5.1 Koncentration

De fleste kemiske reaktioner i laboratoriet og i kroppen foregår mellem stoffer, der er opløst i vand. Derfor er det ikke nok at vide, hvilke stoffer der er til stede, for man skal også vide, hvor meget der er af dem i hver liter.

Opløsninger

Når salt røres ud i vand, fordeler det sig jævnt i vandet, og blandingen kaldes en opløsning. Saltet er det opløste stof, og vandet er opløsningsmidlet.

At et stof er opløst i vand, skrives med (aq) efter formlen, så NaCl(aq) betyder natriumchlorid opløst i vand.

Masseprocent

Masseprocenten fortæller, hvor stor en del af blandingens masse et stof udgør.

\[ \text{masseprocent} = \frac{m(\text{stof})}{m(\text{blanding})} \cdot 100\ \% \]

Masseprocent bruges meget på fødevarer. Står der, at et brød indeholder 1,2 % salt, er der 1,2 g salt i 100 g brød.

NoteEksempel: saltvand

9,0 g natriumchlorid opløses i vand, så opløsningen vejer 1000 g i alt. Hvad er masseprocenten af natriumchlorid?

Kendte størrelser

m(NaCl) = 9,0 g og m(opløsning) = 1000 g

Formel

\[ \text{masseprocent} = \frac{m(\text{stof})}{m(\text{blanding})} \cdot 100\ \% \]

Beregning

\[ \text{masseprocent} = \frac{9{,}0\ \mathrm{g}}{1000\ \mathrm{g}} \cdot 100\ \% = 0{,}90\ \% \]

Konklusion

Opløsningen indeholder 0,90 % natriumchlorid. Det er den samme koncentration af salt, som der er i blodet.

Meget små andele angives i promille eller ppm, hvor promille betyder tusindedele, og ppm betyder milliontedele.

Stofmængdekoncentration

I kemi er det antallet af molekyler og ioner, der afgør, hvordan stofferne reagerer. Kemikere angiver derfor oftest, hvor mange mol af et stof der er i én liter opløsning. Mol lærte du om i afsnit 4.3. Antallet af mol i en liter kaldes stofmængdekoncentrationen eller blot koncentrationen, og symbolet er c.

\[ c = \frac{n}{V} \]

Her er n stofmængden af det opløste stof, og V er opløsningens volumen i liter. Enheden er mol/L, som ofte skrives M og læses molær. En opløsning med koncentrationen 0,10 mol/L kaldes en 0,10 M opløsning.

Figur 1: Tre opløsninger med samme volumen. Jo flere opløste partikler, jo højere koncentration.

Du vil finde	Formel	Enhed
koncentrationen	\(c = \dfrac{n}{V}\)	mol/L eller M
stofmængden	\(n = c \cdot V\)	mol
volumenet	\(V = \dfrac{n}{c}\)	L

VigtigtVolumenet skal stå i liter

I laboratoriet måles volumen i mL, og det skal regnes om til liter, før det sættes ind i formlen. Der går 1000 mL på 1 L, så 250 mL er 0,250 L.

NoteEksempel: fra masse til koncentration

5,85 g natriumchlorid opløses i vand, så opløsningen fylder 500 mL. Hvad er koncentrationen af natriumchlorid?

Kendte størrelser

m(NaCl) = 5,85 g, M(NaCl) = 58,44 g/mol og V = 500 mL = 0,500 L

Trin 1: stofmængden

\[ n(\mathrm{NaCl}) = \frac{m}{M} = \frac{5{,}85\ \mathrm{g}}{58{,}44\ \dfrac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}} = 0{,}100\ \mathrm{mol} \]

Trin 2: koncentrationen

\[ c(\mathrm{NaCl}) = \frac{n}{V} = \frac{0{,}100\ \mathrm{mol}}{0{,}500\ \mathrm{L}} = 0{,}200\ \dfrac{\mathrm{mol}}{\mathrm{L}} \]

Konklusion

Koncentrationen af natriumchlorid er 0,200 M.

Sådan fremstilles en opløsning

En opløsning med en bestemt koncentration fremstilles i en målekolbe, som har et mærke på halsen, der viser præcis, hvor meget kolben rummer.

Figur 2: En opløsning fremstilles i en målekolbe.

Vandet hældes i til sidst, fordi det er opløsningens volumen, der skal passe. Det er altså ikke volumenet af det vand, der hældes i, som står i formlen.

Fortynding

En opløsning fortyndes, når der hældes mere vand i. Stofmængden af det opløste stof er den samme før og efter, men nu er den fordelt i et større volumen. Koncentrationen bliver derfor lavere.

Figur 3: Ved en fortynding er stofmængden den samme før og efter.

Da stofmængden er c · V både før og efter, gælder:

\[ c_{\text{før}} \cdot V_{\text{før}} = c_{\text{efter}} \cdot V_{\text{efter}} \]

NoteEksempel: en fortynding

100 mL af en 0,30 M opløsning fortyndes med vand, til den fylder 300 mL. Hvad er koncentrationen efter fortyndingen?

Kendte størrelser

c_før = 0,30 M, V_før = 100 mL = 0,100 L og V_efter = 300 mL = 0,300 L

Formel

\[ c_{\text{efter}} = \frac{c_{\text{før}} \cdot V_{\text{før}}}{V_{\text{efter}}} \]

Beregning

\[ c_{\text{efter}} = \frac{0{,}30\ \dfrac{\mathrm{mol}}{\mathrm{L}} \cdot 0{,}100\ \mathrm{L}}{0{,}300\ \mathrm{L}} = 0{,}10\ \dfrac{\mathrm{mol}}{\mathrm{L}} \]

Konklusion

Efter fortyndingen er koncentrationen 0,10 M. Volumenet er blevet tre gange så stort, og koncentrationen er blevet tre gange så lille.

NoteKort sagt

• En opløsning består af et opløst stof og et opløsningsmiddel.
• Masseprocenten er stoffets masse divideret med blandingens masse, ganget med 100 %.
• Stofmængdekoncentrationen er stofmængden divideret med opløsningens volumen i liter. Enheden er mol/L, som også skrives M.
• En opløsning med en bestemt koncentration fremstilles i en målekolbe, og vandet fyldes på til mærket til sidst.
• Ved en fortynding er stofmængden den samme før og efter.

Prøv selv: Koncentration: hæld stof og vand i, og følg koncentrationen.

Se alle opgaver til emnet “Koncentration” (5.1)