المحتوى

• خطوات
• النصيحة
• تحذير

في الكيمياء، المحلول هو خليط متجانس من المذاب و مذيب حل هذا المذاب. تركيز هو مقياس لكمية المادة المذابة في المذيب. هناك العديد من الأسباب لحساب تركيز المحلول ، لكن الطريقة هي نفسها سواء كنت بحاجة إلى اختبار مستوى الكلور في الحمام أو تحليل عينة دم لإنقاذ الأرواح. ستوفر هذه المقالة بعض المعرفة الأساسية لكيمياء المحلول ، متبوعة بإرشادات مفصلة حول تطبيق عملي شائع جدًا - صيانة حوض السمك.

خطوات

طريقة 1 من 5: تعلم أساسيات التركيز

1. 

   تعلم المفردات. التركيز هو نسبة كتلة المذاب إلى كتلة الخليط بأكمله. على سبيل المثال ، إذا كنت ستذوب السكر والخل معًا لإجراء تجربة ، فأنت بحاجة إلى حساب تركيز السكر في الخليط. فيما يلي وصف لكل مكون من مكونات نتيجة مشكلة كيميائية:
   • السكر المذاب، هذا هو المكون مذاب. أنت تقيس تركيز المذاب.
   • الخل مذيب، أي المادة التي تذوب فيها مادة أخرى.
   • بعد مزجها معًا سيكون لديك واحدة المحلول. لحساب التركيز الذي تحتاجه للحصول على الكتلة الكلية للمحلول ، يمكن إيجاد ذلك عن طريق إضافة كتلة المذاب وكتلة المذيب معًا.
   • إذا كنت لا تتذكر أي مذيبات وأي منها يتذكر هذا المثال.

2. 

   
   
   تعلم كيفية كتابة التركيزات. نظرًا لوجود طرق مختلفة لتمثيل "كتلة" المادة ، فهناك أيضًا أكثر من طريقة لكتابة التركيز. هذه هي الأكثر شيوعا:
   • جرام لكل لتر (جم / لتر). إنها ببساطة الكتلة بالجرام من المذاب في حجم معين من المحلول. غالبًا ما تستخدم للمذيبات والمذيبات السائلة ، مثل السكر والخل في المثال أعلاه.
   • التركيز المولي (م). عدد مولات المذاب مقسومًا على حجم المحلول. مول هو وحدة قياس في الكيمياء ، تستخدم لوصف عدد ذرات أو جزيئات مادة ما.
   • جزء في المليون (جزء في المليون). عدد الوحدات (عادة جرامات أو ملليغرام) من المذاب لكل مليون وحدة من المحلول. تستخدم عادة للمحاليل المائية المخففة جدا.
   • تكوين النسبة المئوية. عدد أجزاء المذاب (عادة بالجرام) الموجود في محلول مائة بالمائة. يعني رمز النسبة المئوية "في 100" ، لذا يمكنك بسهولة كتابة الكسر كنسبة مئوية.
   الإعلانات

طريقة 2 من 5: احسب التركيز بالجرام لكل لتر

1. 

   
   
   تعلم كيفية تطبيق هذه الطريقة. هذه طريقة مفيدة لقياس التركيز عند إذابة مادة صلبة إلى سائل ، وعند إجراء حسابات باستخدام حلول كبيرة نسبيًا يسهل قياسها. إذا كانت كمية المذاب بضع مليغرامات فقط أو كان المذيب بالمليلتر ، فعليك استخدام طريقة أخرى.
   • مثال مشكلة: ابحث عن التركيز (جرام لكل لتر) من محلول محضر من 3 مل من ملح الطعام إلى 2000 مل من الماء. اكتب إجابتك بالجرام / لتر.

2. 

   
   
   حول كتلة المذاب إلى جرامات. إذا تم وزن المذاب (المذاب بكمية أكبر من المذيب) بالجرام ، فتخط هذه الخطوة. إذا لم يكن كذلك ، يجب عليك تحويل الوحدات إلى جرامات. التحويل من وحدات الكتلة (مثل الكيلوجرامات) أمر بسيط إذا نظرت إلى معدلات التحويل ، لكن التحويل من وحدات الحجم (مثل اللترات) أكثر تعقيدًا. كل مادة لها كثافتها الخاصة ، وهي القيمة التي تحدد كمية المادة الموجودة في وحدة حجم. ابحث عن هذه الكثافة واضربها في قيمة الحجم للحصول على الكتلة بالجرام ، بعد التأكد من تطابق الوحدة.
   • في المثال أعلاه ، الملح هو المذاب. يقاس الملح بوحدات الحجم (مل) ، لذا يجب تحويله إلى جرامات.
   • كثافة الملح 1.15 جم / مل. إذا كانت المشكلة لا توفر هذه البيانات ، فيجب عليك البحث عنها في كتاب مدرسي أو قاعدة بيانات كيميائية. يجب عليك إما التحقق من الكثافة من حيث الوحدات التي تستخدمها (جرام لكل لتر) ، أو تحويلها إلى الوحدات الصحيحة.
   • لإيجاد كتلة الملح الموجودة في 3 مل ، احسب 3 مل × (/ _{1 مل}) = 3.45 جرام ملح.

3. 

   تحويل بيانات المذيبات إلى لترات. عادة ما يتم قياس المذيبات بوحدات الحجم ، مما يجعل التحويل بسيطًا للغاية. إذا كانت المشكلة قد تم حلها بالفعل باللترات ، فانتقل إلى الخطوة التالية.
   • في المثال أعلاه ، لدينا 2000 مل من الماء لذلك يجب تحويلها إلى لترات.
   • يحتوي كل لتر على 1000 مل ، لذا قم بالتحويل عن طريق الحساب (/ _{1000 مل}) x (2000 مل) = 2 لتر ماء.
   • لاحظ أننا نرتب تحويل الوحدة بحيث يتم تدمير مل (واحد أعلاه ، واحد أدناه). إذا كتبت كـ / _{1 لتر} × 2000 مل ستعطي نتيجة لا معنى لها.

4. 

   اقسم المذيب على المذاب. الآن وبعد أن أصبح لدينا الوزن بالجرام من المذاب والحجم باللتر من المذيب ، يمكنك بسهولة العثور على التركيز جم / لتر بقسمة:
   • في المثال أعلاه ، / _{2 لتر ماء} = 1.725 جم / لتر ملح.

5. 

   تعديل الصيغة لحساب المذاب الكبير. نظريًا ، يجب أن نحسب التركيز من خلال حجم المحلول بأكمله ، أي إضافة حجم المذاب والمذيب معًا. عند إذابة كمية صغيرة من المواد الصلبة في كمية كبيرة من السائل ، يكون الاختلاف في الحجم ضئيلًا ، لذا يمكنك تجاهل حجم المذاب واستخدام حجم المذيب فقط ، كما فعلت سابقًا. إذا كان حجم المذاب كبيرًا بما يكفي لتغيير الحجم الكلي بشكل كبير ، فأنت بحاجة إلى تغيير الصيغة إلى (g solute) / (L solute + L solvent).
   • في المثال أعلاه ، / (_{2 لتر ماء} + 0.003 لتر ملح) = 1،722 جم / لتر.
   • الفرق بين هذه النتيجة والنتيجة الأصلية هو 0.003 جم / لتر فقط. هذا انحراف صغير جدًا وتقريباً أقل من دقة أدوات القياس.
   الإعلانات

طريقة 3 من 5: احسب التركيز بالنسبة المئوية أو لكل مليون

1. 

   تعلم كيفية تطبيق هذه الطريقة. استخدم هذه الطريقة إذا طلبت المشكلة إيجاد "النسبة المئوية للمحتوى" أو "النسبة المئوية الكتلية". في الكيمياء ، عادة ما تكون أكثر اهتمامًا بكتلة المادة. بمجرد أن تعرف كتلة المذاب والمذيب ، يمكنك إيجاد النسبة المئوية للمذاب بسهولة نسبيًا عن طريق مقارنة الكتلتين.
   • مثال مشكلة: قم بإذابة 10 جرام من مسحوق الشوكولاتة في 1.2 لتر من الماء الساخن. أولاً ، احسب النسبة المئوية لوزن الشوكولاتة في المحلول. ثم اكتب النتيجة بأجزاء لكل مليون.

2. 

   حول الأرقام إلى جرامات. إذا كانت هناك أي أرقام معطاة بوحدات الحجم (مثل اللترات أو الملليمترات) ، فأنت بحاجة إلى تحويلها إلى وحدات كتلة بالجرام. نظرًا لأن كل مادة لها جاذبية معينة (كتلة بالحجم) ، يجب أن تجد خصوصيتها قبل أن تجد الكتلة:
   • ابحث عن كثافة المادة في كتاب مدرسي أو ابحث عنها عبر الإنترنت. قم بتحويل هذه الكثافة إلى الجرام أعلاه (وحدة الحجم المستخدمة في المشكلة) إذا كانت البيانات الموجودة غير متسقة. اضرب الكثافة في حجم المادة وستحصل على الكتلة بالجرام.
   • فمثلا: لديك 1.2 لتر ماء. كثافة الماء 1000 جرام لكل لتر لذا احسب (/ _{1 لتر}) × 1،2 لتر = 1200 جرام.
   • نظرًا لأنه تم إعطاء كتلة الشوكولاتة بالجرام ، فلا داعي لتغييرها.

3. 

   احسب النسبة المئوية. بعد الحصول على كل من كتلة الذائبة وكتلة المذيب بالجرام ، استخدم هذه الصيغة لحساب النسبة المئوية: (/ (_{غرام من المذاب + غرام من المذيب})) × 100.
   • لديك 10 جرامات من الشوكولاتة ووجدت أن الماء يحتوي على 1200 جرام. الحل الكامل (المذاب + المذيب) له وزن 10 + 1200 = 1210 جرام.
   • تركيز الشوكولاتة في المحلول الكامل = / _{(1210 جرام من المحلول)} = 0,00826
   • اضرب هذه القيمة في 100 لتحصل على النسبة المئوية: 0.00826 × 100 = 0.826 ، هذا كل شيء خليط من الشوكولاته 0.826٪.

4. 

   احسب المكونات لكل مليون. لدينا بالفعل "نسبة مئوية" لذلك يتم حساب الأجزاء لكل مليون بنفس الطريقة تمامًا. الصيغة هي (/ (_{غرام من المذاب + غرام من المذيب})) × 1،000،000. تمت إعادة كتابة هذه الصيغة في التدوين الرياضي لـ (/ (_{غرام من المذاب + غرام من المذيب})) × 10.
   • في المثال أعلاه ، / _{(1210 جرام من المحلول)} = 0,00826.
   • 0.00826 × 10 = 8260 جزء في المليون شوكولاتة.
   • عادةً ما تُستخدم أجزاء في المليون لقياس تركيزات صغيرة جدًا لأنه من غير المناسب الكتابة بالنسبة المئوية. للراحة نستخدم نفس المثال.
   الإعلانات

طريقة 4 من 5: احسب التركيز المولي

1. 

   ما الذي تحتاجه لتطبيق هذه الطريقة؟ لحساب التركيز المولي ، يجب أن تعرف عدد مولات المذاب الموجودة ، ولكن يمكنك العثور على هذا الرقم بسهولة إذا كنت تعرف كتلة الذائبة وصيغتها الكيميائية. إذا لم يكن لديك كل هذه المعلومات أو لم تتعلم مفهوم "مول" في الكيمياء ، فاستخدم طريقة مختلفة.
   • مشكلة مثال: ما مولارية محلول محضر بإذابة 25 جرامًا من هيدروكسيد البوتاسيوم في 400 مل من الماء؟
   • إذا أعطيت كتلة المذاب بوحدات غير الجرام ، فحول إلى جرامات أولاً.

2. 

   احسب الكتلة المولية للمذاب. كل عنصر كيميائي له "كتلة مولارية" معروفة ، كتلة مول واحد من هذا العنصر. الكتلة المولية لها نفس قيمة الكتلة الذرية في الجدول الدوري للعناصر ، وعادة ما تكون أسفل الرمز الكيميائي واسم كل عنصر. ما عليك سوى إضافة الكتلة المولية للعناصر المكونة للمذاب لإيجاد الكتلة المولية للمذاب.
   • يستخدم المثال أعلاه هيدروكسيد البوتاسيوم كمادة مذابة. ابحث عن هذه المادة في كتاب مدرسي أو في قاعدة بيانات الصيغة الكيميائية للصيغة الكيميائية لهيدروكسيد البوتاسيوم: KOH.
   • استخدم الجدول الدوري أو التوثيق عبر الإنترنت للعثور على الكتلة الذرية للعنصر: K = 39،0؛ O = 16،0 ؛ ع = 1.0.
   • اجمع الكتل الذرية معًا واكتب وحدة "جم / مول" خلفها للحصول على الكتلة المولية. 39 + 16 + 1 = 56 جم / مول.
   • بالنسبة للجزيئات التي تحتوي على أكثر من نوع واحد من الذرات ، أضف الكتلة الذرية لكل نوع من أنواع الذرة. على سبيل المثال ، H₂O لها كتلة مولية 1 + 1 + 16 = 18 جم / مول.

3. 

   احسب عدد مولات المذاب. بعد حصولك على الكتلة المولية (جم / مول) ، يمكنك التحويل بين الجرامات والمول. أنت تعرف بالفعل كتلة الذائبة بالجرام ، لذا يمكنك تغييرها على النحو التالي (الكتلة الذائبة بالجرام) x (/ _{الكتلة المولية}) للحصول على نتيجة في الشامات.
   • في المثال أعلاه ، نظرًا لأن لديك 25 جرامًا من المادة بكتلة مولارية 56 جم / مول ، احسب كما يلي 25 جم × (/ _{56 جم / مول}) = حوالي 0.45 مول KOH في المحلول.

4. 

   اقسم حجم المحلول باللترات لإيجاد التركيز المولي. يُعرَّف التركيز المولي على أنه نسبة عدد مولات المذاب إلى عدد لترات المحلول. قم بتحويل حجم المحلول إلى لتر إذا لزم الأمر ، ثم قم بإجراء الحساب.
   • في هذا المثال ، لدينا 400 مل من الماء ، أي 0.4 لتر.
   • التركيز المولي لـ KOH في المحلول هو / _{0.4 لتر} = 1،125 م. (ستحصل على نتائج أكثر دقة باستخدام الآلة الحاسبة ولا تقرب أي أرقام حتى الخطوة الأخيرة.)
   • عادة يمكنك تجاهل حجم المذاب لأنه لا يغير حجم المذيب بشكل كبير. إذا قمت بحل كمية كبيرة من المذاب بدرجة كافية لتغيير الحجم بشكل كبير ، فقم بقياس حجم المحلول النهائي واستخدم هذه المعلمة.
   الإعلانات

طريقة 5 من 5: المعايرة لحساب تركيز المحلول

1. 

   اعلم متى يجب المعايرة. المعايرة هي تقنية يستخدمها الكيميائيون لحساب كمية المذاب الموجودة في المحلول. لإجراء معايرة ، يجب إنشاء تفاعل كيميائي بين المذاب ومتفاعل آخر (يذوب أيضًا في محلول سائل). نظرًا لأنك تعرف الكمية الدقيقة للمتفاعل الثاني وتعرف المعادلة الكيميائية للتفاعل بين تلك المادة والمذاب ، يمكنك حساب كمية المذاب عن طريق تحديد كمية الكاشف المراد إضافته إلى المحلول أولاً. عندما ينتهي التفاعل مع المذاب.
   • وبالتالي ، فإن المعايرة هي طريقة جيدة جدًا لحساب تركيز المحلول عندما لا تعرف مقدار المذاب الأولي.
   • إذا كانت كتلة المذاب في المحلول معروفة ، فلا داعي للمعايرة - ما عليك سوى تحديد حجم المحلول وحساب التركيز كما هو موضح في الجزء الأول.

2. 

   تحضير أداة المعايرة. لإجراء المعايرة بدقة ، يجب أن يكون لديك أدوات كيميائية نظيفة ودقيقة ومهنية. في وضع المعايرة ، ضع دورق إرلن تحت أنبوب السحاحة المركب على المشبك. يجب أن يستقر طرف أنبوب السحاحة في عنق القارورة دون لمس جدار القارورة.
   • تأكد من تنظيف جميع المعدات مسبقًا ، واشطفها بالماء منزوع الأيونات واتركها لتجف.

3. 

   صب المحلول في قوارير وأنابيب. قم بقياس كمية صغيرة من المحلول بتركيز غير معروف بدقة. بمجرد إذابة المذاب ، يتم تشتيته بالتساوي في جميع أنحاء المحلول ، وبالتالي فإن تركيز محلول العينة الصغير هذا سيكون هو نفسه المحلول الأصلي. املأ أنبوب السحاحة بتركيز معروف من المحلول الذي سيتفاعل مع المحلول. سجل الحجم الدقيق للمحلول في أنبوب السحاحة - ستطرح الحجم النهائي لإيجاد الحجم الكلي المستخدم في هذا التفاعل.
   • ملحوظة: إذا لم يظهر التفاعل بين المحلول في أنبوب السحاحة والمحلول الموجود في الدورق ذي التركيز غير المعروف أي إشارة واضحة للتفاعل ، فأنت بحاجة إلى إضافة مؤشر في الجرة. في الكيمياء ، المؤشر عبارة عن مادة كيميائية تغير لون المحلول عندما يصل التفاعل إلى مكافئ أو نقطة نهاية. عادة ما تكون المؤشرات المستخدمة للمعايرة حمضية وتنتج تفاعلات الأكسدة والاختزال ، ولكن هناك العديد من الأنواع الأخرى من المؤشرات. استشر كتاب الكيمياء أو عبر الإنترنت للعثور على المؤشر الصحيح للتفاعل.

4. 

   ابدأ المعايرة بالتحليل الحجمي. أضف المحلول ببطء من أنبوب السحاحة (يسمى "محلول المعايرة") في القارورة. استخدم أداة تحريك مغناطيسية أو قضيب زجاجي لخلط المحلول أثناء التفاعل. إذا كان رد الفعل في المحلول مرئيًا ، فسترى علامات مثل تغير اللون ، والفقاعات ، وإنشاء منتج جديد ، وما إلى ذلك ، وإذا كنت تستخدم مؤشرًا ، فسيظهر شعاع ملون عند أسقط المحلول من أنبوب السحاحة إلى القارورة.
   • إذا أدى التفاعل إلى تغيير في درجة الحموضة أو الجهد ، فيمكنك غمس ورق الأس الهيدروجيني أو مقياس الجهد في القارورة لمراقبة التفاعل.
   • للحصول على معايرة أكثر دقة ، تحتاج إلى مراقبة الأس الهيدروجيني والإمكانات كما هو مذكور ، وتسجيل القراءات بعد إضافة المعاير بزيادات صغيرة ثابتة. ارسم الأس الهيدروجيني أو الجهد مع حجم إضافة المعاير. سترى ميل الرسم البياني يتغير بسرعة كبيرة عند نقطة التكافؤ للتفاعل.

5. 

   تقليل سرعة المعايرة بالتحليل الحجمي. عندما يقترب التفاعل من نقطة النهاية ، قلل معدل المعايرة قطرة قطرة في كل مرة. إذا كنت تستخدم مؤشرًا ، فقد تظهر الأشعة الملونة لفترة أطول. استمر بأبطأ ما يمكن حتى يتم الوصول إلى آخر قطرة ، مما يتسبب في توقف رد الفعل عند هذا الحد تمامًا. بالنسبة للمؤشر ، يجب أن تلاحظ أول تغيير طويل الأمد في اللون في التفاعل.
   • سجل الحجم النهائي في أنبوب السحاحة. عن طريق طرح هذا من حجم المحلول الأولي في أنبوب السحاحة ، يمكنك إيجاد الحجم الدقيق لمحلول المعايرة المستخدم.

6. 

   احسب كتلة المذاب في المحلول. استخدم المعادلة الكيميائية للتفاعل بين المعاير والمحلول لإيجاد عدد مولات المذاب في الدورق. بعد أن تعثر على عدد مولات المذاب ، اقسم على حجم المحلول في القارورة لإيجاد التركيز المولي للمحلول ، أو قم بتحويل عدد المولات إلى جرامات واقسم على حجم المحلول لإيجاد التركيز بالجرام / لتر. . هذا يتطلب أن يكون لديك معرفة أساسية بكيمياء الكم.
   • على سبيل المثال ، لنفترض أننا نستخدم 25 مل من 0.5 مولار هيدروكسيد الصوديوم لمعايرة محلول حمض الهيدروكلوريك والماء إلى النقطة المكافئة. يحتوي محلول حمض الهيدروكلوريك على حجم 60 مل قبل المعايرة. كم عدد مولات حمض الهيدروكلوريك الموجودة في المحلول؟
   • أولاً ، دعنا نرى المعادلة الكيميائية للتفاعل بين NaOH و HCl: هيدروكسيد الصوديوم + حمض الهيدروكلوريك> H₂O + كلوريد الصوديوم.
   • في هذه الحالة ، يتفاعل مول واحد من NaOH مع مول واحد من حمض الهيدروكلوريك لإنتاج المنتج (الماء وكلوريد الصوديوم). نظرًا لأنك تضيف فقط ما يكفي من NaOH لتحييد كل حمض الهيدروكلوريك ، فإن عدد مولات NaOH المستخدمة في التفاعل سيكون مساويًا لعدد مولات حمض الهيدروكلوريك في القارورة.
   • أوجد كتلة هيدروكسيد الصوديوم في المولات. 25 مل هيدروكسيد الصوديوم = 0.025 لتر هيدروكسيد الصوديوم x (0.5 مول هيدروكسيد الصوديوم / 1 لتر) = 0.0125 مول هيدروكسيد الصوديوم.
   • نظرًا لأننا استنتجنا من معادلة التفاعل أن عدد مولات NaOH المستخدمة = عدد مولات حمض الهيدروكلوريك في المحلول ، يمكننا أن نستنتج أن هناك 0.0125 مول من حمض الهيدروكلوريك في المحلول.

7. 

   احسب تركيز المحلول. الآن بعد أن عرفنا كتلة المذاب في المحلول ، سيكون إيجاد التركيز المولي أمرًا سهلاً. اقسم عدد مولات المذاب في المحلول على حجم محلول الاختبار (غير صحيح حجم المحلول الكبير الذي يتم أخذ العينات منه). والنتيجة هي التركيز المولي للمحلول!
   • للعثور على التركيز المولي للمثال أعلاه ، ما عليك سوى قسمة عدد مولات حمض الهيدروكلوريك على حجم المحلول في القارورة. 0.0125 مول HCl x (1 / 0.060 لتر) = 0.208 م حمض الهيدروكلوريك.
   • لتحويل التركيز المولي إلى جم / لتر أو جزء في المليون أو نسبة مئوية ، يجب عليك تحويل العدد المولي للمذاب إلى كتلة (استخدم الكتلة المولية لخليط المذاب). بالنسبة للجزء في المليون والنسب المئوية ، يجب عليك أيضًا تحويل حجم المحلول إلى كتلة (استخدم عامل تحويل مثل الكثافة أو الوزن ببساطة) ، ثم اضرب في 10 أو 10 على التوالي. مع جزء في المليون والنسب المئوية.
   الإعلانات

النصيحة

• على الرغم من أن المذيبات والمذيبات يمكن أن توجد في شكل مختلف من المادة (صلبة ، سائلة ، غازية) عند فصلها ، فإن المحلول المتشكل بعد إذابة المذاب في المذيب سيكون له نفس الشكل المادي. مذيب.
• استخدم فقط البلاستيك أو الأواني الزجاجية عند المعايرة.

تحذير

• ارتدِ النظارات والقفازات أثناء المعايرة.
• كن حذرا عند العمل مع أي أحماض قوية. اختبرها في غطاء دخان عندما تكون سامة أو في الهواء الطلق.