KEPEKATAN KIMIA: EKSPRESI, UNIT, MOLALITI - KIMIA - 2025

The kepekatan kimia adalah ukuran berangka jumlah relatif bahan larut dalam larutan. Pengukuran ini menyatakan nisbah zat terlarut kepada jumlah atau isipadu pelarut atau larutan dalam unit kepekatan. Istilah "kepekatan" berkaitan dengan jumlah zat terlarut yang ada: larutan akan lebih pekat lebih banyak zat terlarut yang ada.

Unit-unit ini boleh berbentuk fizikal apabila besarnya jisim dan / atau isi padu komponen larutan atau bahan kimia diambil kira, apabila kepekatan zat terlarut dinyatakan dalam mol atau setara, dengan mengambil nombor Avogadro sebagai rujukan.

Oleh Leiem, dari Wikimedia Commons

Oleh itu, dengan menggunakan berat molekul atau atom, dan bilangan Avogadro, adalah mungkin untuk menukar unit fizikal menjadi unit kimia ketika menyatakan kepekatan zat terlarut yang diberikan. Oleh itu, semua unit boleh ditukar untuk penyelesaian yang sama.

Penyelesaian yang dicairkan dan pekat

Bagaimana anda dapat mengetahui sama ada kepekatan sangat cair atau pekat? Pada pandangan pertama oleh manifestasi mana-mana sifat organoleptik atau kimianya; iaitu, yang dirasakan oleh indera atau yang dapat diukur.

Gambar atas menunjukkan pencairan kepekatan kalium dikromat (K ₂ Cr ₂ O ₇ ), yang menunjukkan warna oren. Dari kiri ke kanan, anda dapat melihat bagaimana warnanya menurun dalam intensiti apabila kepekatannya dicairkan, menambahkan lebih banyak pelarut.

Pencairan ini memungkinkan untuk memperoleh dengan cara ini kepekatan cair dari yang pekat. Warna (dan sifat "tersembunyi" lain di teras orennya) berubah dengan cara yang sama seperti kepekatannya, sama ada dengan unit fizikal atau kimia.

Tetapi apakah unit kepekatan kimia? Antaranya ialah molariti atau kepekatan molar larutan, yang menghubungkan mol zat terlarut dengan jumlah isipadu larutan dalam liter.

Terdapat juga molalitas atau juga disebut kepekatan molal, yang merujuk pada mol zat terlarut tetapi yang terkandung dalam jumlah pelarut atau pelarut piawai yang tepat satu kilogram.

Pelarut ini boleh menjadi murni atau jika larutan mengandungi lebih dari satu pelarut, molalatnya adalah mol zat terlarut per kilogram campuran pelarut.

Dan unit kepekatan kimia yang ketiga adalah kepekatan normal atau normal larutan yang menyatakan jumlah setara kimia zat terlarut per liter larutan.

Unit di mana normalitas dinyatakan dalam setara per liter (Persamaan / L) dan dalam perubatan kepekatan elektrolit dalam serum manusia dinyatakan dalam miliekuivalen per liter (mEq / L).

Kaedah menyatakan tumpuan

Kepekatan penyelesaian dapat dilambangkan dalam tiga cara utama, walaupun mereka mempunyai banyak istilah dan unit sendiri, yang dapat digunakan untuk menyatakan ukuran nilai ini: keterangan kualitatif, notasi kuantitatif, dan klasifikasi dari segi kelarutan.

Bergantung pada bahasa dan konteks tempat anda bekerja, salah satu daripada tiga cara akan dipilih untuk menyatakan kepekatan campuran.

Penerangan kualitatif

Digunakan terutamanya dalam bahasa tidak formal dan bukan teknikal, keterangan kualitatif kepekatan campuran dinyatakan dalam bentuk kata sifat, yang menunjukkan secara umum tahap kepekatan yang ada pada larutan.

Oleh itu, tahap kepekatan minimum menurut deskripsi kualitatif adalah larutan "cair", dan maksimum adalah "pekat".

Kami membincangkan larutan cair apabila larutan mempunyai bahagian zat terlarut yang sangat rendah sebagai fungsi jumlah isipadu larutan. Sekiranya anda ingin mencairkan larutan, tambahkan lebih banyak pelarut atau cari cara untuk mengurangkan zat terlarut.

Sekarang, kita bercakap mengenai larutan pekat apabila ia mempunyai zat terlarut yang tinggi sebagai fungsi dari jumlah keseluruhan larutan. Untuk memusatkan larutan, tambahkan lebih banyak zat terlarut, atau kurangkan jumlah pelarut.

Dalam pengertian ini, klasifikasi ini disebut deskripsi kualitatif, bukan hanya kerana kekurangan pengukuran matematik tetapi juga kerana kualiti empiriknya (ia dapat dikaitkan dengan ciri-ciri visual, bau dan rasa, tanpa memerlukan ujian saintifik).

Pengelasan mengikut keterlarutan

Kelarutan suatu kepekatan menunjukkan kapasiti maksimum zat terlarut yang terdapat dalam larutan, bergantung pada keadaan seperti suhu, tekanan dan bahan-bahan yang dilarutkan atau dalam penggantungan.

Penyelesaian boleh dikelaskan kepada tiga jenis mengikut tahap zat terlarut terlarut pada saat pengukuran: larutan tak jenuh, tepu, dan larutan tak jenuh.

- Larutan tak jenuh adalah larutan yang mengandungi jumlah zat terlarut yang lebih kecil daripada larutan yang boleh larut. Dalam kes ini, penyelesaiannya belum mencapai kepekatan maksimumnya.

- Larutan jenuh adalah larutan larutan maksimum yang mungkin telah dilarutkan dalam pelarut pada suhu tertentu. Dalam kes ini, terdapat keseimbangan antara kedua-dua zat dan larutan tidak dapat menerima lebih banyak zat terlarut (kerana ia akan mengendap).

- Penyelesaian jenuh mempunyai lebih banyak zat terlarut daripada penyelesaian yang akan diterima dalam keadaan keseimbangan. Ini dicapai dengan memanaskan larutan tepu, menambahkan lebih banyak zat terlarut daripada biasa. Setelah sejuk, ia tidak akan memendapkan zat terlarut secara automatik, tetapi gangguan apa pun boleh menyebabkan kesan ini kerana ketidakstabilannya.

Notasi kuantitatif

Semasa mempelajari penyelesaian yang akan digunakan dalam bidang teknikal atau saintifik, ketepatan yang diukur dan dinyatakan dalam unit diperlukan, yang menggambarkan kepekatan mengikut nilai jisim dan / atau isinya yang tepat.

Inilah sebabnya mengapa terdapat serangkaian unit yang digunakan untuk menyatakan kepekatan larutan dalam notasi kuantitatifnya, yang terbagi menjadi fizikal dan kimia, dan yang pada gilirannya mempunyai subdivisi mereka sendiri.

Unit kepekatan fizikal adalah "kepekatan relatif", yang dinyatakan dalam bentuk peratusan. Terdapat tiga cara untuk menyatakan kepekatan persen: peratusan jisim, peratusan isipadu, dan peratusan jisim-jisim.

Sebaliknya, unit kepekatan kimia berdasarkan jumlah molar, setara gram, bahagian per juta, dan ciri-ciri lain dari zat terlarut berkenaan dengan larutan.

Unit-unit ini adalah yang paling biasa kerana ketepatannya yang tinggi ketika mengukur kepekatan, dan untuk alasan ini biasanya unit yang anda ingin ketahui ketika bekerja dengan larutan kimia.

Unit penumpuan

Seperti yang dijelaskan di bahagian sebelumnya, ketika mencirikan kepekatan larutan secara kuantitatif, perhitungan harus diatur oleh unit yang ada untuk tujuan ini.

Begitu juga, unit kepekatan dibahagikan kepada unit kepekatan relatif, kepekatan cair, yang berdasarkan mol, dan tambahan.

Unit kepekatan relatif

Kepekatan relatif adalah yang dinyatakan dalam bentuk peratusan, seperti yang disebutkan di bahagian sebelumnya. Unit-unit ini dibahagikan kepada massa-massa persen, volume-volume persen, dan mass-volume persen, dan dikira seperti berikut:

-% jisim = jisim zat terlarut (g) / jisim jumlah larutan (g) x 100

-% isipadu = isi padu zat terlarut (ml) / isi padu larutan (ml) x 100

-% jisim / isipadu = jisim zat terlarut (g) / isi padu larutan (ml) x 100

Dalam kes ini, untuk mengira jisim atau isipadu keseluruhan larutan, jisim atau isipadu zat terlarut mesti ditambah dengan pelarut.

Unit kepekatan cair

Unit kepekatan cair adalah unit yang digunakan untuk menyatakan kepekatan yang sangat kecil dalam bentuk jejak dalam larutan cair; penggunaan yang paling biasa untuk unit-unit ini adalah mencari jejak satu gas yang larut dalam yang lain, seperti agen yang mencemarkan udara.

Unit ini disenaraikan dalam bentuk bahagian per juta (ppm), bahagian per bilion (ppb), dan bahagian per trilion (ppt), dan dinyatakan sebagai berikut:

- ppm = 1 mg larutan / larutan 1 L

- ppb = 1 μg larutan / larutan 1 L

- ppt = 1 ng larutan / larutan 1 L

Dalam ungkapan ini mg sama dengan miligram (0,001 g), μg sama dengan mikrogram (0,000001 g), dan ng sama dengan nanogram (0,000000001 g). Unit-unit ini juga dapat dinyatakan dalam bentuk isipadu / isipadu.

Unit kepekatan sebagai fungsi tahi lalat

Unit kepekatan berdasarkan mol adalah pecahan mol, peratusan mol, molariti dan molalitas (kedua yang terakhir dijelaskan dengan lebih baik pada akhir artikel).

Fraksi mol suatu bahan adalah pecahan semua molekul penyusunnya (atau atom) sebagai fungsi dari jumlah molekul atau atom. Ia dikira seperti berikut:

X _A = bilangan mol bahan A / jumlah mol dalam larutan

Prosedur ini diulang untuk bahan lain dalam larutan, dengan mengambil kira bahawa jumlah X _A + X _B + X _C … harus sama dengan satu.

Peratusan mol diusahakan dengan cara yang serupa dengan X _A , hanya dari segi peratusan:

Peratusan molar A = X _A x 100%

Bahagian terakhir akan membincangkan molar dan molaliti secara terperinci.

Formaliti dan normaliti

Akhirnya, terdapat dua unit tumpuan yang sedang tidak digunakan: formaliti dan normalitas.

Formaliti penyelesaian mewakili bilangan berat-formula-gram per liter jumlah larutan. Ia dinyatakan sebagai:

F = Tidak. PFG / L penyelesaian

Dalam ungkapan ini PFG sama dengan berat setiap atom bahan, dinyatakan dalam gram.

Sebaliknya, normalitas menunjukkan jumlah setara zat terlarut dibahagikan dengan liter larutan, seperti yang dinyatakan di bawah:

N = gram larutan zat terlarut / L

Dalam ungkapan tersebut, gram zat terlarut yang setara dapat dikira dengan bilangan mol H ⁺ , OH ^- atau kaedah lain, bergantung pada jenis molekul.

Molariti

Molariti atau kepekatan molar zat terlarut adalah unit kepekatan kimia yang menyatakan atau mengaitkan mol zat terlarut (n) yang terkandung dalam satu (1) liter (L) larutan.

Molariti ditentukan oleh huruf besar M dan untuk menentukan mol zat terlarut (n), gram zat terlarut (g) dibahagi dengan berat molekul (MW) zat terlarut.

Begitu juga, berat molekul MW zat terlarut diperoleh dari jumlah berat atom (PA) atau jisim atom unsur-unsur kimia, dengan mempertimbangkan bahagian di mana mereka bergabung untuk membentuk zat terlarut. Oleh itu, pelarut yang berbeza mempunyai PM mereka sendiri (walaupun ini tidak selalu berlaku).

Definisi ini diringkaskan dalam formula berikut yang digunakan untuk melakukan pengiraan yang sesuai:

Molariti: M = n (mol zat terlarut) / V (liter larutan)

Bilangan mol: n = g zat terlarut / MW zat terlarut

Latihan 1

Hitung Molariti larutan yang disediakan dengan 45 g Ca (OH) _{2 yang} dilarutkan dalam 250 mL air.

Perkara pertama yang perlu dikira ialah berat molekul Ca (OH) ₂ (kalsium hidroksida). Menurut formula kimianya, sebatian tersebut terdiri daripada kation kalsium dan dua anion hidroksil. Di sini berat elektron kurang atau tambahan pada spesies boleh diabaikan, jadi berat atom diambil:

Sumber: Gabriel Bolívar

Bilangan mol zat terlarut akan menjadi:

n = 45 g / (74 g / mol)

n = 0.61 mol Ca (OH) ₂

0.61 mol zat terlarut diperoleh tetapi penting untuk diingat bahawa tahi lalat ini dilarutkan dalam 250 mL larutan. Oleh kerana definisi Molariti adalah tahi lalat dalam satu liter atau 1000 mL, maka peraturan mudah tiga mesti dibuat untuk mengira tahi lalat yang terdapat dalam 1000 mL larutan tersebut

Sekiranya dalam 250 mL larutan terdapat => 0.61 mol zat terlarut

Dalam 1000 mL larutan => x Berapakah bilangan tahi lalat yang ada?

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

X = 2.44 M (mol / L)

Cara lain

Cara lain untuk mendapatkan tahi lalat untuk menerapkan formula mengharuskan 250 mL dibawa ke liter, juga menerapkan peraturan tiga:

Sekiranya 1000 ml => ialah 1 liter

250 ml => x Berapakah bilangan liter itu?

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

x = 0.25 L

Mengganti kemudian dalam formula Molarity:

M = (0.61 mol zat terlarut) / (0.25 L larutan)

M = 2.44 mol / L

Latihan 2

Apa maksudnya larutan HCl menjadi 2.5 M?

Larutan HCl adalah 2.5 molar, iaitu satu liter daripadanya telah melarutkan 2.5 mol asid hidroklorik.

Biasa

Kepekatan normal atau setara adalah unit kepekatan kimia larutan yang ditentukan dengan huruf besar N. Unit kepekatan ini menunjukkan kereaktifan zat terlarut dan sama dengan bilangan setara zat terlarut (Persamaan) dibahagi dengan isipadu larutan dinyatakan dalam liter.

N = Persamaan / L

Bilangan setara (Persamaan) sama dengan gram zat terlarut dibahagi dengan berat setara (PEq).

Persamaan = g zat terlarut / PEq

Berat setara, atau juga dikenali sebagai setara gram, dikira dengan memperoleh berat molekul zat terlarut dan membahagikannya dengan faktor setara yang untuk tujuan meringkaskan dalam persamaan disebut delta zeta (ΔZ).

PEq = PM / ΔZ

Pengiraan

Pengiraan normalitas akan mempunyai variasi yang sangat spesifik dalam faktor setara atau ΔZ, yang juga bergantung pada jenis tindak balas kimia di mana spesies zat terlarut atau reaktif mengambil bahagian. Beberapa kes variasi ini dapat disebutkan di bawah:

-Apabila ia adalah asid atau basa, ΔZ atau faktor setara, akan sama dengan bilangan ion hidrogen (H ⁺ ) atau hidroksil OH ^- yang terdapat pada zat terlarut. Contohnya, asid sulfurik (H ₂ SO ₄ ) mempunyai dua setara kerana mempunyai dua proton berasid.

-Ketika berkaitan dengan reaksi pengurangan oksidasi, ΔZ akan sesuai dengan jumlah elektron yang terlibat dalam proses pengoksidaan atau pengurangan, bergantung pada kes tertentu. Di sini pengimbangan persamaan kimia dan spesifikasi tindak balas mula berlaku.

-Juga, faktor setara atau ΔZ ini akan sesuai dengan bilangan ion yang mendakan dalam tindak balas yang dikelaskan sebagai pemendakan.

Latihan 1

Tentukan Normalitas 185 g Na ₂ SO _{4 yang} terdapat dalam larutan 1.3 L.

Berat molekul zat terlarut dalam larutan ini akan dikira terlebih dahulu:

Sumber: Gabriel Bolívar

Langkah kedua adalah mengira faktor setara atau ΔZ. Dalam kes ini, kerana natrium sulfat adalah garam, valensi atau cas kation atau logam Na ^{+ akan dipertimbangkan} , yang akan dikalikan dengan 2, yang merupakan langganan formula kimia garam atau zat terlarut:

Na ₂ SO ₄ => ∆Z = Valencia Cation x Langganan

∆Z = 1 x 2

Untuk mendapatkan berat yang setara, ia diganti dalam persamaan masing-masing:

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

PEq = 71.02 g / Persamaan

Dan kemudian anda boleh menghitung jumlah setara, sekali lagi menggunakan pengiraan mudah lain:

Persamaan = (185 g) / (71.02 g / Persamaan)

Bilangan setara = 2.605 Persamaan

Akhirnya, dengan semua data yang diperlukan, normaliti kini dikira dengan menggantikan mengikut definisinya:

N = 2.605 Persamaan / 1.3 L

N = 2.0 N

Moraliti

Molalitas ditentukan oleh huruf kecil m dan sama dengan mol zat terlarut yang terdapat dalam satu (1) kilogram pelarut. Ia juga dikenali sebagai kepekatan molal dan dikira menggunakan formula berikut:

m = mol zat terlarut / Kg pelarut

Walaupun Molariti menentukan nisbah mol zat terlarut yang terkandung dalam satu (1) liter larutan, molalitas mengaitkan mol zat terlarut yang terdapat dalam satu (1) kilogram pelarut.

Dalam kes di mana larutan dibuat dengan lebih daripada satu pelarut, molalitas akan menyatakan mol zat terlarut yang sama per kilogram campuran pelarut.

Latihan 1

Tentukan molaliti larutan yang disediakan dengan mencampurkan 150 g sukrosa (C ₁₂ H ₂₂ 0 ₁₁ ) dengan 300 g air.

Berat molekul sukrosa mula-mula ditentukan untuk menghitung mol zat terlarut dalam larutan ini:

Sumber: Gabriel Bolívar

Bilangan mol sukrosa dikira:

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

n = 0.438 mol sukrosa

Gram pelarut kemudian ditukar menjadi kilogram untuk menerapkan formula akhir.

Mengganti kemudian:

m = 0.438 mol sukrosa / 0.3 kilogram air

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

Walaupun pada masa ini terdapat perdebatan mengenai ungkapan akhir molalitas, hasil ini juga dapat dinyatakan sebagai:

1.26 m C ₁₂ H ₂₂ 0 ₁₁ atau 1.26 molal

Kadang-kadang dianggap menguntungkan untuk menyatakan kepekatan larutan dari segi molalitas, kerana jisim zat terlarut dan pelarut tidak mengalami sedikit turun naik atau perubahan yang tidak jelas kerana kesan suhu atau tekanan; seperti yang berlaku dalam larutan dengan zat terlarut gas.

Selanjutnya, ditunjukkan bahawa unit kepekatan ini yang disebut zat terlarut tertentu tidak berubah dengan adanya zat terlarut lain dalam larutan.

Cadangan dan Nota Penting mengenai Kepekatan Kimia

Isi padu larutan selalu lebih besar daripada pelarut

Semasa latihan penyelesaian diselesaikan, ralat timbul ketika menafsirkan isipadu larutan seolah-olah itu adalah pelarut. Contohnya, jika satu gram coklat tepung dilarutkan dalam satu liter air, isipadu larutan tidak sama dengan satu liter air.

Kenapa tidak? Kerana zat terlarut akan sentiasa menempati ruang antara molekul pelarut. Apabila pelarut mempunyai pertalian yang tinggi untuk zat terlarut, perubahan isipadu setelah pembubaran boleh diabaikan atau diabaikan.

Tetapi, jika tidak, dan lebih-lebih lagi jika jumlah zat terlarut besar, perubahan isipadu mesti diambil kira. Dengan cara ini: Vsolvent + Vsolute = Vsolution. Hanya dalam larutan cair atau di mana jumlah zat terlarut kecil Vsolvent = Vsolution sah.

Kesalahan ini harus diingat terutama ketika bekerja dengan zat terlarut cair. Sebagai contoh, jika daripada melarutkan coklat tepung, madu dilarutkan dalam alkohol, maka jumlah madu yang ditambahkan akan memberi kesan yang ketara pada jumlah keseluruhan larutan.

Oleh itu, dalam kes ini isipadu zat terlarut mesti ditambah dengan pelarut.

Utiliti Molariti

-Mengetahui Molariti larutan pekat membolehkan pengiraan pencairan dibuat menggunakan formula mudah M1V1 = M2V2, di mana M1 sesuai dengan Molariti awal larutan dan M2 Molariti larutan yang akan disediakan dari larutan dengan M1.

-Mengetahui Molariti penyelesaian, Normalnya dapat dikira dengan mudah menggunakan formula berikut: Normaliti = bilangan setara x M

Rumus tidak dihafal tetapi unit atau definisi adalah

Namun, kadangkala memori gagal ketika cuba mengingat semua persamaan yang berkaitan dengan pengiraan kepekatan. Untuk ini, sangat berguna untuk mempunyai definisi yang sangat jelas bagi setiap konsep.

Bermula dari definisi, unit ditulis menggunakan faktor penukaran untuk menyatakan yang sesuai dengan apa yang akan ditentukan.

Contohnya, jika anda mempunyai molalitas dan anda ingin menukarnya menjadi normal, teruskan seperti berikut:

(mol / Kg pelarut) x (kg / 1000g) (g pelarut / mL) (mL pelarut / mL larutan) (1000mL / L) (Persamaan / mol)

Perhatikan bahawa (g pelarut / mL) adalah ketumpatan pelarut. Istilah (larutan mL / larutan mL) merujuk kepada seberapa banyak isi padu larutan yang sebenarnya sesuai dengan pelarut. Dalam banyak latihan, istilah terakhir ini sama dengan 1, untuk alasan praktikal, walaupun tidak pernah benar.

Rujukan

1. Pengenalan Chemistry- 1 ^st Canadian Edition. Unit Penumpuan Kuantitatif. Bab 11 Penyelesaian. Diambil dari: opentextbc.ca
2. Wikipedia. (2018). Kepekatan Setara. Diambil dari: en.wikipedia.org
3. PharmaFactz. (2018). Apakah molariti? Diambil dari: pharmafactz.com
4. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kimia. (Edisi ke-8.) Pembelajaran CENGAGE, hlm 101-103, 512, 513.
5. Penyelesaian Berair-Molariti. Diambil dari: chem.ucla.edu
6. Quimicas.net (2018). Contoh Normaliti. Dipulihkan dari: quimicas.net.