Διαστατική ανάλυση
Βασικές έννοιες
Σε αυτό το σεμινάριο, θα μάθετε τι ανάλυση διαστάσεων είναι στον τομέα της χημείας, πώς να το χρησιμοποιήσετε, δείτε παραδείγματα και μάθετε πώς μπορεί να εφαρμοστεί στη χημεία.
Θέματα που καλύπτονται σε άλλα άρθρα
- Τι είναι τα σημαντικά στοιχεία;
- Τι είναι η χημική αντίδραση;
- Χημικές εξισώσεις εξισορρόπησης
- Υπολογισμός ποσοστού κατά βάρος
- Πώς να υπολογίσετε τη μοριακότητα
Τι είναι η ανάλυση διαστάσεων;
Ποιος είναι ο ορισμός της ανάλυσης διαστάσεων; Η ανάλυση διαστάσεων είναι μια βασική δεξιότητα που χρησιμοποιείται ευρέως στον τομέα της χημείας. Η χρήση αυτής της τεχνικής μπορεί να απαντήσει σε ερωτήσεις όπως:"Πόση ποσότητα αυτής της χημικής ουσίας χρειάζομαι στην αντίδρασή μου;" και "Ποια είναι η συγκέντρωση του διαλύματός μου;" Στην απλούστερη μορφή της, η ανάλυση διαστάσεων είναι η μεθοδική ακύρωση μονάδων. Πάρτε το παρακάτω παράδειγμα:
Σε πιο πραγματικές εφαρμογές, η ανάλυση διαστάσεων χρησιμοποιείται για τη μετατροπή μεταξύ διαφορετικών μονάδων μέτρησης και την εύρεση άγνωστων χαρακτηριστικών από εκείνα που γνωρίζουμε.
Μετατροπές μονάδων
Συχνά είναι απαραίτητη η μετατροπή μεταξύ μονάδων μέτρησης. Οι μονάδες μέτρησης χρησιμοποιούνται για να ορίσουν τις ποιότητες κάποιου πράγματος.
- Ένα χρυσό μπλοκ ζυγίζει 12 κιλά .
- Υπάρχουν 150 mL νερού στο δοχείο.
Θα συναντήσετε Μονάδες Imperial και SI (Διεθνές Σύστημα). Οι αυτοκρατορικές μονάδες είναι μετρήσεις όπως πόδια, ίντσες και λίβρες. Οι μονάδες SI είναι μετρήσεις όπως μέτρα, εκατοστά και κιλά. Οι μονάδες SI είναι πιο κοινές στη χημεία. Επιπλέον, μια από τις πιο σημαντικές μονάδες μέτρησης είναι το mole (mol).
Παρακάτω είναι μερικές από τις σχέσεις μεταξύ αυτών των ενοτήτων που μπορεί να δείτε σε διάφορες πηγές, όπως σχολικά βιβλία ή στο διαδίκτυο:
| Αυτοκρατορικές μονάδες | ||
| Ποσότητα | Μονάδα μέτρησης | Σχέση |
| Μήκος | Μίλι, μίλια Yard, yd Πόδια, πόδια ίντσες, σε | 1 mi =1760 yd 1 yd =3 πόδια 1 ft =12 in |
| Βάρος | Λίρα, λίβρα Ουγγιά, oz | 1 λίβρα =12 ουγκιές |
| Τόμος | Γαλόνι, γαλ Quart, qt Pint, pt Κύπελλο, γ | 1 γαλίλιο =4 qt 1 qt =2 pt 1 pt =2 c |
| Μονάδες SI | ||
| Ποσότητα | Μονάδα μέτρησης | Σχέση |
| Μήκος | Μέτρα, m εκατοστά, cm Χιλιοστά, mm Νανόμετρα, nm | 1 m =100 cm =10 cm 1 cm =10 mm 1 mm =10 nm |
| Βάρος | Κιλά, kg γραμμάρια, g χιλιοστόγραμμα, mg Μικρογραμμάρια, ug | 1 kg =1000 g =10 g 1 g =10 mg 1 mg =10 mg |
| Τόμος | Λίτρα, L χιλιοστόλιτρα, ml | 1 L =1000 ml =10ml |
Επιπλέον, είναι επίσης δυνατή η μετατροπή μεταξύ των δύο συστημάτων μέτρησης.
Αν το μπλοκ χρυσού ζυγίζει 12 κιλά, πόσες λίβρες ζυγίζει;
1,0 λίβρα (λίβρες) είναι περίπου 0,45 κιλά (κιλά), οπότε βρίσκουμε …
Η σχέση 1,0 λίβρες =0,45 κιλά ξαναγράφεται αρχικά ως αναλογία.
Όταν γράφετε την αναλογία, τοποθετήστε kg στον παρονομαστή και lbs στον αριθμητή, έτσι ώστε αργότερα να ακυρωθούν τα kg και να μείνουν μόνο lbs στην απάντησή μας.
Στη συνέχεια, πολλαπλασιάζουμε τη γνωστή μας τιμή, 12 κιλά, με την αναλογία 1,0 λίβρες/0,45 κιλά.
Μας μένει η λύση:Για κάθε 12 κιλά, υπάρχουν 26 λίρες.
Εύρεση αγνώστων
Η ανάλυση διαστάσεων δεν είναι μόνο χρήσιμη για τη μετατροπή μεταξύ μιας μονάδας σε άλλη, αλλά μπορεί να βοηθήσει στην επίλυση ενός αριθμού διαφορετικών ιδιοτήτων. Είναι σημαντικό να γνωρίζετε πώς σχετίζονται μεγέθη όπως η μάζα, ο όγκος και η πυκνότητα:
| Ποσότητα | Σχέση |
| Πυκνότητα | μάζα/όγκος |
| Ενέργεια | δύναμη✕απόσταση |
| Τόμος | μήκος✕περιοχή |
| Πίεση | δύναμη/περιοχή |
Είναι επίσης όλο και πιο σημαντικό να δίνουμε προσοχή στις μονάδες μέτρησης.
Αν υπάρχουν 150 ml νερού σε ένα δοχείο και το νερό στο δοχείο ζυγίζει 150 γραμμάρια, ποια είναι η πυκνότητα του νερού;
Σε αυτή την περίπτωση, η μάζα δίνεται σε γραμμάρια και ο όγκος σε χιλιοστόλιτρα. Ορίζουμε την πυκνότητα ως μάζα/όγκο, οπότε για αυτήν την περίπτωση η πυκνότητα είναι γραμμάρια/χιλιοστόλιτρο.
Το νερό έχει πυκνότητα 1g/ml.
Παραδείγματα ανάλυσης διαστάσεων στη χημεία
Στη χημεία, η ανάλυση διαστάσεων μπορεί να χρησιμοποιηθεί με τους τρόπους που περιγράφονται παραπάνω, αλλά μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να συσχετίσει τις ποσότητες των χημικών ουσιών σε μια αντίδραση. Οι λόγοι μπορούν να δημιουργηθούν χρησιμοποιώντας στοιχειομετρικές σχέσεις.
CaI2 (s) → Ca (aq) + 2I (aq)
Επειδή υπάρχουν δύο mol ιωδιούχου (I ) για κάθε ένα mol ιωδιούχου ασβεστίου (CaI2 ), μπορεί να γραφτεί η ακόλουθη αναλογία:
Πόσα ιόντα ιωδίου παράγονται όταν 4 mol CaI2 διαλύονται πλήρως;
Για ένα πιο αναλυτικό σεμινάριο, ανατρέξτε στην ενότητα Επίλυση προβλημάτων στοιχειομετρίας.
Περαιτέρω ανάγνωση
- Κατιόντα και ανιόντα
- Ονομασία ιοντικών ενώσεων
- Το ενδιαφέρον στοιχείο Ιώδιο
- Κανόνες διαλυτότητας και διάγραμμα
