如何稀釋溶液
稀釋是指將一定濃度的溶液稀釋為更低濃度溶液的過程。你可能會出於各種原因而需要對溶液進行準確稀釋或隨意稀釋。例如,生化學家在實驗過程中需要稀釋母液並配置新溶液來進行研究,此時需要將溶液準確稀釋到一定濃度。另一方面,調酒師常常用軟飲料或果汁稀釋烈性酒來製作更加可口美味的雞尾酒。一般我們進行稀釋所使用的計算公式是CV= CV,其中C和C分別表示起始溶液和最終溶液的濃度,V和V代表它們的體積。
通過稀釋方程準確稀釋溶液濃度
(01)確定已知量和未知量。一般情況下,在化學實驗中進行溶液稀釋就是向少量的、濃度已知的溶液中加入一定量的中性溶液(如水)來製成體積更多的、濃度更低的溶液。在化學實驗室中做實驗,你需要非常頻繁地稀釋溶液。這是因為,在實驗室中為了提高效率一般將溶液配成很高濃度的母液來儲存,以便在實驗使用時只需將其稀釋即可,無需從頭開始配製。在大多數實際操作中,你一般已知起始溶液的濃度和最終溶液的濃度和體積,而不知道你需要取多少體積的起始溶液進行稀釋。然而,在其它情況下(尤其是在學校功課的題目中),你可能需要求得其它變數。例如,你可能已知起始溶液的濃度和體積,需要計算將溶液稀釋到一定體積時該溶液的濃度。在解決任何稀釋問題前,你最好先理清已知變數和未知變數。讓我們一起來解決一個例子。比如說我們需將一個5 M的溶液用水稀釋為1升1mM的溶液。在這個例子中,我們知道起始溶液的濃度和最終溶液的濃度和體積。 但是不知道我們需要取多少體積的起始溶液來稀釋。提示:在化學中,M是濃度單位,叫做“摩爾”,代表每升液體中的物質的量。
(02)將數值代入方程CV= CV。在這個方程中,C是初始溶液的濃度,V是初始溶液的體積,C是最終溶液的濃度,V是最終溶液的體積。將已知的數字代入到方程中,這樣你就可以輕易計算出未知量的數值。你可以在要求的量的單位前標一個問號,這樣有助於你求解。繼續我們的例子。將已知量代入,如下:CV= CV(5 M)V= (1 mM)(1 L)。前後溶液的濃度單位不一樣,先停止計算,並進行下一步。
(03)單位換算。因為稀釋溶液涉及到濃度的變化(有時變化很大),所以方程的兩個變數不應該出現不同的單位。這一點很容易被忽視,但是錯誤的單位會導致結果的數量級錯誤。所以在計算之前,先將不同的濃度或體積單位換算成相同的。在本例中,我們使用了不同的濃度單位M (摩爾)和mM (毫摩爾)。將第二個單位轉換成M:1 mM × 1 M/1,000 mM= 0.001 M
(04)求解。當所有的單位匹配之後,求解方程。只需要運用簡單的代數運算就可以求解。我們要解的方程:(5 M)V= (1 mM)(1 L)。下面需要求出帶有新單位的V的值。(5 M)V= (0.001 M)(1 L)V= (0.001 M)(1 L)/(5 M).V=0.0002 L或0.2 mL
(05)實際應用。現在你求出了結果,但是你還不知道如何將它應用到實際配溶液中。這其實也無可厚非,畢竟數學和科學語言並不一定要貼近實際。當你知道了等式CV= CV中的變數的值之後,你就可以按照如下的步驟稀釋溶液:量出V單位的濃度為C的溶液,然後加入足量的稀釋液(水等),直到總體積為V。這樣,新溶液的濃度就是你想要的濃度(C)。在本例中,比如,量出濃度為5M的溶液0.2 mL,然後加入足量的水,讓溶液體積變為1 L:1 L - 0.0002 L = 0.9998 L,即999.8 mL,所以我們要向溶液中加入999.8 mL的水。這樣,新的稀釋溶液的濃度就為1 mM,也就是我們需要的溶液濃度。
製作簡單實際的溶液
(01)閱讀包裝上的說明。無論是在家中、在廚房裡還是在其他非化學的實驗室中,你需要稀釋溶液的原因都有很多。比如將濃縮果汁衝成果汁就是稀釋。很多情況下,一些需要稀釋的產品都會在它的包裝上註明,有些要求還會很嚴格,下面是你需要注意的一些資訊:所需產品的量稀釋液體的量所用的稀釋液體(通常是水)特別的混合說明你可能不需要看濃縮果汁上面的說明,因為它的說明對於大多數人來說是多餘的。
(02)加入要稀釋的濃縮物或濃縮液。對於簡單的家庭稀釋液來說,比如你在廚房配的那些,在配之前你只需要知道你要用的濃縮物的量和最後配成的溶液的大概濃度就可以了。所需稀釋液的大概的量是由你要用的濃縮物的量來決定的。詳情如下:比如,如果你想將一杯濃縮果汁稀釋到現在的1/4,那麼你需要再加3杯水,這樣就能得到原液體1/4濃度的果汁了。下面的例子更復雜一些:如果你將“2/3杯”的液體濃度稀釋到現在的1/4,那麼你需要在加2杯水,因為2/3杯是2又2/3的四分之一。根據你最後需要的液體的量選一個足夠大的器皿來裝濃縮物—大碗或者類似的容器。
(03)大多數情況下忽略粉末的體積。將粉末(比如某些飲料混合劑)加到液體中,算不上是“稀釋”。少量粉末並不會影響液體的體積,因而可以忽略。換句話說,當你向液體中加入少量粉末時,只需要將粉末加到最後你需要的液體的量中,然後混合即可。
特別提示
在操作過程中的各項操作都應遵循製造公司或實驗室的安全規則或安全指南,尤其在你稀釋酸等腐蝕性溶液時,安全操作是非常重要的。
稀釋酸溶液比稀釋非酸性溶液的操作需要更多詳細的步驟和安全指南。
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