Hàm lượng và nồng độ khác nhau như thế nào

Trong hóa học, dung dịch là hỗn hợp đồng nhất của chất tan và dung môi hòa tan chất tan đó. Nồng độ là đại lượng đo lượng chất tan được hòa tan trong dung môi. Có nhiều lý do để tính toán nồng độ dung dịch, nhưng phương pháp tính là tương tự cho dù bạn cần kiểm tra mức clorin trong bồn tắm hay phân tích mẫu máu để cứu người. Bài viết này sẽ cung cấp một số kiến thức cơ bản về hóa học dung dịch, sau đó hướng dẫn chi tiết về một ứng dụng thực tiễn rất phổ biến - đó là việc bảo dưỡng hồ cá.

1. 1

   Học từ vựng. Nồng độ là tỷ số khối lượng của chất tan so với khối lượng của toàn bộ hỗn hợp. Ví dụ, nếu bạn định hòa tan đường và giấm vào nhau để làm thí nghiệm, bạn cần phải tính nồng độ đường trong hỗn hợp đó. Dưới đây là cách mô tả mỗi thành phần trong kết quả của bài toán hóa học:

   • Đường là chất tan, nghĩa là thành phần được hòa tan. Bạn đang đo nồng độ của chất tan.
   • Giấm là dung môi, nghĩa là chất để bạn hòa tan chất khác trong đó.
   • Sau khi hòa lẫn chúng với nhau bạn sẽ có một dung dịch. Để tính nồng độ bạn cần có tổng khối lượng dung dịch, có thể tìm bằng cách cộng khối lượng chất tan và khối lượng dung môi với nhau.
   • Nếu bạn không nhớ cái nào là chất tan và cái nào là dung môi thì hãy nhớ ví dụ này.

2. 2

   Học cách viết nồng độ. Vì có những cách khác nhau để thể hiện "khối lượng" của một chất nên cũng có nhiều hơn một cách để viết nồng độ. Đây là những cách phổ biến nhất:[1] X Nguồn nghiên cứu Đi tới nguồn

   • Gam trên lít (g/L). Đơn giản là khối lượng theo gam của chất tan trong một thể tích dung dịch nhất định. Thường được dùng cho dung dịch điều chế từ chất tan rắn và dung môi lỏng, như đường và giấm trong ví dụ trên.
   • Nồng độ mol (M). Số mol của chất tan chia cho thể tích dung dịch. Mol là đơn vị đo trong hóa học, dùng để mô tả số nguyên tử hoặc phân tử của một chất.
   • Phần triệu (ppm). Số đơn vị (thường là gam hoặc miligam) chất tan có trong một triệu đơn vị dung dịch. Thường sử dụng cho dung dịch nước rất loãng.
   • Thành phần phần trăm. Số phần (thường là gam) chất tan có trong một trăm phần dung dịch. Ký hiệu phần trăm % nghĩa là "trong 100", do đó bạn có thể dễ dàng viết phân số dưới dạng phần trăm.

1. 1

   Học cách áp dụng phương pháp này. Đây là cách hữu ích để đo nồng độ khi bạn hòa tan chất rắn vào chất lỏng, và khi tính toán với các dung dịch có hàm lượng tương đối lớn và dễ dàng đo lường. Nếu lượng chất tan chỉ tính bằng vài miligam hoặc dung môi tính bằng vài mililit thì bạn nên dùng phương pháp khác.

   • Bài toán ví dụ: Tìm nồng độ (gam trên lít) của dung dịch điều chế từ 3 mL muối ăn với 2000 mL nước. Viết đáp án dưới dạng gam / lít.

2. 2

   Đổi khối lượng chất tan sang gam. Nếu chất tan (chất được hòa tan trong lượng dung môi lớn hơn) đã được cân theo gam thì bỏ qua bước này. Nếu không thì bạn phải đổi đơn vị sang gam. Chuyển đổi từ các đơn vị khối lượng (như kilogam) thì đơn giản nếu bạn tra theo tỷ lệ chuyển đổi, nhưng chuyển đổi từ các đơn vị thể tích (như lít) thì phức tạp hơn. Mỗi chất có khối lượng riêng, là giá trị xác định khối lượng vật chất có trong một đơn vị thể tích. Tra khối lượng riêng này và nhân nó cho giá trị thể tích để có khối lượng theo gam, sau khi kiểm tra chắc chắn đơn vị đã trùng khớp.

   • Trong ví dụ trên, muối là chất tan. Muối được đo theo đơn vị thể tích (mL) nên bạn phải đổi sang gam.
   • Khối lượng riêng của muối là 1,15 g/mL.[2] X Nguồn nghiên cứu Đi tới nguồn Nếu bài toán không cho dữ liệu này thì bạn phải tra trong sách giáo khoa hoặc cơ sở dữ liệu các chất hóa học. Bạn phải tra được khối lượng riêng theo đơn vị đang sử dụng (gam trên lít), hoặc đổi nó sang đúng đơn vị.
   • Để tìm khối lượng muối có trong 3 mL, hãy tính 3 mL x (1,15 gam / 1 mL) = 3,45 gam muối.

3. 3

   Đổi số liệu dung môi sang lít. Dung môi thường luôn được đo theo đơn vị thể tích nên việc chuyển đổi khá đơn giản. Nếu đề bài đã cho dung môi theo lít thì chuyển sang bước tiếp theo.

   • Trong ví dụ trên, chúng ta có 2000 mL nước nên phải đổi sang lít.
   • Mỗi lít có 1000 mL, do đó ta chuyển đổi bằng cách tính (1 L / 1000 mL) x (2000 mL) = 2 lít nước.
   • Lưu ý rằng chúng ta sắp xếp việc đổi đơn vị sao cho đơn vị mL sẽ bị triệt tiêu (một ở trên, một ở dưới). Nếu bạn viết là 1000 mL / 1 L x 2000 mL thì sẽ nhận được một kết quả vô nghĩa.

4. 4

   Chia dung môi cho chất tan. Bây giờ chúng ta có khối lượng theo gam của chất tan và thể tích theo lít của dung môi, bạn sẽ dễ dàng tính được nồng độ g/L bằng cách chia:

   • Trong ví dụ trên, 3,45 gam muối / 2 lít nước = 1,725 g/L nồng độ muối.

5. 5

   Sửa đổi công thức để tính với lượng chất tan lớn. Về lý thuyết, chúng ta nên tính nồng độ bằng thể tích của toàn bộ dung dịch, nghĩa là cộng thể tích của chất tan và dung môi với nhau. Khi hòa tan một lượng nhỏ chất rắn vào một lượng lớn chất lỏng, sự khác biệt về thể tích là không đáng kể nên bạn có thể bỏ qua thể tích chất tan và chỉ sử dụng thể tích dung môi, như đã làm bên trên. Nếu thể tích chất tan đủ lớn để thay đổi đáng kể thể tích chung, bạn cần thay đổi công thức thành (g chất tan) / (L chất tan + L dung môi).

   • Trong ví dụ trên, 3,45 gam muối / (2 lít nước + 0,003 L muối) = 1,722 g/L.
   • Sự sai lệch giữa kết quả này và kết quả ban đầu chỉ là 0,003 g/L. Đây là sự sai lệch rất nhỏ và hầu như nhỏ hơn độ chính xác của các dụng cụ đo.

1. 1

   Học cách áp dụng phương pháp này. Sử dụng phương pháp này nếu đề bài yêu cầu tìm "thành phần phần trăm" hay "phần trăm khối lượng".[3] X Nguồn nghiên cứu Đi tới nguồn Trong hóa học, thông thường bạn sẽ quan tâm nhiều nhất đến khối lượng của một chất. Một khi biết khối lượng của chất tan và dung môi, bạn có thể tìm phần trăm chất tan tương đối dễ bằng cách so sánh hai khối lượng.

   • Bài toán ví dụ: Hòa tan 10 g bột sôcôla trong 1,2 lít nước nóng. Đầu tiên, tính phần trăm khối lượng sôcôla trong dung dịch. Sau đó viết kết quả theo đơn vị phần triệu.

2. 2

   Đổi số liệu sang gam. Nếu có bất kì số liệu nào được cho theo đơn vị thể tích (như lít hay mililit), bạn cần phải đổi sang đơn vị khối lượng là gam. Vì mỗi chất có khối lượng riêng (khối lượng theo thể tích) nên bạn phải tìm đặc tính riêng của chất đó trước khi tìm được khối lượng:

   • Tra khối lượng riêng của chất đó trong sách giáo khoa hoặc tra trực tuyến. Đổi khối lượng riêng này sang đơn vị gam trên (đơn vị thể tích sử dụng trong bài toán) nếu số liệu tra được chưa phù hợp. Nhân khối lượng riêng cho thể tích chất đó và bạn sẽ có khối lượng theo gam.
   • Ví dụ: Bạn có 1,2 lít nước. Khối lượng riêng của nước là 1000 gam mỗi lít, do đó tính (1000 g / 1 L) x 1,2 L = 1200 gam.
   • Vì khối lượng sôcôla đã được cho theo gam nên chúng ta không cần đổi.

3. 3

   Tính thành phần phần trăm. Sau khi có khối lượng chất tan và khối lượng dung môi theo gam, bạn sử dụng công thức này để tính thành phần phần trăm: (gam chất tan / (gam chất tan + gam dung môi)) x 100.

   • Bạn có 10 gam sôcôla và đã tìm ra khối lượng nước là 1200 gam. Toàn bộ dung dịch (chất tan + dung môi) có khối lượng là 10 + 1200 = 1210 gam.
   • Nồng độ sôcôla trong toàn bộ dung dịch = (10 gam sôcôla) / (1210 gam dung dịch) = 0,00826
   • Nhân giá trị này cho 100 để có phần trăm: 0,00826 x 100 = 0,826, do đó hỗn hợp có 0,826% sôcôla.

4. 4

   Tính thành phần phần triệu. Chúng ta đã có "phần trăm" nên phần triệu được tính theo cách hoàn toàn tương tự. Công thức là (gam chất tan / (gam chất tan + gam dung môi)) x 1.000.000. Công thức này được viết lại theo ký hiệu toán học là (gam chất tan / (gam chất tan + gam dung môi)) x 106.

   • Trong ví dụ trên, (10 gam sôcôla) / (1210 gam dung dịch) = 0,00826.
   • 0,00826 x 106 = 8260 ppm sôcôla.
   • Thông thường đơn vị phần triệu được dùng để đo những nồng độ rất nhỏ vì nó sẽ gây bất tiện nếu viết theo phần trăm. Để thuận tiện chúng ta cũng sử dụng cùng ví dụ.

1. 1

   Bạn cần phải có những gì để áp dụng phương pháp này? Để tính nồng độ mol, bạn phải biết có bao nhiêu mol chất tan, nhưng bạn có thể tìm ra số liệu này dễ dàng nếu biết khối lượng chất tan và công thức hóa học của nó. Nếu bạn không có tất cả những thông tin này hoặc chưa được học khái niệm "mol" trong hóa học, hãy sử dụng phương pháp khác.

   • Bài toán ví dụ: Dung dịch được điều chế bằng cách hòa tan 25 gam kali hydroxit trong 400 mL nước có nồng độ mol là bao nhiêu?
   • Nếu khối lượng chất tan được cho theo đơn vị khác không phải là gam thì bạn phải đổi sang gam trước.

2. 2

   Tính khối lượng mol của chất tan. Mỗi nguyên tố hóa học có "khối lượng mol" đã biết, là khối lượng của một mol nguyên tố đó. Khối lượng mol có cùng giá trị với khối lượng nguyên tử trên bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, thường nằm dưới ký hiệu hóa học và tên mỗi nguyên tố. Đơn giản là cộng khối lượng mol của các nguyên tố thành phần cấu tạo nên chất tan để tìm ra khối lượng mol của chất tan.

   • Ví dụ trên sử dụng kali hydroxit là chất tan. Tra chất này trong sách giáo khoa hoặc trong cơ sở dữ liệu trực tuyến về công thức hóa học để tìm công thức hóa học của kali hydroxit: KOH.
   • Sử dụng bảng tuần hoàn hoặc tài liệu trực tuyến để tìm khối lượng nguyên tử của nguyên tố đó: K = 39,0; O = 16,0; H = 1,0.
   • Cộng các khối lượng nguyên tử với nhau và viết đơn vị "g/mol" phía sau để có khối lượng mol. 39 + 16 + 1 = 56 g/mol.
   • Đối với các phân tử có nhiều hơn một loại nguyên tử thì cộng khối lượng nguyên tử của từng loại nguyên tử. Ví dụ, H2O có khối lượng mol là 1 + 1 + 16 = 18 g/mol.

3. 3

   Tính số mol chất tan. Sau khi có khối lượng mol (g/mol), bạn có thể chuyển đổi giữa gam và mol. Bạn đã biết khối lượng chất tan theo gam, do đó có thể đổi như sau (khối lượng chất tan theo gam) x (1 / khối lượng mol) để có kết quả theo mol.

   • Trong ví dụ trên, vì bạn có 25 gam chất với khối lượng mol là 56 g/mol nên tính như sau 25g x (1 / 56g/mol) = xấp xỉ 0,45 mol KOH trong dung dịch.

4. 4

   Chia cho thể tích dung dịch theo lít để tìm nồng độ mol. Nồng độ mol được định nghĩa là tỷ số của số mol chất tan trên số lít dung dịch. Đổi thể tích dung dịch sang lít nếu cần, sau đó thực hiện phép tính.

   • Trong ví dụ này, chúng ta có 400 mL nước nên có thể đổi thành 0,4 lít.
   • Nồng độ mol của KOH trong dung dịch là 0,45 mol / 0,4L = 1,125 M. (Bạn sẽ nhận được kết quả chính xác hơn nếu sử dụng máy tính và không làm tròn số nào cho đến bước cuối cùng.)
   • Thông thường bạn có thể bỏ qua thể tích chất tan vì nó không thay đổi đáng kể thể tích dung môi. Nếu bạn hòa tan lượng chất tan đủ lớn để thay đổi đáng kể thể tích, hãy đo thể tích dung dịch cuối cùng và sử dụng thông số đó.

1. 1

   Biết khi nào nên chuẩn độ. Chuẩn độ là kỹ thuật được các nhà hóa học sử dụng để tính lượng chất tan có trong dung dịch. Để thực hiện chuẩn độ thì bạn phải tạo ra phản ứng hóa học giữa chất tan và một chất phản ứng khác (thường cũng hòa tan trong dung dịch lỏng). Vì bạn biết chính xác lượng chất phản ứng thứ hai và biết phương trình hóa học của phản ứng giữa chất đó và chất tan, bạn có thể tính được lượng chất tan bằng cách xác định lượng chất phản ứng cần phải cho vào dung dịch trước khi phản ứng với chất tan kết thúc.

   • Do đó chuẩn độ là phương pháp rất hay để tính nồng độ dung dịch khi bạn không biết lượng chất tan ban đầu là bao nhiêu.
   • Nếu đã biết khối lượng chất tan trong dung dịch thì không cần phải chuẩn độ - đơn giản là xác định thể tích dung dịch và tính nồng độ như trong Phần một.

2. 2

   Chuẩn bị dụng cụ chuẩn độ. Muốn chuẩn độ chính xác bạn phải có dụng cụ hóa học sạch sẽ, chính xác và chuyên nghiệp. Tại vị trí chuẩn độ, bạn đặt bình tam giác Erlen bên dưới ống buret được gắn trên giá kẹp. Đầu ống buret phải nằm trong cổ bình tam giác mà không chạm vào thành bình.

   • Đảm bảo tất cả thiết bị đã được vệ sinh sạch trước đó, xối rửa bằng nước khử ion và để khô.

3. 3

   Rót dung dịch vào bình và ống. Đo chính xác một lượng nhỏ dung dịch chưa biết nồng độ. Khi chất tan đã hòa tan, nó sẽ được phân tán đều khắp dung dịch, do đó nồng độ của mẫu dung dịch nhỏ này sẽ giống với dung dịch ban đầu. Rót vào ống buret một lượng dung dịch đã biết nồng độ mà sẽ phản ứng với dung dịch của bạn. Ghi lại thể tích chính xác của dung dịch trong ống buret - bạn sẽ trừ cho thể tích cuối cùng để tìm thể tích tổng được sử dụng trong phản ứng này.

   • Lưu ý: nếu phản ứng giữa dung dịch trong ống buret và dung dịch trong bình chưa biết nồng độ không cho thấy dấu hiệu phản ứng rõ ràng nào, bạn cần phải thêm chất chỉ thị vào bình. Trong hóa học, chất chỉ thị là hóa chất sẽ làm màu dung dịch thay đổi khi phản ứng đạt tới điểm tương đương hay điểm kết thúc. Chất chỉ thị được dùng cho chuẩn độ thường có gốc axít và tạo ra phản ứng ôxi hóa khử, nhưng cũng có rất nhiều loại chất chỉ thị khác. Tham khảo sách giáo khoa hóa học hoặc tài liệu trực tuyến để tìm chất chỉ thị phù hợp cho phản ứng.

4. 4

   Bắt đầu chuẩn độ. Từ từ nhỏ dung dịch từ ống buret (gọi là "dung dịch chuẩn độ") vào bình. Sử dụng máy khuấy từ hoặc đũa thủy tinh để trộn dung dịch trong lúc phản ứng. Nếu phản ứng trong dung dịch có thể thấy được thì bạn sẽ thấy những dấu hiệu như thay đổi màu, xuất hiện bong bóng, tạo ra sản phẩm mới v.v... Nếu bạn sử dụng chất chỉ thị thì sẽ thấy tia màu xuất hiện khi từng giọt dung dịch từ ống buret rơi xuống bình.

   • Nếu phản ứng dẫn đến thay đổi độ pH hay điện thế thì bạn có thể nhúng giấy pH hoặc máy đo điện thế vào bình để theo dõi quá trình phản ứng.
   • Để chuẩn độ chính xác hơn, bạn cần theo dõi độ pH và điện thế như đã nói, ghi lại số đọc sau khi thêm dung dịch chuẩn độ theo từng lượng nhỏ cố định. Vẽ đồ thị của độ pH hoặc điện thế với thể tích dung dịch chuẩn độ thêm vào. Bạn sẽ thấy độ dốc đồ thị thay đổi rất nhanh tại điểm tương đương của phản ứng.

5. 5

   Giảm tốc độ chuẩn độ. Khi phản ứng tiến gần đến điểm kết thúc, hãy giảm tốc độ chuẩn độ xuống từng giọt mỗi lần. Nếu bạn đang dùng chất chỉ thị thì có thể thấy các tia màu xuất hiện lâu hơn. Tiến hành chậm nhất có thể đến khi tới giọt cuối cùng khiến phản ứng chấm dứt chính xác tại đó. Đối với chất chỉ thị, bạn sẽ phải để ý sự thay đổi màu sắc kéo dài đầu tiên trong quá trình phản ứng.

   • Ghi lại thể tích cuối cùng trong ống buret. Bằng cách trừ giá trị này vào thể tích dung dịch ban đầu trong ống buret, bạn có thể tìm được thể tích chính xác của dung dịch chuẩn độ đã dùng.

6. 6

   Tính khối lượng chất tan trong dung dịch. Sử dụng phương trình hóa học của phản ứng giữa dung dịch chuẩn độ và dung dịch để tìm số mol chất tan trong bình. Sau khi tìm được số mol chất tan, bạn có thể chia cho thể tích dung dịch trong bình để tìm nồng độ mol của dung dịch, hoặc đổi số mol sang gam và chia cho thể tích dung dịch để tìm nồng độ theo g/L. Việc này đòi hỏi bạn phải có kiến thức cơ bản về hóa học lượng pháp.

   • Ví dụ, giả sử chúng ta sử dụng 25 mL NaOH 0,5M để chuẩn độ dung dịch HCl và nước đến điểm tương đương. Dung dịch HCl có thể tích 60 mL trước khi chuẩn độ. Có bao nhiêu mol HCl trong dung dịch?
   • Trước tiên, hãy xem phương trình hóa học của phản ứng giữa NaOH và HCl: NaOH + HCl > H2O + NaCl.
   • Trong trường hợp này, một mol NaOH phản ứng với một mol HCl để tạo ra sản phẩm (nước và NaCl). Vì bạn chỉ thêm lượng NaOH vừa đủ để trung hòa tất cả HCl nên số mol NaOH sử dụng trong phản ứng sẽ bằng với số mol HCl trong bình.
   • Hãy tìm khối lượng NaOH theo mol. 25 mL NaOH = 0,025 L NaOH x (0,5 mol NaOH/1 L) = 0,0125 mol NaOH.
   • Vì chúng ta đã suy ra từ phương trình phản ứng rằng số mol NaOH sử dụng = số mol HCl trong dung dịch, chúng ta có thể kết luận có 0,0125 mol HCl trong dung dịch.

7. 7

   Tính nồng độ dung dịch. Bây giờ chúng ta đã biết khối lượng chất tan trong dung dịch, việc tìm nồng độ mol sẽ dễ dàng. Hãy chia số mol chất tan trong dung dịch cho thể tích dung dịch thí nghiệm (không phải thể tích lượng dung dịch lớn mà bạn lấy mẫu từ đó). Kết quả là nồng độ mol của dung dịch!

   • Để tìm nồng độ mol cho ví dụ trên, đơn giản hãy chia số mol HCl cho thể tích dung dịch trong bình. 0,0125 mol HCl x (1/0,060 L) = 0,208 M HCl.
   • Để đổi nồng độ mol sang g/L, ppm hoặc thành phần phần trăm, bạn phải đổi số mol của chất tan sang khối lượng (sử dụng khối lượng mol của hỗn hợp chất tan). Đối với ppm và thành phần phần trăm, bạn cũng phải đổi thể tích dung dịch sang khối lượng (sử dụng hệ số chuyển đổi như khối lượng riêng hoặc đơn giản là đem đi cân), sau đó nhân cho 106 hoặc 102, tương ứng với ppm và thành phần phần trăm.

• Mặc dù chất tan và dung môi có thể tồn tại ở dạng vật chất khác nhau (rắn, lỏng, khí) khi bị phân tách, nhưng dung dịch hình thành sau khi hòa tan chất tan trong dung môi sẽ có dạng vật chất giống như dung môi.
• Chỉ sử dụng dụng cụ nhựa hoặc thủy tinh khi chuẩn độ.

• Đeo kính và găng tay trong quá trình chuẩn độ.
• Cẩn thận khi làm việc với bất kì loại axít mạnh nào. Thí nghiệm trong tủ hút khi độc hoặc ngoài trời.

Bài viết này có đồng tác giả là đội ngũ biên tập viên và các nhà nghiên cứu đã qua đào tạo, những người xác nhận tính chính xác và toàn diện của bài viết.

Nhóm Quản lý Nội dung của wikiHow luôn cẩn trọng giám sát công việc của các biên tập viên để đảm bảo rằng mọi bài viết đều đạt tiêu chuẩn chất lượng cao. Bài viết này đã được xem 47.425 lần.

Chuyên mục: Hóa học

Trang này đã được đọc 47.425 lần.