Co je koncentrace roztoku?
Roztok je homogenní směs: rozpuštěná látka (sůl) rozpuštěná molekulu po molekule v rozpouštědle (voda). Koncentrace odpovídá na jedinou otázku, na které v chemii záleží — jak je to nabité? — protože reakce probíhají částice po částici a nabitý roztok reaguje jinou rychlostí než řídký. Každá koncentrační jednotka, která kdy vznikla, je jen zlomek: něco-na-něco. Čtěte pozorně obě „něco“ a žádná jednotka vás nikdy nepřekvapí.
Jediné pravidlo, které si zapamatujte: kontrolujte čitatele a jmenovatele. Moly na litr roztoku (M) a moly na kilogram rozpouštědla (m) se liší víc než písmenem — jmenovatelé měří různé věci.
Molarita, molalita, normalita: tři jmenovatele
Molarita (M) je moly rozpuštěné látky na litr roztoku — pracovní kůň laboratoře, protože pipety a odměrné baňky měří objem. Její slabina: objem se mění s teplotou, takže 1,0000 M při 20 °C není 1,0000 M při 40 °C. Molalita (m) dělí kilogramy rozpouštědla, které teplo nemění — proto na ni trvají koligativní výpočty (snížení bodu tuhnutí, zvýšení bodu varu). Normalita (N) počítá ekvivalenty na litr místo molů: jeden mol H2SO4 dodá dva kyselé ekvivalenty, takže 0,5 M H2SO4 je 1 N — políčko ekvivalentů v panelu (H2SO4 = 2, HCl = 1, H3PO4 = 3) je právě tento převod. Pro přípravu 1 L 0,1M NaCl zvažte 5,844 g, rozpusťte v méně než litru a doplňte přesně na 1,000 L v odměrné baňce — konečný objem, ne přidaná voda.
Zřeďování: moly, se kterými začínáte, jsou moly, které zůstanou
Zřeďování přidává rozpouštědlo, nikdy rozpuštěnou látku, takže moly se zachovávají: C1V1 = C2V2 je jen „moly před = moly po“ s vydělenými objemy. Vzorek panelu Zřeďování: 10M zásoba, odebráno 50 mL, zředěno na 250 mL — pětinásobné zvětšení objemu snižuje koncentraci přesně pětkrát, C2 = 2,0000 M s faktorem zředění 5,0×. Stejné účetnictví spuštěné obráceně říká, kolik zásoby odměřit pro cílovou koncentraci — denní chléb přípravy pufrů.
Procenta a ppm: koncentrace v běžné řeči
Procentní roztoky jsou poměry na sto ve třech podobách, které se nesmějí zaměnit: hm./obj. (gramy pevné látky na 100 mL roztoku — výchozí v biologických laboratořích), obj./obj. (mL na 100 mL, pro kapalinu v kapalině jako ethanol) a hm./hm. (gramy na 100 g, imunní vůči smršťování objemu). Vzorek panelu procent: 5 g rozpuštěných na 100 mL je 5 % (hm./obj.) = 50 g/L. U velmi zředěných vodných roztoků převezme vedení PPM — pro vodu definované jako mg/L, protože litr zředěného roztoku váží prakticky kilogram. Panel PPM převádí jeden vzorek všude: 1 ppm = 1000 ppb = 106 ppt = 0,0001 % = 1 mg/L.
Most molární hmotnosti
Koncentrace se uvádí v molech, ale láhve a váhy mluví gramy, a překlad mezi nimi je molární hmotnost. NaCl váží 58,440 g/mol (panel to počítá ze stejných atomových hmotností jako stránka Molární hmotnost), takže rozpuštění 58,440 g a doplnění na přesně 1 L dá 1,0000 M — to je celý recept na standardní roztok. Panel Molarita přijímá buď vzorec (hmotnost se spočítá vestavěným analyzátorem), nebo prostou hmotnost, a pak vedle sebe uvádí moly, molaritu, normalitu nebo ppm.
Časté omyly
- M a m jsou tatáž jednotka. Litr roztoku oproti kilogramu rozpouštědla: u zředěné vody za pokojové teploty se téměř shodují, a proto panel označuje svůj výstup molality jako přibližný.
- PPM znamená všude totéž. mg/L je zkratka specifická pro vodu. V plynových směsích a pevných látkách je ppm přísně poměr hmotnosti k hmotnosti (nebo látkového množství k látkovému množství).
- Zřeďování mění množství rozpuštěné látky. Jen koncentraci. 50 mL 10M zásoby a 250 mL 2M produktu vzorku obsahují tutéž látku: 0,50 mol.
- Objemy se sčítají. 50 mL ethanolu + 50 mL vody dá asi 97 mL — směšování se smršťuje. Proto procenta objem/objem určují „doplnit na objem“, a ne „přidat“.
Související nástroje: Molární hmotnost (převodník gramů a molů), Vyrovnávač rovnic (stechiometrie s těmito moly) a Kyseliny a zásady (kde se koncentrace mění na pH).
