Аналитичната химия, провеждането на реакции, установяването на биотехнологични експерименти, изучаването на ефекта на лекарствата върху лабораторните животни и много други области на научна дейност изискват определяне, изчисляване, оценка на ефекта от съдържанието на веществата върху всеки процес. Концентрацията на разтворите - стойността на съдържанието на компонента. Съществуват много начини за изразяване на броя на индикаторите на дадено съединение в системата и тяхното използване зависи от задачите на изследователя.
Най-често срещаните начини за изразяване на концентрацията на дадено вещество в системата са масова фракция и моларност. Първото означава тегловния процент на компонента в 100 ml разтвор. Хроматографските методи на изследване използват обемни проценти, т.е. вместо грамове, съдържанието на веществото е посочено в милилитри. Моларната концентрация на разтвора също е обичаен метод за изчисление. Неговата същност е в изразяването на съдържанието на вещество в молове на литър. В аналитичната химия често се използва такова понятие като нормална концентрация. Той показва броя еквиваленти на веществото, съдържащо се в разтвора. Например, ако се използва сярна киселина (H2SO4) като вещество, тогава нормалността в този случай означава двукратно намаляване на моларната концентрация, тъй като два водородни атома се съдържат в една молекула. В случай на солна киселина (HCl), и двата режима на изразяване ще бъдат равни.
Какво се има предвид под моларната концентрация на разтвора, беше посочено по-горе. Обаче един мирянин естествено има въпрос: какво означава терминът “мол”? Това понятие включва количество от вещество, по-специално неговите атоми, молекули, равно на това, което се съдържа в 12 g въглерод, а именно неговия стабилен изотоп 12 C. Количеството на веществото се изчислява чрез разделяне на теглото му на молекулно тегло които могат да бъдат изчислени въз основа на атомния състав. В периодичната таблица за всеки елемент има индикатор за неговата маса, равна на 1 молим.
Концентрацията на воден разтвор на киселини обикновено се изчислява в молове или еквиваленти. Това се дължи на тяхната агресивност, която изисква бързо прехвърляне на веществото във водата, така че е по-лесно да се изчисли необходимия обем, отколкото да се претегли. Изчислението се извършва чрез разделяне на масата на мол.
Друга причина е използването на киселини в реакциите на неутрализация, които например могат да бъдат полезни при методи за титриметричен анализ за определяне на концентрацията на алкали. Тук активно се използва и нормалността. Просто казано, сярна киселина за неутрализиране калиев хидроксид нужда от 2 пъти по-малко от солта, тъй като тя съдържа повече водородни атоми.
Друга област, където задължително се използва моларна концентрация, е получаването на смеси от вещества с определено съотношение на молекули или провеждане на реакции. Този начин на изразяване на съдържанието на дадено вещество е по-информативен, тъй като само единици взаимодействат помежду си. При работа с газове, моларната концентрация е най-добрият начин за изчисляване, тъй като е трудно да се претеглят летливите вещества, така че изчислението се извършва по обем.
Масовата концентрация на разтвор на вещество е най-често използваният и най-прост метод за количествено изразяване. Често се използва практически в лаборатории за претегляне на твърди съединения. Въз основа на необходимостта от преизчисляване към други концентрации се извършва при публикуване на резултатите. Обемът на твърдите вещества може да се измери, но се получават повече ненужни манипулации.
Масовата концентрация се използва при работа с многокомпонентни системи, например със сложни природни обекти, вода, растителна маса, почви. Използва се при изследване на смес от неизвестен състав, приготвяне на микробиологична среда. Известна проба от смеси от вещества, например, е взета за изследване с използване на UV спектроскопия и други аналитични методи. Този метод за измерване на концентрацията на веществото се използва, когато не е необходимо да се провежда ясна реакция за приготвяне на разтвори за обеззаразяване, с добре адаптиран метод за преизчисляване, ако изследователят определи желаната маса по пропорция.
Както бе споменато по-рано, концентрацията на йони в разтвор често се изчислява, използвайки нормалност. Това се дължи на факта, че когато взаимодействието се случи на ниво молекули, тези частици реагират. Методът е необходим и при изчисляване на процеса на електролиза на соли. Последното е доста активно използвано в практическите дейности. Например, за извличане на тежки метални руди. С този метод се получават флуор, хлор, металите се пречистват. Същността на електролизата е тази при преминаването постоянен ток чрез електролитен разтвор, като се използва отрицателен и положителен електрод (катод и анод), анионите и катионите се преместват на противоположни заряди и се окисляват (или намаляват).
Концентрацията на разтворите се изчислява по различни методи, тъй като в бъдеще резултатите се прилагат за различни цели. Молната фракция се използва, като правило, за смес от газове. Това е съотношението на мол на вещество към сумата на всички други компоненти в системата, също изразени в дадени стойности.
Има и друг начин да се изчисли концентрацията, която се използва по-рядко: моларност. Това е мол от вещество, разтворено в 1 kg разтворител. Концентрацията на солевия разтвор или друг компонент при условия на силно разреждане при изчисляване на моларността и моларността ще бъде почти еднаква.
В зависимост от това как се изразява концентрацията, получаването на разтвори може да се извърши по няколко начина.
С тегло. Ако е необходимо да се приготвят 100 ml от сместа, се прави проба от веществото, равна на процента му. Ако е необходимо, направете по-малък или по-голям обем на преизчисляване на течността, който се извършва пропорционално или пропорционално. Например, трябва да направите 50 ml от 2% разтвор на веществото. За да се определи количеството на пробата в този случай, е достатъчно да се раздели процентът с 2 пъти, т.е. 1 g от веществото ще бъде получено. След претеглянето винаги можете да направите преизчисляване за моларна концентрация.
Измерването на обема се използва за приготвяне на течни смеси. Можете да преизчислите количеството на всяка концентрация. По този начин се приготвят моларни и нормални разтвори.
Въпреки простотата на определяне и изчисляване на масовата фракция, концентрацията на разтворите, изразена в моларни единици, е по-удобна. Изследователите по всяко време активно използват методите на преизчисляване. Изчислява се теглото на веществото и след това разтворът се изразява в моларна концентрация, като по този начин се съчетават предимствата на двата метода. Защо последният метод на изчисление е по-научно правилен? Вещества с равни моларни концентрации съдържат същия брой молекули. Именно тази концентрация ви позволява ясно да определите желаното количество вещество за реакцията. Масовата част е доста спомагателна, опростявайки някои процеси. Често се използва от микробиолози за постигане на определено съотношение на бактериална биомаса с околната среда. Това се дължи на факта, че тези учени проучват високомолекулни съединения и за тях е по-удобно да изразят съотношението на веществата в масата. За химиците и физиците моларната концентрация на разтворите е основна. Числените характеристики на съдържанието на веществото са необходими в почти всички естествени науки.