çarpmayan değişikliklere maruz kalmaz; gaz halinde çözünen çözeltilerde olduğu gibi.

Ayrıca, belirli bir çözünen maddeye atıfta bulunulan bu konsantrasyon biriminin, çözeltideki diğer çözünen maddelerin varlığıyla değişmediği belirtilmektedir.

Kimyasal Konsantrasyonla İlgili Öneriler ve Önemli Notlar

Çözeltinin hacmi her zaman çözücünün hacminden daha büyüktür

Çözüm alıştırmaları çözüldükçe, bir çözeltinin hacmini sanki çözücününki gibi yorumlama hatası ortaya çıkar. Örneğin, bir gram toz çikolata bir litre suda çözülürse, çözeltinin hacmi bir litre suya eşit değildir.

Neden olmasın? Çünkü çözünen, çözücü moleküller arasında her zaman yer kaplar. Çözücü, çözünen maddeye karşı yüksek bir afiniteye sahip olduğunda, çözünmeden sonra hacimdeki değişiklik ihmal edilebilir veya önemsiz olabilir.

Ancak, değilse ve dahası, çözünen madde miktarı büyükse, hacimdeki değişiklik dikkate alınmalıdır. Bu şekilde olmak: Vsolvent + Vsolute = Vsolution. Yalnızca seyreltik solüsyonlarda veya çözünen miktarların küçük olduğu durumlarda geçerlidir Vsolvent = Vsolution.

Bu hata özellikle sıvı çözücülerle çalışırken akılda tutulmalıdır. Örneğin, toz haline getirilmiş çikolatayı çözmek yerine, bal alkolde çözülürse, eklenen balın hacmi, çözeltinin toplam hacmi üzerinde belirgin bir etkiye sahip olacaktır.

Bu nedenle, bu durumlarda çözünen maddenin hacmi çözücünün hacmine eklenmelidir.

Molaritenin Faydası

- Konsantre bir çözeltinin Molaritesini bilmek, M1V1 = M2V2 basit formülü kullanılarak seyreltme hesaplamalarının yapılmasına izin verir; burada M1, çözeltinin ilk Molaritesine karşılık gelir ve M2, çözeltiden hazırlanacak çözeltinin Molaritesine karşılık gelir. M1 ile.

-Bir çözümün Molaritesini bilerek, Normalliği aşağıdaki formül kullanılarak kolayca hesaplanabilir: Normallik = eşdeğer sayısı x M

Formüller ezberlenmez ancak birimler veya tanımlar

Bununla birlikte, konsantrasyon hesaplamaları ile ilgili tüm denklemleri hatırlamaya çalışırken bazen hafıza başarısız olur. Bunun için her kavramın çok net bir tanımının olması çok faydalıdır.

Tanımdan başlayarak, birimler belirlenecek olana karşılık gelenleri ifade etmek için dönüştürme faktörleri kullanılarak yazılır.

Örneğin, molaliteniz varsa ve onu normale dönüştürmek istiyorsanız, aşağıdaki şekilde devam edin:

(mol / Kg çözücü) x (kg / 1000g) (g çözücü / mL) (mL çözücü / mL çözelti) (1000mL / L) (Eq / mol)

(G çözücü / mL), çözücünün yoğunluğu olduğunu unutmayın. (ML çözücü / mL çözelti) terimi, çözelti hacminin gerçekte çözücüye karşılık geldiğini ifade eder. Pek çok alıştırmada bu son terim, hiçbir zaman tam olarak doğru olmasa da, pratik nedenlerle 1'e eşittir.

Referanslar

1. Tanıtım Chemistry- 1 ^st Kanada Edition. Kantitatif Konsantrasyon Birimleri. Bölüm 11 Çözümler. Alındığı kaynak: opentextbc.ca
2. Vikipedi. (2018). Eşdeğer Konsantrasyon. Alınan: en.wikipedia.org
3. PharmaFactz. (2018). Molarite nedir? Alındığı: Pharmafactz.com
4. Whitten, Davis, Peck ve Stanley. Kimya. (8. baskı). CENGAGE Learning, s 101-103, 512, 513.
5. Sulu Çözeltiler-Molarite. Alındığı kaynak: chem.ucla.edu
6. Quimicas.net (2018). Normallik Örnekleri. Quimicas.net adresinden kurtarıldı.