Розрахуйте концентрації розчинів у кількох одиницях, включаючи молярність, моляльність, відсотковий склад та частини на мільйон (ppm). Ідеально підходить для студентів-хіміків, лабораторних робіт та дослідницьких застосувань.
Концентрація розчину — це міра того, скільки розчинника розчинено в розчиннику для створення розчину. Різні одиниці концентрації використовуються залежно від застосування та властивостей, що вивчаються.
Калькулятор концентрації розчинів - це потужний, але простий інструмент, призначений для допомоги у визначенні концентрації хімічних розчинів в різних одиницях. Незалежно від того, чи ви студент, який вивчає основи хімії, лабораторний технік, що готує реактиви, чи дослідник, що аналізує експериментальні дані, цей калькулятор забезпечує точні обчислення концентрації з мінімальними витратами. Концентрація розчину - це фундаментальне поняття в хімії, яке виражає кількість розчиненої речовини в певній кількості розчину або розчинника.
Цей простий у використанні калькулятор дозволяє вам обчислювати концентрацію в кількох одиницях, включаючи молярність, молярність, відсоток за масою, відсоток за об'ємом та частки на мільйон (ppm). Просто ввівши масу розчиненої речовини, молекулярну вагу, об'єм розчину та густину розчину, ви можете миттєво отримати точні значення концентрації для ваших конкретних потреб.
Концентрація розчину відноситься до кількості розчиненої речовини, що присутня в даній кількості розчину або розчинника. Розчинена речовина - це субстанція, що розчиняється (наприклад, сіль або цукор), тоді як розчинник - це субстанція, що виконує розчинення (зазвичай вода в водних розчинах). Отримана суміш називається розчином.
Концентрацію можна виражати кількома способами, залежно від застосування та властивостей, що вивчаються:
Кожна одиниця концентрації має специфічні застосування та переваги в різних контекстах, які ми детально розглянемо нижче.
Молярність є однією з найпоширеніших одиниць концентрації в хімії. Вона представляє кількість моль розчиненої речовини на літр розчину.
Формула:
Щоб обчислити молярність з маси:
Приклад обчислення: Якщо ви розчиняєте 5.85 г хлориду натрію (NaCl, молекулярна вага = 58.44 g/mol) у достатній кількості води, щоб отримати 100 мл розчину:
Молярність визначається як кількість моль розчиненої речовини на кілограм розчинника. На відміну від молярності, молярність не підлягає впливу температурних змін, оскільки залежить від маси, а не об'єму.
Формула:
Щоб обчислити молярність з маси:
Приклад обчислення: Якщо ви розчиняєте 5.85 г хлориду натрію (NaCl, молекулярна вага = 58.44 g/mol) у 100 г води:
Відсоток за масою (також званий ваговим відсотком) виражає масу розчиненої речовини у відсотках від загальної маси розчину.
Формула: \text{Відсоток за масою (% w/w)} = \frac{\text{маса розчиненої речовини}}{\text{маса розчину}} \times 100\%
Де:
Приклад обчислення: Якщо ви розчиняєте 10 г цукру у 90 г води:
Відсоток за об'ємом виражає об'єм розчиненої речовини у відсотках від загального об'єму розчину. Це часто використовується для рідинних розчинів.
Формула: \text{Відсоток за об'ємом (% v/v)} = \frac{\text{об'єм розчиненої речовини}}{\text{об'єм розчину}} \times 100\%
Приклад обчислення: Якщо ви змішуєте 15 мл етанолу з водою, щоб отримати 100 мл розчину:
Частки на мільйон використовуються для дуже розбавлених розчинів. Вона представляє масу розчиненої речовини на мільйон часток маси розчину.
Формула:
Приклад обчислення: Якщо ви розчиняєте 0.002 г речовини в 1 кг води:
Наш калькулятор концентрації розчинів розроблений так, щоб бути інтуїтивно зрозумілим і простим у використанні. Дотримуйтесь цих простих кроків, щоб обчислити концентрацію вашого розчину:
Калькулятор автоматично виконує обчислення під час введення значень, надаючи вам миттєві результати без необхідності натискати кнопку обчислення.
Калькулятор виконує такі перевірки введених даних:
Якщо виявлено недійсні введення, з'явиться повідомлення про помилку, і обчислення не продовжиться, поки не буде виправлено.
Обчислення концентрації розчинів є важливими в численних сферах та застосуваннях:
Медична лабораторія повинна підготувати 0.9% (w/v) сольовий розчин для культури клітин. Ось як вони використовують калькулятор концентрації:
Використовуючи калькулятор:
Калькулятор підтвердить концентрацію 0.9% і також надасть еквівалентні значення в інших одиницях:
Хоча одиниці концентрації, охоплені нашим калькулятором, є найпоширенішими, існують альтернативні способи вираження концентрації залежно від специфічних застосувань:
Нормальність (N): Виражає концентрацію в термінах грам-еквівалентів на літр розчину. Корисно для кислотно-основних та редокс-реакцій.
Молярність × валентний фактор: Використовується в деяких аналітичних методах, де важлива валентність іонів.
Співвідношення маси/об'єму: Просте зазначення маси розчиненої речовини на об'єм розчину (наприклад, мг/л) без перетворення в відсоток.
Мольна частка (χ): Співвідношення моль одного компонента до загальної кількості моль усіх компонентів у розчині. Корисно в термодинамічних розрахунках.
Молярність і активність: У неідеальних розчинах коефіцієнти активності використовуються для корекції молекулярних взаємодій.
Концепція концентрації розчину значно еволюціонувала протягом історії хімії:
У давні часи концентрацію описували якісно, а не кількісно. Ранні алхіміки та аптекарі використовували неточні терміни, такі як "сильний" або "слабкий", щоб описати розчини.
Розвиток аналітичної хімії в 18 столітті призвів до більш точних способів вираження концентрації:
Ось приклади того, як обчислити концентрацію розчину в різних мовах програмування:
1' Excel VBA Функція для обчислення молярності
2Function CalculateMolarity(mass As Double, molecularWeight As Double, volume As Double) As Double
3 ' маса в грамах, молекулярна вага в g/mol, об'єм в літрах
4 CalculateMolarity = mass / (molecularWeight * volume)
5End Function
6
7' Excel Формула для відсотка за масою
8' =A1/(A1+A2)*100
9' Де A1 - маса розчиненої речовини, а A2 - маса розчинника
10
1def calculate_molarity(mass, molecular_weight, volume):
2 """
3 Обчислити молярність розчину.
4
5 Параметри:
6 mass (float): Маса розчиненої речовини в грамах
7 molecular_weight (float): Молекулярна вага розчиненої речовини в g/mol
8 volume (float): Об'єм розчину в літрах
9
10 Повертає:
11 float: Молярність в mol/L
12 """
13 return mass / (molecular_weight * volume)
14
15def calculate_molality(mass, molecular_weight, solvent_mass):
16 """
17 Обчислити молярність розчину.
18
19 Параметри:
20 mass (float): Маса розчиненої речовини в грамах
21 molecular_weight (float): Молекулярна вага розчиненої речовини в g/mol
22 solvent_mass (float): Маса розчинника в грамах
23
24 Повертає:
25 float: Молярність в mol/kg
26 """
27 return mass / (molecular_weight * (solvent_mass / 1000))
28
29def calculate_percent_by_mass(solute_mass, solution_mass):
30 """
31 Обчислити відсоток за масою розчину.
32
33 Параметри:
34 solute_mass (float): Маса розчиненої речовини в грамах
35 solution_mass (float): Загальна маса розчину в грамах
36
37 Повертає:
38 float: Відсоток за масою
39 """
40 return (solute_mass / solution_mass) * 100
41
42# Приклад використання
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"Молярність: {molarity:.4f} M")
53print(f"Молярність: {molality:.4f} m")
54print(f"Відсоток за масою: {percent:.2f}%")
55
1/**
2 * Обчислити молярність розчину
3 * @param {number} mass - Маса розчиненої речовини в грамах
4 * @param {number} molecularWeight - Молекулярна вага в g/mol
5 * @param {number} volume - Об'єм розчину в літрах
6 * @returns {number} Молярність в mol/L
7 */
8function calculateMolarity(mass, molecularWeight, volume) {
9 return mass / (molecularWeight * volume);
10}
11
12/**
13 * Обчислити відсоток за об'ємом розчину
14 * @param {number} soluteVolume - Об'єм розчиненої речовини в мл
15 * @param {number} solutionVolume - Об'єм розчину в мл
16 * @returns {number} Відсоток за об'ємом
17 */
18function calculatePercentByVolume(soluteVolume, solutionVolume) {
19 return (soluteVolume / solutionVolume) * 100;
20}
21
22/**
23 * Обчислити частки на мільйон (ppm)
24 * @param {number} soluteMass - Маса розчиненої речовини в грамах
25 * @param {number} solutionMass - Маса розчину в грамах
26 * @returns {number} Концентрація в ppm
27 */
28function calculatePPM(soluteMass, solutionMass) {
29 return (soluteMass / solutionMass) * 1000000;
30}
31
32// Приклад використання
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(`Молярність: ${molarity.toFixed(4)} M`);
42console.log(`Концентрація: ${ppm.toFixed(2)} ppm`);
43
1public class ConcentrationCalculator {
2 /**
3 * Обчислити молярність розчину
4 *
5 * @param mass Маса розчиненої речовини в грамах
6 * @param molecularWeight Молекулярна вага в g/mol
7 * @param volume Об'єм розчину в літрах
8 * @return Молярність в mol/L
9 */
10 public static double calculateMolarity(double mass, double molecularWeight, double volume) {
11 return mass / (molecularWeight * volume);
12 }
13
14 /**
15 * Обчислити молярність розчину
16 *
17 * @param mass Маса розчиненої речовини в грамах
18 * @param molecularWeight Молекулярна вага в g/mol
19 * @param solventMass Маса розчинника в грамах
20 * @return Молярність 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 * Обчислити відсоток за масою розчину
28 *
29 * @param soluteMass Маса розчиненої речовини в грамах
30 * @param solutionMass Загальна маса розчину в грамах
31 * @return Відсоток за масою
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("Молярність: %.4f M%n", molarity);
49 System.out.printf("Молярність: %.4f m%n", molality);
50 System.out.printf("Відсоток за масою: %.2f%%%n", percentByMass);
51 }
52}
53
1#include <iostream>
2#include <iomanip>
3
4/**
5 * Обчислити молярність розчину
6 *
7 * @param mass Маса розчиненої речовини в грамах
8 * @param molecularWeight Молекулярна вага в g/mol
9 * @param volume Об'єм розчину в літрах
10 * @return Молярність в mol/L
11 */
12double calculateMolarity(double mass, double molecularWeight, double volume) {
13 return mass / (molecularWeight * volume);
14}
15
16/**
17 * Обчислити частки на мільйон (ppm)
18 *
19 * @param soluteMass Маса розчиненої речовини в грамах
20 * @param solutionMass Маса розчину в грамах
21 * @return Концентрація 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 << "Молярність: " << molarity << " M" << std::endl;
38 std::cout << "Концентрація: " << ppm << " ppm" << std::endl;
39
40 return 0;
41}
42
Молярність (M) визначається як кількість моль розчиненої речовини на літр розчину, тоді як молярність (m) - це кількість моль розчиненої речовини на кілограм розчинника. Основна різниця полягає в тому, що молярність залежить від об'єму, який може змінюватися з температурою, тоді як молярність залежить від маси, яка залишається сталою, незалежно від температурних змін. Молярність віддається перевага в застосуваннях, де температурні коливання є значними.
Конвертування між одиницями концентрації вимагає знання властивостей розчину:
Молярність до молярності: Вам потрібна густина розчину (ρ) та молярна маса розчиненої речовини (M):
Відсоток за масою до молярності: Вам потрібна густина розчину (ρ) та молярна маса розчиненої речовини (M):
PPM до відсотка за масою: Просто поділіть на 10,000:
Наш калькулятор може автоматично виконувати ці конверсії, коли ви вводите необхідні параметри.
Кілька факторів можуть призвести до розбіжностей в обчисленнях концентрації:
Щоб підготувати розчин з конкретною концентрацією:
Температура впливає на концентрацію розчину кількома способами:
Молярність безпосередньо не підлягає впливу температури, оскільки вона базується на масі, а не на об'ємі.
Максимально можлива концентрація залежить від кількох факторів:
Понад точку насичення додавання більшої кількості розчиненої речовини призведе до осадження або розділення фаз.
Щоб врахувати чистоту розчиненої речовини:
Коригуйте масу: Помножте зважену масу на відсоток чистоти (як десяткове число):
Приклад: Якщо ви зважили 10 г сполуки, яка є 95% чистою, фактична маса розчиненої речовини становитиме:
Використовуйте кориговану масу у всіх ваших обчисленнях концентрації.
Цей калькулятор призначений для розчинів з однією розчиненою речовиною. Для сумішей з кількома розчиненими речовинами:
Харріс, Д. С. (2015). Кількісний хімічний аналіз (9-е видання). W. H. Freeman and Company.
Чанг, Р., & Голдсбі, К. А. (2015). Хімія (12-е видання). McGraw-Hill Education.
Аткінс, П., & де Паула, Дж. (2014). Фізична хімія Аткінса (10-е видання). Oxford University Press.
Міжнародний союз чистої та прикладної хімії. (1997). Компендий хімічної термінології (2-е видання). (так званий "Золотий довідник").
Браун, Т. Л., Лемей, Х. Е., Берстен, Б. Е., Мерфі, К. Дж., Вудворд, П. М., & Столтцфус, М. В. (2017). Хімія: Центральна наука (14-е видання). Pearson.
Зумдаль, С. С., & Зумдаль, С. А. (2016). Хімія (10-е видання). Cengage Learning.
Національний інститут стандартів і технологій. (2018). NIST Chemistry WebBook. https://webbook.nist.gov/chemistry/
Американське хімічне товариство. (2006). Реактиви: Специфікації та процедури (10-е видання). Oxford University Press.
Наш калькулятор концентрації розчинів робить складні обчислення концентрації простими та доступними. Незалежно від того, чи ви студент, дослідник або професіонал у галузі, цей інструмент заощадить ваш час і забезпечить точні результати. Спробуйте різні одиниці концентрації, досліджуйте зв'язки між ними та покращте своє розуміння хімії розчинів.
Маєте запитання щодо концентрації розчинів або потрібна допомога з конкретними обчисленнями? Використовуйте наш калькулятор і зверніться до всебічного посібника вище. Для отримання більш розширених інструментів і ресурсів з хімії досліджуйте наші інші калькулятори та навчальний контент.
Відкрийте більше інструментів, які можуть бути корисними для вашого робочого процесу