Hubungan antara ketumpatan dan pecahan jisim. Pecahan jisim (juga dipanggil peratusan kepekatan)

Campuran yang terdiri daripada dua atau lebih komponen dicirikan oleh sifat dan kandungan komponen ini. Komposisi campuran boleh ditentukan oleh jisim, isipadu, kuantiti (bilangan tahi lalat atau kilogram-mol) komponen individu, serta nilai kepekatannya. Kepekatan komponen dalam campuran boleh dinyatakan dalam berat, mol dan pecahan isipadu atau peratusan, serta dalam unit lain.

Pecahan jisim w i mana-mana komponen ditentukan oleh nisbah jisim m i komponen ini kepada jisim keseluruhan campuran m cm:

Memandangkan jumlah jisim campuran adalah sama dengan jumlah jisim komponen individu, i.e.

anda boleh menulis:

atau diringkaskan:

Contoh 4. Campuran terdiri daripada dua komponen: m 1 = 500 kg, m 2 = 1500 kg. Tentukan pecahan jisim setiap komponen dalam campuran.

Penyelesaian. Pecahan jisim komponen pertama:

m cm = m 1 + m 2 = 500 + 1500 = 2000 kg

Pecahan jisim komponen kedua:

Pecahan jisim komponen kedua juga boleh ditentukan menggunakan kesamaan:

w 2 = 1 – w 1 = 1 – 0.25 = 0.75

Pecahan isipadu n i komponen dalam campuran adalah sama dengan nisbah isipadu V i komponen ini kepada isipadu keseluruhan campuran V:

Mempertimbangkan itu:

anda boleh menulis:

Contoh 5. Gas terdiri daripada dua komponen: V 1 = 15.2 m 3 metana dan V 2 = 9.8 m 3 etana. Kira komposisi isipadu campuran.

Penyelesaian. Jumlah isipadu campuran ialah:

V = V 1 + V 2 = 15.2 + 9.8 = 25 m 3

Pecahan isipadu dalam campuran:

metana

etana v 2 = 1 – v 1 = 1 – 0,60 = 0,40

Pecahan tahi lalat n i mana-mana komponen campuran ditakrifkan sebagai nisbah bilangan kilomol N i komponen ini kepada jumlah bilangan kilomol N campuran:

Mempertimbangkan itu:

kita mendapatkan:

Penukaran pecahan mol kepada pecahan jisim boleh dilakukan dengan menggunakan formula:

Contoh 6. Campuran terdiri daripada 500 kg benzena dan 250 kg toluena. Tentukan komposisi molar campuran.

Penyelesaian. Berat molekul benzena (C 6 H 6) ialah 78, toluena (C 7 H 8) ialah 92. Bilangan kilogram-mol ialah:

benzena

toluena

jumlah nombor kilogram-mol:

N = N 1 + N 2 = 6.41 + 2.72 = 9.13

Fraksi mol benzena ialah:

Untuk toluena, pecahan mol boleh didapati daripada kesamaan:

dari mana: n 2 = 1 – n 1 = 1 – 0.70 = 0.30

Purata berat molekul campuran boleh ditentukan dengan mengetahui pecahan mol dan berat molekul setiap komponen campuran:

(21)

di mana n i- kandungan komponen dalam campuran, mol. saham; M i- jisim molekul komponen campuran.

Berat molekul campuran beberapa pecahan minyak boleh ditentukan oleh formula

(22)

di mana m 1, m 2,…, m n- jisim komponen campuran, kg; M 1, M 2, ....,.M p- berat molekul komponen campuran; -% berat komponen.

Berat molekul produk petroleum juga boleh ditentukan menggunakan formula Craig

(24)

Contoh 7. Tentukan purata berat molekul bagi campuran benzena dan isooktana, jika pecahan mol benzena ialah 0.51, isooktana ialah 0.49.

Penyelesaian. Berat molekul benzena ialah 78, isooktana ialah 114. Menggantikan nilai-nilai ini ke dalam formula (21), kita dapat

Purata M= 0.51 × 78 + 0.48 × 114 = 95.7

Contoh 8. Campuran terdiri daripada 1500 kg benzena dan 2500 kg n-oktana Tentukan purata berat molekul campuran.

Penyelesaian. Kami menggunakan formula (22)

Kelantangan komposisi molar ditukarkan kepada jisim seperti berikut. Komposisi isipadu (molar) dalam peratusan ini diambil sebagai 100 mol. Kemudian kepekatan setiap komponen sebagai peratusan akan menyatakan bilangan tahi lalatnya. Bilangan mol setiap komponen kemudiannya didarabkan dengan berat molekulnya untuk mendapatkan jisim setiap komponen dalam campuran. Dengan membahagikan jisim setiap komponen dengan jumlah jisim, kepekatan jisimnya diperolehi.

Komposisi jisim ditukarkan kepada komposisi volumetrik (molar) seperti berikut. Diandaikan bahawa campuran adalah 100 (g, kg, t) (jika komposisi jisim dinyatakan sebagai peratusan), jisim setiap komponen dibahagikan dengan berat molekulnya. Dapatkan bilangan tahi lalat. Dengan membahagikan bilangan mol setiap komponen dengan jumlah bilangannya, kepekatan isipadu (molar) setiap komponen diperolehi.

Ketumpatan purata gas ditentukan oleh formula:

Kg/m 3 ; g/cm 3

atau, berdasarkan komposisi isipadu:

atau, berdasarkan komposisi jisim campuran:

Ketumpatan relatif ditentukan oleh formula:

Komponen	M g/mol	komposisi jisim, % berat.	m i	Bilangan tahi lalat	Komposisi volum
pecahan unit	% tentang.
Metana				40:16=2,50	0,669	66,9
Ethane				10:30=0,33	0,088	8,8
propana				15:44=0,34	0,091	9,1
Butana				25:58=0,43	0,115	11,5
Pentane + lebih tinggi				10:72=0,14	0,037	3,7
				3,74	1,000	100,0

Untuk memudahkan pengiraan, mari kita ambil jisim campuran sebagai 100 g, maka jisim setiap komponen secara numerik akan bertepatan dengan komposisi peratusan. Jom cari nombornya tahi lalat n i setiap komponen. Untuk melakukan ini, bahagikan jisim setiap komponen m i dengan jisim molar:

Cari komposisi isipadu campuran dalam pecahan unit

w i (CH 4) = 2.50: 3.74 = 0.669; w(C 2 H 6) = 0.33: 3.74 = 0.088;

W(C 5 H 8) = 0.34: 3.74 = 0.091; w(C 4 H 10) = 0.43: 3.74 = 0.115;

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

Kami mencari komposisi isipadu campuran sebagai peratusan dengan mendarab data dalam pecahan satu sebanyak 100%. Kami memasukkan semua data yang diperoleh ke dalam jadual.

Kami sedang mengira purata berat campuran.

M av = 100: 3.74 = 26.8 g/mol

Mencari ketumpatan campuran

Kita dapati ketumpatan relatif:

W(CH 4) = 480: 4120 = 0.117; w(C 2 H 6) = 450: 4120 = 0.109;

W(C 3 H 8) = 880: 4120 = 0.214; w(C 4 H 10) = 870: 4120 = 0.211;

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

M av = 4120: 100 = 41.2 g/mol.

g/l

Masalah 15. Campuran terdiri daripada lima komponen. Tentukan jisim, isipadu dan pecahan mol setiap komponen dalam campuran, purata berat molekul campuran itu.

Komponen campuran	Pilihan

m i (g)	m i (kg)	m saya (t)
metana
etana
propana
n-butana
isobutana

Komponen campuran	ω% komposisi jisim gas
Pilihan

metana
etana
propana
butana
pentana

Komponen campuran	komposisi isipadu gas ω% isipadu
Pilihan

metana
etana
propana
butana
pentana

Penyelesaian dicirikan oleh komposisi kuantitatif dan kualitatifnya.

Komposisi kuantitatif dinyatakan saham(tanpa dimensi nilai relatif): jisim, molar, isipadu.

Nilai dimensi-kepekatan ialah molar, jisim dan kepekatan jisim molar yang setara.

1. Pecahan jisim

ω(A) = 100%

ω(A) - pecahan jisim bahan A;
m ialah jisim larutan (g);
m(A) - jisim bahan A (g).

Pecahan jisim (peratusan kepekatan) bahan terlarut A dipanggil nisbah jisim sesuatu bahan A kepada jisim keseluruhan larutan m(jisim pelarut + jisim bahan).

Pecahan jisim dinyatakan sebagai peratusan (pecahan unit) atau ppm (perseribu peratus).

Peratusan kepekatan menunjukkan berapa banyak bahan yang terkandung dalam 100 g larutan.

Masalah: 50 g bahan dilarutkan dalam 150 g air. Ia adalah perlu untuk mengira pecahan jisim bahan dalam larutan.

Penyelesaian:

Kami mengira jumlah jisim penyelesaian: 150 + 50 = 200 g;
Kami mengira pecahan jisim bahan dalam larutan: ω(A) = 100% = 25%

2. Pecahan mol

χ(A) = n(A)/100%

χ(A) - pecahan mol bahan A;
n(A) - jumlah bahan A, mol;
n(B) - jumlah bahan B (pelarut), mol.

Pecahan mol (pecahan mol) zat terlarut A dipanggil nisbah jumlah bahan A(dalam mol) kepada jumlah kuantiti (mol) semua bahan yang termasuk dalam larutan.

Pecahan mol dinyatakan sebagai peratusan (pecahan unit).

Masalah: 1.18 g natrium klorida telah dilarutkan dalam 180 ml air. Perlu mengira pecahan mol NaCl.

Penyelesaian:

Pada peringkat pertama, kita akan mengira mol NaCl dan H 2 O yang diperlukan untuk menyediakan penyelesaian (lihat Jisim Molar):
Jisim molar NaCl: M = 23 + 36 = 59 g/mol;
Bilangan mol untuk NaCl: n = m/M = 1.18/59 = 0.02 mol
Jisim molar H 2 O: M = 1 2 + 16 = 18 g/mol
Bilangan mol H 2 O: n = 180/18 = 10 mol.
Kami membuat pengiraan jisim molar NaCl:
χ(NaCl) = n(NaCl)/100%
χ(NaCl) = 0.02/(0.02+10) = 0.002 (0.2%).

3. Pecahan isipadu

φ(A) = V(A)/V

φ(A) - pecahan isipadu bahan A (pecahan unit atau%);
V(A) - isipadu bahan A, ml;
V ialah isipadu keseluruhan larutan, ml.

Pecahan isipadu bahan A dipanggil nisbah isipadu bahan A kepada isipadu keseluruhan larutan.

Masalah: Pecahan jisim (ω) oksigen dan nitrogen dalam campuran gas adalah sama dengan 20% dan 80% masing-masing. Ia adalah perlu untuk mengira pecahan isipadu mereka (φ) dalam campuran gas.

Penyelesaian:

biarlah berat keseluruhan campuran gas adalah sama dengan 100 g:
m(O 2)=m ω(O 2)=100 0.20=20 g
m(N 2)=m ω(N 2)=100 0.80=80 g
Dengan menggunakan formula n=m/M kita menentukan bilangan mol bahan:
n(O 2)=20/32=0.625 mol
n(N 2)=80/28=2.85 mol
Kami menentukan isipadu yang diduduki oleh gas (berdasarkan postulat bahawa dalam keadaan normal, 1 mol gas menduduki 22.4 liter):
Mari buat perkadaran:
1 mol gas = 22.4 l;
0.625 mol = x l
x = 22.4 0.625 = 14 l
Untuk nitrogen mengikut analogi: 2.85·22.4 = 64 l
Jumlah isipadu ialah: 14 + 64 = 78 l
Pecahan isipadu gas dalam campuran:
φ(O 2) = 14/78 = 0.18 (18%)
φ(N 2) = 64/78 = 0.82 (82%)

4. Kepekatan molar (molariti)

c(A) = n(A)/V, mol/l

c(A) - kepekatan molar bahan A, mol/l;
n(A) - jumlah bahan terlarut A, mol;
V ialah isipadu keseluruhan larutan, l.

Kepekatan molar zat terlarut A dipanggil nisbah jumlah bahan terlarut A(dalam mol) kepada isipadu keseluruhan larutan (l).

Oleh itu, kita boleh mengatakan bahawa kepekatan molar ialah bilangan mol zat terlarut dalam 1 liter larutan. Oleh kerana n(A)=m(A)/M(A) (lihat jisim molar), formula untuk kepekatan molar boleh ditulis semula seperti berikut:

C(A) = m(A)/

m(A) - jisim bahan A, g;
M(A) - jisim molar bahan A, g/mol.

Kepekatan molar biasanya dilambangkan dengan simbol "M":

1M - penyelesaian satu molar;
0.1M - penyelesaian desimolar;
0.01M - larutan centimolar.

Masalah: 500 ml larutan mengandungi 10 g NaCl. Ia adalah perlu untuk menentukan kepekatan molar larutan.

Penyelesaian:

Cari jisim natrium klorida dalam 1 liter larutan (kepekatan molar ialah bilangan mol zat terlarut dalam 1 liter larutan):
500 ml larutan - 10 g NaCl
1000 ml - x
x = 20 g
Kepekatan molar NaCl:
c(NaCl) = m(NaCl)/ = 20/(59 1) = 0.34 mol/l

5. Kepekatan jisim (titer)

ρ(A) = m(A)/V

ρ(A) - kepekatan jisim bahan A, g/l;
m(A) - jisim bahan A, g;
V - isipadu larutan, l.

Kepekatan jisim (titer) ialah nisbah jisim zat terlarut kepada isipadu larutan.

Tugas: Tentukan kepekatan molar larutan HCl 20% (ρ=1.1 g/ml).

Penyelesaian:

Tentukan isipadu 100 g larutan daripada asid hidroklorik:
V = m/ρ = 100/1.1 = 0.09 l
100 g larutan asid hidroklorik 20% mengandungi 20 g HCl. Kami mengira kepekatan molar:
c(HCl) = m(HCl)/ = 20/(37·0.9) = 6 mol/l

6. Setara kepekatan molar (normaliti)

c e (A) = n e (A)/V, mol/l

c e (A) - kepekatan molar setara, mol/l;
n e (A) - bilangan setara bahan, mol;
V - isipadu larutan, l.

Kepekatan molar setara ialah nisbah jumlah bahan setara dengan isipadu larutan.

Dengan analogi dengan kepekatan molar (lihat di atas):

C e (A) = m(A)/

Larutan normal ialah larutan yang 1 liternya mengandungi 1 setara dengan bahan terlarut.

Kepekatan molar setara biasanya dilambangkan dengan simbol "n":

1n - penyelesaian satu-normal;
0.1 N - penyelesaian desinormal;
0.01N - larutan centinormal.

Masalah: Apakah isipadu 90% H 2 SO 4 (ρ = 1.82 g/ml) yang diperlukan untuk menyediakan 100 ml larutan centinormal?

Penyelesaian:

Kami menentukan jumlah 100% asid sulfurik yang diperlukan untuk menyediakan 1 liter larutan satu normal. Setara dengan asid sulfurik ialah separuh berat molekulnya:
M(H 2 SO 4) = 1 2 + 32 + 16 4 = 98/2 = 49.
Untuk menyediakan 1 liter larutan centinormal, anda memerlukan 0.01 bersamaan: 49·0.01 = 0.49 g.
Kami menentukan bilangan gram 100% asid sulfurik yang diperlukan untuk mendapatkan 100 ml larutan satu normal (kami membuat perkadaran):
1l - 0.49 g
0.1l - x g
x = 0.049 g.
Jom selesaikan masalah:
x = 100·0.049/90 = 0.054 g.
V = m/ρ = 0.054/1.82 = 0.03 ml.

KUANTITI DAN KEPEKATAN BAHAN:

UNGKAPAN DAN PENUkaran DARI SATU BENTUK KE BENTUK YANG LAIN

Teori asas

1. Istilah dan definisi asas

Jisim dan kuantiti bahan . Mass bahan-bahan ( m) diukur dalam gram, dan kuantiti bahan-bahan ( n) dalam tahi lalat. Jika kita menetapkan bahan dengan huruf X, maka jisimnya boleh ditetapkan sebagai m ( X ) , dan kuantiti – n ( X ) .

Tahi lalat – jumlah bahan yang mengandungi seberapa banyak unit struktur tertentu (molekul, atom, ion, dll.) kerana terdapat atom dalam 0.012 kg isotop karbon-12.

Apabila menggunakan istilah tahi lalat zarah-zarah yang dimaksudkan oleh istilah itu hendaklah ditunjukkan. Sehubungan itu, seseorang boleh menyebut "mol molekul," "mol atom," "mol ion," dll. (contohnya, mol molekul hidrogen, mol atom hidrogen, mol ion hidrogen). Oleh kerana 0.012 kg karbon-12 mengandungi ~ 6.022x10 23 atom karbon (pemalar Avogadro), maka tahi lalat- jumlah bahan yang mengandungi 6.022x10 23 unsur struktur (molekul, atom, ion, dll.).

Nisbah jisim bahan kepada jumlah bahan dipanggil jisim molar.

M ( X) = m ( X)/n( X)

Itu dia, jisim molar (M) – ialah jisim satu mol bahan. Unit sistemik asas 1 jisim molar ialah kg/mol, dan dalam amalan g/mol. Contohnya, jisim molar litium logam paling ringan M(Li) = 6.939 g/mol, jisim molar gas metana M(CH 4) = 16.043 g/mol. Jisim molar asid sulfurik dikira seperti berikut M ( H 2 SO 4 ) = 196 g / 2 mol = 96 g/mol.

Mana-mana sebatian (bahan), selain daripada jisim molar, dicirikan oleh relatifmolekul atau jisim atom. Terdapat juga bersamaan berat badan E, sama dengan nilai molekul didarab dengan faktor kesetaraan (lihat di bawah).

Berat molekul relatif (M r ) – ini jisim molar sebatian dibahagikan dengan 1/12 jisim molar atom karbon-12. Sebagai contoh, M r(CH 4) = 16.043. Berat molekul relatif ialah kuantiti tanpa dimensi.

Jisim atom relatif (A r ) – ialah jisim molar atom bagi bahan dibahagikan dengan 1/12 jisim molar atom karbon-12. Sebagai contoh, A r(Li) = 6.039.

penumpuan . Nisbah jumlah atau jisim bahan yang terkandung dalam sistem kepada isipadu atau jisim sistem ini dipanggil penumpuan. Terdapat beberapa cara untuk menyatakan tumpuan. Di Rusia, tumpuan paling kerap dilambangkan dengan huruf besar C, yang bermaksud terutamanya kepekatan jisim, yang dianggap sebagai bentuk ungkapan yang paling kerap digunakan untuk penumpuan dalam pemantauan alam sekitar (dalam bentuk ini nilai MAC diukur).

Kepekatan jisim (DENGAN atau β) – nisbah jisim komponen yang terkandung dalam sistem (larutan) kepada isipadu sistem ini (V). Ini adalah bentuk yang paling biasa untuk menyatakan kepekatan di kalangan penganalisis Rusia.

β (X) =m ( X) / V (campuran )

Unit ukuran kepekatan jisim - kg/m 3 atau g/m 3, kg/dm 3 atau g/dm 3 (g/l), kg/cm 3, atau g/cm 3 (g/ml), μg/ l atau µg/ml, dsb. Penukaran aritmetik dari satu dimensi ke dimensi lain tidak begitu sukar, tetapi memerlukan penjagaan. Contohnya, kepekatan jisim asid hidroklorik (hidroklorik). DENGAN(HCl) = 40 g / 1 l = 40 g/l = 0.04 g/ml = 4·10 – 5 µg/l, dsb. Penetapan kepekatan jisim DENGAN tidak boleh dikelirukan dengan penetapan kepekatan molar ( Dengan), yang dibincangkan di bawah.

Nisbah biasa ialah β (X): 1000 µg/l = 1 µg/ml = 0.001 mg/ml.

Dalam analisis volumetrik (titrimetri), salah satu bentuk kepekatan jisim digunakan - titer. Titer penyelesaian (T) - ini jisim bahan yang terkandung dalam satu sentimeter padu ataudalam satu mililiter penyelesaian.

Unit ukuran titer - kg/cm 3, g/cm 3, g/ml, dsb.

Molaliti (b) -- nisbah jumlah zat terlarut ( V mol) kepada jisim pelarut ( V kg).

b ( X) = n ( X) / m ( pelarut) = n ( X) / m ( R )

Unit molaliti -- mol/kg. Sebagai contoh, b(HCl/H 2 O) = 2 mol/kg. Kepekatan molal digunakan terutamanya untuk larutan pekat.

Molnaya (!) kongsi (X) - nisbah jumlah bahan komponen tertentu (dalam tahi lalat) yang terkandung dalam sistem kepada jumlah bahan (dalam tahi lalat).

X ( X) =n ( X) / n ( X) + n ( Y)

Pecahan mol boleh dinyatakan dalam pecahan unit, peratus (%), ppm (seribu bahagian %) dan dalam persejuta (juta –1, ppm), bilion (bilion –1, ppb), trilion (trilion –1, ppt), dsb. .pecahan, tetapi unit ukuran masih nisbah - tahi lalat / tahi lalat. Sebagai contoh, X ( C 2 H 6) = 2 mol / 2 mol + 3 mol = 0.4 (40%).

Pecahan jisim (ω) – nisbah jisim komponen tertentu yang terkandung dalam sistem kepada jumlah jisim sistem itu.

ω ( X) = m ( X) / m (campuran )

Pecahan jisim diukur dalam nisbah kg/kg (G/G). Selain itu, ia boleh dinyatakan dalam pecahan unit, peratus (%), ppm, persejuta, bilion, dsb. saham Pecahan jisim komponen tertentu, dinyatakan sebagai peratusan, menunjukkan berapa banyak gram komponen ini terkandung dalam 100 g larutan.

Contohnya, secara bersyarat ω ( KCl ) = 12 g / 12 g + 28 g = 0.3 (30%).

0 pecahan isipadu (φ) – nisbah isipadu komponen yang terkandung dalamsistem, kepada jumlah isipadu sistem.

φ ( X) = v ( X) / v ( X) + v ( Y)

Pecahan isipadu diukur dalam nisbah l/l atau ml/ml dan juga boleh dinyatakan dalam pecahan unit, peratus, ppm, ppm, dsb. saham Sebagai contoh, pecahan isipadu oksigen dalam campuran gas ialah φ ( O 2 ) =0.15 l / 0.15 l + 0.56 l.

Geraham (geraham)penumpuan (Dengan) - nisbah jumlah bahan (dalam mol) yang terkandung dalam sistem (contohnya, dalam larutan) kepada isipadu V sistem ini.

dengan( X) = n ( X) / V (campuran )

Unit ukuran untuk kepekatan molar ialah mol/m 3 (terbitan berbilang, SI – mol/l). Sebagai contoh, c (H 2 S0 4) = 1 mol/l, Dengan(KOH) = 0.5 mol/l. Larutan yang mempunyai kepekatan 1 mol/l dipanggil geraham penyelesaian dan dilambangkan sebagai larutan 1 M (jangan kelirukan huruf M ini selepas nombor dengan penetapan jisim molar yang ditunjukkan sebelum ini, iaitu jumlah bahan M). Oleh itu, larutan yang mempunyai kepekatan 0.5 mol/l ditetapkan 0.5 M (larutan separuh molar); 0.1 mol/l – 0.1 M (larutan desimolar); 0.01 mol/l – 0.01 M (larutan centimolar), dsb.

Bentuk penumpuan menyatakan ini juga sangat kerap digunakan dalam analisis.

Biasalah (bersamaan)penumpuan (N), kepekatan molar setara (DENGAN eq. ) - Ini nisbah jumlah bahan setara dalam larutan(mol) kepada isipadu larutan ini(l).

N = DENGAN eq ( X) = n (1/ ZX) / V (campuran )

Jumlah bahan (dalam mol) di mana zarah yang bertindak balas adalah setara dipanggil jumlah bahan yang setaran eh (1/ Z X) = n eh (X).

Unit ukuran untuk kepekatan normal (“kenormalan”) juga adalah mol/l (terbitan berbilang, SI). Contohnya, C equiv.(1/3 A1C1 3) = 1 mol/l. Suatu larutan, satu liter daripadanya mengandungi 1 mol setara bahan, dipanggil normal dan ditetapkan 1 N. Oleh itu, ia boleh menjadi 0.5 n ("pentadecinormal"); 0.01 n (seninormal"), dsb. penyelesaian.

Perlu diingatkan bahawa konsep kesetaraan bahan tindak balas dalam tindak balas kimia adalah salah satu prinsip asas untuk kimia analitik. Ia adalah pada kesetaraan bahawa pengiraan keputusan analisis kimia (terutamanya dalam titrimetri) biasanya berdasarkan. Mari kita pertimbangkan beberapa istilah asas yang berkaitan. teori analisis konsep.

Faktor kesetaraan– nombor yang menunjukkan pecahan zarah sebenar bahan X (contohnya, molekul bahan X) bersamaan dengan satu ion hidrogen (dalam tindak balas asid-bes tertentu) atau satu elektron (dalam tindak balas redoks tertentu) Faktor kesetaraan f eq(X) dikira berdasarkan stoikiometri (nisbah zarah yang terlibat) dalam proses kimia tertentu:

f eq(X) = 1/ Z x

di mana Z x . - bilangan ion hidrogen yang digantikan atau terikat (untuk tindak balas asid-bes) atau bilangan elektron yang diberi atau diterima (untuk tindak balas redoks);

X ialah formula kimia bahan itu.

Faktor kesetaraan sentiasa sama dengan atau kurang daripada satu. Apabila didarab dengan berat molekul relatif, ia memberikan nilai jisim setara (E).

Untuk reaksi

H 2 SO 4 + 2 NaOH = Na 2 SO 4 + 2 H 2

f eq(H 2 SO 4) = 1/2, f eq(NaOH) = 1

f eq(H 2 SO 4) = 1/2, i.e. ini bermakna ½ molekul asid sulfurik memberikan 1 ion hidrogen (H +) untuk tindak balas yang diberikan, dan dengan itu f eq(NaOH) = 1 bermakna satu molekul NaOH bergabung dengan satu ion hidrogen dalam tindak balas ini.

Untuk reaksi

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 eq(KMnO 4) = 1/5 (persekitaran berasid), i.e. 1/5 daripada molekul KMnO 4 dalam tindak balas ini bersamaan dengan 1 elektron. Di mana f eq(Fe 2+) = 1, i.e. satu ion besi(II) juga bersamaan dengan 1 elektron.

Bersamaan bahan X ialah zarah nyata atau bersyarat, yang dalam tindak balas asid-bes tertentu adalah bersamaan dengan satu bukan hidrogen atau dalam tindak balas redoks tertentu - satu elektron.

Borang rakaman yang setara: f eq(X) X (lihat jadual), atau dipermudahkan E x, dengan X adalah formula kimia bahan, i.e. [E x = f eq(X) X]. Setara adalah tidak berdimensi.

Setara asid(atau bes) - zarah bersyarat bagi bahan tertentu yang, dalam tindak balas pentitratan tertentu, membebaskan satu ion hidrogen atau bergabung dengannya, atau sebaliknya setara dengannya.

Sebagai contoh, untuk tindak balas pertama di atas, setara dengan asid sulfurik ialah zarah konvensional dalam bentuk ½ H 2 SO 4 i.e. f eq(H 2 SO 4) = 1/Z = ½; EH 2 SO 4 = ½ H 2 SO 4.

Setara dengan pengoksidaan(atau pulih) bahan-bahan- ini adalah zarah bersyarat bagi bahan tertentu yang dalam tindak balas kimia tertentu boleh melekatkan satu elektron atau melepaskannya, atau dalam beberapa cara lain setara dengan satu elektron ini.

Sebagai contoh, semasa pengoksidaan dengan permanganat dalam persekitaran berasid, setara dengan kalium permanganat adalah zarah konvensional dalam bentuk 1/5 KMnO4, i.e. EKMpO 4 =1/5KMpO 4.

Oleh kerana setara sesuatu bahan mungkin berbeza-beza bergantung pada tindak balas di mana bahan terlibat, adalah perlu untuk menunjukkan tindak balas yang sesuai.

Contohnya, untuk tindak balas H 3 PO 4 + NaOH = NaH 2 PO 4 + H 2 O

bersamaan dengan asid fosforik EH 3 PO 4 == 1 H 3 PO 4.

Untuk tindak balas H 3 PO 4 + 2 NaOH = Na 2 HPO 4 + 2 H 2 O

setara dengannya ialah E N 3 RO 4 == ½ N 3 RO 4 ,.

Mengambil kira bahawa konsep mengemis membolehkan anda menggunakan mana-mana jenis zarah bersyarat, anda boleh memberikan konsep jisim molar bahan yang setara X. Ingat itu tahi lalat– ini ialah jumlah bahan yang mengandungi seberapa banyak zarah nyata atau bersyarat kerana terdapat atom yang terkandung dalam 12 g isotop karbon 12 C (6.02 10 23). Zarah sebenar harus difahami sebagai atom, ion, molekul, elektron, dsb., dan zarah bersyarat hendaklah difahami sebagai, sebagai contoh, 1/5 daripada molekul KMnO 4 dalam kes tindak balas O/B dalam persekitaran berasid atau ½ molekul H 2 SO 4 dalam tindak balas dengan natrium hidroksida.

Jisim molar bahan yang setara – jisim satu mol setara bahan ini, sama dengan hasil darab faktor kesetaraan f eq(X) setiap jisim molar bahan M (X) 1 .

Setara jisim molar dilambangkan sebagai M [ f eq(X) X] atau mengambil kira kesamaan E x = f eq(X) X dilambangkan dengan M [E x]:

M (E x)= f eq(X) M (X); M [E x ] = M (X) / Z

Sebagai contoh, jisim molar setara dengan KMnO 4

M (ECMpO 4) = 1/5 KMpO 4 = M 1/5 KMpO 4 = 31.6 g/mol.

Ini bermakna jisim satu mol zarah konvensional dalam bentuk 1/5KMnO 4 ialah 31.6 g/mol. Secara analogi, jisim molar setara dengan asid sulfurik M ½ H 2 SO 4 = 49 g/mol; asid fosforik M ½ H 3 PO 4 = 49 g/mol, dsb.

Selaras dengan keperluan Sistem Antarabangsa (SI), ia adalah kepekatan molar adalah cara utama untuk menyatakan kepekatan penyelesaian, tetapi seperti yang telah dinyatakan, dalam amalan ia lebih kerap digunakan kepekatan jisim.

Mari kita pertimbangkan formula asas dan hubungan antara kaedah menyatakan kepekatan larutan (lihat Jadual 1 dan 2).

Pecahan jisim- nisbah jisim zat terlarut kepada jisim larutan. Pecahan jisim diukur dalam pecahan unit.

m 1 - jisim bahan terlarut, g;

m ialah jumlah jisim larutan, g.

Peratusan jisim komponen, m%

m % =(m i /Σm i)*100

Dalam penyelesaian binari selalunya terdapat hubungan yang tidak jelas (berfungsi) antara ketumpatan larutan dan kepekatannya (pada suhu tertentu). Ini memungkinkan untuk menentukan secara praktikal kepekatan penyelesaian penting menggunakan densimeter (meter alkohol, sakarimeter, lakometer). Sesetengah hidrometer ditentukur bukan dalam nilai ketumpatan, tetapi secara langsung dalam kepekatan larutan (alkohol, lemak dalam susu, gula). Perlu diambil kira bahawa untuk sesetengah bahan, lengkung ketumpatan larutan mempunyai maksimum; dalam kes ini, 2 pengukuran dilakukan: langsung, dan dengan sedikit pencairan larutan.

Selalunya, untuk menyatakan kepekatan (contohnya, asid sulfurik dalam elektrolit bateri) mereka hanya menggunakan ketumpatannya. Hidrometer (densimeter, densitometer) yang direka untuk menentukan kepekatan larutan bahan adalah perkara biasa.

Pecahan isipadu

Pecahan isipadu- nisbah isipadu bahan terlarut kepada isipadu larutan. Pecahan isipadu diukur dalam pecahan unit atau sebagai peratusan.

V 1 - isipadu bahan terlarut, l;

V - jumlah isipadu larutan, l.

Seperti yang dinyatakan di atas, terdapat hidrometer yang direka untuk menentukan kepekatan larutan bahan tertentu. Hidrometer sedemikian ditentukur bukan dalam nilai ketumpatan, tetapi secara langsung dalam kepekatan larutan. Untuk penyelesaian biasa etil alkohol, kepekatannya biasanya dinyatakan sebagai peratusan isipadu, hidrometer tersebut dipanggil meter alkohol atau andrometer.

Molariti (kepekatan isipadu molar)

Kepekatan molar ialah jumlah zat terlarut (bilangan mol) per unit isipadu larutan. Kepekatan molar dalam sistem SI diukur dalam mol/m³, tetapi dalam praktiknya ia lebih kerap dinyatakan dalam mol/l atau mmol/l. Ungkapan dalam "molarity" juga biasa. Satu lagi sebutan untuk kepekatan molar adalah mungkin C M, yang biasanya dilambangkan M. Oleh itu, larutan dengan kepekatan 0.5 mol/l dipanggil 0.5-molar. Nota: unit "tahi lalat" tidak berubah untuk kes. Selepas nombor mereka menulis "mol", sama seperti selepas nombor mereka menulis "cm", "kg", dll.

V - jumlah isipadu larutan, l.

Kepekatan normal (setara kepekatan molar)

Kepekatan normal- bilangan setara bahan tertentu dalam 1 liter larutan. Kepekatan normal dinyatakan dalam mol-eq/l atau g-eq/l (bermaksud setara mol). Untuk merekodkan kepekatan larutan tersebut, singkatan “ n"atau" N" Sebagai contoh, penyelesaian yang mengandungi 0.1 mol-equiv/l dipanggil desinormal dan ditulis sebagai 0.1 n.

ν - jumlah bahan terlarut, mol;

V - jumlah isipadu larutan, l;

z ialah nombor kesetaraan.

Kepekatan normal mungkin berbeza bergantung pada tindak balas di mana bahan terlibat. Sebagai contoh, larutan satu molar H 2 SO 4 akan menjadi satu normal jika ia bertujuan untuk bertindak balas dengan alkali untuk membentuk hidrogen sulfat KHSO 4, dan dua-normal jika ia bertujuan untuk bertindak balas dengan pembentukan K 2. JADI 4.

Anda perlu

Anda perlu menentukan pilihan tugas anda. Dalam kes pilihan pertama, anda memerlukan jadual berkala. Dalam kes yang kedua, anda perlu tahu bahawa penyelesaiannya terdiri daripada dua komponen: zat terlarut dan pelarut. Dan jisim larutan adalah sama dengan jisim kedua-dua komponen ini.

Arahan

Dalam kes versi pertama masalah:
Menurut Mendeleev, kita dapati jisim molar sesuatu bahan. Jumlah molar jisim atom, termasuk dalam komposisi bahan.

Sebagai contoh, jisim molar (Mr) kalsium hidroksida Ca(OH)2: Mr(Ca(OH)2) = Ar(Ca) + (Ar(O) + Ar(H)*2 = 40 + (16 + 1) *2 = 74.

Jika tiada cawan penyukat yang boleh anda tuangkan air, kira isipadu bekas di mana ia berada. Kelantangan sentiasa sama dengan produk kawasan asas ke ketinggian, dan dengan kapal bentuk tetap biasanya tiada masalah. Kelantangan air akan ada di bank sama dengan luas tapak bulat ke ketinggian yang dipenuhi air. Dengan mendarab ketumpatan? setiap volum air V, awak akan terima jisim air m: m=?*V.

Video mengenai topik

Nota

Anda boleh menentukan jisim dengan mengetahui jumlah air dan jisim molarnya. Jisim molar air ialah 18 kerana ia terdiri daripada jisim molar 2 atom hidrogen dan 1 atom oksigen. MH2O = 2MH+MO=2 1+16=18 (g/mol). m=n*M, dengan m ialah jisim air, n ialah kuantiti, M ialah jisim molar.

Apakah pecahan jisim unsur? Dari nama itu sendiri anda boleh memahami bahawa ini adalah kuantiti yang menunjukkan nisbah jisim unsur, termasuk dalam komposisi bahan, dan jumlah jisim bahan ini. Ia dinyatakan dalam pecahan unit: peratus (perseratus), ppm (ribuan), dsb. Bagaimanakah anda boleh mengira jisim sesuatu? unsur?

Arahan

Untuk kejelasan, pertimbangkan karbon yang terkenal, tanpanya tidak akan ada . Jika karbon ialah bahan (contohnya), maka jisimnya kongsi boleh diambil dengan selamat sebagai satu atau 100%. Sudah tentu, berlian juga mengandungi kekotoran unsur lain, tetapi dalam kebanyakan kes, dalam kuantiti yang kecil sehingga ia boleh diabaikan. Tetapi dalam pengubahsuaian karbon seperti atau, kandungan kekotoran agak tinggi, dan pengabaian tidak boleh diterima.

Jika karbon dimasukkan ke dalam komposisi bahan kompleks, anda perlu meneruskan seperti berikut: tulis formula tepat bahan itu, kemudian, mengetahui jisim molar setiap unsur termasuk dalam komposisinya, hitung jisim molar yang tepat bagi bahan ini (sudah tentu, dengan mengambil kira "indeks" setiap unsur). Selepas ini, tentukan jisim kongsi, membahagikan jumlah jisim molar unsur setiap jisim molar bahan.

Sebagai contoh, anda perlu mencari jisim kongsi karbon dalam asid asetik. Tulis formula asid asetik: CH3COOH. Untuk memudahkan pengiraan, tukarkannya kepada bentuk: C2H4O2. Jisim molar bahan ini ialah jumlah jisim molar unsur: 24 + 4 + 32 = 60. Sehubungan itu, pecahan jisim karbon dalam bahan ini dikira seperti berikut: 24/60 = 0.4.

Jika anda perlu mengiranya dalam peratusan, masing-masing, 0.4 * 100 = 40%. Iaitu, setiap asid asetik mengandungi (kira-kira) 400 gram karbon.

Sudah tentu, pecahan jisim semua unsur lain boleh didapati dengan cara yang sama sekali. Sebagai contoh, jisim dalam asid asetik yang sama dikira seperti berikut: 32/60 = 0.533 atau lebih kurang 53.3%; dan pecahan jisim hidrogen ialah 4/60 = 0.666 atau lebih kurang 6.7%.

Sumber:

pecahan jisim unsur

Pecahan jisim bahan menunjukkan kandungannya lebih banyak struktur kompleks, sebagai contoh, dalam aloi atau campuran. Jika jumlah jisim campuran atau aloi diketahui, maka dengan mengetahui pecahan jisim bahan konstituen, jisim mereka boleh didapati. Anda boleh mencari pecahan jisim bahan dengan mengetahui jisimnya dan jisim keseluruhan campuran. Nilai ini boleh dinyatakan dalam pecahan atau peratusan.