Transcriere

Determinarea și înțelegerea compoziției unei soluții este fundamentală într-o gamă largă de tehnici de chimie. O soluție este un amestec omogen, compus dintr-o substanță dizolvată într-un lichid. Substanța dizolvată se numește substanță dizolvată, iar fluidul în vrac se numește solvent. Soluțiile pot fi descrise în mai multe moduri - mai întâi, prin tipul de solvent utilizat pentru dizolvarea solutului. Soluțiile apoase utilizează apa ca solvent. Solvenții organici, cum ar fi cloroformul, acetonitrilul sau acetona, sunt utilizați pentru a face soluții organice, în funcție de proprietățile solutului.

compoziției

Soluțiile sunt, de asemenea, descrise prin cantitatea de dizolvat dizolvat într-un anumit volum de solvent sau prin concentrație. Pentru mai multe informații, consultați videoclipul acestei colecții despre „Soluții și concentrări”.

Într-o modalitate în care poate fi calculată concentrația soluției se bazează pe masa fiecărui component al soluției, numită procentul de masă. Acest videoclip va introduce procentul de masă al soluțiilor și va demonstra cum se determină valoarea în laborator.

Cantitatea de dizolvat din solvent poate fi exprimată în mai multe moduri. În primul rând, procentul de masă este calculat ca masa solutului împărțit la masa totală a soluției. Procentul de masă este scris ca procent de greutate/greutate, deoarece este uneori denumit procent de greutate. Cu toate acestea, termenul procent de masă este în general considerat corect.

Cantitatea de substanță dizolvată într-o soluție poate fi, de asemenea, exprimată în termeni de procent masic în volum, utilizat în mod obișnuit în biologie și se calculează ca masa totală a substanței dizolvate împărțită la volumul soluției. Această unitate nu este un procent adevărat, deoarece nu este o cantitate adimensională. În mod similar, se folosește și procentul de volum, în care volumul dizolvat este împărțit la volumul total al soluției.

Procentul de masă diferă de procentul de volum, deoarece numai masa este o cantitate aditivă. Masa soluției este suma componentelor. Volumul, pe de altă parte, nu este întotdeauna aditiv, deoarece moleculele solutului se vor potrivi în spații deschise între moleculele de solvent, rezultând un volum mai mic decât se aștepta.

Mai multe metode simple pot fi utilizate pentru a determina procentul de masă al unei soluții în laborator. În primul rând, metoda directă necesită înregistrarea masei totale a soluției și apoi evaporarea solventului. Solidul rămas în urmă este solutul, care este apoi cântărit și utilizat pentru a calcula procentul de masă.

Densitatea poate fi, de asemenea, utilizată pentru a determina procentul de masă al unei concentrații necunoscute. În primul rând, sunt pregătite o serie de soluții standard, cu o gamă de cantități de solut. Selectați standarde care variază în concentrație de la solut, până la solubilitatea maximă a solutului. Densitatea este apoi calculată pentru fiecare standard și comparată cu cea a eșantionului. Acum, când au fost prezentate elementele de bază ale calculelor procentului de masă, să aruncăm o privire asupra calculării procentului de masă folosind metoda directă și metoda densității în laborator.

În primul rând, cântăriți un pahar sau un vas de cristalizare curat și uscat în cuptor și înregistrați masa.

Așezați un mic volum de soluție în vas și cântăriți cu precizie soluția și vasul. Scădeți greutatea vasului și înregistrați masa soluției.

Apoi, așezați vasul pe o plită sau într-un cuptor pentru a scoate apa. Evaporarea lentă este ideală, deoarece fierberea poate duce la stropirea soluției și la pierderea solutului. Odată ce solventul s-a evaporat, se răcește solidul rămas, care este solutul. Determinați cu precizie masa. Calculați procentul de masă împărțind masa solutului după evaporare la masa soluției inițiale.

În primul rând, pregătiți cinci standarde, cu compoziții procentuale variind de la minim la maximul compoziției procentuale necunoscute așteptate. Nu depășiți solubilitatea sistemului. Calculați cantitatea de substanță dizolvată și solvent necesară pentru a prepara compozițiile procentuale.

Se cântărește substanța dizolvată și apoi se dizolvă în greutatea specifică a solventului.

Apoi, măsurați masa unui volum precis al fiecărei soluții standard. Apoi calculați densitatea pentru fiecare soluție. Faceți același lucru pentru soluția necunoscută. Consultați videoclipul despre densitate al acestei colecții pentru mai multe informații.

Trasați valorile densității soluțiilor standard în raport cu procentele de masă. În acest exemplu, un set de standarde de clorură de sodiu a fost pregătit cu compoziții procentuale în masă variind de la 5 - 25% de substanță dizolvată în soluție. După reprezentarea grafică a datelor, aplicați o linie de tendință liniară și determinați ecuația, unde y este densitatea și x este compoziția procentuală de masă. Folosiți densitatea soluției necunoscute, în acest caz 1.053 g/mL, pentru a determina procentul său de masă. Rezolvând pentru x, sa constatat că este de 7,4%.

Acum că ați văzut elementele de bază pentru determinarea procentului de masă al soluțiilor apoase, să aruncăm o privire la câteva cazuri în care trebuie cunoscută concentrația unei soluții.

Soluțiile tampon sunt utilizate în mod obișnuit în multe experimente de laborator, în special în aplicații biologice. Soluțiile tampon conțin o concentrație specifică de acizi slabi dizolvați sau bază și conjugați ai acestora, permițându-i să mențină și să reziste schimbărilor de pH. Adesea, tampoanele sunt preparate folosind un amestec de multe săruri, inclusiv cele cu grupări fosfat care mențin un pH constant în intervalul 7,2 - 7,6.

Procentul de masă este, de asemenea, utilizat pentru a separa amestecurile complexe, ca în acest exemplu de gradient de densitate. Pentru aceasta, sunt pregătite soluții cu o gamă de procente de masă și apoi stratificate secvențial de la procent de masă mare la procent de masă scăzut. Acest lucru creează un gradient de densitate în tub. Eșantionul este apoi încărcat pe partea de sus a gradientului și centrifugat. Componentele amestecului sunt apoi separate în funcție de cât de departe se deplasează pe tub.

Înțelegerea procentului de masă nu este doar critică pentru aplicațiile chimice, ci și pentru studiile de mediu. Conținutul de umiditate al solului este important de înțeles pentru a identifica condițiile de mediu care pot influența ecosistemele. Conținutul de umiditate al solului este un procent de masă care descrie cantitatea de apă reținută în sol. Conținutul de umiditate se găsește ușor prin cântărirea solului umed, desicarea solului în cuptor și cântărirea.

Tocmai ați urmărit introducerea lui JoVE privind determinarea procentului de masă al unei soluții apoase. Acum ar trebui să înțelegeți importanța procentului de masă, utilizarea acesteia în laborator și cum să o determinați pentru o soluție apoasă.