Изчислете концентрациите на разтвори в множество единици, включително моларност, молалност, процентен състав и части на милион (ppm). Перфектен за студенти по химия, лабораторна работа и изследователски приложения.
Концентрацията на разтвор е мярка за това колко разтворител е разтворен в разтворител, за да се създаде разтвор. Различни единици за концентрация се използват в зависимост от приложението и свойствата, които се изучават.
Калкулаторът за концентрация на разтвори е мощен, но прост инструмент, проектиран да ви помогне да определите концентрацията на химически разтвори в различни единици. Независимо дали сте студент, който учи основите на химията, лабораторен техник, подготвящ реагенти, или изследовател, анализиращ експериментални данни, този калкулатор предоставя точни изчисления на концентрацията с минимален вход. Концентрацията на разтвора е основна концепция в химията, която изразява количеството на разтвореното вещество в определено количество разтвор или разтворител.
Този лесен за използване калкулатор ви позволява да изчислявате концентрация в множество единици, включително моларност, молалност, процент по маса, процент по обем и части на милион (ppm). Като просто въведете масата на разтвореното вещество, молекулната му маса, обема на разтвора и плътността на разтвора, можете незабавно да получите точни стойности на концентрацията за вашите специфични нужди.
Концентрацията на разтвор се отнася до количеството разтворено вещество, присъстващо в определено количество разтвор или разтворител. Разтвореното вещество е субстанцията, която се разтваря (като сол или захар), докато разтворителят е субстанцията, която извършва разтварянето (обикновено вода в аква разтвори). Получената смес се нарича разтвор.
Концентрацията може да се изразява по няколко начина, в зависимост от приложението и свойствата, които се изучават:
Всяка единица на концентрация има специфични приложения и предимства в различни контексти, които ще разгледаме подробно по-долу.
Моларността е една от най-често използваните единици за концентрация в химията. Тя представлява броя на моловете разтворено вещество на литър разтвор.
Формула:
За да изчислите моларността от маса:
Примерно изчисление: Ако разтворите 5.85 g натриев хлорид (NaCl, молекулна маса = 58.44 g/mol) в достатъчно вода, за да направите 100 mL разтвор:
Молалността е определена като броя на моловете разтворено вещество на килограм разтворител. За разлика от моларността, молалността не се влияе от температурни промени, тъй като зависи от маса, а не от обем.
Формула:
За да изчислите молалността от маса:
Примерно изчисление: Ако разтворите 5.85 g натриев хлорид (NaCl, молекулна маса = 58.44 g/mol) в 100 g вода:
Процентът по маса (наричан също процент по тегло) изразява масата на разтвореното вещество като процент от общата маса на разтвора.
Формула: \text{Процент по маса (% w/w)} = \frac{\text{маса на разтвореното вещество}}{\text{маса на разтвора}} \times 100\%
Където:
Примерно изчисление: Ако разтворите 10 g захар в 90 g вода:
Процентът по обем изразява обема на разтвореното вещество като процент от общия обем на разтвора. Това обикновено се използва за течни разтвори.
Формула: \text{Процент по обем (% v/v)} = \frac{\text{обем на разтвореното вещество}}{\text{обем на разтвора}} \times 100\%
Примерно изчисление: Ако смесите 15 mL етанол с вода, за да направите 100 mL разтвор:
Частите на милион се използват за много разредени разтвори. Те представляват масата на разтвореното вещество на милион части от масата на разтвора.
Формула:
Примерно изчисление: Ако разтворите 0.002 g от вещество в 1 kg вода:
Нашият калкулатор за концентрация на разтвори е проектиран да бъде интуитивен и лесен за използване. Следвайте тези прости стъпки, за да изчислите концентрацията на вашия разтвор:
Калкулаторът автоматично извършва изчислението, докато въвеждате стойности, давайки ви незабавни резултати без необходимост от натискане на бутон за изчисление.
Калкулаторът извършва следните проверки на входните данни:
Ако бъдат открити невалидни входни данни, ще бъде показано съобщение за грешка и изчислението няма да продължи, докато не бъде коригирано.
Изчисленията на концентрацията на разтвори са от съществено значение в множество области и приложения:
Медицинска лаборатория трябва да подготви 0.9% (w/v) физиологичен разтвор за клетъчна култура. Ето как биха използвали калкулатора за концентрация:
Използвайки калкулатора:
Калкулаторът ще потвърди концентрацията от 0.9% и ще предостави еквивалентни стойности в други единици:
Докато единиците за концентрация, покрити от нашия калкулатор, са най-често използваните, съществуват алтернативни начини за изразяване на концентрацията в зависимост от специфични приложения:
Нормалност (N): Изразява концентрацията в грам-еквиваленти на литър разтвор. Полезно за киселинно-основни и редукционно-окислителни реакции.
Моларност × валентен фактор: Използва се в някои аналитични методи, където валентността на йоните е важна.
Съотношение маса/обем: Просто посочване на масата на разтвореното вещество на обем на разтвора (например, mg/L) без преобразуване в процент.
Моларна част (χ): Съотношението на моловете на един компонент към общия брой молове на всички компоненти в разтвор. Полезно в термодинамични изчисления.
Молалност и активност: В неидеални разтвори, коефициентите на активност се използват за коригиране на молекулните взаимодействия.
Концепцията за концентрация на разтвори е еволюирала значително през историята на химията:
В древността концентрацията се описва качествено, а не количествено. Ранните алхимици и аптекари използвали неясни термини като "силен" или "слаб", за да опишат разтвори.
Развитието на аналитичната химия през 18-ти век доведе до по-прецизни начини за изразяване на концентрацията:
Ето примери как да се изчисли концентрацията на разтвор в различни програмни езици:
1' Excel VBA функция за изчисление на моларност
2Function CalculateMolarity(mass As Double, molecularWeight As Double, volume As Double) As Double
3 ' маса в грамове, молекулна маса в g/mol, обем в литри
4 CalculateMolarity = mass / (molecularWeight * volume)
5End Function
6
7' Excel формула за процент по маса
8' =A1/(A1+A2)*100
9' Където A1 е масата на разтвореното вещество и A2 е масата на разтворителя
10
1def calculate_molarity(mass, molecular_weight, volume):
2 """
3 Изчислете моларността на разтвор.
4
5 Параметри:
6 mass (float): Маса на разтвореното вещество в грамове
7 molecular_weight (float): Молекулна маса на разтвореното вещество в g/mol
8 volume (float): Обем на разтвора в литри
9
10 Връща:
11 float: Моларност в mol/L
12 """
13 return mass / (molecular_weight * volume)
14
15def calculate_molality(mass, molecular_weight, solvent_mass):
16 """
17 Изчислете молалността на разтвор.
18
19 Параметри:
20 mass (float): Маса на разтвореното вещество в грамове
21 molecular_weight (float): Молекулна маса на разтвореното вещество в g/mol
22 solvent_mass (float): Маса на разтворителя в грамове
23
24 Връща:
25 float: Молалност в mol/kg
26 """
27 return mass / (molecular_weight * (solvent_mass / 1000))
28
29def calculate_percent_by_mass(solute_mass, solution_mass):
30 """
31 Изчислете процента по маса на разтвор.
32
33 Параметри:
34 solute_mass (float): Маса на разтвореното вещество в грамове
35 solution_mass (float): Обща маса на разтвора в грамове
36
37 Връща:
38 float: Процент по маса
39 """
40 return (solute_mass / solution_mass) * 100
41
42# Пример за употреба
43solute_mass = 5.85 # g
44molecular_weight = 58.44 # g/mol
45solution_volume = 0.1 # L
46solvent_mass = 100 # g
47
48molarity = calculate_molarity(solute_mass, molecular_weight, solution_volume)
49molality = calculate_molality(solute_mass, molecular_weight, solvent_mass)
50percent = calculate_percent_by_mass(solute_mass, solute_mass + solvent_mass)
51
52print(f"Моларност: {molarity:.4f} M")
53print(f"Молалност: {molality:.4f} m")
54print(f"Процент по маса: {percent:.2f}%")
55
1/**
2 * Изчислете моларността на разтвор
3 * @param {number} mass - Маса на разтвореното вещество в грамове
4 * @param {number} molecularWeight - Молекулна маса в g/mol
5 * @param {number} volume - Обем на разтвора в литри
6 * @returns {number} Моларност в mol/L
7 */
8function calculateMolarity(mass, molecularWeight, volume) {
9 return mass / (molecularWeight * volume);
10}
11
12/**
13 * Изчислете процента по обем на разтвор
14 * @param {number} soluteVolume - Обем на разтвореното вещество в mL
15 * @param {number} solutionVolume - Обем на разтвора в mL
16 * @returns {number} Процент по обем
17 */
18function calculatePercentByVolume(soluteVolume, solutionVolume) {
19 return (soluteVolume / solutionVolume) * 100;
20}
21
22/**
23 * Изчислете части на милион (ppm)
24 * @param {number} soluteMass - Маса на разтвореното вещество в грамове
25 * @param {number} solutionMass - Маса на разтвора в грамове
26 * @returns {number} Концентрация в ppm
27 */
28function calculatePPM(soluteMass, solutionMass) {
29 return (soluteMass / solutionMass) * 1000000;
30}
31
32// Пример за употреба
33const soluteMass = 0.5; // g
34const molecularWeight = 58.44; // g/mol
35const solutionVolume = 1; // L
36const solutionMass = 1000; // g
37
38const molarity = calculateMolarity(soluteMass, molecularWeight, solutionVolume);
39const ppm = calculatePPM(soluteMass, solutionMass);
40
41console.log(`Моларност: ${molarity.toFixed(4)} M`);
42console.log(`Концентрация: ${ppm.toFixed(2)} ppm`);
43
1public class ConcentrationCalculator {
2 /**
3 * Изчислете моларността на разтвор
4 *
5 * @param mass Маса на разтвореното вещество в грамове
6 * @param molecularWeight Молекулна маса в g/mol
7 * @param volume Обем на разтвора в литри
8 * @return Моларност в mol/L
9 */
10 public static double calculateMolarity(double mass, double molecularWeight, double volume) {
11 return mass / (molecularWeight * volume);
12 }
13
14 /**
15 * Изчислете молалността на разтвор
16 *
17 * @param mass Маса на разтвореното вещество в грамове
18 * @param molecularWeight Молекулна маса в g/mol
19 * @param solventMass Маса на разтворителя в грамове
20 * @return Молалност в mol/kg
21 */
22 public static double calculateMolality(double mass, double molecularWeight, double solventMass) {
23 return mass / (molecularWeight * (solventMass / 1000));
24 }
25
26 /**
27 * Изчислете процента по маса на разтвор
28 *
29 * @param soluteMass Маса на разтвореното вещество в грамове
30 * @param solutionMass Обща маса на разтвора в грамове
31 * @return Процент по маса
32 */
33 public static double calculatePercentByMass(double soluteMass, double solutionMass) {
34 return (soluteMass / solutionMass) * 100;
35 }
36
37 public static void main(String[] args) {
38 double soluteMass = 5.85; // g
39 double molecularWeight = 58.44; // g/mol
40 double solutionVolume = 0.1; // L
41 double solventMass = 100; // g
42 double solutionMass = soluteMass + solventMass; // g
43
44 double molarity = calculateMolarity(soluteMass, molecularWeight, solutionVolume);
45 double molality = calculateMolality(soluteMass, molecularWeight, solventMass);
46 double percentByMass = calculatePercentByMass(soluteMass, solutionMass);
47
48 System.out.printf("Моларност: %.4f M%n", molarity);
49 System.out.printf("Молалност: %.4f m%n", molality);
50 System.out.printf("Процент по маса: %.2f%%%n", percentByMass);
51 }
52}
53
1#include <iostream>
2#include <iomanip>
3
4/**
5 * Изчислете моларността на разтвор
6 *
7 * @param mass Маса на разтвореното вещество в грамове
8 * @param molecularWeight Молекулна маса в g/mol
9 * @param volume Обем на разтвора в литри
10 * @return Моларност в mol/L
11 */
12double calculateMolarity(double mass, double molecularWeight, double volume) {
13 return mass / (molecularWeight * volume);
14}
15
16/**
17 * Изчислете части на милион (ppm)
18 *
19 * @param soluteMass Маса на разтвореното вещество в грамове
20 * @param solutionMass Маса на разтвора в грамове
21 * @return Концентрация в ppm
22 */
23double calculatePPM(double soluteMass, double solutionMass) {
24 return (soluteMass / solutionMass) * 1000000;
25}
26
27int main() {
28 double soluteMass = 0.5; // g
29 double molecularWeight = 58.44; // g/mol
30 double solutionVolume = 1.0; // L
31 double solutionMass = 1000.0; // g
32
33 double molarity = calculateMolarity(soluteMass, molecularWeight, solutionVolume);
34 double ppm = calculatePPM(soluteMass, solutionMass);
35
36 std::cout << std::fixed << std::setprecision(4);
37 std::cout << "Моларност: " << molarity << " M" << std::endl;
38 std::cout << "Концентрация: " << ppm << " ppm" << std::endl;
39
40 return 0;
41}
42
Моларността (M) е определена като броя на моловете разтворено вещество на литър разтвор, докато молалността (m) е броя на моловете разтворено вещество на килограм разтворител. Основната разлика е, че моларността зависи от обема, който може да се променя с температурата, докато молалността зависи от масата, която остава постоянна независимо от температурните промени. Молалността е предпочитана за приложения, при които температурните вариации са значителни.
Конвертирането между единиците на концентрация изисква познаване на свойствата на разтвора:
Моларност към молалност: Нужна е плътността на разтвора (ρ) и моларната маса на разтвореното вещество (M):
Процент по маса към моларност: Нужна е плътността на разтвора (ρ) и моларната маса на разтвореното вещество (M):
PPM към процент по маса: Просто разделете на 10,000:
Нашият калкулатор може автоматично да извършва тези преобразувания, когато въведете необходимите параметри.
Няколко фактора могат да доведат до несъответствия в изчисленията на концентрацията:
За да подготвите разтвор с конкретна концентрация:
Температурата влияе на концентрацията на разтвора по няколко начина:
Молалността не се влияе пряко от температурата, тъй като тя се основава на маса, а не на обем.
Максималната възможна концентрация зависи от няколко фактора:
Над точката на наситеност добавянето на повече разтворено вещество ще доведе до утаяване или разделяне на фазите.
За много разредени разтвори:
Концентрацията влияе на много свойства на разтвора:
За да вземете предвид чистотата на разтвореното вещество:
Коригирайте масата: Умножете измерената маса по процента на чистота (като десетично число):
Пример: Ако измерите 10 g от съединение, което е 95% чисто, действителната маса на разтвореното вещество е:
Използвайте коригираната маса във всички ваши изчисления на концентрацията.
Този калкулатор е проектиран за разтвори с едно разтворено вещество. За смеси с множество разтворени вещества:
Harris, D. C. (2015). Качествено химическо анализиране (9-то издание). W. H. Freeman and Company.
Chang, R., & Goldsby, K. A. (2015). Химия (12-то издание). McGraw-Hill Education.
Atkins, P., & de Paula, J. (2014). Физическа химия на Аткънс (10-то издание). Oxford University Press.
Международен съюз по чиста и приложна химия. (1997). Компендий на химичната терминология (2-ро издание). (златната книга).
Brown, T. L., LeMay, H. E., Bursten, B. E., Murphy, C. J., Woodward, P. M., & Stoltzfus, M. W. (2017). Химия: Централната наука (14-то издание). Pearson.
Zumdahl, S. S., & Zumdahl, S. A. (2016). Химия (10-то издание). Cengage Learning.
Национален институт за стандарти и технологии. (2018). NIST Chemistry WebBook. https://webbook.nist.gov/chemistry/
Американско химическо общество. (2006). Реагентни химикали: Спецификации и процедури (10-то издание). Oxford University Press.
Нашият калкулатор за концентрация на разтвори прави сложните изчисления на концентрацията прости и достъпни. Независимо дали сте студент, изследовател или професионалист в индустрията, този инструмент ще ви спести време и ще осигури точни резултати. Опитайте различни единици на концентрация, разгледайте връзките между тях и подобрете разбирането си за химията на разтворите.
Имате въпроси относно концентрацията на разтвора или нужда от помощ с конкретни изчисления? Използвайте нашия калкулатор и се запознайте с обширното ръководство по-горе. За повече напреднали химически инструменти и ресурси, разгледайте нашите други калкулатори и образователно съдържание.
Открийте още инструменти, които може да бъдат полезни за вашия работен процес