Analytische chemie/Rekenen

Binnen de analytische chemie neemt rekenen een belangrijke plaats in. Ondanks het grote aantal mogelijke analyses is het aantal basisbewerkingen vrij klein. Door een kleine set basisformules flexibel te combineren of te herschikken wordt het grote aantal noodzakelijke berekeningen mogelijk.

Definities

De lijst met definities is alfabetisch gerangschikt. Het komt dus voor dat je voor sommige begrippen later in de lijst moet kijken voor een nette beschrijving.

  Concentratie: Het aantal mol van een component per eenheid van volume. De eenheid van concentratie is mol.l ^{- 1}.

Strikt formeel klopt de eenheid van concentratie niet. Zo moet in ieder geval de m³ als eenheid van volume genomen worden. Binnen de analytische chemie is het gebruikelijk hiervoor de liter te gebruiken. Door de (verplichte) vermelding van de eenheid wordt aangegeven hoe de eenheden gebruikt worden.

  Eenheid van volume: Als eenheid van volume wordt gebruik gemaakt van de liter. De eenheid van volume is liter, afgekort: l.

Strikt formeel klopt deze eenheid niet. In het SI moet in elk geval de m³ als eenheid van volume genomen worden.

  Massa-concentratie: Het aantal gram van een component per eenheid van volume.

  Mol: Het aantal deeltjes koolstof in 12,000 gram koolstof-12. De eenheid van aantal deeltjes is mol.

Het betreft hier een puur aantal. Hoewel het aantal gedefinieerd is op basis van het element koolstof, is het aantal belangrijk, niet de stof waarop het gebaseerd is. Hoewel de massa van een mol lood veel groter is dan de massa van een mol koolstof, is het aantal deeltjes precies gelijk. Alleen: de deeltjes zijn per stuk zwaarder. Zie ook: Chemie Centraal

  Wetenschappelijke notatie: Een getal wordt geschreven als een getal tussen de 1 en de 10. De grootte-orde wordt aangegeven door de macht van 10

Basisformules

In de lijst met basisformules komen we opnieuw veel van de definities tegen. Daarnaast is meteen aangegeven welke symbolen verder gebruikt zullen worden voor de verschillende grootheden.

Concentratie

Op basis van mol

$c={\frac {n}{V}}$

Hierin is:

c: concentratie (mol.l -1) n: aantal (mol) V: volume (l)

Op basis van massa

De concentratie wordt soms ook in andere eenheden opgegeven, bijvoorbeeld in massa.volume ^{- 1}. De formule krijgt dan een iets andere vorm, maar blijft in essentie gelijk. Het is niet noodzakelijk dat de massa-eenheid gram is. Dat kan ook mg, μg of pg zijn.

$c_{m}={\frac {m}{V}}$

Hierin is:

$c_{m}$: massaconcentratie (gram.l -1) m: massa (gram) V: volume (l)

Massa

$m=n*M$

Hierin is:

m: massa (gram) n: aantal (mol) M: molaire massa (gram.mol - 1)

Betrouwbaarheid

Bij berekeningen is altijd de vraag aanwezig hoe betrouwbaar de uitkomst moet zijn. Bij het opgeven van de afstand tussen twee plaatsen is een aanduiding als 25 kilometer doorgaans nauwkeurig genoeg. Niemand zal problemen maken als de werkelijke afstand maar 24525 meter blijkt te zijn en ook over 25500 zal niet snel iemand moeilijk doen. Iets anders wordt het voor de wegenbouwer die de zesbaans snelweg tussen beide plaatsen moet aanleggen. Het kilometertje verschil is net zijn winstmarge.

Bij de uitkomsten van berekeningen zal hier ook steeds op gelet moeten worden. Bovendien speelt ook mee dat veel uitkomsten in de analytische chemie niet direct meetresultaten zijn. De meetresultaten moeten op een of andere manier verwerkt worden. De betrouwbaarheid van de meetresultaten komt uiteraard terug in die van de uiteindelijk analytische antwoorden. In onderstaande paragrafen komen een aantal algemene regels aan de orde.

Significante cijfers

  Significante cijfers in een getal zijn cijfers waarvan de betrouwbaarheid vast staat

Hoe meer cijfers van een getal betrouwbaar vast staan, hoe betrouwbaarder het getal als geheel is. Bovenstaande definitie is nog niet helemaal compleet. Voor de "nul" gelden nog twee aanvullende regels:

• voorloopnullen, nullen die voor het eerste cijfer ongelijk nul staan, tellen niet mee
• naloopnullen tellen wel mee.

In ondertsaande voorbeelden wordt een en ander toegelicht:

Getal	Aantal significante cijfers	Commentaar
254	3
25,4	3	Het inpassen van de komma heeft geen invloed op het aantal
2540	4	De naloopnul telt mee als significant cijfer
0,254	3	De voorloopnul telt niet mee als significant cijfer
2,54 * 10 -1	3	De notatie met behulp van machten van tien (zogenaamde wetenschappelijke notatie) verandert niets aan het aantal significante cijfers vergeleken met het bovenstaande voorbeeld.
2,54 * 10 3	3	De notatie met behulp van machten van tien verandert nu wel iets aan het aantal significante cijfers vergeleken met het derde voorbeeld. De macht van 10 heeft geen invloed op het aantal significante cijfers. Dit maakt ook meteen de betekenis duidelijk van het gebnruik van wetenschappelijke notatie.

Chemisch rekenen

Bij Chemisch rekenen staat de vraag centraal op welke wijze meetgegevens tot analytisch betekenisvolle gegevens verwerkt kunnen worden. Doorgaans moeten de ruwe meetgegevens bewerkt worden, voordat een zinvol resultaat bereikt is.