化学当量、摩尔浓度和质量浓度是化学分析中基本的概念,在本文中,我们将以磷和磷酸根为例,详细解释这三个概念,并阐述它们之间之的那点事。
首先了解一下“化学当量”。
在日常化学分析或标准中经常会出现这样的描述:
(以P计,就是以P作为计算当量)
这究竟是什么意思呢?单质磷,它是单原子物质,化学式为P,其原子量约为31(g/mol)。磷酸根则是由一个磷原子和四个氧原子组成,其化学式为PO43-,其分子量约为95(g/mol)。从化学式可见,每个磷酸根离子中只含有一个磷原子。针对磷元素而言,95g的磷酸根中的磷含量与31g单质磷的含量相当,此就是化学分析中当量换算的基本逻辑。
科学家张三使用环凯速检仪器分析,检测出一个污水样品中磷酸根的含量是0.95mg/L,但是标准GB-要求这一项用P计,这时聪明的科学家可以进行换了,换算方式:(31÷95)X0.95=0.31mg/L(以P计)。
接下来,了解一下分学分析中常见的两个浓度的概念。摩尔/体积浓度(可以叫摩尔浓度),是指单位体积溶液中所含物质的摩尔量。(摩尔量又是什么?摩尔量就是物质中所含基本单元(可以理解为一个分子或一个离子等)的个数÷阿伏伽德罗常量(6.×1023))通常用符号“C”表示,单位是mol/L(或者mmol/L)。计算方法是将溶质的摩尔量除以溶液的体积。
科学家张三兢兢业业,用镊子把6.×1023个磷酸根分子(刚好1mol)夹到一个1L容量瓶中并准确的加入水到刻度线,那么张三可以得到一瓶磷酸根浓度为1mol/L的溶液。
对应的还有一个质量/体积浓度(可以叫质量浓度),是指溶液单位体积溶液中所含物质的质量量。通常用符号“ρ”表示,单位是g/L(或者mg/L)。计算方法是将溶质的质量除以溶液的体积。
科学家张三兢兢业业,用天平称出1.g磷酸钠(Na?PO?)加到一个1L容量瓶中并准确的加入水到刻度线,那么张三可以得到一瓶浓度为1.g/L的磷酸钠溶液(注意这里是磷酸钠!)。
质量浓度除以对应溶质分子量就会得到摩尔浓度,上例中1.g/L的磷酸钠溶液的摩尔浓度=(1./.94)mol/L=0.01mol/L,这时聪明的张三突然意识到,要得到0.01mol/L的磷酸钠溶液,其实没有必要用镊子去夹原子一个个数了。
继续讨论一个关于摩尔比(定义:“物质的量”的比,“物质的量”是表示物质的多少,但是它是以个数来计数的)的概念,由于磷酸根分子中只含有一个磷原子,所以每1mol磷酸根离子中含有1mol磷原子。如果有一个摩尔浓度为0.1mol/L的磷酸根溶液,那么该溶液中磷的摩尔浓度也将是0.1mol/L。如果有一个摩尔浓度为0.1mol/L氯化镁(MgCl2)溶液,该溶液氯离子的摩尔浓度则是0.1X2=0.2mol/L,因为一个氯化镁分子有两个氯离子。
灵活掌握理解这些概念和计算方式,对于准确计量和化学分析是至关重要的。
来源:简测理化快速检测产品