Liuoksen pitoisuuslaskuri

Laske liuosten pitoisuuksia molaarisuutena, molaalisuutena ja normaalisuutena, tee laimennuslaskelmia, valmista prosenttiliuoksia ja muunna PPM:n, PPB:n ja muiden yksiköiden välillä. Lisäksi: Moolimassa | Yhtälön tasapainottaja.

Syötä liuenneen aineen kaava tai massa sekä liuoksen tilavuus pitoisuuden laskemiseksi.

Liuoksen pitoisuus: Molaarisuus (M) = liuenneen aineen moolit / liuoksen litrat. Molaalisuus (m) = liuenneen aineen moolit / liuottimen kg. Normaalisuus (N) = ekvivalentit / litra. Laimennus noudattaa C₁V₁ = C₂V₂. PPM = mg liuennutta / L liuosta (vesiliuoksille). Prosenttiliuokset: w/v = g liuennutta / 100 mL, v/v = mL liuennutta / 100 mL, w/w = g liuennutta / 100 g.
Mikä on liuoksen pitoisuus?

Liuos on homogeeninen seos: liuennut aine (suola) liuenneena molekyyli molekyylilta liuottimeen (veteen). Pitoisuus vastaa ainoaan kysymykseen, jolla kemiallisesti on silloin merkitystä — kuinka tiivis se on? — koska reaktiot tapahtuvat hiukkanen hiukkaselta, ja tiivis liuos reagoi eri tahdissa kuin harva. Jokainen koskaan keksitty pitoisuusyksikkö on vain murtoluku: jotakin-per-jotakin. Lue nuo kaksi jotakinta tarkasti, niin mikään yksikkö ei koskaan yllätä.

Yksi sääntö muistettavaksi: tarkista osoittaja ja nimittäjä. Moolit-per-litra-liuosta (M) ja moolit-per-kilogramma-liuotinta (m) eroavat enemmän kuin kirjaimella — nimittäjät mittaavat eri asioita.
Molaarisuus, molaalisuus, normaalisuus: kolme nimittäjää

Molaarisuus (M) on liuenneen aineen moolit litrassa liuosta — laboratorion työjuhta, koska pipetit ja mittapullot mittaavat tilavuutta. Sen heikkous: tilavuus laajenee lämmön myötä, joten 1,0000 M 20 °C:ssa ei ole 1,0000 M 40 °C:ssa. Molaalisuus (m) jakaa kilogrammalla liuotinta, johon lämpö ei vaikuta — siksi kolligatiivinen työ (jäätymispisteen alenema, kiehumispisteen nousu) vaatii sitä. Normaalisuus (N) laskee ekvivalentit litrassa moolien sijaan: yksi mooli H2SO4:ää antaa kaksi happoekvivalenttia, joten 0,5 M H2SO4 on 1 N — paneelin ekvivalenttikenttä (H2SO4 = 2, HCl = 1, H3PO4 = 3) on juuri tämä muunnos. Valmista 1 L 0,1 M NaCl:ia: punnitse 5,844 g, liuota alle litraan, ja täytä sitten tarkalleen 1,000 L:aan mittapullossa — lopullinen tilavuus, ei lisätty vesi.

Laimennus: moolit, joista aloitat, ovat ne moolit, jotka säilytät

Laimennus lisää liuotinta, ei koskaan liuennutta ainetta, joten moolit säilyvät: C1V1 = C2V2 on pelkkää “moolit ennen = moolit jälkeen” tilavuudella jaettuna. Laimennuspaneelin esimerkki: 10 M lähtöliuos, otetaan 50 mL, laimennetaan 250 mL:aan — viisinkertainen tilavuuden kasvu leikkaa pitoisuuden tarkalleen viisinkertaiseksi, C2 = 2,0000 M ja laimennuskerroin 5,0×. Sama kirjanpito käännettynä kertoo, kuinka paljon lähtöliuosta mitataan tavoitepitoisuuteen — puskurivalmistuksen päivittäinen leipä.

Prosentti ja ppm: pitoisuus arkikielessä

Prosenttiliuokset ovat satasosia suhteita, kolmessa muodossa, joita ei saa koskaan sekoittaa: w/v (grammaa kiinteää ainetta 100 mL:aan liuosta — biologian laboratorioiden oletus), v/v (mL per 100 mL, käytetään nesteen ja nesteen seoksille kuten etanoli) ja w/w (grammaa per 100 g, ei altis tilavuuden supistumiselle). Prosenttipaneelin esimerkki: 5 g liuotettuna 100 mL:aan on 5 % (w/v) = 50 g/L. Hyvin laimeille vesiliuoksille ppm ottaa vallan — veteen määriteltynä mg/L, koska litra laimeaa liuosta painaa käytännössä kilogramman. ppm-paneeli muuntaa yhden näytteen kaikkialle: 1 ppm = 1000 ppb = 106 ppt = 0,0001 % = 1 mg/L.

Moolimassan silta

Pitoisuudet ilmoitetaan moolina, mutta pullot ja vaa'at puhuvat grammoja, ja niiden välinen muunnos on moolimassa. NaCl painaa 58,440 g/mol (paneeli laskee sen samoista atomimassoista kuin Moolimassa-sivu), joten 58,440 g liuotettuna ja laimennettuna tarkalleen 1 L:aan antaa 1,0000 M — siinä on koko standardiliuoksen resepti. Molaarisuuspaneeli hyväksyy joko kaavan (massa lasketaan sisäisellä jäsentimellä) tai pelkän massan, ja raportoi sitten moolit, molaarisuuden, normaalisuuden tai ppm:n rinnakkain.

Yleisiä väärinkäsityksiä
  • M ja m ovat sama yksikkö. Litra liuosta vastaan kilogramma liuotinta: laimealle vedelle huoneenlämmössä ne melkein yhtyvät, ja juuri siksi paneeli merkitsee molaalisuustulosensa likiarvoksi.
  • PPM tarkoittaa kaikkialla samaa. mg/L on veteen liittyvä oikotie. Kaasuseoksissa ja kiinteissä aineissa ppm on tiukasti massa/massa- (tai mooli/mooli-) suhde.
  • Laimentaminen muuttaa liuenneen aineen määrää. Vain pitoisuuden. Esimerkin 50 mL 10 M lähtöliuos ja sen 250 mL 2 M tuote sisältävät täsmälleen saman 0,50 mol.
  • Tilavuudet eivät ole yhteenlaskettavia. 50 mL etanolia + 50 mL vettä antaa noin 97 mL — sekoittaminen supistaa. Siksi v/v-prosentit määrittävät “laimenna tilavuuteen” eikä “lisää”.

Aiheeseen liittyvät työkalut: Moolimassa (grammojen ↔ moolien muunnin), Yhtälön tasapainottaja (stoikiometria näillä moolimäärillä) ja Happo-emäs (missä pitoisuudet muuttuvat pH:ksi).