Lösungen und Konzentrationen

General Chemistry

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Overview

Quelle: Labor von Dr. Michael Evans, Georgia Institute of Technology

Eine Lösung ist eine homogene Mischung, einige Komponenten in kleinen Mengen, genannt Solute und eine Komponente in einer großen Menge, genannt das Lösungsmittel enthält. Fest-flüssig-Lösungen enthalten eine oder mehrere feste gelöste Stoffe in einem flüssigen Lösungsmittel aufgelöst. Lösungen sind allgegenwärtig in der Chemie: sie dienen zum Speichern und verarbeiten kleine Mengen von Material, chemische Reaktionen durchführen und Materialien mit kontrollierbaren Eigenschaften zu entwickeln.

Die Dichte eines gelösten Stoffes in einer Lösung ist bekannt als die Konzentration des gelösten Stoffes. Konzentration kann auf verschiedene Arten unterscheiden sich in den Einheiten verwendet, um die Mengen an gelösten, Lösungsmittel und Lösung vermitteln ausgedrückt werden.

In dieser Demo wird veranschaulicht, wie eine Zuckerlösung mit einer Zielkonzentration mit präzisen analytischen Techniken vorzubereiten. Darüber hinaus sind verschiedene Maßnahmen der Konzentration dieser Lösung vorgestellt und erläutert.

Cite this Video

JoVE Science Education Database. Grundlagen der allgemeinen Chemie. Lösungen und Konzentrationen. JoVE, Cambridge, MA, (2017).

Principles

Wenn im Wasser eingetaucht, zerfallen viele Feststoffe in Teilchen (Moleküle oder Ionen) von Wassermolekülen umgeben. Dieser Prozess der Auflösung konvertiert eine heterogene Mischung aus festen und flüssigen in einer einzigen homogenen Mischung bestehend aus flüssigem Wasser und gelöste Partikel aufgelöst. Der Auflösungsprozess für Saccharose kann als eine chemische Gleichung mit festen und wässrigen Phase Bezeichnungen geschrieben werden. Nach einer Spezies (Aq)-Bezeichner impliziert, dass Wasser, den Molekülen umgeben sind und Oberflächenladungen dieser Tierart.

Equation 1

Unterschiedliche Lösungen enthalten unterschiedliche Anzahl der gelösten Teilchen, und Konzentration ist eine Maßnahme, die die Dichte der gelösten Teilchen in einer Lösung quantifiziert. Eine grundlegende Maßnahme der Konzentration ist der Maulwurf-Anteil (X) des gelösten Stoffes: die Anzahl der Mole von gelösten Teilchen (ngelösten) geteilt durch die Gesamtzahl der Maulwürfe von Lösungskomponenten (alle gelösten Stoffen und Lösungsmittel).

Equation 2

Multiplikation dem Maulwurf Bruch mit 106 gibt die Teile pro million (ppm) Konzentration, die Anzahl der gelösten Teilchen pro Millionen Teilchen der Lösung. Die Anzahl der Mole des gelösten Stoffes pro Liter Lösung oder Molarity (M), ist eine zweite gemeinsame Maßnahme der Konzentration.

Equation 3

Konzentration kann auch ausgedrückt werden, als Teile von Masse, der Anteil der Lösung durch die gelösten Masse.

Equation 4

Die Teile von Massenkonzentration mit 100 % multipliziert gibt die Masse Prozent.

Zu guter Letzt ist Einheitensymbol ein Maß für die Konzentration, die die Masse des Lösungsmittels und nicht das Volumen der Lösung, als Maß für die "Größe" der Lösung verwendet. Einheitensymbol ist das Verhältnis der Zahl der Molen des gelösten Stoffes auf die Masse des Lösungsmittels in Kilogramm.

Equation 5

Präzise und genaue Vorbereitung einer Lösung mit einem Ziel Molarity erfordert sorgfältige analytische Technik. Die festere gelösten muss sorgfältig abgewogen und quantitativ übertragen (vollständig) zu einem volumetrischen Kolben. Das Lösungsmittel kann dann vorsichtig hinzugefügt werden, bis die Lösung die Markierung auf das Glas erreicht. Um beste Ergebnisse zu erzielen der gelöste Stoff darf vollständig in weniger als das Gesamtvolumen der Lösungsmittel auflösen und verbleibende Lösungsmittel sollte hinzugefügt werden, wenn keine festen gelösten sichtbar ist.

Procedure

1. Vorbereitung von 100 mL einer 0,0100 M Saccharose-Lösung

  1. Bestimmen Sie die Anzahl der Muttermale und Masse von Saccharose (C12H22O11) in 100 mL Lösung aufgelöst werden.
    Equation 6
  2. Die Masse von Saccharose auf der Waage abwiegen. Zuerst legen ein wiegen-Boot auf die Waage und legen Sie das "Leergewicht". Dann mit einem Scoopula sorgfältig transfer festen gelösten Stoffes aus der Reagenzienflasche zum Wiegen Boot bis die gewünschte Menge erreicht ist.
  3. Setzen Sie einen Pulver Trichter in einem sauberen und trockenen 100 mL volumetrischen Kolben. Gießen Sie der Feststoff aus dem Wiegen-Boot durch den Trichter in die Flasche.
  4. Mit Hilfe einer Waschflasche mit destilliertem Wasser (Lösungsmittel), spülen Sie alle verbleibenden festen vom wiegen Boot durch den Trichter in die Flasche.
  5. Fügen Sie Lösungsmittel mit destilliertem Wasser Wasserhahn, bis der Füllstand den Hals des Kolbens (aber nicht die Marke erreicht). Kappe und wirbeln den Kolben vorsichtig, um die gelösten auflösen.
  6. Sobald alle des gelösten Stoffes hat sich aufgelöst, verwenden einer Waschflasche sorgfältig Lösungsmittel hinzugefügt, bis der Flüssigkeitsstand die Marke erreicht.
  7. Kappe und invertieren des volumetrischen Kolbens mehrmals um gute Durchmischung der Lösung zu gewährleisten.

2. Herstellung einer übersättigten Zuckerlösung

  1. Ein 600-mL-Becherglas 100 mL destilliertem Wasser hinzufügen.
  2. Den Becher 220 g Saccharose hinzufügen.
  3. Legen Sie eine magnetische Stir Bar in den Becher geben und lassen Sie die Mischung für 15 min gerührt.
  4. Untersuchen Sie die Mischung: nicht alle Saccharose hat sich aufgelöst. Erhitzen Sie die Mischung 50 º c und rühren für eine zusätzliche 10 Minuten.
  5. Untersuchen Sie die Mischung: alle Saccharose bei 50 º c aufgelöst hat.
  6. Lassen Sie die Lösung auf Raumtemperatur abkühlen. Prüfen Sie die Lösung: die zusätzliche Saccharose, die bei 50 º c gelöst bleibt bei Zimmertemperatur aufgelöst. Die Lösung bei Raumtemperatur ist übersättigt.

Lösungen sind allgegenwärtig in der Chemie. Sie dienen zum Speichern und verarbeiten kleine Mengen von Material, chemische Reaktionen durchführen und Materialien mit kontrollierbaren Eigenschaften zu entwickeln. Eine Lösung ist eine homogene Mischung, einige Komponenten in kleinen Mengen, genannt Solute und eine Komponente in einer großen Menge, genannt das Lösungsmittel enthält. Die Menge des gelösten Stoffes, bezogen auf die Gesamtmenge an eine Lösung bekannt als die "Konzentration". Je nachdem, ob es ist die Masse, Volumen, oder Betrag in Mol der Lösungskomponenten, die in Betracht gezogen werden, diese Messung kann in einer Reihe von verschiedenen Möglichkeiten, je nach den Bedürfnissen des Experiments ausgedrückt werden. In diesem Video werden wir zunächst die verschiedenen Arten von Einheiten zur Messung der Konzentration einer Lösung überprüfen. Wir gehen dann durch ein Protokoll für die Herstellung einer Saccharoselösung. Schließlich betrachten wir wie Konzentrationsmessung in verschiedenen chemischen Anwendungen verwendet wird.

Die Konzentration einer Lösung kann in einer Reihe von verschiedenen Einheiten ausgedrückt werden, die für bestimmte Anwendungen besser geeignet als andere sein können. Eines der am häufigsten verwendeten Geräte ist Molarity, die die Menge des gelösten Stoffes pro Volumen der Lösung ist; ein Molar ist gleichbedeutend mit einem Mol des gelösten Stoffes pro Liter Lösung. Aufgrund der Einfachheit der Volumina von Flüssigkeiten zu messen ist Molarity eines der günstigsten Geräte für stöchiometrische Berechnungen von Reaktionen in Lösung. Stöchiometrie basiert auf der Anzahl der in einer Reaktion beteiligten Moleküle. Daher vereinfacht wissen die Molarity die Berechnung der erforderlichen Reagenzien.

Wenn Konzentration als die Menge des gelösten Stoffes pro Masse des Lösungsmittels ausgedrückt wird, wird die Messung Einheitensymbol genannt. Das Volumen der Materialien temperaturabhängig, also Messung der Konzentration mit Einheitensymbol vorteilhaft ist, bei der Untersuchung der physikalischer Eigenschaften der Lösungen, bekannt als colligative Eigenschaften, die Temperaturunterschiede zu beteiligen. Maulwurf Bruchteil ist eine weitere gemeinsame Konzentration Einheit und ergibt sich aus der Anzahl der Mole des gelösten Stoffes pro Anzahl der Mol alle Lösungskomponenten — Solute und Lösungsmittel. Maulwurf Brüche eignen sich zum Beispiel bei der Untersuchung der "Dampfdruck" Lösungen. Dies spiegelt das Ausmaß an denen gelöste und Lösungsmittel Partikel "Flucht" aus einer flüssigen Lösung in die gasförmige Phase, wie der Maulwurf Bruch gleich dem Verhältnis der Partialdrücke zum Gesamtdruck ist. Jetzt haben Sie eine Vorstellung davon, wie die Konzentration einer Lösung gemessen werden kann, gehen Sie wir durch ein Protokoll zur Herstellung einer Lösung mit einer bestimmten Molaren Konzentration.

Beginnen Sie mit der Berechnung der Mass von Saccharose benötigt, verwenden zuerst das gewünschte Volumen und Konzentration der Lösung, um die Anzahl der Mole von Saccharose zu erreichen, und dann mit der molekularen Masse Masse konvertieren. In diesem Beispiel wird 100 mL einer 0,01 M Saccharose Lösung unternommen, so dass 0,342 g benötigt werden. Um die erforderliche Masse von Saccharose zu wiegen, legen Sie zunächst einen sauberen, leeren wiegen Boot auf das Gleichgewicht. Set "Eigengewicht", was bedeutet, dass das Gewicht des leeren Einstellung wiegen Boot als Null. Übertragen Sie anschließend mit einer Scoopula, die Saccharose-Pulver aus der Reagenzienflasche aufs Boot wiegen bis die gewünschte Menge erreicht ist. Setzen Sie einen Pulver Trichter in einem sauberen, trockenen 100 mL volumetrischen Kolben. Gießen Sie vorsichtig die Saccharose durch den Trichter. Spülen Sie mit Hilfe einer Waschflasche mit dem Lösungsmittel, in diesem Fall destilliertes Wasser, alle verbleibenden festen vom wiegen Boot in den Kolben.

Fügen Sie mehr destilliertes Wasser hinzu, aber zu stoppen Sie, bevor sie die Kalibrierung-Marke erreicht. Kappe und Wirbel des Volumenkörpers sanft aufzulösen. Es ist wichtig nicht zu den Kolben an dieser Stelle ganz füllen, da es schwierig für die solide, vollständig zu lösen sein kann.

Sobald die Saccharose aufgelöst hat, fügen Sie sorgfältig das Lösungsmittel mit einer Waschflasche, bis der Boden des Meniskus die volumetrische Graduierung erreicht. Verschließe die Flasche wieder und invertiere es mehrmals Sicherstellung der vollständigen Auflösung und mischen.

Eine übersättigten Lösung ist eine in dem mehr gelöste Stoff wird aufgelöst, dann wäre zu erwarten, die Temperatur oder andere physikalischen Eigenschaften des Lösungsmittels gegeben. Inwieweit die basiert auf der gelösten, Lösungsmittel und Abkühlung. Übersättigung wird erreicht, indem zuerst auflösen der gelöste Stoff in einem Zustand, wo die Löslichkeit ist hoch, und dann schnell die Lösung Zustand — z. B. Verringerung der Temperatur oder Volumen – schneller als die gelösten Teilchen aus der Lösung kommen können. An dieser Stelle würde mehr gelöste Stoff in Lösung unter den neuen Bedingungen bleiben, als durch das Auflösen der gelöste Stoff direkt unter diesen Bedingungen möglich wäre. Zum Erstellen einer übersättigten Zuckerlösung erster Platz 100 mL Wasser in einen Becher füllen. Fügen Sie eine magnetische Stir Bar, dann rühren auf einer heißen Platte. 220 g Saccharose ins rühren Wasser, und lassen Sie die Saccharose-Mischung für 15 min gerührt. Feststellen Sie nach 15 min, dass nicht alle Saccharose hat sich aufgelöst. An dieser Stelle erhitzen Sie die Mischung auf 50 ° C. Rühren Sie die Mischung für eine zusätzliche 10 min.

Prüfen Sie die Lösung wieder. Alle Saccharose sollte in das 50 ° C Wasser aufgelöst haben. Nun, lassen Sie die Lösung langsam auf Raumtemperatur abkühlen und entfernen Sie die Stir Bar. Beachten Sie, dass gelöste Saccharose bleibt. Die Raumtemperatur Lösung ist jetzt übersättigt. Sogar eine kleine Menge zusätzliche Saccharose Pulver in dieser Lösung hinzufügen kann schnelle Rekristallisation gelöste Saccharose auslösen.

Nun, Sie gesehen haben, wie man Lösungen mit bestimmten Konzentrationen vorzubereiten, betrachten wir einige Beispiele wie das Konzept eine wichtige Überlegung für die verschiedensten Anwendungen sein kann.

Konzentration von Reagenzien, Lösungsmittel-Komponenten und anderen Komponenten einer chemischen Reaktion oft haben erheblichen Einfluss auf die Rate der Produkte der Reaktion. Höhere Konzentrationen der Reaktanten erhöhen die Wahrscheinlichkeit, dass die Moleküle aufeinander treffen und reagieren, wodurch möglicherweise die Reaktionsgeschwindigkeit werden. Zur gleichen Zeit können erhöhte Konzentrationen von Salz-Ionen in Lösung auch die Aggregation der hydrophoben bzw. "wasserabweisende" Moleküle begünstigen.

Hier untersuchten Forscher die Selbstmontage des komplexen Moleküls in langen Polymere im Beisein von unterschiedlichen Salzkonzentrationen in der Reaktionslösungsmittel. Sie fanden, dass bei höheren Salzkonzentrationen, Montage der Moleküle in Polymere leichter erfolgt.

Konzentration wirkt sich auch auf die Rate der physikalischen Prozesse wie Kristallisation. Biologen kristallisieren oft Molekülen wie Proteinen, wo sie ordentlich in einem Kristallgitter angeordnet werden, damit ihre Struktur abgeleitet werden kann, durch das Studium, wie x-ray durch diese Kristalle bricht. Um Proteine zu kristallisieren, sind Proteinlösungen mit einem "Fällungsmittel", in der Regel ein Salz in irgendeiner Form, in verschiedenen Konzentrationen und pH-Wert gemischt. Ein Tropfen dieser Mischung wird dann in einer geschlossenen Kammer mit einem Reservoir von konzentrierter Fällungsmittel Lösung gelegt. Verdunstet Wasser aus dem Protein Lösung Tropfen um das Fällungsmittel Konzentration zwischen den Tropfen und das Reservoir equilibrate, das Protein zunehmend übersättigt und schließlich aus der Lösung kristallisiert. Sehen Sie für weitere Informationen unser Video auf Kristalle wachsen.

Schließlich ist ein Verständnis der Konzentration wichtig für die Bewertung der Niveaus der Giftstoffe in die Umwelt. In diesem Beispiel entwickelten die Wissenschaftler einen Test um den Betrag des lebensbedrohliche bakterielle Toxin Botulinum in Nahrung oder Wasser Proben, indem er erkennt das Ausmaß, zu dem das Toxin bindet sich ein bestimmtes Protein, zu erkennen. Um den Test durchzuführen, entsteht eine "standard-Kurve" zuerst durch Messung der Aktivität von verschiedenen bekannten Konzentrationen des Toxins. Toxin isoliert von unbekannten Proben kann dann auf dem Prüfstand unterzogen werden, und die Konzentration kann durch den Vergleich ihrer Tätigkeit an der Standardkurve interpoliert werden.

Sie habe nur Jupiters Einführung, dass Lösungen beobachtet. Sie sollten jetzt verstehen, wann verwenden Sie unterschiedliche Einheiten für den Ausdruck von Konzentration, ein Beweis dafür, dass eine Lösung mit einer bestimmten Konzentration und schließlich mehrere Anwendungen, die das Thema Bedeutung zu veranschaulichen.

Danke fürs Zuschauen!

Results

Schritt 1 schafft 100 mL einer 0,0100 M Saccharose-Lösung. Bestimmen Sie in Maßnahmen der Konzentration als Molarity konvertieren möchten die Masse des Wassers benutzt, um die Lösung vorzubereiten. Obwohl dies genau gemessen werden kann, in Ermangelung einer Messung ist davon auszugehen, dass das Volumen der gelösten gelöste Teilchen vernachlässigbar ist (d. h. das Volumen des Wassers verwendet wurde 100 mL). Mit der Dichte des Wassers...

Equation 7

Das Einheitensymbol von Saccharose in dieser Lösung ist also:

Equation 8

Die Teile von Masse von Saccharose ist gleich:

Equation 9

Der Maulwurf-Anteil der Saccharose kann durch Bestimmung der Anzahl der Maulwürfe in 100 g Wasser und geteilt durch die Gesamtmenge der Partikel in der Lösung von Saccharose berechnet werden.

Equation 10

Schritt 2 zeigt, dass die Löslichkeit von Saccharose in Wasser temperaturabhängig ist. Bei Erhitzung löst unaufgelöste Saccharose ruht in einer gesättigten Lösung, Bildung einer gesättigten Lösung der höheren Konzentration bei höheren Temperaturen. Kühlt diese Lösung wird Saccharose nicht aus der Lösung ausgefällt. Die resultierende gekühlte Lösung ist übersättigt mit Saccharose. Sogar eine kleine Menge zusätzliche Saccharose Pulver in dieser Lösung hinzufügen kann schnelle Rekristallisation gelöste Saccharose auslösen.

Applications and Summary

Fest-flüssig-Lösungen sind allgegenwärtig in der Chemie. Die meisten chemische Reaktionen laufen in Lösung weil aufgelöst, dass gelöste Stoffe sind mobil genug, um schnell zu mischen und aufeinander stoßen. Lösungen können auch verwendet werden, um kleine Mengen von gelösten Stoffen in makroskopischen und leicht zu handhaben-Bänden zu speichern. Lösungen zeigen einige interessanteren physikalischen Eigenschaften namens colligative Eigenschaften, die die entropische Wirkung der Auflösung eines gelösten Stoffes in einem Lösungsmittel zugeschrieben werden kann.

Man kann sich Fragen, warum gibt es so viele verschiedene Maßnahmen der Lösungskonzentration. Die Antwort liegt in den vielen Anwendungen, Lösungen und die viele Größenordnungen über die Konzentrationen erstrecken. In Proben von Wasser aus der Umgebung, z. B. Konzentrationen an Metallionen kann im Bereich von wenigen Teilen pro million — es ist unpraktisch und möglicherweise irreführend, dieses winzige Konzentration als Bruchzahl Molarity oder Maulwurf auszudrücken. Obgleich Molarity Konzentration für Stöchiometrie Berechnungen mit chemischen Reaktionen praktisch gemessen wird, ist Einheitensymbol in Studien bestimmter colligative Eigenschaften besser geeignet.

Perfektionierung der Technik der Vorbereitung der Lösung ist wichtig, weil in vielen Kontexten, genaue Kenntnis der Konzentration unerlässlich ist. Wenn eine chemische Reaktion ausgeführt, z. B. führen Verwendung von zu viel oder zu wenig gelösten verschwendet Edukte oder niedrigen Produktausbeuten. Studium der empirischen Beziehungen mit Konzentration, z. B. Biergesetzes, hängen genau bekannten Konzentrationen. Oftmals führt Ungenauigkeit in Lösungskonzentrationen direkt zu Unsicherheit in den berechneten Werten, z. B. Reaktionsenthalpien. Obwohl es unmöglich ist, vollständig Ungenauigkeit zu beseitigen, sorgt für die analytische Techniken für die Herstellung der Lösung, dass Unsicherheit minimiert wird.

1. Vorbereitung von 100 mL einer 0,0100 M Saccharose-Lösung

  1. Bestimmen Sie die Anzahl der Muttermale und Masse von Saccharose (C12H22O11) in 100 mL Lösung aufgelöst werden.
    Equation 6
  2. Die Masse von Saccharose auf der Waage abwiegen. Zuerst legen ein wiegen-Boot auf die Waage und legen Sie das "Leergewicht". Dann mit einem Scoopula sorgfältig transfer festen gelösten Stoffes aus der Reagenzienflasche zum Wiegen Boot bis die gewünschte Menge erreicht ist.
  3. Setzen Sie einen Pulver Trichter in einem sauberen und trockenen 100 mL volumetrischen Kolben. Gießen Sie der Feststoff aus dem Wiegen-Boot durch den Trichter in die Flasche.
  4. Mit Hilfe einer Waschflasche mit destilliertem Wasser (Lösungsmittel), spülen Sie alle verbleibenden festen vom wiegen Boot durch den Trichter in die Flasche.
  5. Fügen Sie Lösungsmittel mit destilliertem Wasser Wasserhahn, bis der Füllstand den Hals des Kolbens (aber nicht die Marke erreicht). Kappe und wirbeln den Kolben vorsichtig, um die gelösten auflösen.
  6. Sobald alle des gelösten Stoffes hat sich aufgelöst, verwenden einer Waschflasche sorgfältig Lösungsmittel hinzugefügt, bis der Flüssigkeitsstand die Marke erreicht.
  7. Kappe und invertieren des volumetrischen Kolbens mehrmals um gute Durchmischung der Lösung zu gewährleisten.

2. Herstellung einer übersättigten Zuckerlösung

  1. Ein 600-mL-Becherglas 100 mL destilliertem Wasser hinzufügen.
  2. Den Becher 220 g Saccharose hinzufügen.
  3. Legen Sie eine magnetische Stir Bar in den Becher geben und lassen Sie die Mischung für 15 min gerührt.
  4. Untersuchen Sie die Mischung: nicht alle Saccharose hat sich aufgelöst. Erhitzen Sie die Mischung 50 º c und rühren für eine zusätzliche 10 Minuten.
  5. Untersuchen Sie die Mischung: alle Saccharose bei 50 º c aufgelöst hat.
  6. Lassen Sie die Lösung auf Raumtemperatur abkühlen. Prüfen Sie die Lösung: die zusätzliche Saccharose, die bei 50 º c gelöst bleibt bei Zimmertemperatur aufgelöst. Die Lösung bei Raumtemperatur ist übersättigt.

Lösungen sind allgegenwärtig in der Chemie. Sie dienen zum Speichern und verarbeiten kleine Mengen von Material, chemische Reaktionen durchführen und Materialien mit kontrollierbaren Eigenschaften zu entwickeln. Eine Lösung ist eine homogene Mischung, einige Komponenten in kleinen Mengen, genannt Solute und eine Komponente in einer großen Menge, genannt das Lösungsmittel enthält. Die Menge des gelösten Stoffes, bezogen auf die Gesamtmenge an eine Lösung bekannt als die "Konzentration". Je nachdem, ob es ist die Masse, Volumen, oder Betrag in Mol der Lösungskomponenten, die in Betracht gezogen werden, diese Messung kann in einer Reihe von verschiedenen Möglichkeiten, je nach den Bedürfnissen des Experiments ausgedrückt werden. In diesem Video werden wir zunächst die verschiedenen Arten von Einheiten zur Messung der Konzentration einer Lösung überprüfen. Wir gehen dann durch ein Protokoll für die Herstellung einer Saccharoselösung. Schließlich betrachten wir wie Konzentrationsmessung in verschiedenen chemischen Anwendungen verwendet wird.

Die Konzentration einer Lösung kann in einer Reihe von verschiedenen Einheiten ausgedrückt werden, die für bestimmte Anwendungen besser geeignet als andere sein können. Eines der am häufigsten verwendeten Geräte ist Molarity, die die Menge des gelösten Stoffes pro Volumen der Lösung ist; ein Molar ist gleichbedeutend mit einem Mol des gelösten Stoffes pro Liter Lösung. Aufgrund der Einfachheit der Volumina von Flüssigkeiten zu messen ist Molarity eines der günstigsten Geräte für stöchiometrische Berechnungen von Reaktionen in Lösung. Stöchiometrie basiert auf der Anzahl der in einer Reaktion beteiligten Moleküle. Daher vereinfacht wissen die Molarity die Berechnung der erforderlichen Reagenzien.

Wenn Konzentration als die Menge des gelösten Stoffes pro Masse des Lösungsmittels ausgedrückt wird, wird die Messung Einheitensymbol genannt. Das Volumen der Materialien temperaturabhängig, also Messung der Konzentration mit Einheitensymbol vorteilhaft ist, bei der Untersuchung der physikalischer Eigenschaften der Lösungen, bekannt als colligative Eigenschaften, die Temperaturunterschiede zu beteiligen. Maulwurf Bruchteil ist eine weitere gemeinsame Konzentration Einheit und ergibt sich aus der Anzahl der Mole des gelösten Stoffes pro Anzahl der Mol alle Lösungskomponenten — Solute und Lösungsmittel. Maulwurf Brüche eignen sich zum Beispiel bei der Untersuchung der "Dampfdruck" Lösungen. Dies spiegelt das Ausmaß an denen gelöste und Lösungsmittel Partikel "Flucht" aus einer flüssigen Lösung in die gasförmige Phase, wie der Maulwurf Bruch gleich dem Verhältnis der Partialdrücke zum Gesamtdruck ist. Jetzt haben Sie eine Vorstellung davon, wie die Konzentration einer Lösung gemessen werden kann, gehen Sie wir durch ein Protokoll zur Herstellung einer Lösung mit einer bestimmten Molaren Konzentration.

Beginnen Sie mit der Berechnung der Mass von Saccharose benötigt, verwenden zuerst das gewünschte Volumen und Konzentration der Lösung, um die Anzahl der Mole von Saccharose zu erreichen, und dann mit der molekularen Masse Masse konvertieren. In diesem Beispiel wird 100 mL einer 0,01 M Saccharose Lösung unternommen, so dass 0,342 g benötigt werden. Um die erforderliche Masse von Saccharose zu wiegen, legen Sie zunächst einen sauberen, leeren wiegen Boot auf das Gleichgewicht. Set "Eigengewicht", was bedeutet, dass das Gewicht des leeren Einstellung wiegen Boot als Null. Übertragen Sie anschließend mit einer Scoopula, die Saccharose-Pulver aus der Reagenzienflasche aufs Boot wiegen bis die gewünschte Menge erreicht ist. Setzen Sie einen Pulver Trichter in einem sauberen, trockenen 100 mL volumetrischen Kolben. Gießen Sie vorsichtig die Saccharose durch den Trichter. Spülen Sie mit Hilfe einer Waschflasche mit dem Lösungsmittel, in diesem Fall destilliertes Wasser, alle verbleibenden festen vom wiegen Boot in den Kolben.

Fügen Sie mehr destilliertes Wasser hinzu, aber zu stoppen Sie, bevor sie die Kalibrierung-Marke erreicht. Kappe und Wirbel des Volumenkörpers sanft aufzulösen. Es ist wichtig nicht zu den Kolben an dieser Stelle ganz füllen, da es schwierig für die solide, vollständig zu lösen sein kann.

Sobald die Saccharose aufgelöst hat, fügen Sie sorgfältig das Lösungsmittel mit einer Waschflasche, bis der Boden des Meniskus die volumetrische Graduierung erreicht. Verschließe die Flasche wieder und invertiere es mehrmals Sicherstellung der vollständigen Auflösung und mischen.

Eine übersättigten Lösung ist eine in dem mehr gelöste Stoff wird aufgelöst, dann wäre zu erwarten, die Temperatur oder andere physikalischen Eigenschaften des Lösungsmittels gegeben. Inwieweit die basiert auf der gelösten, Lösungsmittel und Abkühlung. Übersättigung wird erreicht, indem zuerst auflösen der gelöste Stoff in einem Zustand, wo die Löslichkeit ist hoch, und dann schnell die Lösung Zustand — z. B. Verringerung der Temperatur oder Volumen – schneller als die gelösten Teilchen aus der Lösung kommen können. An dieser Stelle würde mehr gelöste Stoff in Lösung unter den neuen Bedingungen bleiben, als durch das Auflösen der gelöste Stoff direkt unter diesen Bedingungen möglich wäre. Zum Erstellen einer übersättigten Zuckerlösung erster Platz 100 mL Wasser in einen Becher füllen. Fügen Sie eine magnetische Stir Bar, dann rühren auf einer heißen Platte. 220 g Saccharose ins rühren Wasser, und lassen Sie die Saccharose-Mischung für 15 min gerührt. Feststellen Sie nach 15 min, dass nicht alle Saccharose hat sich aufgelöst. An dieser Stelle erhitzen Sie die Mischung auf 50 ° C. Rühren Sie die Mischung für eine zusätzliche 10 min.

Prüfen Sie die Lösung wieder. Alle Saccharose sollte in das 50 ° C Wasser aufgelöst haben. Nun, lassen Sie die Lösung langsam auf Raumtemperatur abkühlen und entfernen Sie die Stir Bar. Beachten Sie, dass gelöste Saccharose bleibt. Die Raumtemperatur Lösung ist jetzt übersättigt. Sogar eine kleine Menge zusätzliche Saccharose Pulver in dieser Lösung hinzufügen kann schnelle Rekristallisation gelöste Saccharose auslösen.

Nun, Sie gesehen haben, wie man Lösungen mit bestimmten Konzentrationen vorzubereiten, betrachten wir einige Beispiele wie das Konzept eine wichtige Überlegung für die verschiedensten Anwendungen sein kann.

Konzentration von Reagenzien, Lösungsmittel-Komponenten und anderen Komponenten einer chemischen Reaktion oft haben erheblichen Einfluss auf die Rate der Produkte der Reaktion. Höhere Konzentrationen der Reaktanten erhöhen die Wahrscheinlichkeit, dass die Moleküle aufeinander treffen und reagieren, wodurch möglicherweise die Reaktionsgeschwindigkeit werden. Zur gleichen Zeit können erhöhte Konzentrationen von Salz-Ionen in Lösung auch die Aggregation der hydrophoben bzw. "wasserabweisende" Moleküle begünstigen.

Hier untersuchten Forscher die Selbstmontage des komplexen Moleküls in langen Polymere im Beisein von unterschiedlichen Salzkonzentrationen in der Reaktionslösungsmittel. Sie fanden, dass bei höheren Salzkonzentrationen, Montage der Moleküle in Polymere leichter erfolgt.

Konzentration wirkt sich auch auf die Rate der physikalischen Prozesse wie Kristallisation. Biologen kristallisieren oft Molekülen wie Proteinen, wo sie ordentlich in einem Kristallgitter angeordnet werden, damit ihre Struktur abgeleitet werden kann, durch das Studium, wie x-ray durch diese Kristalle bricht. Um Proteine zu kristallisieren, sind Proteinlösungen mit einem "Fällungsmittel", in der Regel ein Salz in irgendeiner Form, in verschiedenen Konzentrationen und pH-Wert gemischt. Ein Tropfen dieser Mischung wird dann in einer geschlossenen Kammer mit einem Reservoir von konzentrierter Fällungsmittel Lösung gelegt. Verdunstet Wasser aus dem Protein Lösung Tropfen um das Fällungsmittel Konzentration zwischen den Tropfen und das Reservoir equilibrate, das Protein zunehmend übersättigt und schließlich aus der Lösung kristallisiert. Sehen Sie für weitere Informationen unser Video auf Kristalle wachsen.

Schließlich ist ein Verständnis der Konzentration wichtig für die Bewertung der Niveaus der Giftstoffe in die Umwelt. In diesem Beispiel entwickelten die Wissenschaftler einen Test um den Betrag des lebensbedrohliche bakterielle Toxin Botulinum in Nahrung oder Wasser Proben, indem er erkennt das Ausmaß, zu dem das Toxin bindet sich ein bestimmtes Protein, zu erkennen. Um den Test durchzuführen, entsteht eine "standard-Kurve" zuerst durch Messung der Aktivität von verschiedenen bekannten Konzentrationen des Toxins. Toxin isoliert von unbekannten Proben kann dann auf dem Prüfstand unterzogen werden, und die Konzentration kann durch den Vergleich ihrer Tätigkeit an der Standardkurve interpoliert werden.

Sie habe nur Jupiters Einführung, dass Lösungen beobachtet. Sie sollten jetzt verstehen, wann verwenden Sie unterschiedliche Einheiten für den Ausdruck von Konzentration, ein Beweis dafür, dass eine Lösung mit einer bestimmten Konzentration und schließlich mehrere Anwendungen, die das Thema Bedeutung zu veranschaulichen.

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