Analytická chemie, provádění reakcí, stanovení biotechnologických experimentů, studium účinku léků na laboratorní zvířata a mnoho dalších oblastí vědecké činnosti vyžadují stanovení, výpočet, hodnocení vlivu obsahu látek na jakýkoli proces. Koncentrace roztoků - hodnota obsahu složky. Existuje mnoho způsobů, jak vyjádřit počet ukazatelů konkrétní sloučeniny v systému a jejich využití závisí na úkolech výzkumného pracovníka.
Nejčastější způsoby vyjadřování koncentrace látky v systému jsou hmotnostní zlomek a molarity. První znamená hmotnostní procento složky ve 100 ml roztoku. Chromatografické metody výzkumu používají objemové procentní podíly, tj. Místo gramů obsah látky je uveden v mililitrech. Molární koncentrace roztoku je také běžnou metodou výpočtu. Její podstatou spočívá ve vyjádření obsahu látky v molích na litr. V analytické chemii se často používá koncept jako normální koncentrace. Označuje počet ekvivalentů látky obsažené v roztoku. Například pokud se jako látka používá kyselina sírová (H2S04), normálnost v tomto případě znamená dvojnásobné snížení molární koncentrace, protože dva atomy vodíku jsou obsaženy v jedné molekule. V případě kyselina chlorovodíková (HCl), oba způsoby vyjádření budou stejné.
To, co je míněno molární koncentrací roztoku, bylo uvedeno výše. Nicméně, laik přirozeně má otázku: co znamená termín "krtek"? Tento pojem zahrnuje množství látky, zejména jejích atomů, molekul, které se rovnají množství obsaženému ve 12 gramech uhlíku, a to je jeho stabilní izotop 12 C. Množství látky se vypočítá vydělením její hmotnosti pomocí molekulové hmotnosti které lze vypočítat na základě atomové kompozice. V periodické tabulce pro každý prvek je indikátor jeho hmotnosti, který se rovná 1 modlitbě.
Koncentrace vodného roztoku kyselin se obvykle počítá v molárních nebo ekvivalentních. To je způsobeno jejich agresivitou, která vyžaduje rychlý přenos látky do vody, takže je snadnější vypočítat požadovaný objem než vážit. Výpočet se provádí dělením hmotnosti na mol.
Dalším důvodem je použití kyselin v neutralizačních reakcích, které mohou být užitečné například při metodách titrační analýzy pro stanovení koncentrace alkalických látek. Normálnost je zde také aktivně využita. Jednoduše řečeno, neutralizuje kyselinu sírovou hydroxid draselný potřebuje 2krát méně než sůl, protože obsahuje více atomů vodíku.
Další oblast, kde je nutně nutná molární koncentrace, je příprava směsí látek s určitým poměrem molekul nebo provádění reakcí. Tento způsob vyjádření obsahu látky je více informativní, jelikož se vzájemně propojují pouze jednotky. Při práci s plyny je nejlepším způsobem výpočtu molární koncentrace, protože je těžké vážit těkavé látky, takže výpočet se provádí podle objemu.
Hmotnostní koncentrace roztoku látky je nejběžnější a nejjednodušší metodou kvantitativního vyjádření. Často se používá prakticky v laboratořích pro vážení pevných sloučenin. Na základě potřeby přepočítání na jiné koncentrace se provádí při publikování výsledků. Objem pevných látek lze měřit, ale jsou získány zbytečné manipulace.
Hmotnostní koncentrace se používá při práci s vícesložkovými systémy, například se složitými přírodními objekty, vodou, rostlinnou hmotou, půdou. Používá se při studiu směsi neznámého složení, přípravy mikrobiologických médií. Určitý vzorek směsí látek se například používá k výzkumu pomocí UV spektroskopie a dalších analytických metod. Tato metoda měření koncentrace látky se použije, pokud není zapotřebí provést jasnou reakci na přípravu dekontaminačních roztoků se zjednodušenou metodou přepočítání, pokud výzkumník určil požadovanou hmotnost podle poměru.
Jak již bylo zmíněno dříve, koncentrace iontů v roztoku se často počítá s použitím normálnosti. To je způsobeno skutečností, že když dochází k interakci na úrovni molekul, reagují tyto částice. Metoda je také nezbytná při výpočtu procesu elektrolýzy solí. Ten je velmi aktivně využit v praktických aktivitách. Například pro těžbu těžkých kovů. Při této metodě se získá fluor, chlor, kovy se čistí. Podstatou elektrolýzy je, že s průchodem stejnosměrný proud pomocí roztoku elektrolytu s použitím záporné a pozitivní elektrody (katoda a anoda) se anionty a kationty pohybují proti sobě a oxidují (nebo redukují).
Koncentrace roztoků se vypočítá různými způsoby, protože v budoucnu se výsledky uplatní pro různé účely. Molekulová frakce se používá zpravidla pro směs plynů. Je to poměr moleku látky k součtu všech ostatních složek v systému, vyjádřené také v daných hodnotách.
Existuje jiný způsob výpočtu koncentrace, která se používá méně často: molality. Jedná se o mol látky rozpuštěné v 1 kg rozpouštědla. Koncentrace roztoku soli nebo jiné složky za podmínek silného zředění při výpočtu molarity a molarity bude téměř stejná.
V závislosti na tom, jak je koncentrace vyjádřena, může být příprava roztoků provedena několika způsoby.
Vážení Je-li třeba připravit 100 ml směsi, provede se vzorek látky rovnající se jejímu procentu. Je-li to nutné, provede se menší nebo větší objem přepočítávání tekutin v poměru nebo poměru. Například musíte vyrobit 50 ml 2% roztoku látky. K určení množství vzorku v tomto případě stačí procentní podíl rozdělit dvakrát, tj. 1 g látky. Po vážení můžete vždy provést přepočet molární koncentrace.
Měření objemu se používá pro přípravu kapalných směsí. Můžete přepočítat množství jakékoli koncentrace. V podstatě se tímto způsobem připravují molární a normální roztoky.
Navzdory jednoduchosti stanovení a výpočtu hmotnostní frakce je koncentrace roztoků vyjádřená v molárních jednotkách výhodnější. Výzkumní pracovníci vždy používají metody přepočtu. Hmotnost látky se vypočítá a roztok se vyjádří v molární koncentraci, čímž se kombinují výhody obou metod. Proč je druhá metoda výpočtu vědecky správnější? Látky s rovnými molárními koncentracemi obsahují stejný počet molekul. Právě tato koncentrace umožňuje jasně stanovit požadované množství látky pro reakci. Hmotnostní zlomek je spíše pomocný, což zjednodušuje některé procesy. Mikrobiologové často používají k získání určitého poměru bakteriální biomasy k životnímu prostředí. To je způsobeno skutečností, že tito vědci zkoumají vysokomolekulární sloučeniny a je pro ně vhodnější vyjádřit poměr látek v hmotě. U chemiků a fyziků je molární koncentrace řešení zásadní. Číselné charakteristiky obsahu látky jsou nezbytné pro téměř všechny přírodní vědy.