З XVII ст. хімія перестала бути описовою наукою. Вчені-хіміки стали широко використовувати вимір речовини. Все більш удосконалювалася конструкція терезів, що дозволяють визначати маси зразків. Для газоподібних речовин, крім маси, вимірювали також об'єм і тиск. Застосування кількісних вимірів дало змогу зрозуміти сутність хімічних перетворень, визначати склад складних речовин.
Як ви вже знаєте, до складної речовини входять два або більше хімічних елементів. Очевидно, що маса всієї речовини складається з мас елементів, що його складають. Отже, частку кожного елемента припадає певна частина маси речовини.
Масовою часткою елемента називається відношення маси цього елемента у складній речовині до маси всієї речовини, виражене в частках одиниці (або у відсотках):
Масова частка елемента в поєднанні позначається латинською малою літерою w(«Дубль-ве») і показує частку (частина маси), що припадає на даний елемент у загальній масі речовини. Ця величина може виражатися у частках одиниці або у відсотках. Звичайно, масова частка елемента в складній речовині завжди менше одиниці (або менше 100%). Адже частина від цілого завжди менша за ціле, як часточка апельсина найменше апельсина.
Наприклад, до складу оксиду ртуті входять два елементи – ртуть та кисень. При нагріванні 50 г цієї речовини виходить 46,3 г ртуті та 3,7 г кисню (рис. 57). Розрахуємо масову частку ртуті у складній речовині:
Масову частку кисню у цій речовині можна розрахувати двома способами. За визначенням масова частка кисню в оксиді ртуті дорівнює відношенню маси кисню до маси оксиду:
Знаючи, що сума масових часток елементів у речовині дорівнює одиниці (100%), масову частку кисню можна обчислити по різниці:
w(O) = 1 - 0,926 = 0,074,
w(О) = 100% - 92,6% = 7,4%.
Щоб знайти масові частки елементів запропонованим способом, необхідно провести складний і трудомісткий хімічний експеримент з визначення маси кожного елемента. Якщо ж формула складної речовини відома, те завдання вирішується значно простіше.
Для розрахунку масової частки елемента потрібно його відносну атомну масу помножити на число атомів ( n) даного елемента у формулі та розділити на відносну молекулярну масу речовини:
Наприклад, для води (рис. 58):
M r(H 2 O) = 1 2 + 16 = 18,
Завдання 1.Розрахуйте масові частки елементів у аміаку, формула якого NH 3 .
Дано:
речовина аміак NH 3 .
Знайти:
w(N), w(H).
Рішення
1) Розрахуємо відносну молекулярну масу аміаку:
M r(NH 3) = A r(N) + 3 A r(H) = 14 + 3 1 = 17.
2) Знайдемо масову частку азоту в речовині:
3) Обчислимо масову частку водню в аміаку:
w(H) = 1 - w(N) = 1 - 0,8235 = 0,1765, або 17,65%.
Відповідь. w(N) = 82,35%, w(H) = 17,65%.
Завдання 2.Розрахуйте масові частки елементів у сірчаній кислоті, що має формулу H 2 SO 4 .
Дано:
сірчана кислота H 2 SO 4 .
Знайти:
w(H), w(S), w(O).
Рішення
1) Розрахуємо відносну молекулярну масу сірчаної кислоти:
M r(H 2 SO 4) = 2 A r(H) + A r(S) + 4 A r(O) = 2 1 + 32 + 4 16 = 98.
2) Знайдемо масову частку водню в речовині:
3) Обчислимо масову частку сірки у сірчаній кислоті:
4. Розрахуємо масову частку кисню у речовині:
w(O) = 1 – ( w(H) + w(S)) = 1 - (0,0204 + 0,3265) = 0,6531, або 65,31%.
Відповідь. w(H) = 2,04%, w(S) = 32,65%, w(O) = 65,31%.
Найчастіше хімікам доводиться вирішувати обернену задачу: за масовими частками елементів визначати формулу складної речовини. Те, як вирішуються такі завдання, проілюструємо одним історичним прикладом.
З природних мінералів – тенориту та куприту – було виділено дві сполуки міді з киснем (оксиди). Вони відрізнялися один від одного за кольором та масовими частками елементів. У чорному оксиді масова частка міді становила 80%, а масова частка кисню – 20%. В оксиді міді червоного кольору масові частки елементів становили відповідно 88,9% та 11,1%. Які ж формули цих складних речовин? Проведемо нескладні математичні розрахунки.
приклад 1.Розрахунок хімічної формули чорного оксиду міді ( w(Cu) = 0,8 та w(О) = 0,2).
х, у– за кількістю атомів хімічних елементів у його складі: Сu x O y.
2) Відношення індексів дорівнює відношенню приватних від розподілу масової частки елемента у поєднанні на відносну атомну масу елемента:
3) Отримане співвідношення потрібно призвести до співвідношення цілих чисел: індекси у формулі, що показують число атомів, неможливо знайти дробовими. Для цього отримані числа розділимо на меншу (тобто будь-яку) з них:
Вийшла формула - СуO.
приклад 2.Розрахунок формули червоного оксиду міді за відомими масовими частками w(Cu) = 88,9% та w(O) = 11,1%.
Дано:
w(Cu) = 88,9%, або 0,889,
w(O) = 11,1%, або 0,111.
Знайти:
Рішення
1) Позначимо формулу оксиду Сu x O y.
2) Знайдемо співвідношення індексів xі y:
3) Наведемо співвідношення індексів до відношення цілих чисел:
Відповідь. Формула з'єднання – Cu2O.
А тепер трохи ускладнимо завдання.
Завдання 3.За даними елементного аналізу склад прожареної гіркої солі, яка використовувалася ще алхіміками як проносний засіб, наступний: масова частка магнію – 20,0%, масова частка сірки – 26,7%, масова частка кисню – 53,3%.
Дано:
w(Mg) = 20,0%, або 0,2,
w(S) = 26,7%, або 0,267,
w(O) = 53,3%, або 0,533.
Знайти:
Рішення
1) Позначимо формулу речовини за допомогою індексів x, y, z: Mg x S y O z.
2) Знайдемо співвідношення індексів:
3) Визначимо значення індексів x, y, z:
Відповідь.Формула речовини – MgSO4.
1. Що називається масовою часткою елемента у складній речовині? Як розраховується ця величина?
2.
Розрахуйте масові частки елементів у речовинах: а) вуглекислому газі CO2;
б) сульфіду кальцію СаS; в) натрієвої селітрі NaNO 3; г) оксид алюмінію Al 2 O 3 .
3. У якому азотних добрив масова частка поживного елемента азоту найбільша: а) хлориді амонію NH 4 Cl; б) сульфаті амонію (NH 4) 2 SO 4 ; в) сечовині (NH 2) 2 CO?
4. У мінералі пиріті на 7 г заліза доводиться 8 г сірки. Обчисліть масові частки кожного елемента у цій речовині та визначте його формулу.
5. Масова частка азоту одному з його оксидів дорівнює 30,43%, а масова частка кисню – 69,57%. Визначте формулу оксиду.
6. У середні віки із золи багаття виділяли речовину, яку називали поташ і використовували для варіння мила. Масові частки елементів у цій речовині: калій – 56,6%, вуглець – 8,7%, кисень – 34,7%. Визначте формулу поташу.
§ 5.1 Хімічні реакції. Рівняння хімічних реакцій
Хімічна реакція - це перетворення одних речовин на інші. Втім, таке визначення потребує одного суттєвого доповнення. У ядерному реакторі чи прискорювачі теж одні речовини перетворюються на інші, але такі перетворення хімічними не називають. У чому тут справа? У ядерному реакторі відбуваються ядерні реакції. Вони полягають у тому, що ядра елементів при зіткненні з частинками високої енергії (ними можуть бути нейтрони, протони та ядра інших елементів) - розбиваються на уламки, що є ядрами інших елементів. Можливе і злиття ядер між собою. Ці нові ядра потім отримують електрони з навколишнього середовища і, таким чином, завершується утворення двох або кількох нових речовин. Всі ці речовини є елементами Періодичної системи. Приклади ядерних реакцій, що використовуються для відкриття нових елементів, наведено у §4.4.
На відміну від ядерних реакцій, у хімічних реакціях не торкаються ядраатомів. Усі зміни відбуваються лише у зовнішніх електронних оболонках. Розриваються одні хімічні зв'язки та утворюються інші.
Хімічними реакціями називаються явища, у яких одні речовини, які мають певним складом і властивостями, перетворюються на інші речовини - з іншим складом та іншими властивостями. При цьому у складі атомних ядер змін немає.
Розглянемо типову хімічну реакцію: згоряння газу (метану) в кисні повітря. Ті з вас, хто має вдома газову плиту, можуть щодня спостерігати цю реакцію у себе на кухні. Запишемо реакцію так, як показано на рис. 5-1.
Мал. 5-1. Метан СН 4 і кисень О 2 реагують між собою з утворенням діоксиду вуглецю 2 і води Н 2 О. При цьому в молекулі метану розриваються зв'язки між С і Н і на їх місці виникають зв'язки вуглецю з киснем. Атоми водню, які раніше належали метану, утворюють зв'язки з киснем. На малюнку добре видно, що для успішного здійснення реакції на однумолекулу метану треба взяти двімолекули кисню.
Записувати хімічну реакцію з допомогою малюнків молекул дуже зручно. Тому для запису хімічних реакцій використовують скорочені формули речовин, як це показано в нижній частині рис. 5-1. Такий запис називається рівнянням хімічної реакції.
Кількість атомів різних елементів у лівій та правій частинах рівняння однакова. У лівій частині одинатом вуглецю у складі молекули метану (СН 4), та у правій - той жеатом вуглецю ми знаходимо у складі молекули СО 2 . Усі чотири водневі атоми з лівої частини рівняння ми обов'язково знайдемо і у правій – у складі молекул води.
У рівнянні хімічної реакції для вирівнювання кількості однакових атомів у різних частинах рівняння використовуються коефіцієнти, які записуються передформулами речовин. Коефіцієнти не треба плутати з індексами у хімічних формулах.
Розглянемо іншу реакцію - перетворення оксиду кальцію СаО (негашеного вапна) на гідроксид кальцію Са(ОН) 2 (гашене вапно) під дією води.
Мал. 5-2. Оксид кальцію СаО приєднує молекулу води Н 2 Про з утворенням
гідроксиду кальцію Са(ОН) 2 .
На відміну від математичних рівнянь, у рівняннях хімічних реакцій не можна переставляти ліву та праву частини. Речовини у лівій частині рівняння хімічної реакції називаються реагентами, а у правій - продуктами реакції. Якщо зробити перестановку лівої та правої частини у рівнянні з рис. 5-2, то ми отримаємо рівняння зовсім іншийхімічної реакції:
Якщо реакція між СаО та Н 2 О (рис. 5-2) починається мимовільно і йде з виділенням великої кількості теплоти, то для проведення останньої реакції, де реагентом служить Са(ОН) 2 потрібно сильне нагрівання.
Зверніть увагу: замість знака рівності рівняння хімічної реакції можна використовувати стрілку. Стрілка зручна тим, що показує напрямоктечії реакції.
Додамо також, що реагентами і продуктами можуть бути не обов'язково молекули, а й атоми - якщо реакції бере участь який-небудь елемент або елементи в чистому вигляді. Наприклад:
H 2 + CuO = Cu + H 2 O
Існує кілька способів класифікації хімічних реакцій, у тому числі ми розглянемо два.
За першим їх всі хімічні реакції розрізняють за ознакою зміни числа вихідних та кінцевих речовин. Тут можна знайти 4 типи хімічних реакцій:
Реакції З'ЄДНАННЯ,
Реакції Розкладання,
Реакції ОБМІНУ,
Реакції ЗАМІЩЕННЯ.
Наведемо конкретні приклади таких реакцій. Для цього повернемося до рівнянь отримання гашеного вапна та рівняння отримання негашеного вапна:
СаО + Н 2 О = Са(ОН) 2
Са(ОН) 2 = СаО + Н 2 О
Ці реакції належать до різних типамхімічні реакції. Перша реакція є типовою реакцією з'єднання, оскільки при її перебігу дві речовини СаО та Н 2 Про з'єднуються в одну: Са(ОН) 2 .
Друга реакція Са(ОН) 2 = СаО + Н 2 є типовою реакцією розкладання: тут одна речовина Ca(OH) 2 розкладається з утворенням двох інших.
у реакціях обмінукількість реагентів та продуктів зазвичай однакова. У цих реакціях вихідні речовини обмінюються між собою атомами і навіть цілими складовими частинами своїх молекул. Наприклад, при зливанні розчину CaBr 2 з розчином HF випадає осад. У розчині іони кальцію та водню обмінюються між собою іонами брому та фтору. Реакція відбувається тільки в одному напрямку тому, що іони кальцію і фтору зв'язуються в нерозчинну сполуку CaF 2 і після цього "зворотний обмін" іонами вже неможливий:
CaBr 2 + 2HF = CaF 2 + 2HBr
При зливанні розчинів CaCl 2 і Na 2 CO 3 також випадає осад, тому що іони кальцію і натрію обмінюються між собою частинками CO 3 2- і Cl - з утворенням нерозчинної сполуки - карбонату кальцію CaCO 3 .
CaCl 2 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 + 2NaCl
Стрілка поряд з продуктом реакції показує, що ця сполука нерозчинна і випадає в осад. Таким чином, стрілку можна використовувати і для позначення видалення якогось продукту з хімічної реакції у вигляді осаду (?) або газу (). Наприклад:
Zn + 2HCl = H 2 + ZnCl 2
Остання реакція відноситься до ще одного типу хімічних реакцій - реакцій заміщення. Цинк замістивводень у його поєднанні з хлором (HCl). Водень у своїй виділяється як газу.
Реакції заміщення зовні може бути схожі реакції обміну. Відмінність полягає в тому, що в реакціях заміщення обов'язково беруть участь атоми якогось простогоречовини, які заміняють атоми одного з елементів у складній речовині. Наприклад:
2NaBr + Cl 2 = 2NaCl + Br 2 - реакція заміщення;
у лівій частині рівняння є проста речовина – молекула хлору Cl 2 і у правій частині є проста речовина – молекула брому Br 2 .
у реакціях обмінута реагенти та продукти є складними речовинами. Наприклад:
CaCl 2 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 + 2NaCl - реакція обміну;
у цьому рівнянні реагенти та продукти – складні речовини.
Розподіл всіх хімічних реакцій на реакції сполуки, розкладання, заміщення та обміну – не єдине. Є інший спосіб класифікації: за ознакою зміни (або відсутності зміни) ступенів окиснення у реагентів та продуктів. За цією ознакою всі реакції поділяються на окислювально - відновлювальніреакції та інші (не окислювально - відновлювальні).
Реакція між Zn та HCl є не тільки реакцією заміщення, а й окисно-відновною реакцією, тому що в ній змінюються ступеня окислення реагуючих речовин:
Zn 0 + 2H +1 Cl = H 2 0 + Zn +2 Cl 2 - реакція заміщення та одночасно окислювально-відновна реакція.
Що таке масова частка хімії? Чи знаєте ви відповідь? Як знаходити масову частку елемента в речовині? Сам процес обчислення зовсім не такий складний. А ви ще відчуваєте труднощі у подібних завданнях? Тоді вам посміхнувся успіх, ви знайшли цю статтю! Цікаво? Тоді швидше читайте, зараз ви все зрозумієте.
Що таке масова частка?
Отже, спочатку з'ясуємо, що таке масова частка. Як знаходити масову частку елемента в речовині, відповість будь-який хімік, тому що вони часто вживають цей термін під час вирішення завдань або під час перебування в лабораторії. Звичайно, адже її розрахунок – їхнє повсякденне завдання. Щоб отримати певну кількість тієї чи іншої речовини в лабораторних умовах, де дуже важливим є точний розрахунок і всі можливі варіанти результату реакцій, необхідно знати всього пару простих формул і розуміти суть масової частки. Тому ця тема така важлива.
Цей термін позначається символом w та читається як омега. Він виражає відношення маси даної речовини до загальної маси суміші, розчину або молекули, виражається дробом або у відсотках. Формула розрахунку масової частки:
w = m речовини/m суміші.
Перетворимо формулу.
Ми знаємо, що m=n*M, де m – маса; n - кількість речовини, що виражена в одиницях виміру моль; M - молярна маса речовини, виражена в грам/моль. Молярна маса чисельно дорівнює молекулярній. Тільки молекулярна маса вимірюється в атомних одиницях мас або а. е. м. Така одиниця виміру дорівнює одній дванадцятій частці маси ядра вуглецю 12. Значення молекулярної маси можна знайти в таблиці Менделєєва.
Кількість речовини n необхідного об'єкта у цій суміші, дорівнює індексу, помноженому на коефіцієнт при даному з'єднанні, що дуже логічно. Наприклад, щоб розрахувати кількість атомів у молекулі, треба дізнатися, скільки атомів потрібної речовини знаходиться в 1 молекулі = індекс, і помножити це число на кількість молекул = коефіцієнт.
Не варто боятися таких громіздких визначень чи формул, у яких простежується певна логіка, зрозумівши яку, навіть самі формули не вчити. Молярна маса M дорівнює сумі атомних мас A r цієї речовини. Нагадаємо, що атомна маса – маса 1 атома речовини. Тобто вихідна формула масової частки:
w = (n речовини * M речовини)/m суміші.
З цього можна дійти невтішного висновку, що й суміш складається з однієї речовини, масову частку якого треба обчислити, то w=1, оскільки маса суміші і маса речовини збігаються. Хоча суміш апріорі не може складатися з однієї речовини.
Так, з теорією розібралися, але як знаходити масову частку елемента в речовині практично? Зараз все покажемо та розповімо.
Перевіряє засвоєний матеріал. Завдання легкого рівня
Наразі ми розберемо два завдання: легкого та середнього рівня. Читайте далі!
Необхідно дізнатися про масову частку заліза в молекулі залізного купоросу FeSO 4 *7 H 2 O. Як вирішити це завдання? Розглянемо рішення далі.
Рішення:
Візьмемо 1 моль FeSO 4 *7 H 2 O, тоді дізнаємось кількість заліза, помноживши коефіцієнт заліза на його індекс: 1*1=1. Дано 1 моль заліза. Дізнаємось його масу в речовині: із значення в таблиці Менделєєва видно, що атомна маса заліза 56 а. е. м. = 56 г/моль. У разі A r =M. Отже, що m заліза = n*M = 1 моль* 56 г/моль = 56 р.
Тепер потрібно знайти масу всієї молекули. Вона дорівнює сумі мас вихідних речовин, тобто 7 моль води та 1 моль сульфату заліза.
m= (n води * M води) + (n сульфату заліза * M сульфату заліза) = (7 моль*(1*2+16) г/моль) + (1 моль* (1 моль*56 г/моль+1) моль*32 г/моль + 4 моль*16 г/моль) = 126+152=278 р.
Залишається лише розділити масу заліза на масу сполуки:
w=56г/278 г=0.20143885~0.2=20%.
Відповідь: 20%.
Завдання середнього рівня
Вирішимо складніше завдання. У 500 г води розчинено 34 г нітрату кальцію. Потрібно знайти масову частку кисню отриманому розчині.
Рішення
Оскільки при взаємодії Ca(NO 3) 2 з водою йде лише процес розчинення, та якщо з розчину не виділяються продукти реакції, маса суміші дорівнює сумі мас нітрату кальцію і води.
Нам потрібно знайти масову частку кисню у розчині. Звернімо увагу на те, що кисень міститься як у розчиненій речовині, так і в розчиннику. Знайдемо кількість елемента, що шукається у воді. Для цього порахуємо моль води за формулою n=m/M.
n води =500 г/(1*2+16) г/моль=27.7777≈28 моль
З формули води H 2 O знайдемо, що кількість кисню = кількість води, тобто 28 моль.
Тепер знайдемо кількість кисню в розчиненому Ca(NO 3) 2 . Для цього дізнаємося кількість самої речовини:
n Ca(NO3)2 =34 г/(40*1+2*(14+16*3)) г/моль≈0.2 моль.
n Ca(NO3)2 відноситься до n O як 1 до 6, що випливає з формули сполуки. Отже, n O = 0.2 моль*6 = 1.2 моль. Сумарно кількість кисню дорівнює 1.2 моль+28 моль=29.2 моль
m O = 29.2 моль*16 г/моль=467.2 р.
m розчину = m води + m Ca (NO3) 2 = 500 г +34 г = 534 р.
Залишилося тільки саме обчислення масової частки хімічного елемента речовини:
w O = 467.2 г /534 г ≈ 0.87 = 87%.
Відповідь: 87%.
Сподіваємося, що ми пояснили вам те, як знаходити масову частку елемента в речовині. Ця тема зовсім не складна, якщо в ній добре розібратися. Бажаємо вам удачі та успіхів у майбутніх починаннях.
З курсу хімії відомо, що масовою часткою називають зміст певного елемента у якомусь речовині. Здавалося б, такі знання звичайному дачнику ні до чого. Але не поспішайте закривати сторінку, тому що вміння обчислювати масову частку для городника може виявитися дуже корисним. Однак, щоб не заплутатися, поговоримо про все по порядку.У чому суть поняття «масова частка»?
Масова частка вимірюється у відсотках чи просто у десятих. Трохи вище ми говорили про класичне визначення, яке можна знайти у довідниках, енциклопедіях чи шкільних підручниках хімії. Але усвідомити суть із сказаного не так просто. Отже, припустимо, ми маємо 500 г якоїсь складної речовини. Складного в цьому випадку означає те, що воно не однорідне за своїм складом. За великим рахунком, будь-які речовини, якими ми користуємося, є складними, навіть проста кухонна сіль, формула якої – NaCl, тобто вона складається з молекул натрію та хлору. Якщо продовжувати міркування з прикладу кухонної солі, можна припустити, що у 500 грамах солі міститься 400 р натрію. Тоді його масова частка становитиме 80 % або 0,8.
Навіщо це потрібно дачникові?
Думаю, відповідь на це запитання ви знаєте. Приготування різноманітних розчинів, сумішей тощо є невід'ємною частиною господарської діяльності будь-якого городника. У вигляді розчинів використовуються добрива, різні поживні суміші, а також інші препарати, наприклад, стимулятори росту Епін, Корневін і т.д. Крім того, часто доводиться змішувати сухі речовини, наприклад цемент, пісок та інші компоненти, або звичайну садову землю з придбаним субстратом. При цьому рекомендована концентрація зазначених засобів та препаратів у приготованих розчинах або сумішах у більшості інструкцій наводиться саме у масових частках.
Таким чином, знання як обчислити масову частку елемента в речовині допоможе дачнику правильно приготувати необхідний розчин добрива або поживної суміші, а це, у свою чергу, обов'язково вплине на майбутній урожай.
Алгоритм обчислення
Отже, масова частка окремого компонента – це відношення його маси до загальної маси розчину чи речовини. Якщо отриманий результат потрібно перевести у відсотки, треба помножити його на 100. Таким чином, формулу для обчислення масової частки можна записати так:
W = Маса речовини / Маса розчину
W = (Маса речовини / Маса розчину) х 100%.
Приклад визначення масової частки
Припустимо, що ми маємо розчин, для приготування якого до 100 мл води було додано 5 г NaCl, і тепер необхідно обчислити концентрацію кухонної солі, тобто її масову частку. Маса речовини нам відома, а маса отриманого розчину є сумою двох мас – солі та води і дорівнює 105 г. Таким чином, ділимо 5 г на 105 г, множимо результат на 100 і отримуємо шукану величину 4,7 %. Саме таку концентрацію матиме соляний розчин.
Більш практичне завдання
Насправді ж дачнику частіше доводиться зіштовхуватися із завданнями іншого. Наприклад, необхідно приготувати водний розчин будь-якого добрива, концентрація якого за масою повинна бути 10%. Щоб точно дотримати пропорції, що рекомендуються, потрібно визначити, яке знадобиться кількість речовини і в якому обсязі води його потрібно буде розчинити.
Розв'язання задачі починається у зворотному порядку. Спочатку слід розділити виражену у відсотках масову частку на 100. У результаті отримаємо W=0,1 – це масова частка речовини в одиницях. Тепер позначимо кількість речовини як х, а кінцеву масу розчину – М. При цьому останню величину становлять два доданки – маса води та маса добрива. Тобто М = Мв + х. Таким чином, ми отримуємо просте рівняння:
W = х / (Мв + х)
Вирішуючи його щодо х, отримаємо:
х = W х Мв / (1 - W)
Підставляючи наявні дані, отримуємо наступну залежність:
х = 0,1 х Мв / 0,9
Таким чином, якщо для приготування розчину ми візьмемо 1 л (тобто 1000 г) води, для приготування розчину потрібної концентрації знадобиться приблизно 111-112 г добрива.
Розв'язання задач з розведенням або додаванням
Припустимо, ми маємо 10 л (10 000 г) готового водного розчину з концентрацією в ньому певної речовини W1 = 30% або 0,3. Скільки потрібно додати до нього води, щоб концентрація знизилася до W2 = 15 % або 0,15? У цьому випадку допоможе формула:
Мв = (W1х М1 / W2) - М1
Підставивши вихідні дані, отримаємо, що кількість води, що додається, повинна бути:
Мв = (0,3 х 10 000 / 0,15) - 10 000 = 10 000 г
Тобто додати потрібно ті ж 10 л.
Тепер представимо обернену задачу – є 10 л водного розчину (М1 = 10 000 г) концентрацією W1 = 10 % або 0,1. Потрібно одержати розчин із масовою часткою добрива W2 = 20 % або 0,2. Скільки потрібно буде додати вихідну речовину? Для цього потрібно скористатися формулою:
х = М1 х (W2 - W1) / (1 - W2)
Підставивши вихідні значення, отримаємо х = 1125 р.
Таким чином, знання найпростіших основ шкільної хімії допоможе городнику правильно приготувати розчини добрив, живильні субстрати з кількох елементів або суміші для будівельних робіт.
Хімія – однозначно цікава наука. Незважаючи на всю свою складність, вона дозволяє нам краще розуміти природу навколишнього світу. І більше - хоча б елементарні знання у цьому предметі серйозно допомагають у повсякденному житті. Наприклад, визначення масової частки речовини в багатокомпонентній системі, тобто відношення маси будь-якого компонента до загальної маси всієї суміші.
Необхідно:
- Калькулятор;
- ваги (якщо вам потрібно визначити маси всіх компонентів суміші);
- Періодична система елементів Менделєєва.
Інструкції:
- Отже, вам необхідно визначити масову частку речовини. З чого почати? Насамперед це залежить від конкретної задачі та від наявних під рукою засобів для роботи. Але в будь-якому випадку, щоб визначити вміст компонента у суміші, вам необхідно знати його масу та загальну масу суміші. Зробити це можна на основі відомих даних, або на основі власних досліджень. Для цього вам знадобиться зважити на лабораторних вагах компонент, що додається. Після того, як суміш буде приготовлена, зважте її також.
- Масу потрібної речовини запишіть як « m«, сумарну масу системи поставте під позначення « M“. У цьому випадку формула масової частки речовини набуде наступного вигляду: W=(m/M)*100.Отриманий результат записується у відсотках.
- Приклад: розрахувати масову частку 15 грам кухонної солі, розчиненої в 115 г води. Рішення: сумарна маса розчину визначається за формулою M=m +m c, де m в- Маса води, m c- Маса кухонної солі. З нескладних обчислень можна визначити, що загальна маса розчину складає 130 грам. За наведеною вище формулою визначення отримаємо, що вміст кухонної солі в розчині дорівнюватиме W=(15/130)*100=12%.
- Більш приватною ситуацією є необхідність визначення масової частки хімічного елемента в речовині . Визначається вона так само. Головний принцип розрахунку залишиться тим самим, тільки замість маси суміші та конкретного компонента вам доведеться мати справу з молекулярними масами хімічних елементів.
- Всю необхідну інформацію можна знайти у періодичній системі Менделєєва. Розкладіть хімічну формулу речовини на основні компоненти. За допомогою таблиці Менделєєва визначте масу кожного елемента. Підсумувавши їх, отримайте молекулярну масу вашої речовини ( М). Аналогічно попередньому випадку масова частка речовини, а якщо бути більш точним - елемента визначатиметься ставленням його маси до молекулярної маси. Формула набуде наступного вигляду W = (m a / M) * 100.Де m a- атомна маса елемента, М- Молекулярна маса речовини.
- Розглянемо цей випадок на конкретно прикладі. Приклад: визначити масову частку калію у поташі. Поташ – карбонат калію. Його формула K 2 CO 3. Атомна маса калію - 39 , вуглецю - 12 , кисню - 16 . Молекулярна маса карбонату визначатиметься наступним чином. М = 2m K +m C +2m O = 2 * 39 + 12 + 2 * 16 = 122. Молекула карбонату калію вміщує два атоми калію з атомною масою, що дорівнює 39 . Масова частка калію в речовині визначатиметься за формулою W = (2m K / M) * 100 = (2 * 39/122) * 100 = 63,93%.
Інструкція
Масова частка речовини знаходиться за формулою: w = m(в)/m(см), де w – масова частка речовини, m(в) – маса речовини, m(см) – маса суміші. Якщо ж розчинено, виглядає так: w = m(в)/m(р-ра), де m(р-ра) – маса розчину. Масу розчину за потреби також можна знайти: m(р-ра) = m(в) + m(р-ля), де m(р-ля) – маса розчинника. За бажання масову частку можна помножити на 100%.
Якщо за умови завдання немає значення маси, його можна розрахувати з допомогою кількох формул, вибрати потрібну допоможуть величини дані за умови. Перша формула для m = V * p, де m - маса, V - об'єм, p - щільність. Наступна формула має такий вигляд: m = n*M, де m – маса, n – кількість речовини, M – молярна маса. Молярна маса у свою чергу складається з атомних мас елементів, що входять до складу речовини.
Для кращого розуміння цього матеріалу вирішимо задачу. Суміш мідної та магнієвої тирси масою 1,5 г обробили надлишком. Внаслідок реакції водень об'ємом 0,56 л (). Обчисліть масову частку міді у суміші.
У цьому вся задачі проходить , записуємо її рівняння. З двох речовин із надлишком соляної кислоти лише магній: Mg + 2HCl = MgCl2 + H2. Щоб знайти масову частку міді у суміші, необхідно підставити значення наступну формулу: w(Cu) = m(Cu)/m(см). Маса суміші дана, знайдемо масу міді: m(Cu) = m(см) – m(Mg). Шукаємо масу: m(Mg) = n(Mg)*M(Mg). Визначити кількість речовини магнію допоможе рівняння реакції. Знаходимо кількість речовини водню: n = V/Vm = 0,56/22,4 = 0,025 моль. По рівнянню видно, що n(H2) = n(Mg) = 0,025моль. Розраховуємо масу магнію, знаючи що молярна дорівнює 24 г/моль: m(Mg) = 0,025*24 = 0,6 г. Знаходимо масу міді: m(Cu) = 1,5 – 0,6 = 0,9 г. обчислити масову частку: w(Cu) = 0,9/1,5 = 0,6 чи 60%.
Відео на тему
Зверніть увагу
Масова частка не може бути більше одиниці або, якщо вона виражається у відсотках, більша за 100%.
Джерела:
- "Посібник з хімії", Г.П. Хомченка, 2005.
- Обчислення частки продажу по регіону
Масова частка показує у відсотках чи частках вміст речовини у якомусь розчині чи елемента у складі речовини. Вміння обчислити масову частку корисно не тільки на уроках хімії, але і коли ви хочете приготувати розчин або суміш, наприклад, з кулінарною метою. Або змінити відсоткове відношення у вже наявному у вас складі.
Інструкція
Наприклад, вам на зиму необхідний мінімум 15 куб. метрів березових дров.
Шукайте довідкову щільність березових дров. Це: 650 кг/м3.
Обчислюйте масу, підставивши значення тієї ж формули питомої щільності.
m = 650 * 15 = 9750 (кг)
Тепер, виходячи з вантажопідйомності та місткості кузова, ви можете визначитися з видом транспортного засобу та кількістю поїздок.
Відео на тему
Зверніть увагу
Старші люди більше знайомі з поняттям частки. Питома щільність речовини – те саме, як і питому вагу.
Масова частка речовини показує його вміст у складнішій структурі, наприклад, у сплаві або суміші. Якщо відома загальна маса суміші або сплаву, знаючи масові частки складових речовин можна знайти їх маси. Знайти масову частку речовини, можна знаючи її масу та масу всієї суміші. Ця величина може виражатися в дольних величинах або відсотках.
Вам знадобиться
- ваги;
- періодична таблиця хімічних елементів;
- калькулятор.
Інструкція
Визначте масову частку речовини, яка знаходиться в суміші через маси суміші та самої речовини. Для цього за допомогою ваг визначте маси, що становлять суміш або. Потім складіть їх. Отриману масу прийміть за 100%. Щоб знайти масову частку речовини в суміші, поділіть масу m на масу суміші M, а результат помножте на 100% (ω%=(m/M)∙100%). Наприклад, 140 г води розчиняють 20 г кухонної солі. Щоб знайти масову частку солі, складіть маси цих двох речовин М=140+20=160 г. Потім знайдіть масову частку речовини ω%=(20/160)∙100%=12,5%.
Якщо потрібно знайти масову частку елемента в речовині з відомою формулою, скористайтеся періодичною таблицею елементів. По ній знайдіть атомні маси елементів, що містяться в речовині. Якщо один у формулі кілька разів, помножте його атомну масу на це число та складіть отримані результати. Це буде молекулярна маса речовини. Щоб знайти масову частку будь-якого елемента в такій речовині, поділіть його масове число в даній хімічній формулі M0 на молекулярну масу даної речовини M. Результат множте на 100 % (ω%=(M0/M)∙100%).
Наприклад, визначте масову частку хімічних елементів у мідному купоросі. Мідний (сульфат міді II) має хімічну формулу CuSO4. Атомні маси елементів, що входять до його складу дорівнюють Ar(Cu)=64, Ar(S)=32, Ar(O)=16, масові числа цих елементів дорівнюватимуть M0(Cu)=64, M0(S)=32, M0(O)=16∙4=64, з урахуванням того, що в молекулі міститься 4 атоми . Розрахуйте молекулярну масу речовини, вона дорівнює сумі масових чисел, що становлять молекулу речовин 64+32+64=160. Визначте масову частку міді (Cu) у складі мідного купоросу (ω%=(64/160)∙100%)=40%. За таким самим принципом можна визначити масові частки всіх елементів у цій речовині. Масова частка сірки (S) ω%=(32/160)∙100%=20 %, кисню (О) ω%=(64/160)∙100%=40%. Зверніть увагу на те, що сума всіх масових часток речовини повинна становити 100%.