نسبة الكثافة وكسر الكتلة. الكسر الكتلي (ويسمى أيضًا تركيز النسبة المئوية)

يتميز الخليط المكون من مكونين أو أكثر بخصائص ومحتوى هذه المكونات. يمكن إعطاء تركيبة الخليط من خلال الكتلة والحجم والكمية (عدد المولات أو الكيلوجرام مولات) للمكونات الفردية ، بالإضافة إلى تركيزاتها. يمكن التعبير عن تركيز أحد المكونات في الخليط في الوزن ، أو الكسور المولية والحجمية أو النسب المئوية ، وكذلك في الوحدات الأخرى.

جزء الشامل يتم تحديد w i لأي مكون من خلال نسبة الكتلة m i لهذا المكون إلى كتلة الخليط بأكمله m · cm:

بالنظر إلى أن الكتلة الكلية للخليط تساوي مجموع كتل المكونات الفردية ، أي

يمكنك كتابة:

أو مختصر:

مثال 4يتكون الخليط من مكونين: م 1 = 500 كجم ، م 2 = 1500 كجم. حدد الكسر الكتلي لكل مكون في الخليط.

المحلول.الكسر الكتلي للمكون الأول:

م سم \ u003d م 1 + م 2 \ u003d 500 + 1500 = 2000 كجم

الكسر الكتلي للمكون الثاني:

يمكن أيضًا تحديد الجزء الكتلي للمكون الثاني باستخدام المساواة:

ث 2 \ u003d 1 - ث 1 \ u003d 1 - 0.25 \ u003d 0.75

حجم الكسرمكون n i في الخليط يساوي نسبة الحجم V i لهذا المكون إلى حجم الخليط بأكمله V:

بشرط:

يمكنك كتابة:

مثال 5. يتكون الغاز من مكونين: V 1 = 15.2 م 3 ميثان و V 2 = 9.8 م 3 إيثان. احسب التركيب الحجمي للخليط.

المحلول.الحجم الكلي للخليط هو:

V \ u003d V 1 + V 2 \ u003d 15.2 + 9.8 \ u003d 25 م 3

جزء الحجم في الخليط:

الميثان

الإيثان الخامس 2 = 1 – الخامس 1 = 1 – 0,60 = 0,40

الكسر المولييتم تعريف n i لأي مكون من الخليط على أنه نسبة عدد الكيلومولات N i لهذا المكون إلى العدد الإجمالي للكيلومولات N للخليط:

بشرط:

نحن نحصل:

يمكن إجراء تحويل الكسور الجزيئية إلى كسور جماعية وفقًا للصيغة:

مثال 6. يتكون الخليط من 500 كجم من البنزين و 250 كجم من التولوين. حدد التركيب المولي للخليط.

المحلول.الوزن الجزيئي للبنزين (C 6 H 6) هو 78 ، التولوين (C 7 H 8) هو 92. عدد مولات الكيلوغرام هو:

البنزين

التولوين

الرقم الإجماليمولات الكيلوغرام:

N \ u003d N 1 + N 2 \ u003d 6.41 + 2.72 \ u003d 9.13

الكسر الجزيئي للبنزين هو:

بالنسبة إلى التولوين ، يمكن إيجاد جزء الخلد من المعادلة:

من أين: n 2 \ u003d 1 - n 1 \ u003d 1 - 0.70 \ u003d 0.30

يمكن تحديد متوسط ​​الوزن الجزيئي للخليط من خلال معرفة الكسر الجزيئي والوزن الجزيئي لكل مكون من مكونات الخليط:

(21)

أين أنا- محتوى المكونات في الخليط كما يقولون. تشارك؛ م- الكتلة الجزيئيةمكون الخليط.

يمكن تحديد الوزن الجزيئي لمزيج من عدة أجزاء زيتية بواسطة الصيغة

(22)

أين م 1 ، م 2 ، ... ، م ن- وزن مكونات الخليط ، كجم ؛ م 1 ، م 2 ، .... ، م ص- الوزن الجزيئي لمكونات الخليط ؛ -٪ بالوزن. مكون.

يمكن أيضًا تحديد الوزن الجزيئي لمنتج زيتي باستخدام صيغة كريج

(24)

مثال 7. حدد متوسط ​​الوزن الجزيئي لمزيج من البنزين مع أيزوكتان ، إذا كان الجزء الجزيئي للبنزين 0.51 ، أيزوكتان 0.49.

المحلول.الوزن الجزيئي للبنزين هو 78 ، الأيزوكتان هو 114. استبدال هذه القيم في الصيغة (21) ، نحصل على

متوسط ​​M= 0.51 × 78 + 0.48 × 114 = 95.7

المثال 8. يتكون الخليط من 1500 كجم من البنزين و 2500 كجم ن-أوكتان. حدد متوسط ​​الوزن الجزيئي للخليط.

المحلول.نستخدم الصيغة (22)

مقدار تكوين الموليتحولت إلى كتلة على النحو التالي. هذا التركيب الحجمي (المولي) كنسبة مئوية يؤخذ على أنه 100 مول. ثم سيعبر تركيز كل مكون كنسبة مئوية عن عدد مولاته. ثم يتم ضرب عدد مولات كل مكون بوزنه الجزيئي لإعطاء كتلة كل مكون في الخليط. بقسمة كتلة كل مكون على الكتلة الكلية ، يتم الحصول على تركيز الكتلة.

يتم تحويل تكوين الكتلة إلى حجمي (ضرس) على النحو التالي. من المفترض أن يتم أخذ الخليط 100 (جم ، كجم ، طن) (إذا تم التعبير عن تركيبة الكتلة كنسبة مئوية) ، يتم تقسيم كتلة كل مكون على وزنه الجزيئي. احصل على عدد الشامات. بقسمة عدد مولات كل مكون على العدد الإجمالي ، يتم الحصول على تركيزات الحجم (المولي) لكل مكون.

متوسط ​​الكثافةيتم تحديد الغاز بواسطة الصيغة:

كغ / م 3 ز / سم 3

أو بناءً على التركيب الحجمي:

,

أو بناءً على التركيب الكتلي للخليط:

.

يتم تحديد الكثافة النسبية بواسطة الصيغة:

عناصر	م جم / مول	تكوين الكتلة ،٪ بالوزن.	م أنا	عدد الشامات	تكوين السائبة
كسور الوحدة	٪ حول.
الميثان				40:16=2,50	0,669	66,9
الإيثان				10:30=0,33	0,088	8,8
البروبان				15:44=0,34	0,091	9,1
البيوتان				25:58=0,43	0,115	11,5
بنتان + أعلى				10:72=0,14	0,037	3,7
				3,74	1,000	100,0

لسهولة الحساب ، سنأخذ كتلة الخليط على أنها 100 جم ، ثم تتطابق كتلة كل مكون عدديًا مع النسبة المئوية للتركيب. لنجد رقمًامولات ن أنا من كل مكون. للقيام بذلك ، نقسم كتلة كل مكون m i على الكتلة المولية:

أوجد التركيب الحجمي للخليط في أجزاء من وحدة

ث i (CH 4) = 2.50: 3.74 = 0.669 ؛ ث (ج 2 ح 6) = 0.33: 3.74 = 0.088 ؛

W (C 5 H 8) = 0.34: 3.74 = 0.091 ؛ ث (ج 4 ح 10) = 0.43: 3.74 = 0.115 ؛

W (C 5 H 12) = 0.14: 3.74 = 0.037.

نحسب التركيب الحجمي للخليط بالنسبة المئوية بضرب البيانات في كسور وحدة في 100٪. نضع جميع البيانات الواردة في جدول.

نحن نعد معدل الوزنمخاليط.

M cf = 100: 3.74 = 26.8 جم / مول

إيجاد كثافة الخليط

نجد الكثافة النسبية:

W (CH 4) = 480: 4120 = 0.117 ؛ ث (ج 2 ح 6) = 450: 4120 = 0.109 ؛

ث (ج 3 ح 8) = 880: 4120 = 0.214 ؛ ث (ج 4 ح 10) = 870: 4120 = 0.211 ؛

W (C 5 H 12) = 1440: 4120 = 0.349.

M cf = 4120: 100 = 41.2 جم / مول.

ز / لتر

المهمة 15. يتكون الخليط من خمسة مكونات. حدد الكتلة والحجم والجزء الجزيئي لكل مكون في الخليط ، متوسط ​​الوزن الجزيئي للخليط.

مكونات الخليط	خيار
ش أنا (د)	م ط (كلغ)	م ط (ر)
الميثان
الإيثان
البروبان
ن-البوتان
الأيزوبيوتان

مكونات الخليط	ω٪ من كتلة الغاز
خيارات
الميثان
الإيثان
البروبان
البيوتان
البنتان

مكونات الخليط	التركيب الحجمي للغاز ω٪ حجم
خيارات
الميثان
الإيثان
البروبان
البيوتان
البنتان

تتميز الحلول بتركيبتها الكمية والنوعية.

يتم التعبير عن التركيب الكمي تشارك(بلا ​​أبعاد القيم النسبية): الكتلة ، الضرس ، الحجم.

الكميات الأبعاد - التركيزات هي تركيز الكتلة المولية والكتلة والكتلة المولية للمكافئ.

1. جزء الكتلة

ω (أ) = 100٪

• ω (أ) - جزء الكتلة من المادة أ ؛
• م هي كتلة المحلول (ز) ؛
• م (أ) - كتلة المادة أ (ز).

الكسر الكتلي (النسبة المئوية للتركيز) لمادة مذابة لكنتسمى نسبة كتلة المادة لكنلكتلة المحلول م(كتلة المذيب + كتلة المادة).

يتم التعبير عن الكسر الكتلي كنسبة مئوية (أجزاء من وحدة) أو جزء في المليون (جزء من ألف بالمائة).

يوضح التركيز النسبة المئوية كمية المادة الموجودة في 100 غرام من المحلول.

المهمة: يذاب 50 جم من المادة في 150 جم من الماء. من الضروري حساب الكسر الكتلي للمادة في المحلول.

المحلول :

1. نحسب الكتلة الكلية للمحلول: 150 + 50 = 200 جم ؛
2. نحسب الكسر الكتلي للمادة في المحلول: ω (أ) = 100٪ = 25٪

2. الكسر المولي

χ (أ) = ن (أ) / 100٪

• χ (أ) - جزء الخلد من المادة أ ؛
• ن (أ) - كمية المادة أ ، مول ؛
• ن (ب) - كمية المادة ب (مذيب) ، مول.

جزء الخلد (جزء الخلد) من المذاب لكنتسمى نسبة كمية المادة لكن(بالمولات) لمجموع كميات (مولات) جميع المواد المدرجة في المحلول.

يتم التعبير عن الكسر المولي كنسبة مئوية (كسور من وحدة).

المهمة: تمت إذابة 1.18 جم من كلوريد الصوديوم في 180 مل من الماء. بحاجة لحساب الكسر الموليكلوريد الصوديوم.

المحلول :

1. في المرحلة الأولى ، سنقوم بحساب مولات كلوريد الصوديوم و H 2 O المطلوبة لتحضير المحلول (انظر الكتلة المولية):
   الكتلة المولية لـ NaCl: M = 23 + 36 = 59 جم / مول ؛
   عدد مولات كلوريد الصوديوم: n \ u003d م / م \ u003d 1.18 / 59 \ u003d 0.02 مول
   الكتلة المولية لـ H 2 O: M \ u003d 1 2 + 16 \ u003d 18 جم / مول
   عدد الجزيئات H 2 O: n \ u003d 180/18 = 10 mol.
2. نقوم بحساب الكتلة الموليةكلوريد الصوديوم:
   χ (كلوريد الصوديوم) = ن (كلوريد الصوديوم) / 100٪
   χ (كلوريد الصوديوم) = 0.02 / (0.02 + 10) = 0.002 (0.2٪).

3. حجم الكسر

φ (أ) = V (A) / V.

• φ (أ) - جزء الحجم من المادة أ (كسور الوحدة أو النسبة المئوية) ؛
• V (A) - حجم المادة A ، ml ؛
• V هو حجم المحلول بأكمله ، مل.

حجم الكسر من المادة لكنتسمى نسبة حجم المادة لكنلحجم المحلول.

المهمة: الكسور الكتلية (ω) من الأكسجين والنيتروجين في خليط الغازيساوي 20٪ و 80٪ على التوالي. من الضروري حساب حجم الكسور (φ) في خليط الغاز.

المحلول:

1. يترك الوزن الكليخليط الغاز يساوي 100 جم:
   م (O 2) \ u003d م ω (O 2) \ u003d 100 0.20 \ u003d 20 جم
   م (N 2) \ u003d م ω (N 2) \ u003d 100 0.80 \ u003d 80 جم
2. وفقًا للصيغة n \ u003d m / M ، نحدد عدد مولات المواد:
   n (O 2) = 20/32 = 0.625 مول
   ن (N 2) = 80/28 = 2.85 مول
3. نحدد الحجم الذي تشغله الغازات (بناءً على افتراض أنه في ظل الظروف العادية ، يحتل 1 مول من الغاز 22.4 لترًا):
   نصنع نسبة:
   1 مول من الغاز = 22.4 لتر ؛
   0.625 مول \ u003d × لتر
   س \ u003d 22.4 0.625 = 14 لتر
   بالنسبة للنيتروجين ، عن طريق القياس: 2.85 22.4 = 64 لتر
   الحجم الكلي: 14 + 64 = 78 لتر
4. الكسور الحجمية للغازات في الخليط:
   φ (O 2) = 14/78 = 0.18 (18٪)
   φ (N 2) = 64/78 = 0.82 (82٪)

4. التركيز المولي (المولارية)

ج (أ) = ن (أ) / ف ، مول / لتر

• ج (أ) - التركيز المولي للمادة أ ، مول / لتر ؛
• ن (أ) - كمية المادة المذابة أ ، مول ؛
• V هو حجم الحل بأكمله ، ل.

التركيز المولي لمذاب لكنتسمى نسبة كمية المذاب لكن(في الشامات) إلى حجم المحلول بأكمله (ل).

وبالتالي ، يمكننا القول أن التركيز المولي هو عدد مولات المذاب في لتر واحد من المحلول. نظرًا لأن n (A) = m (A) / M (A) (انظر الكتلة المولية) ، يمكن إعادة كتابة صيغة التركيز المولي على النحو التالي:

ج (أ) = م (أ) /

• م (أ) - كتلة المادة أ ، ز ؛
• M (A) - الكتلة المولية للمادة A ، جم / مول.

عادةً ما يُشار إلى التركيز المولي بالرمز "M":

• 1 م - محلول ضرس واحد ؛
• 0.1 م - محلول عشري ؛
• 0.01 م - محلول سنتومولار.

المهمة: 500 مل من المحلول يحتوي على 10 غرام من كلوريد الصوديوم. من الضروري تحديد التركيز المولي للمحلول.

المحلول :

1. أوجد كتلة كلوريد الصوديوم في لتر واحد من المحلول (التركيز المولي هو عدد مولات المذاب في لتر واحد من المحلول):
   500 مل محلول - 10 جم كلوريد الصوديوم
   1000 مل - x
   س = 20 جم
2. التركيز المولي لـ NaCl:
   ج (كلوريد الصوديوم) \ u003d م (كلوريد الصوديوم) / \ u003d 20 / (59 1) \ u003d 0.34 مول / لتر

5. التركيز الشامل (عيار)

ρ (أ) = م (أ) / ف

• ρ (أ) - تركيز كتلة المادة أ ، جم / لتر ؛
• م (أ) - كتلة المادة أ ، ز ؛
• V هو حجم الحل ، ل.

تركيز الكتلة (العيار) هو نسبة كتلة المذاب إلى حجم المحلول.

المهمة: تحديد التركيز المولي لمحلول حمض الهيدروكلوريك 20٪ (ρ = 1.1 جم / مل).

المحلول:

1. أوجد حجم 100 جم من المحلول حمض الهيدروكلوريك:
   V \ u003d م / ρ \ u003d 100 / 1.1 \ u003d 0.09 لتر
2. يحتوي 100 جم من محلول حمض الهيدروكلوريك 20٪ على 20 جم من حمض الهيدروكلوريك. نحسب التركيز المولي:
   ج (HCl) \ u003d م (HCl) / \ u003d 20 / (37 0.9) \ u003d 6 مول / لتر

6. تركيز المكافئ المولي (طبيعية)

ج e (A) \ u003d n e (A) / V ، مول / لتر

• ج هـ (أ) - التركيز المولي المكافئ ، مول / لتر ؛
• ن ه (أ) - عدد معادلات المادة ، مول ؛
• V هو حجم الحل ، ل.

التركيز المولي للمكافئ هو نسبة كمية المادة المكافئة إلى حجم المحلول.

عن طريق القياس مع التركيز المولي (انظر أعلاه):

ج هـ (أ) = م (أ) /

المحلول العادي هو محلول يحتوي فيه 1 لتر على مكافئ واحد من المذاب.

عادةً ما يُشار إلى التركيز المولي للمكافئ بالرمز "n":

• 1n - حل واحد عادي ؛
• 0.1n - محلول غير طبيعي ؛
• 0.01 ن - محلول عادي.

المهمة: ما هو حجم 90٪ H 2 SO 4 (ρ = 1.82 جم / مل) المطلوب لتحضير 100 مل من محلول مئوي؟

المحلول :

1. نحدد كمية حمض الكبريتيك بنسبة 100٪ اللازمة لتحضير لتر واحد من محلول عادي واحد. يعادل حامض الكبريتيك نصف وزنه الجزيئي:
   M (H 2 SO 4) = 1 2 + 32 + 16 4 = 98/2 = 49.
   لتحضير 1 لتر من محلول مئوي ، يلزم إجراء 0.01 مكافئ: 49 0.01 \ u003d 0.49 جم.
2. نحدد عدد جرامات حمض الكبريتيك بنسبة 100٪ اللازمة للحصول على 100 مل من محلول عادي واحد (نصنع نسبة):
   1 لتر - 0.49 جم
   0.1 لتر - x ز
   س = 0.049 جم.
3. نحل المهمة:
   س \ u003d 100 0.049 / 90 \ u003d 0.054 جم.
   V \ u003d م / ρ = 0.054 / 1.82 = 0.03 مل.

كمية وتركيز المادة:

التعبير والتحويلات من شكل إلى آخر

أساسيات النظرية

1. المصطلحات والتعريفات الأساسية

الكتلة وكميات المادة . كتلةمواد ( م) بالجرام ، و مقدارمواد ( ن) في الشامات. إذا تم الإشارة إلى المادة بالحرف X، ثم يمكن كتابة كتلته كـ م ( X ) والكمية ن ( X ) .

خلد – كمية المادة التي تحتوي على العديد من الوحدات الهيكلية المحددة (الجزيئات ، والذرات ، والأيونات ، وما إلى ذلك) حيث توجد ذرات في 0.012 كجم من نظير الكربون 12.

عند استخدام المصطلح خلديجب الإشارة إلى الجسيمات التي يشير إليها المصطلح. وفقًا لذلك ، يمكن للمرء أن يقول "مول الجزيئات" ، "مول الذرات" ، "مول الأيونات" ، إلخ. (على سبيل المثال ، مول من جزيئات الهيدروجين ، مول من ذرات الهيدروجين ، مول من أيونات الهيدروجين). بما أن 0.012 كجم من الكربون 12 يحتوي على ~ 6.022x10 23 ذرة كربون (ثابت أفوجادرو) ، إذن خلد- مثل هذه الكمية من مادة تحتوي على 6.022x10 23 عنصرًا هيكليًا (جزيئات ، ذرات ، أيونات ، إلخ).

يتم استدعاء نسبة كتلة المادة إلى كمية المادة الكتلة المولية.

م ( X) = م ( X) / ن( X)

هذا هو، الكتلة المولية (م) – هي كتلة مول واحد من مادة ما. الوحدة النظامية الأساسية 1 للكتلة المولية هي kg / mol ، ولكنها في الواقع هي g / mol. على سبيل المثال ، الكتلة المولية لأخف معدن ، الليثيوم م(Li) = 6.939 جم / مول ، الكتلة المولية لغاز الميثان م(CH 4) = 16.043 جم / مول. يتم حساب الكتلة المولية لحمض الكبريتيك على النحو التالي م ( H 2 SO 4 ) = 196 جرام / 2 مول = 96 جم / مول.

يتميز أي مركب (مادة) ، باستثناء الكتلة المولية ، بـ نسبياجزيئيأو الكتلة الذرية. يوجد ايضا ما يعادلوزن ه، يساوي الجزيئي مضروبًا في عامل التكافؤ (انظر أدناه).

الوزن الجزيئي النسبي (م ص ) – هذا هو الكتلة المولية للمركب ، المشار إليها بـ 1/12 من الكتلة المولية لذرة الكربون -12.فمثلا، م ص(CH 4) = 16.043. الوزن الجزيئي النسبي هو كمية بلا أبعاد.

الكتلة الذرية النسبية (أ ص ) – هي الكتلة المولية لذرة مادة مقسومة على 1/12 من الكتلة المولية لذرة كربون -12. فمثلا، أ ص(لي) = 6.039.

تركيز . يتم استدعاء نسبة كمية أو كتلة مادة موجودة في نظام ما إلى حجم أو كتلة ذلك النظام تركيز. هناك عدة طرق للتعبير عن التركيز. في روسيا ، غالبًا ما يتم الإشارة إلى التركيز بالحرف الكبير C ، مشيرًا في المقام الأول إلى تركيز الكتلة، والذي يعتبر الشكل الأكثر استخدامًا للتعبير عن التركيز في المراقبة البيئية (حيث يتم قياس قيم MPC).

تركيز الكتلة (منأو β) – نسبة كتلة المكون الموجود في النظام (المحلول) إلى حجم هذا النظام (الخامس). هذا هو الشكل الأكثر شيوعًا للتعبير عن التركيز بين المحللين الروس.

β (X) =م ( X) / الخامس (مخاليط )

وحدة تركيز الكتلة - كجم / م 3 أو جم / م 3 أو كجم / دسم 3 أو جم / دسم 3 (جم / لتر) أو كجم / سم 3 أو جم / سم 3 (جم / مل) أو ميكروغرام / لتر أو ميكروغرام / مل ، إلخ. التحويلات الحسابية من بُعد إلى آخر ليست صعبة للغاية ، ولكنها تتطلب عناية. على سبيل المثال ، تركيز كتلة حمض الهيدروكلوريك (الهيدروكلوريك) من(حمض الهيدروكلوريك) = 40 جم / 1 لتر \ u003d 40 جم / لتر \ u003d 0.04 جم / مل \ u003d 4 10-5 ميكروغرام / لتر ، إلخ. تعيين التركيز الشامل منلا ينبغي الخلط بينه وبين تعيين التركيز المولي ( مع) ، والذي تمت مناقشته أدناه.

نموذجي هي العلاقات β (X): 1000 ميكروجرام / لتر = 1 ميكروجرام / مل = 0.001 مجم / مل.

في التحليل الحجمي (القياس بالمعايرة) ، يتم استخدام أحد أشكال تركيز الكتلة - عيار. عيار المحلول (T) -هذا هو كتلة مادة محتواة في سنتيمتر مكعب واحد أوفي مليلتر واحد المحلول.

وحدات العيار - كجم / سم 3 ، جم / سم 3 ، جم / مل ، إلخ.

مولالي (ب) -- نسبة كمية المذاب (في المولات) إلى كتلة المذيب (في كلغ).

ب ( X) = ن ( X) / م ( مذيب) = ن ( X) / م ( ص )

وحدة مولالي -- مول / كغم. فمثلا، ب(HCl / H 2 O) \ u003d 2 مول / كجم. يستخدم التركيز المولي بشكل أساسي للمحاليل المركزة.

الضرس (!) شارك (X) - نسبة كمية مادة مكون معين (في الشامات) الموجودة في النظام إلى الكمية الإجمالية للمادة (في الشامات).

X ( X) =ن ( X) / ن ( X) + ن ( ص)

يمكن التعبير عن الكسر المولي في أجزاء من الوحدة ، النسبة المئوية (٪) ، جزء في المليون (جزء من ألف٪) وفي المليون (مليون -1 ، جزء في المليون) ، المليار (مليار -1 ، جزء في المليون) ، تريليون جزء (تريليون -1 ، ppt) ، وما إلى ذلك ، ولكن وحدة القياس لا تزال النسبة - خلد / مول.فمثلا، X ( C 2 H 6) \ u003d 2 مول / 2 مول + 3 مول = 0.4 (40٪).

جزء الشامل (ω) – نسبة كتلة مكون معين موجود في نظام إلى الكتلة الكلية لذلك النظام.

ω ( X) = م ( X) / م (مخاليط )

يتم قياس الكسر الكتلي بالنسب كلغ/كلغ (جي/جي). علاوة على ذلك ، يمكن التعبير عنها في كسور من الوحدة ، النسبة المئوية (٪) ، جزء في المليون ، المليون ، المليار ، إلخ. تشارك. يوضح جزء الكتلة لهذا المكون ، معبرًا عنه بالنسبة المئوية ، عدد جرامات هذا المكون الموجودة في 100 جم من المحلول.

على سبيل المثال ، بشروط ω (بوكل ) = 12 جم / 12 جم + 28 جم = 0.3 (30٪).

0 حجم الكسر (φ) – نسبة حجم المكون الوارد فيإلى الحجم الإجمالي للنظام.

φ ( X) = الخامس ( X) / الخامس ( X) + الخامس ( ص)

يتم قياس جزء الحجم من حيث l / l أو ml / ml ويمكن أيضًا التعبير عنه في أجزاء من الوحدة ، أو النسبة المئوية ، أو جزء في المليون ، أو جزء في المليون ، إلخ. تشارك. على سبيل المثال ، حجم جزء الأكسجين في خليط الغاز هو φ (حوالي 2 ) = 0.15 لتر / 0.15 لتر + 0.56 لتر.

مولار (ضرس)تركيز (مع) - نسبة كمية المادة (في المولات) الموجودة في نظام (على سبيل المثال ، في محلول) إلى الحجم الخامس لهذا النظام.

مع( X) = ن ( X) / الخامس (مخاليط )

وحدة قياس التركيز المولي هي مول / م 3 (مشتق كسري ، SI - مول / لتر). فمثلا، ج (H 2 S0 4) = 1 مول / لتر ، مع(KOH) = 0.5 مول / لتر. يسمى المحلول الذي يحتوي على تركيز 1 مول / لتر الضرس المحلولويُشار إليه على أنه محلول 1 M (لا تخلط بين هذا الحرف M ، بعد الرقم ، والتعيين المشار إليه مسبقًا للكتلة المولية ، أي كمية المادة م). وفقًا لذلك ، يتم تعيين محلول بتركيز 0.5 مول / لتر 0.5 م (محلول نصف مولاري) ؛ 0.1 مول / لتر - 0.1 م (عشري r.r.) ؛ 0.01 مول / لتر - 0.01 م (محلول مئوي) ، إلخ.

غالبًا ما يستخدم هذا الشكل من التعبير عن التركيز في التحليلات.

طبيعي (ما يعادل)تركيز (ن), التركيز المولي المكافئ (من تعادل. ) - هذا هو نسبة كمية المادة المكافئة في المحلول(مول) لحجم هذا الحل(ل).

ن = من مكافئ ( X) = ن (1/ ضX) / الخامس (مخاليط )

يتم استدعاء كمية المادة (في المولات) التي تكون فيها الجسيمات المتفاعلة معادلة كمية معادلة المادةن أوه (1/ ض X) = ن أوه (X).

وحدة قياس التركيز الطبيعي ("الطبيعي") هي أيضًا مول / لتر (مشتق كسري ، SI). على سبيل المثال ، C يساوي (1/3 A1C1 3) \ u003d 1 مول / لتر. المحلول ، الذي يحتوي لتر واحد منه على 1 جزيء جرامي من معادلات المادة ، يسمى عادي ويشار إليه 1 ن. وفقًا لذلك ، قد يكون هناك 0.5 ن ("خمسة عشاري") ؛ 0.01 ن (مئوي ") ، إلخ. حلول.

وتجدر الإشارة إلى أن هذا المفهوم التكافؤالمواد المتفاعلة في التفاعلات الكيميائية هي واحدة من أساسيات الكيمياء التحليلية. على أساس التكافؤ ، كقاعدة عامة ، تستند حسابات نتائج التحليل الكيميائي (خاصة في القياس بالمعايرة). دعنا ننظر في العديد من s.c. نظريات تحليلات المفاهيم.

عامل التكافؤ- رقم يشير إلى نسبة الجسيم الحقيقي من المواد X (على سبيل المثال ، جزيء من المادة X) يكافئ أيون هيدروجين واحد (في تفاعل قاعدة حمضية معينة) أو إلكترون واحد (في تفاعل أكسدة اختزال معين) عامل التكافؤ F مكافئ(X) يتم حسابه على أساس قياس العناصر المتفاعلة (نسبة الجسيمات المتورطة) في عملية كيميائية معينة:

F مكافئ(X) \ u003d 1 / Z x

حيث Z x. - عدد أيونات الهيدروجين المستبدلة أو المرفقة (للتفاعلات الحمضية القاعدية) أو عدد الإلكترونات المتبرع بها أو المقبولة (لتفاعلات الأكسدة والاختزال) ؛

X هي الصيغة الكيميائية للمادة.

عامل التكافؤ يساوي دائمًا واحدًا أو أقل منه. عندما يتم ضربه في الوزن الجزيئي النسبي ، فإنه يعطي القيمة الوزن المكافئ (E).

لرد الفعل

H 2 SO 4 + 2 NaOH \ u003d Na 2 SO 4 + 2 H 2

F مكافئ(H 2 SO 4) = 1/2 ، F مكافئ(هيدروكسيد الصوديوم) = 1

F مكافئ(H 2 SO 4) = 1/2 ، أي هذا يعني أن ½ جزيء حمض الكبريتيك يعطي 1 أيون هيدروجين (H +) لهذا التفاعل ، وبالتالي F مكافئ(NaOH) = 1 يعني أن جزيء NaOH يتحد مع أيون هيدروجين واحد في هذا التفاعل.

لرد الفعل

10 FeSO 4 + 2 KMnO 4 + 8 H 2 SO 4 = 5 Fe 2 (SO 4) 3 + 2 MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8 H 2 O

2 MnO 4 - + 8H + + 5e - → Mn 2+ - 2e - + 4 H 2 O

5 Fe 2+ - 2e - → Fe 3+

F مكافئ(KMnO 4) \ u003d 1/5 (بيئة حمضية) ، أي 1/5 من جزيء KMnO 4 في هذا التفاعل يعادل 1 إلكترون. حيث F مكافئ(Fe 2+) = 1 ، أي أيون واحد من الحديد (II) يعادل أيضًا إلكترونًا واحدًا.

مقابلالمادة X - جسيم حقيقي أو شرطي ، يكون في تفاعل حمضي قاعدي معادلًا لواحد من غير الهيدروجين أو في تفاعل أكسدة اختزال معين - لإلكترون واحد.

شكل معادل: F مكافئ(X) X (انظر الجدول) ، أو ببساطة E x ، حيث X هي صيغة كيميائيةالمواد ، أي [E x = F مكافئ(X) X]. المكافئ لا أبعاد.

مكافئ حمض(أو القواعد) - مثل هذا الجسيم الشرطي لمادة معينة ، والذي يطلق في تفاعل معايرة معين أيون هيدروجين واحدًا أو يتحد معه ، أو يكون مكافئًا له بطريقة أخرى.

على سبيل المثال ، بالنسبة للتفاعلات الأولى المذكورة أعلاه ، فإن ما يعادل حمض الكبريتيك هو جسيم شرطي بالصيغة ½ H 2 SO 4 أي F مكافئ(H 2 SO 4) \ u003d 1 / Z \ u003d ½ ؛ EH 2 SO 4 \ u003d ½ H 2 SO 4.

مكافئ مؤكسد(أو يتعافى) مواد- هذا هو الجسيم الشرطي لمادة معينة ، والذي في تفاعل كيميائي معين يمكن أن يضيف إلكترونًا واحدًا أو يطلقه ، أو يكون مكافئًا بطريقة أخرى لهذا الإلكترون الواحد.

على سبيل المثال ، أثناء الأكسدة بالبرمنجنات في وسط حمضي ، يكون ما يعادل برمنجنات البوتاسيوم جسيمًا شرطيًا من الشكل 1/5 KMnO 4 ، أي EKMpo 4 = 1 / 5KMpo 4.

نظرًا لأن ما يعادل مادة قد يتغير اعتمادًا على التفاعل الذي تشارك فيه هذه المادة ، فمن الضروري الإشارة إلى التفاعل المقابل.

على سبيل المثال ، للتفاعل H 3 PO 4 + NaOH \ u003d NaH 2 PO 4 + H 2 O

ما يعادل حامض الفوسفوريك E H 3 RO 4 == 1 H 3 RO 4.

للتفاعل H 3 PO 4 + 2 NaOH \ u003d Na 2 HPO 4 + 2 H 2 O

ما يعادل EN 3 RO 4 == ½ H 3 RO 4 ،.

مع مراعاة أن المفهوم يصلييسمح لك باستخدام أي نوع من الجسيمات الشرطية ، يمكنك إعطاء المفهوم مكافئ الكتلة المولية لمادة X. أذكر ذلك خلد- هذه هي كمية المادة التي تحتوي على العديد من الجسيمات الحقيقية أو المشروطة مثل عدد الذرات في 12 جم من نظير الكربون 12 درجة مئوية (6.02 10 23). تحت الجسيمات الحقيقية ، يجب أن يفهم المرء الذرات والأيونات والجزيئات والإلكترونات وما إلى ذلك ، وتحت شرط - مثل ، على سبيل المثال ، 1/5 من جزيء KMnO 4 في حالة تفاعل O / B في بيئة حمضيةأو جزيء ½ H 2 SO 4 بالتفاعل مع هيدروكسيد الصوديوم.

الكتلة المولية لما يعادل المادة – كتلة مول واحد من مكافئات هذه المادة ، تساوي ناتج عامل التكافؤ F مكافئ(X) لكل كتلة مولارية للمادةم (X) 1.

يُشار إلى الكتلة المولية المكافئة بالرمز M [ F مكافئ(X) X] أو مراعاة المساواة E x = F مكافئ(X) X يتم الإشارة إليه بواسطة M [E x]:

م (E س) \ u003d F مكافئ(X) م (X) ؛ M [E x] \ u003d M (X) / Z

على سبيل المثال ، الكتلة المولية لما يعادل KMnO هي 4

M (EKMpO 4) \ u003d 1/5 KMpO 4 \ u003d M 1/5 KMpO 4 \ u003d 31.6 جم / مول.

هذا يعني أن كتلة مول واحد من الجسيمات الشرطية على شكل 1 / 5KMnO 4 هي 31.6 جم / مول. عن طريق القياس ، الكتلة المولية لما يعادل حمض الكبريتيك M ½ H 2 SO 4 \ u003d 49 جم / مول ؛ حمض الفوسفوريك M ½ H 3 PO 4 \ u003d 49 جم / مول ، إلخ.

وفقًا لمتطلبات النظام الدولي (SI) ، هذا هو بالضبط التركيز الموليهي الطريقة الرئيسية للتعبير عن تركيز الحلول ، ولكن كما لوحظ بالفعل ، يتم استخدامه في كثير من الأحيان تركيز الكتلة.

ضع في اعتبارك الصيغ والعلاقات الأساسية بين طرق التعبير عن تركيز الحلول (انظر الجدولين 1 و 2).

جزء الشامل- نسبة كتلة المذاب إلى كتلة المحلول. يقاس الكسر الكتلي بأجزاء من الوحدة.

م 1 - كتلة المادة المذابة ، ز ؛

م هي الكتلة الكلية للمحلول ، ز.

النسبة المئوية الكتلية للمكون ، م٪

م٪ = (م أنا / Σ م أنا) * 100

في الحلول الثنائية ، غالبًا ما توجد علاقة (وظيفية) لا لبس فيها بين كثافة المحلول وتركيزه (عند درجة حرارة معينة). هذا يجعل من الممكن تحديد تركيز الحلول المهمة عمليًا باستخدام مقياس الكثافة (مقياس الكحول ، مقياس السكر ، مقياس اللاكتومتر). لا تُدرج بعض أجهزة قياس كثافة السوائل في قيم الكثافة ، ولكن مباشرة في تركيز المحلول (الكحول ، الدهون في الحليب ، السكر). يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه بالنسبة لبعض المواد ، يكون لمنحنى كثافة المحلول أقصى حد ، وفي هذه الحالة يتم إجراء قياسين: مباشر ، وبتخفيف طفيف من المحلول.

في كثير من الأحيان ، للتعبير عن التركيز (على سبيل المثال ، حمض الكبريتيك في إلكتروليت البطاريات) ، يستخدمون ببساطة كثافتهم. أجهزة قياس كثافة السوائل (مقاييس الكثافة ، مقاييس الكثافة) شائعة ، وهي مصممة لتحديد تركيز محاليل المواد.

حجم الكسر

حجم الكسرهي نسبة حجم المذاب إلى حجم المحلول. يتم قياس الكسر الحجمي بأجزاء من وحدة أو كنسبة مئوية.

V 1 - حجم المادة المذابة ، ل ؛

V هو الحجم الكلي للحل ، ل.

كما ذكر أعلاه ، هناك أجهزة قياس كثافة السوائل مصممة لتحديد تركيز محاليل بعض المواد. لا يتم تصنيف هذه المكثفات من حيث الكثافة ، ولكن مباشرة في تركيز المحلول. بالنسبة للمحاليل الشائعة للكحول الإيثيلي ، التي يتم التعبير عن تركيزها عادةً كنسبة مئوية من حيث الحجم ، تسمى أجهزة قياس كثافة السوائل هذه أجهزة قياس الكحول أو أجهزة القياس.

المولارية (تركيز الحجم المولي)

التركيز المولي - كمية المذاب (عدد المولات) لكل وحدة حجم من المحلول. يتم قياس التركيز المولي في نظام SI بوحدة المول / م 3 ، ولكن من الناحية العملية يتم التعبير عنه في كثير من الأحيان في مول / لتر أو مليمول / لتر. التعبير في "المولارية" شائع أيضًا. التعيين المحتمل الآخر للتركيز المولي ج م، والذي يُشار إليه عادةً بـ M. لذلك ، يُطلق على المحلول بتركيز 0.5 مول / لتر 0.5 مولار. ملحوظة: لا يتم رفض وحدة "مول" حسب الحالات. بعد الرقم ، يكتبون "مول" ، تمامًا كما يكتبون بعد الرقم "سم" ، "كجم" ، إلخ.

V هو الحجم الكلي للحل ، ل.

التركيز الطبيعي (التركيز المولي المكافئ)

تركيز طبيعي- عدد معادلات مادة معينة في لتر واحد من المحلول. يتم التعبير عن التركيز الطبيعي في mol-eq / l أو g-eq / l (يعني مكافئات الخلد). لتسجيل تركيز هذه الحلول ، الاختصارات " ن" أو " ن". على سبيل المثال ، يسمى المحلول الذي يحتوي على 0.1 مول مكافئ / لتر Decinormal ويتم كتابته على هيئة 0.1 ن.

ν - كمية المادة المذابة ، مول ؛

V هو الحجم الكلي للحل ، ل ؛

z هو رقم التكافؤ.

قد يختلف التركيز الطبيعي اعتمادًا على التفاعل الذي تشارك فيه المادة. على سبيل المثال ، سيكون محلول مولاري واحد من H 2 SO 4 طبيعيًا إذا كان من المفترض أن يتفاعل مع قلوي لتكوين KHSO 4 hydrosulfate ، واثنان طبيعي إذا كان يتفاعل لتشكيل K 2 SO 4.

سوف تحتاج

• تحتاج إلى تحديد الخيار الذي تنتمي إليه مهمتك. في حالة الخيار الأول ، ستحتاج إلى جدول دوري. في الحالة الثانية ، عليك أن تعرف أن المحلول يتكون من مكونين: مذاب ومذيب. وكتلة المحلول تساوي كتل هذين العنصرين.

تعليمات

في حالة الإصدار الأول من المشكلة:
وفقًا لمندليف ، نجد الكتلة المولية لمادة ما. مجموع المولي الكتل الذريةالمدرجة في المادة.

على سبيل المثال ، الكتلة المولية (Mr) لهيدروكسيد الكالسيوم Ca (OH) 2: Mr (Ca (OH) 2) = Ar (Ca) + (Ar (O) + Ar (H)) * 2 = 40 + (16) + 1) * 2 = 74.

إذا لم يكن هناك وعاء قياس يمكن سكب الماء فيه ، فاحسب حجم الوعاء الذي يوجد فيه. الحجم دائما يساوي المنتجمساحة القاعدة للارتفاع ، وعادة لا توجد مشاكل مع السفن ذات الشكل الثابت. مقدار ماءسوف البنك مساوية للمنطقةقاعدة مستديرة لارتفاع مملوءة بالماء. مضاعفة الكثافة؟ لكل حجم ماء V سوف تتلقى كتلة ماءم: م =؟ * V.

فيديوهات ذات علاقة

ملاحظة

يمكنك تحديد الكتلة بمعرفة كمية الماء وكتلتها المولية. الكتلة المولية للماء هي 18 ، لأنها تتكون من الكتلة المولية لذرتي هيدروجين وذرة أكسجين واحدة. MH2O = 2MH + MO = 2 1 + 16 = 18 (جم / مول). م = ن * م ، حيث م هي كتلة الماء ، ن هي الكمية ، م هي الكتلة المولية.

ما هو الكسر الكتلي عنصر؟ من الاسم نفسه ، يمكنك أن تفهم أن هذه قيمة تشير إلى نسبة الكتلة عنصر، وهي جزء من المادة ، والكتلة الإجمالية لهذه المادة. يتم التعبير عنها في كسور الوحدة: النسبة المئوية (المئات) ، جزء في المليون (جزء في المليون) ، إلخ. كيف يمكنك حساب كتلة أ عنصر?

تعليمات

من أجل الوضوح ، ضع في اعتبارك الكربون ، المعروف جيدًا للجميع ، والذي بدونه لن يكون هناك. إذا كان الكربون مادة (على سبيل المثال) ، فعندئذ كتلته شاركيمكن أن تؤخذ بأمان كوحدة واحدة أو 100٪. بالطبع ، يحتوي الماس أيضًا على شوائب من عناصر أخرى ، ولكن في معظم الحالات ، بكميات صغيرة يمكن إهمالها. ولكن في مثل هذه التعديلات على الكربون أو ، يكون محتوى الشوائب مرتفعًا جدًا ، والإهمال غير مقبول.

إذا كان الكربون موجودًا في مادة معقدة، يجب عليك المضي قدمًا على النحو التالي: اكتب الصيغة الدقيقة للمادة ، ثم معرفة الكتل المولية لكل منها عنصرالمدرجة في تكوينها ، احسب الكتلة المولية الدقيقة لهذه المادة (بالطبع ، مع الأخذ في الاعتبار "مؤشر" كل عنصر). بعد ذلك ، حدد الكتلة شاركبقسمة الكتلة المولية الكلية عنصرعلى الكتلة المولية للمادة.

على سبيل المثال ، تحتاج إلى إيجاد الكتلة شاركالكربون في حمض الخليك. اكتب معادلة حمض الأسيتيك: CH3COOH. لتسهيل العمليات الحسابية ، قم بتحويلها إلى النموذج: C2H4O2. تتكون الكتلة المولية لهذه المادة من الكتل المولية للعناصر: 24 + 4 + 32 = 60. وفقًا لذلك ، يتم حساب جزء كتلة الكربون في هذه المادة على النحو التالي: 24/60 = 0.4.

إذا كنت بحاجة إلى حسابها في النسبة المئويةعلى التوالي ، 0.4 * 100 = 40٪. أي أن كل حمض أسيتيك يحتوي (تقريبًا) على 400 جرام من الكربون.

بالطبع ، يمكن إيجاد الكسور الكتلية لجميع العناصر الأخرى بنفس الطريقة تمامًا. على سبيل المثال ، يتم حساب الكتلة في نفس حمض الأسيتيك على النحو التالي: 32/60 \ u003d 0.533 أو حوالي 53.3٪ ؛ والجزء الكتلي للهيدروجين هو 4/60 = 0.666 أو ما يقرب من 6.7٪.

مصادر:

• الكسور الكتلية للعناصر

يظهر جزء الكتلة من مادة ما محتواها في أكثر من بنية معقدة، على سبيل المثال ، في سبيكة أو خليط. إذا كانت الكتلة الكلية للمزيج أو السبيكة معروفة ، فعند معرفة الكسور الكتلية للمواد المكونة ، يمكن للمرء أن يجد كتلتها. لإيجاد الكسر الكتلي لمادة ما ، يمكنك معرفة كتلتها وكتلة الخليط بأكمله. يمكن التعبير عن هذه القيمة بوحدات كسرية أو نسب مئوية.