Keemiamaailmas on arusaadav, et lahendused Need on kahest ainest koosnevad homogeensed segud: lahustuvast ja lahustuvast ainest. Lahustuvat ainet nimetatakse lahustunud, samas kui see, mis toimib lahustuva keskkonnana, on tuntud kui lahustiMõlemad moodustavad ühe nähtava faasi, milles lahustunud aine osakesed on ühtlaselt jaotunud.
Nende lahenduste hulka kuuluvad empiirilised lahendused ja väärtuslikud lahendusedEsimesse rühma kuuluvad kõik need lahused, mille puhul ei ole võimalik täpselt teada lahustunud aine kogust, samas kui teine rühm esindab vastupidist juhtumit: need on lahused, mille Kontsentratsioon on täpselt teada ja kontrollitud..
Lahuses sisalduva lahustunud aine koguste tundmiseks tuleb kindlaks määrata mitu tegurit ja nende hästi mõistmiseks on vaja süveneda sellesse, millised täpselt on standardlahused, kuidas neid klassifitseeritakse, kuidas nende kontsentratsiooni väljendatakse ja milliseid erinevusi need empiiriliste lahendustega võrreldes esitavad.
Mis on hinnatud lahendused?
The väärtuslikud lahendused, mida nimetatakse ka standardlahendusedNeed on kõik need, mille puhul lahuse valmistamiseks vajalikud lahustunud aine ja lahusti kogused on täpselt kindlaks määratud. teadaolev ja reprodutseeritav kontsentratsioonSee tähendab, et me teame, mitu mooli, grammi või milliliitrit lahustunud ainet on määratletud lahuse mahus, seega on kontsentratsioon standardiseeritud.
Selline lahendus on oluline teadus, tehnoloogia, meditsiin ja tööstusSeda seetõttu, et neid kasutatakse protsessides, kus vearuumi ei ole: keemilised analüüsid, kvaliteedikontroll, ravimite ettevalmistamine, mahulised määramised (tiitrimine) jne. Väike erinevus lahustunud aine või lahusti koguses võib katse tulemust või toote toimivust täielikult muuta.
Standardlahuse valmistamiseks tuleb teha järgmist. täpselt mõõta või kaaluda iga lahuse komponenti ja veenduge, et ükski milligramm lahustunud ainet ega lahustit ei jääks ühegi mõõtevahendi külge kinni. See hõlmab järgmiste vahendite kasutamist: analüütilised kaalud, kalibreeritud mõõtklaasist nõud (näiteks mõõtkolvid, pipetid ja büretid) ja hoolikas laboritehnika.
Selles kontekstis loetakse lahendust väärtuslikuks, kui mõlemad masa o los lahustunud aine moolidNagu lahuse kogumaht ja seetõttu saab selle kontsentratsiooni väljendada sellistes ühikutes nagu molaarsus, normaalsus, massi- või mahuprotsendid, Teiste hulgas.
Hinnatud lahenduste komponendid
Kõik lahendused, sealhulgas hinnatud lahendused, jagavad samu põhikomponente:
• Lahusti või lahusti: on komponent, mida leidub suurem osakaal ja millel on võime lahustuma lahustunud ainele. Paljudes vesilahustes on peamiseks lahustiks vesi, sellest ka termin vesilahused. Siiski võib kasutada ka orgaanilisi lahusteid, näiteks etanooli, metanooli või eetrit.
• Solute: kas ainet leidub väikseim summa ja mis lahustub lahustis. See võib olla olekus tahke, vedel või gaasilineStandardiseeritud lahustes on lahustunud aine tavaliselt kõrge puhtusastmega ühend, et tagada arvutatud kontsentratsiooni tegelik vastavus saadud kontsentratsioonile.
Väärtuslikku lahendust ei erista teistest lahendustest mitte komponendid, vaid kontrolli ja täpsuse aste mis võimaldab meil teada kasutatud lahustunud aine ja lahusti koguseid ning seega ka nende kontsentratsiooni.
Hinnatud lahenduste tüübid
Võib täheldada kolme peamise tüübi olemasolu väärtuslikud lahendusedmis liigitatakse vastavalt lahustunud aine keemilisele olemusele ja nende kontsentratsioonide kujundamise viisile: elementaarsed lahendused, ioonsed lahused y formuleeritud lahendused.
Elementaarsed lahendused
The elementaarsed lahendused Neid saadakse teiste ühendite lahustest, kuid need koosnevad elemendid puhtas olekus või lihtsate liikide kaupa, mille koostis on täpselt määratletud. Termin viitab asjaolule, et lahustunud aine pärineb keemilisest elemendist või selle väga lihtsast vormist.
Laboripraktikas valmistatakse seda tüüpi lahus ainetest kõrge puhtusastmega, kelle aatommass o masa molaarne See on tuntud ja rahvusvaheliselt aktsepteeritud. See võimaldab usaldusväärseid arvutusi lahustunud aine moolid mis on lisatud kindlasse kogustesse lahustit.
Ioonsed lahused
The ioonsed lahused Need on need, milles lahustunud aine lahustumisel lahustis lahusti See dissotsieerub ioonideks või laguneb see elektriliselt laetud osakesteks. See tähendab, et lahustunud aine eraldub katioonid (positiivne laeng) y anioonid (negatiivne laeng)mis on lahuses jaotatud.
Selle lahenduse kõige levinum näide on see, et lauasool (naatriumkloriid, NaCl) veeskuna ühend dissotsieerub lahustiga kokkupuutel naatriumi- (Na+) ja kloriidi (Cl-) ioonideks. Sama juhtub paljude teiste ioonsete ühenditega, näiteks sulfaadid, nitraadid, kloriidid, hüdroksiidid ja mitmesugused tugevad happed ja alused.
Neid lahendusi kasutatakse tavaliselt Keemiline analüüs ioonidest, näiteks ioonide hulga määramiseks kloriid (Cl-), sulfaat (SO42-), naatrium (Na+), kaalium (K+) või muud ioonid proovis. Standardiseeritud ioonlahused võimaldavad analüüsida ioone proovis. tiitrimine, kontrollitud sadestamine ja muud meetodid, kus konkreetsete ioonide olemasolu ja kontsentratsioon on võtmetähtsusega.
Sõnastatud lahendused
The formuleeritud lahendused Need on ained, mis on valmistatud elementide täpne arvutamine mis neid moodustavad ja nende aatommass või molaarmassNendes lahendustes on koostis kavandatud, võttes arvesse iga liigi kogus mida soovite lisada, samuti selle keemilist käitumist.
Need põhinevad iga komponendi osakaalu arvutamisel, nii et saadud lahusel on täpne kontsentratsioonSee võib hõlmata näiteks selle arvutamist, mitu grammi soola on vaja roa valmistamiseks. tampoon teatud pHehk kui palju erinevaid aineid tuleb segada, et saada sööde kindla koostisega.
Laborites ja tööstuses võimaldavad formuleeritud lahused paljunemist identsed keemilised tingimused erinevates tootmispartiides, mis on oluline toote kvaliteedi tagamiseks. kvaliteet ja stabiilsus toodetest.
Kuidas arvutada ainete väärtusi standardiseeritud lahuses?
Lahenduse väärtuste arvutamiseks on vaja teada, mis on kaasatud ained ja milliseid kontsentratsiooniühik Seda kasutatakse. Olenevalt juhtumist saab töötada keemilised ühikud (moolide või ekvivalentide põhjal) või koos füüsilised ühikud (massi ja mahu põhjal).
Aastal keemilised ühikud Nende hulka kuuluvad peamiselt molaarsus ja normaalsus, samas kui füüsilised ühikud suhted, näiteks lahustunud aine mass ees lahuse maht o los massi- või mahuprotsendid.
Keemilised ühikud
- Molaarsus: See on kontsentratsiooni mõõt, mis näitab ainete hulka. lahustunud aine moolid kohal kell üks liiter lahustSeda saab rakendada ioonse, molekulaarse või aatomilise olemusega lahustunud ainete puhul. Keemias tuntakse seda kui molaarne kontsentratsioon ja seda tähistab täht MSelle üldvalem on: M = lahustunud aine moolid / lahuse liitrid. Temperatuur võib muuta lahuse mahtu ja seega ka molaarsust.
- Tavaline: See on defineeritud kui suhe koguse ja lahustunud aine grammekvivalendid ja lahuse maht liitrites. Normaalsust sümboliseeritakse kui N ja on eriti kasulik protsessides, mis happe-aluse neutraliseerimine ja redoksreaktsioonid, kus on oluline teada reaktsioonis osalevate ekvivalentide arvu.
Füüsilised ühikud
- Massiprotsent massi järgi: on protsent lahustunud aine mass mis leitakse iga lahenduse hulgast 100 massiühikut lahustSee arvutatakse järgmise seose abil: % m/m = (lahustunud aine mass / lahuse kogumass) × 100.
- Massi protsent mahust: on protsent lahustunud aine mass (tavaliselt grammides) sisaldus inimese kohta 100 ml lahustLevinud väljendusviis on: % m/v = (lahustunud aine grammid / lahuse milliliitrid) × 100.
- Mahu protsent mahu järgi: viitab kogusele lahustunud aine maht (milliliitrites või kuupsentimeetrites) iga kohta 100 lahuse mahuühikutAvaldis on: % v/v = (lahustunud aine maht / lahuse kogumaht) × 100.
- Gramme liitri kohta (g/L): See on teine viis keskendumise väljendamiseks, mis seob lahustunud aine mass grammides koos lahuse maht liitritesAvaldis on: g/L = lahustunud aine grammid / lahuse liiter. See on riiklikul tasandil laialdaselt kasutatav ühik. hariv ja lihtsates laboripraktikates.
Tuleb märkida, et kõigil neil juhtudel on kontsentratsioon See on seos lahustunud aine koguse ja lahusti (või lahuse) koguse vahel lahuses, mida saab väljendada ülaltoodud viisidel, olenevalt teaduslikust või tööstuslikust kontekstist, milles töötatakse.
Lisaks on äärmiselt oluline teada, ainete lahustuvusLahustuvus ehk lahustunud aine võime lahustuda lahustis teatud piirini. See omadus sõltub sellistest teguritest nagu... temperatuuron rõhk (eriti gaasilistes lahustes) ja keemiline olemus lahustunud aine ja lahusti. Lahustuvus on seotud järgmiste mõistetega: molaarsus y normaalsus, samuti teiste tasakaaluparameetritega.
Hinnatud ja empiiriliste lahenduste erinevused
Peamine erinevus väärtuslikud lahendused ja empiirilised lahendused peitub astmes teadmised nende kontsentratsioonistEmpiirilised lahused on need, milles lahustunud aine täpset kogust lahuses ei saa määrata (või ei määrata), samas kui standardiseeritud lahused on need, millel, nagu nimigi ütleb, on kvantifitseeritud väärtusedSee tähendab, et selle komponendid on ideaalselt arvutatav ja tuttavad.
Empiirilised lahendused valmistatakse tavaliselt ligikaudselt, kasutades selliseid termineid nagu "lusikatäis" o "näpuotsatäis"mis ei väljenda kontsentratsiooni lahuse täpse massi või moolide arvu funktsioonina. Seda tüüpi lahuses on täpsed mõõtmised need ei ole üliolulised lõpptulemuse osas on märkimisväärsed erinevused erinevate preparaatide vahel vastuvõetavad.
Seevastu hinnatud lahendused valmistatakse ette a planeeritud ja rangeLahustunud aineid kaalutakse täpselt, mahtude mõõtmiseks kasutatakse kalibreeritud mõõtlusnõusid ja ettevalmistusprotsessi kontrollitakse vigade minimeerimiseks. Paljudel juhtudel a järgnev standardimine tiitrimise teel primaarsete standarditega, et kinnitada ja reguleerida lahuse tegelikku kontsentratsiooni.
Kuidas leida väärtuslikku lahendust?
Väärtuslike lahendustega töötamisel saavutatavaid tulemusi saab kõige paremini mõista harjutuste kaudu, kus rakendatakse kõike selles artiklis nähtut, et määrata kindlaks lahustuvuse tase iga komponendi ja täpne kontsentratsioon lõpplahendusest. Üldiselt järgib standardlahenduse saamise protseduur aga mitmeid põhietappe.
Kontsentratsiooni määramiseks või standardlahuse koostamiseks tuleb arvesse võtta mitmeid tegureid. määravad tegurid:
• temperatuur ainete sisaldus, mis mõjutab nii lahusti lahustuvust kui ka mahtu.
• rõhk gaasipõhiste lahenduste puhul.
• keemiline olemus nii lahusti kui ka lahustunud aine omad (polaarsus, funktsionaalrühmade olemasolu jne).
• Olemasolu ioonid Lisategur, mis võivad lagunemist soodustada või takistada.
• lahuse pHeriti hapete, aluste või puhversüsteemidega töötamisel.
• Olemasolu kompleksimoodustajad Mis moodustavad lahustunud ainega komplekse ja muudavad selle lahustuvust.
La lahustuvus See sõltub ka nn lahustuvusproduktist (Kps ehk Ksp), väärtus, mis näitab vähelahustuva ioonse ühendi võimet antud lahustis lahustuda. Teades Kps Erinevatest ainetest on võimalik hinnata, kui palju lahustunud ainet teatud temperatuuri- ja rõhutingimustes lahustub.
Mõned näited raskesti lahustuvatest ühenditest (K-gaps (tavaliselt väga väikesed) on:
- Ühend: baariumkarbonaat, valem: BaCO33. esitleb madal lahustuvus vees ja K-sps väike, iseloomulik raskesti lahustuvatele sooladele.
- Ühend: baariumfluoriid, valem: BaF2. Samuti on madal lahustuvus vees, K-gaps madal.
- Ühend: alumiiniumhüdroksiid, valem: Al(OH)3. esitleb piiratud lahustuvus vees, mida mõjutab keskkonna pH.
Need näited illustreerivad, et erinevatel ühenditel on lahustuvusproduktid, mis võimaldavad meil ennustada, kas sool on antud tingimustes kergesti lahustuv. K arvväärtuste saamiseks on eelistatav tutvuda tabelite ja usaldusväärsete allikatega.ps kui on vaja täpsust.
Samuti tuleks hoolikalt kaaluda järgmist kontsentratsiooni tase ainete puhul, kuna lahuse küllastumisel muutub lahustunud aine lahustamine raskemaks. maht ja masa Igast komponendist ja selle molaarväärtuste või molaarse kontsentratsiooni teadmisest saab määrata standardlahust kirjeldavad täpsed väärtused. Tavaliselt tehakse seda järgmiselt: hoolikad protseduuridmis võib olla mõnevõrra keeruline ja nõuda laborikogemust.
Lahustuvuse lihtne näide võiks olla suhkurUmbes 20 °C temperatuuril võib vesi lahustuda umbes 1330 grammi suhkrut liitri kohta vett. Kuigi kogu lahustumisprotsess võib olla aeglane, võib see pideva segamise korral võtta umbes 30 minutit valmimisel, olenevalt osakeste suurusest ja segamisest.
Empiirilised lahendused ja nende seos kontsentratsiooniga
A. empiiriline lahendus Kas see on Sellel ei ole täpselt kindlaksmääratud kontsentratsiooni.Erinevalt standardiseeritud lahustest ei ole empiirilistel lahustel teada täpset lahustunud aine kogust lahustis molaarsuse, normaalsuse või muude kvantitatiivsete ühikute järgi. Need valmistatakse ilma täpsete arvutusteta, tavaliselt kogemuste või ligikaudsete mõõtmiste põhjal.
Paljudes igapäevastes olukordades, näiteks köögis, kasutatakse neid empiirilised terminid näiteks „lusikatäis”, „näpuotsatäis” või „prits”, et viidata ligikaudsetele kogustele. Need terminid ei väljenda kontsentratsiooni, mis põhineb täpne mass, moolide arv o los keemilised ekvivalendid lahuses esinevad, seega ei saa neid kasutada täpsust nõudvas eksperimentaalses kontekstis.
Sellegipoolest on empiirilistel lahendustel oma otstarve siis, kui otsitakse ainult ühte. kvalitatiivne mõju (näiteks maitse, värvi või tekstuuri lisamiseks) ja tulemust ei ole vaja kvantitatiivselt kontrollida. Kui on vaja lahuse omadusi täpselt reprodutseerida, kasutatakse järgmist: väärtuslikud lahendused.
Muud seotud tüübid: molaarsed, formaalsed, molaalsed ja normaallahendused
Keemias ja sellega seotud valdkondades kasutatakse sageli standardlahuste väljendamiseks ja valmistamiseks mitmeid spetsiaalseid viise:
• Molaarsed lahusedNeed on need, milles 1 liiter lahust, on lahustunud aine grammide arv, mis on võrdne selle kogusega molekulmass või molaarmassNäiteks 1 M NaCl lahus sisaldab sama palju gramme NaCl, kui selle molaarmass näitab ühes liitris lahuses.
• Formaalsed lahendusedNeid kasutatakse peamiselt ainete puhul, mis moodustavad ioonid lahusesFormaalsus väljendub F ja viitab arvule mooli valemit lahustunud ainet liitri lahuse kohta, arvestades ühendi täielikku valemit.
• Molaalsed lahendusedSelle kontsentratsioon on defineeritud kui arv lahustunud aine moolid kilogrammi lahusti kohtaÜhik on mol/kg ja seda esitatakse sageli kujul m (väiketähed). Molaarsus on väga kasulik, kuna see ei sõltu mahust, mis võib temperatuurist olenevalt muutuda.
• Tavalised lahendused: need viitavad arvule lahustunud aine grammekvivalendid liitri lahuse kohtaNeid kasutatakse laialdaselt neutraliseerimisprotsessid y kraadi happeliste ja aluseliste ainete vahel, samuti oksüdatsiooni-redutseerimise reaktsioonides.
Kõigil juhtudel on oluline, et need lahendused valmistataks ette järgmiselt. väärtuslikud lahendusedSee tähendab, et lahustunud aine ja lahusti koguste range kontrolli all hoides saab selle kontsentratsiooni kasutada arvutustes ja keemilistes reaktsioonides võrdlusalusena.
Meie kasutatavad lahendused on sügavalt integreeritud igapäevaellu ja teaduspraktikasse. Alates lihtsast soolalahusest kuni keerukate mikrobioloogiliste söötmete või süstitavate ravimiteni põhineb enamik neist lahustel, mille kontsentratsioon on... hoolikalt hinnatudLahuste tüüpide, kontsentratsiooniühikute ja lahustuvust mõjutavate tegurite mõistmine võimaldab paremini tõlgendada paljusid looduslikke ja tehnoloogilisi protsesse ning teha laboris ohutumat ja täpsemat tööd.