・濃度

ソース: 博士マイケル ・ エヴァンスの研究所、ジョージア工科大学

ソリューションは、少量、溶媒と呼ばれる大量の溶質および 1 つのコンポーネントと呼ばれるいくつかのコンポーネントを含む均質な混合物です。固液ソリューションに含める 1 つまたは複数の固体溶質の液体の溶媒に溶解しました。ソリューションは、化学におけるユビキタス: 保存し材料の少量を処理、化学反応を実施および制御可能な特性を持つ素材の開発に使用されます。

溶液中の溶質分子の密度は、溶質の濃度と呼ばれます。濃度は溶質、溶媒と溶液の量を伝えるために使用する単位の異なる複数の方法で表現できます。

このデモでは、正確な分析技術を使用してターゲット濃度のショ糖液を準備する方法を示しています。さらに、このソリューションの濃度の様々 な施策を提示し、説明しました。

水に浸漬するとき、水の分子に囲まれて粒子 (分子またはイオン) に多くの固体がバラバラに。解散のこのプロセスは液体の水から成る単一の均一混合物に液体・固体の異種混合物を変換し、溶質粒子を溶解します。ショ糖の分解プロセスは、固体および水溶液相指定子を使用して化学方程式として記述できます。次の種 (aq) 指定子は、その種、分子の周りにある水と溶媒和を意味します。

さまざまなソリューションがあります溶解粒子の数が異なると、濃度は溶液内の溶質粒子の濃度を定量化する測定。1 つの基本的な指標濃度は溶質のモル分率 (x): 溶質粒子 (n_溶質) の付加モル数はソリューションのコンポーネント (すべての溶質と溶媒) のモルの総数で割った値します。

10⁶与えるを集中力 (ppm) ソリューションの百万の粒子ごとの溶質粒子数百万ごとの部分のモル分率を掛けること。ソリューション、またはモル濃度 (M) の 1 リットルあたりの溶質のモル数は濃度の 2 つ目の一般的な指標です。

濃度は溶質のため大量の部品質量、ソリューションの一部としても表現されます。

マスの集中化によって部品を掛けて 100% 質量 % を与えます。

最後に、重量モル濃度はソリューションの「サイズ」の対策として、溶媒の質量ではなく、溶液の量を使用して濃度の測定です。重量モル濃度は、キログラムで溶媒の質量と溶質のモル数の比率です。

ターゲット モル溶液の正確かつ正確な準備には、慎重な分析技術が必要です。固体溶質を慎重に秤量し、定量的に転送する必要があります (完全に)、メスフラスコに。ソリューションに達するガラス上のマークまで溶媒を慎重に追加しできます。最高の結果を得るには、溶質、溶媒量未満で完全に分解するべきで、固体溶質が表示されていない場合、任意の残りの溶媒を追加必要があります。

1. 0.0100 M ショ糖溶液 100 mL の調製

1. モル数と 100 mL の溶液に溶解する (C₁₂H₂₂O₁₁) ショ糖の質量を決定します。
   
2. バランスを蔗糖の質量を重量を量る。最初バランスで重量を量るボートを配置し、「自重」を設定します。薬さじを使用して慎重に固体溶質から転送試薬瓶重量ボートに必要な量が得られるまで。
3. 清潔で乾燥した 100 mL のメスフラスコに粉の漏斗を配置します。フラスコに漏斗を通して計量ボートから固体を注ぐ。
4. 蒸留水 (溶剤) を含む洗浄ボトルを使用して、残っているフラスコに漏斗を通して計量ボートからしっかりすすいでください。
5. 液体レベル フラスコ (しかしない印) の首に達するまで蒸留水蛇口を使用して溶媒を追加します。キャップし、溶質を溶解する優しくフラスコを渦します。
6. 溶質のすべてが解散した後は、慎重に液面のマークに達するまで溶媒を追加するのに洗浄ボトルを使用します。
7. キャップし、ソリューションのよい混合を確実に数回、メスフラスコを反転します。

2. 過飽和のショ糖液を作る

1. 600 mL ビーカーに蒸留水 100 mL を追加します。
2. ショ糖の 220 g をビーカーに追加します。
3. ビーカー内電磁攪拌棒を置き、15 分間、撹拌混合物を許可します。
4. 混合物を調べる: ショ糖のすべてが解散しました。50 ° C、さらに 10 分間攪拌混合物を加熱します。
5. 混合物を調べる: ショ糖のすべてが 50 ° C で溶けます。
6. 部屋の温度に冷却するソリューションを許可します。ソリューションを調べます: 50 ° C で分解した追加のショ糖のまま室温で溶解しました。室温で溶液を過飽和します。

手順 1 では、0.0100 M ショ糖溶液 100 mL を作成します。以外のモル濃度を基準に変換するには、ソリューションを準備する使用される水の量を決定します。これは正確に測定することができますが測定の不在それと想定できます溶解した溶質粒子の量はごくわずか (すなわち、使用される水の量は 100 mL)。水の密度を使用して.

この溶液中のショ糖の重量モル濃度はします。

ショ糖の質量によって部品と等しい。

ショ糖のモル分率は、100 g の水のモルの数を決定する溶液中粒子の総量でショ糖の量を割ることによって計算できます。

手順 2 は、水にショ糖の溶解度が温度に依存であることを示しています。飽和溶液に不溶のショ糖を分解する, 加熱、高温高濃度の飽和溶液を形成します。このソリューションの冷却ソリューションのショ糖は沈殿しません。結果の冷却ソリューションは、ショ糖と過飽和です。このソリューションに追加ショ糖の粉体の少量を追加するすべての溶存の糖の再結晶化を引き起こすことができます。

固体液体のソリューションは、化学のユビキタス。ほとんどの化学反応がために実行ソリューション溶解溶質が急速に互いにぶつかるミックスしてモバイルに十分な。ソリューションは、巨視的と扱いやすいボリュームへの溶質の少量保存にも使用できます。ソリューションは、溶媒に溶質を溶解エントロピー効果に起因することができます colligative プロパティと呼ばれるいくつかの興味深い物性を示します。

溶液濃度のそう多くの異なった手段が存在する理由の 1 つと思うかもしれません。答えは、ソリューションの多くのアプリケーションとする濃度にまたがる多くの桁違いであります。環境からの水のサンプルは、例えば、金属イオンの濃度にあたりいくつかの部分の範囲の百万-それは非現実的であり、この小さな濃度モル濃度、ほくろ分数として表現する誤解を招く可能性があります。モルは化学反応の化学量論計算濃度の便利なメジャーが、重量モル濃度、colligative プロパティ特定の研究に適しています。

多くのコンテキストで濃度の正確な知識が不可欠であるために調製した溶液の技術を完成が重要です。化学反応を実行すると、たとえば、すぎる、または少なすぎる溶質の使用可能性があります無駄な反応または低収率。ビールの法律などの濃度を含む実証的関係の研究は、正確に既知濃度に依存します。多くの場合、液濃度の不確かさは、直接反応エンタルピーなど、計算値の不確実性に します。それは不正確さを完全に排除することが、不確実性を最小限に抑えるソリューション作成のための分析技術の使用が保証されます。