确定在水溶液中的质量百分组成

General Chemistry

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Overview

资料来源: 实验室的博士尼尔 · 艾布拉姆斯 — — 美国纽约州立大学环境科学与林业学院

测定溶液的成分是一种重要的分析和法医技术。在解决方案用水时,他们都是被提到水溶液,或含有水。解决方案的主要组件指作为溶剂,和溶解的小组件称为溶质。溶质溶解在溶剂中找出解决办法。水是最常见的溶剂在日常生活中,几乎所有的生物系统。在化学实验室中的溶剂可能是另一种液体,如丙酮、 乙醚或酒精。溶质可以是液体或固体,但这仅一九九四年的实验测定固体。

Cite this Video

JoVE Science Education Database. 一般化学精要. 确定在水溶液中的质量百分组成. JoVE, Cambridge, MA, (2019).

Principles

当溶质在溶剂中溶解时,溶液质量的合力是质量的溶质和溶剂总和。质量守恒法这一点:

Equation 1

这从另外的卷,这是 notadditive,因为溶质分子放入溶剂的分子之间的开放空间不同,保持总量低于预期。确定 %按重量是简单而重要的技术分析解决方案的化妆。顾名思义,%是一个组件相比,整个一个分数,无单位值。在这种情况下,按重量百分比可以数学上表示为:

Equation 2

虽然 %按重量单位较少,此值有时代表单位 (w/w) 来传达比较,按质量 (重量) 唯一,并不是按体积。卷 %被表明作为每卷 (w/v) 或卷每卷 (v/v) 的重量。W/w 计算中它是重要的是注意到分母是整个解决方案,不溶剂的质量。虽然按重量 %用来确定溶液的浓度,由摩尔 %通常用于计算元素或组分子中的百分比。很难计算百分比的鼹鼠在解决方案中,因为总摩尔数溶质和溶剂会需要知道。如果这些值已知的整体计算将无关紧要。

在某些情况下,单独获得的溶剂或溶质质量可以是困难或不切实际。在这些情况下,溶液的密度可以用于确定由第一生产解决方案与已知成分的校准曲线的质量百分比。这首先需要以下被称为: 溶液的浓度的溶质安达合理范围的标识。更复杂的分析方法都需要在溶液中存在多个溶质时。例如,选择性沉淀或离子交换可以用于分析感兴趣的溶质。对于单一的溶质解决方案,足够的材料必须可用于创建一系列已知浓度的解决方案。此处演示了两个百分点的质量的方法。

Procedure

1.大众-直接百分之

  1. 放入清洁和烘箱干燥的烧杯或结晶菜体积小的解决方案。
  2. 准确地确定精确的总质量的解决方案后, 加热烧杯或菜的电炉子上或烤箱,赶走水。缓慢的蒸发是最好的方法,作为沸腾可以导致喷溅的解决方案。
  3. 一旦溶剂蒸发,冷却,剩余的固体 (溶质) 和确定质量。
  4. 计算质量百分比为:
    Equation 3

2.利用通过质量-校准曲线 %

  1. 由已知的数量的溶质溶解于溶剂中进行一系列的标准溶液。五个标准建议和应范围从最小到最大的预期百分比组成。
    1. 如果近似的值是未知的产生一系列的解决方案范围从 0%到水中溶质的溶解度最大。参考表可供显示的各种温度范围,最高水中溶解度的许多固体在水中。
    2. 例如,若要生产的 35%(w/w) 氯化钠 (NaCl) 溶液,将 35 g 添加到一瓶,然后添加 65 g (或 65 毫升,作为卷也可当自密度测量纯净水被认为是在环境温度下 1.0 g/mL) 的水和混合溶液直到溶解固体。因为质量是添加剂,这将是加入足够的水,所以总的解决方案有一个大规模的 100 g 相同。
  2. 经过测量精确的体积的每个标准的解决方案的质量,计算密度为:

Equation 4
3.数据分析

  1. 按质量标准溶液的阴谋反对所占百分比的密度值和确定直线的斜率。这坡对应的密度与质量百分比的解决方案,拟合直线方程, y = mx + b (图 1)。
  2. 通过获取解决方案的特定数量的大量计算未知的样品溶液的密度。现在,直线斜率已知的通过求解"x"使用密度计测量和校准曲线的斜率由溶质质量确定 %。

确定和理解溶液成分是基本在种类繁多的化学技术。一个解决方案是一个均匀的混合物,组成的一种物质溶解在液体。溶解的物质叫做溶质,和散装液被称为溶剂。在几种方法可以描述解决方案 — — 第一,用来溶解溶质的溶剂的类型。水溶液利用水作为溶剂。有机溶剂,如氯仿、 乙腈或丙酮,用于制造有机溶液,溶质的性质。

解也作了大量的溶质溶解在一定体积的溶剂或浓度。更多的信息,请参阅"解决方案和浓度"此集合的视频。

可以计算溶液浓度的一种方法基于每个组件的解决方案,称为大体积百分比的质量。这个视频将介绍大规模 %的解决方案,并演示如何确定实验室中的值。

溶质在溶剂中的量可以在大量的方式表示。第一,大规模 %计算解决方案的总质量除以溶质的质量。质量百分比是用写作为百分比重量,它有时被称为重量 %。然而,长期大规模 %被公认为正确。

在溶液中溶质的量也可以是按体积,常用在生物学中,表达的质量百分比,而作为总质量除以体积的溶液溶质的计算。这个单位不是个真正的百分比,因为它不是一个无量纲量。同样,体积百分比也使用,在哪里溶质的体积除以总体积的溶液。

质量百分比不同体积百分比,从作为唯一大量添加剂的量。溶液质量的是组件的总和。卷,另一方面,并不总是添加剂,如溶质分子将融入的溶剂,导致比预期少卷分子之间的开放空间。

几个简单的方法可以用于确定在实验室解决方案的质量百分比。首先,直接法要求记录总质量的解决方案,然后蒸发掉的溶剂。剩下的固体背后是溶质,用于大体积百分比计算,然后权衡。

密度也可以用于确定未知浓度的大规模 %。首先,一系列的标准解决方案准备与溶质金额范围。在从没有溶质浓度对溶质的溶解度最大选择范围的标准。密度是计算每个标准,然后相比,这个样品。现在,概述了质量百分计算的基本知识,让我们看看在实验室中使用直接法和密度法计算质量百分比。

第一,衡量清洁和烘箱干燥的烧杯或结晶菜,并记录质量。

将小体积的溶液放入盘中,和准确衡量的解决方案和菜。减去的这道菜,重量和记录质量的解决方案。

下一步,地方菜的电炉子上或烤箱,赶走水。缓慢的蒸发是理想的作为沸腾可以导致的解决方案和损失的溶质飞溅。一旦溶剂蒸发,冷却的剩余的固体,是溶质。准确地确定质量。计算质量百分比除以溶质的大量蒸发后初始解的质量。

首先,准备五项标准,从最低的预期的未知百分比组成,最大限度的百分比成分。不超过系统的溶解度。计算量的溶质和溶剂所需准备的百分比的成分。

重溶质,,然后将其溶于溶剂的具体重量。

下一步,测量精确的体积的每个标准溶液的质量。然后计算密度为每个解决方案。做同样的未知溶液。对密度的详细信息,请参阅此集合的视频。

阴谋反对质量百分比的标准溶液的密度值。在此示例中,一套氯化钠标准制得从 5-25%的溶液中溶质的质量百分组成。后绘制数据,应用线性趋势线,并确定的方程,其中 y 是密度和 x 是质量百分组成。在此案例 1.053 g/mL,使用未知溶液的密度来确定其质量的百分比。求解 x,它被发现为 7.4%。

现在,您已经看到确定水溶液质量百分比的基础知识,让我们看看一些实例必须已知浓度的溶液。

缓冲溶液常用应用在许多实验室实验中,尤其是在生物学上的应用。缓冲溶液包含特定浓度的溶解的弱酸或基地和他们的结合物,使其能够维持和抵制 ph 值的变化。通常情况下,缓冲区准备使用盐的混合物的很多,包括那些与维持恒定的 ph 值范围内的 7.2-7.6 的磷酸基团。

质量百分比也用于分离复杂的混合物,如本例中的密度梯度。为此,与一系列的质量百分比的解决方案是编写,然后按顺序分层从高质量百分比为低质量的百分比。这将创建密度梯度管中。样品是装上顶部的梯度,然后离心分离。基于多远他们沿着管,然后被分离混合物的成分。

了解质量百分只不是化学的应用程序,但也给环境研究的关键。土壤水分含量是重要的了解,以识别可能会影响生态系统的环境条件。土壤水分含量是描述的量水在土壤内举行大规模 %。水分含量很轻易地找到由称重的湿润的土壤,干燥的土壤在炉子上,它和硬仗。

你刚看了朱庇特的简介确定大规模 %的水溶液。现在,您应该了解质量百分比的重要性,在实验室中,其使用和如何确定它的水溶液。

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Results

使用图 1中所示的例子,一套氯化钠标准制得 5.000%、 10.00%、 15.00%、 20.00%、 25.00%的溶液中溶质的质量百分组成。被测量的密度分别为 1.025、 1.042、 1.060 1.070,1.090 g/mL。后绘制这些数据,线性趋势线应用,拟合方程y = 3.446 x 10-3x + 1.0048 y密度, x是质量百分组成。

接下来,10.00 g 与未知的百分之组成溶液的体积是测量并确定为 9.497 毫升。由质量除以体积,然后密度作为 1.053 g/mL。密度值插入线性方程,确定质量百分比为x:

Equation 5

Equation 6

Figure 1
图 1。氯化钠水溶液溶液密度作为函数按重量百分比组成。

Applications and Summary

在苏打水,糖的百分比可能就是 determinedusing 的质量百分组成原理。做这个实验的程序会衡量质量和体积的脱气苏打 (无气泡),计算溶液的浓度。密度与质量的几个标准蔗糖 (糖) solutionswould %的校准曲线,需要创建,然后那定标可以用于解决 %的蔗糖的苏打水。一个假设是,蔗糖的苏打水,这是真正的无糖苏打水的密度变化的主要原因。

海水被由几个不同的盐溶于水;例如,氯化钠、 氯化镁2和 NaBr2。虽然它将很难确定使用的校准曲线的质量百分比,蒸发提供解决问题的简单办法。通过采取大量已知的海水和蒸发,大众可以确定溶质后溶剂挥发后剩余的数额。然后,溶质的质量需要除以原始解决方案来计算大规模 %的海水中的盐 (溶解的固体物质) 的总质量。

有各种离子化合物,有水分子和被称为水合物。一种化合物的水分子数目可以测定百分之组成。例如,氯化钴 (II) 通常是蓝色的但变成粉红色的当它水合。如果 5.0 克的粉红色钴 (II) 氯化物一水合物被加热到点它变成了蓝色,那么蓝色固体的最终质量记录为 2.73。的区别,2.27 g,对应于在 5 克的水合固体的水的质量。原试样 45.4%按重量的水。通过将大规模的值转换为痣,可以计算目前 0.02101 摩尔的氯化钴 (129.93 g/mol) 和水 (18 g/mol) 0.126 摩尔。除以的最小值,可以确定 6 摩尔的水,对于每一摩尔的氯化钴存在。

1.大众-直接百分之

  1. 放入清洁和烘箱干燥的烧杯或结晶菜体积小的解决方案。
  2. 准确地确定精确的总质量的解决方案后, 加热烧杯或菜的电炉子上或烤箱,赶走水。缓慢的蒸发是最好的方法,作为沸腾可以导致喷溅的解决方案。
  3. 一旦溶剂蒸发,冷却,剩余的固体 (溶质) 和确定质量。
  4. 计算质量百分比为:
    Equation 3

2.利用通过质量-校准曲线 %

  1. 由已知的数量的溶质溶解于溶剂中进行一系列的标准溶液。五个标准建议和应范围从最小到最大的预期百分比组成。
    1. 如果近似的值是未知的产生一系列的解决方案范围从 0%到水中溶质的溶解度最大。参考表可供显示的各种温度范围,最高水中溶解度的许多固体在水中。
    2. 例如,若要生产的 35%(w/w) 氯化钠 (NaCl) 溶液,将 35 g 添加到一瓶,然后添加 65 g (或 65 毫升,作为卷也可当自密度测量纯净水被认为是在环境温度下 1.0 g/mL) 的水和混合溶液直到溶解固体。因为质量是添加剂,这将是加入足够的水,所以总的解决方案有一个大规模的 100 g 相同。
  2. 经过测量精确的体积的每个标准的解决方案的质量,计算密度为:

Equation 4
3.数据分析

  1. 按质量标准溶液的阴谋反对所占百分比的密度值和确定直线的斜率。这坡对应的密度与质量百分比的解决方案,拟合直线方程, y = mx + b (图 1)。
  2. 通过获取解决方案的特定数量的大量计算未知的样品溶液的密度。现在,直线斜率已知的通过求解"x"使用密度计测量和校准曲线的斜率由溶质质量确定 %。

确定和理解溶液成分是基本在种类繁多的化学技术。一个解决方案是一个均匀的混合物,组成的一种物质溶解在液体。溶解的物质叫做溶质,和散装液被称为溶剂。在几种方法可以描述解决方案 — — 第一,用来溶解溶质的溶剂的类型。水溶液利用水作为溶剂。有机溶剂,如氯仿、 乙腈或丙酮,用于制造有机溶液,溶质的性质。

解也作了大量的溶质溶解在一定体积的溶剂或浓度。更多的信息,请参阅"解决方案和浓度"此集合的视频。

可以计算溶液浓度的一种方法基于每个组件的解决方案,称为大体积百分比的质量。这个视频将介绍大规模 %的解决方案,并演示如何确定实验室中的值。

溶质在溶剂中的量可以在大量的方式表示。第一,大规模 %计算解决方案的总质量除以溶质的质量。质量百分比是用写作为百分比重量,它有时被称为重量 %。然而,长期大规模 %被公认为正确。

在溶液中溶质的量也可以是按体积,常用在生物学中,表达的质量百分比,而作为总质量除以体积的溶液溶质的计算。这个单位不是个真正的百分比,因为它不是一个无量纲量。同样,体积百分比也使用,在哪里溶质的体积除以总体积的溶液。

质量百分比不同体积百分比,从作为唯一大量添加剂的量。溶液质量的是组件的总和。卷,另一方面,并不总是添加剂,如溶质分子将融入的溶剂,导致比预期少卷分子之间的开放空间。

几个简单的方法可以用于确定在实验室解决方案的质量百分比。首先,直接法要求记录总质量的解决方案,然后蒸发掉的溶剂。剩下的固体背后是溶质,用于大体积百分比计算,然后权衡。

密度也可以用于确定未知浓度的大规模 %。首先,一系列的标准解决方案准备与溶质金额范围。在从没有溶质浓度对溶质的溶解度最大选择范围的标准。密度是计算每个标准,然后相比,这个样品。现在,概述了质量百分计算的基本知识,让我们看看在实验室中使用直接法和密度法计算质量百分比。

第一,衡量清洁和烘箱干燥的烧杯或结晶菜,并记录质量。

将小体积的溶液放入盘中,和准确衡量的解决方案和菜。减去的这道菜,重量和记录质量的解决方案。

下一步,地方菜的电炉子上或烤箱,赶走水。缓慢的蒸发是理想的作为沸腾可以导致的解决方案和损失的溶质飞溅。一旦溶剂蒸发,冷却的剩余的固体,是溶质。准确地确定质量。计算质量百分比除以溶质的大量蒸发后初始解的质量。

首先,准备五项标准,从最低的预期的未知百分比组成,最大限度的百分比成分。不超过系统的溶解度。计算量的溶质和溶剂所需准备的百分比的成分。

重溶质,,然后将其溶于溶剂的具体重量。

下一步,测量精确的体积的每个标准溶液的质量。然后计算密度为每个解决方案。做同样的未知溶液。对密度的详细信息,请参阅此集合的视频。

阴谋反对质量百分比的标准溶液的密度值。在此示例中,一套氯化钠标准制得从 5-25%的溶液中溶质的质量百分组成。后绘制数据,应用线性趋势线,并确定的方程,其中 y 是密度和 x 是质量百分组成。在此案例 1.053 g/mL,使用未知溶液的密度来确定其质量的百分比。求解 x,它被发现为 7.4%。

现在,您已经看到确定水溶液质量百分比的基础知识,让我们看看一些实例必须已知浓度的溶液。

缓冲溶液常用应用在许多实验室实验中,尤其是在生物学上的应用。缓冲溶液包含特定浓度的溶解的弱酸或基地和他们的结合物,使其能够维持和抵制 ph 值的变化。通常情况下,缓冲区准备使用盐的混合物的很多,包括那些与维持恒定的 ph 值范围内的 7.2-7.6 的磷酸基团。

质量百分比也用于分离复杂的混合物,如本例中的密度梯度。为此,与一系列的质量百分比的解决方案是编写,然后按顺序分层从高质量百分比为低质量的百分比。这将创建密度梯度管中。样品是装上顶部的梯度,然后离心分离。基于多远他们沿着管,然后被分离混合物的成分。

了解质量百分只不是化学的应用程序,但也给环境研究的关键。土壤水分含量是重要的了解,以识别可能会影响生态系统的环境条件。土壤水分含量是描述的量水在土壤内举行大规模 %。水分含量很轻易地找到由称重的湿润的土壤,干燥的土壤在炉子上,它和硬仗。

你刚看了朱庇特的简介确定大规模 %的水溶液。现在,您应该了解质量百分比的重要性,在实验室中,其使用和如何确定它的水溶液。

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