Συγκέντρωση σε όρους μοριακότητας

Ένα από τα πιο δημοφιλή μέτρα που χρησιμοποιούνται για την ποσοτικοποίηση της συγκέντρωσης ενός διαλύματος είναι η μοριακότητα (M), η οποία δείχνει τον αριθμό των γραμμομορίων διαλυμένης ουσίας ανά λίτρο διαλύματος (moles/Liter).

Η μοριακότητα είναι μια μονάδα μέτρησης που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό του όγκου ενός διαλύτη ή της ποσότητας μιας διαλυμένης ουσίας.

Ο τύπος C1V1 =C2V2, 

όπου, c είναι η συγκέντρωση και το V είναι ο όγκος, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να περιγράψει τη σχέση μεταξύ δύο διαλυμάτων που περιέχουν την ίδια ποσότητα γραμμομορίων διαλυμένης ουσίας.

• Η αραίωση είναι η διαδικασία που κάνει ένα διάλυμα λιγότερο συμπυκνωμένο προσθέτοντας περισσότερο διαλύτη σε αυτό.

• Η μονάδα SI είναι μια νέα έκδοση του μετρικού συστήματος που χρησιμοποιείται ευρέως στην επιστήμη.

• μοριακότητα:Ο αριθμός γραμμομορίων διαλυμένης ουσίας ανά λίτρο διαλύματος, που αντιπροσωπεύει τη συγκέντρωση μιας χημικής ουσίας στο διάλυμα.

Η ποσότητα της διαλυμένης ουσίας σε ένα διάλυμα εκφρασμένη ως ποσοστό.

Στη χημεία, η μοριακότητα (Μ) ενός διαλύματος, που είναι ο αριθμός των γραμμομορίων διαλυμένης ουσίας ανά λίτρο διαλύματος, χρησιμοποιείται συνήθως για να εκφράσει τη συγκέντρωσή του. Η μοριακή συγκέντρωση (ci) προκύπτει από τον αριθμό των γραμμομορίων διαλυμένης ουσίας (ni) από τον συνολικό όγκο (V) του:

ci =ni / V

Το Mol/m3 είναι η μονάδα SI για τη μοριακή συγκέντρωση. Το Mol/L, από την άλλη πλευρά, είναι μια πιο συχνά χρησιμοποιούμενη μονάδα για μοριακότητα. One Molar, ή 1 M, είναι ένα διάλυμα που περιέχει 1 mole διαλυμένης ουσίας ανά 1 λίτρο διαλύματος (1 mol/L). Η ακόλουθη εξίσωση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μετατροπή mol/L σε mol/m3.

1 mol/L =1 mol/dm3 =1 mol dm-3 =1 M =1000 mol/m3

Υπολογισμός μοριακότητας

Ο αριθμός των γραμμομορίων διαλυμένης ουσίας πρέπει να διαιρεθεί με τα συνολικά λίτρα διαλύματος που παράγονται για να προσδιοριστεί η μοριακότητα ενός διαλύματος. Εάν η ποσότητα της διαλυμένης ουσίας δίνεται σε γραμμάρια, πρέπει πρώτα να προσδιορίσουμε τον αριθμό των γραμμομορίων διαλυμένης ουσίας χρησιμοποιώντας τη μοριακή μάζα της διαλυμένης ουσίας και στη συνέχεια να χρησιμοποιήσουμε τον αριθμό των γραμμομορίων και τον συνολικό όγκο για να πάρουμε τη μοριακότητα.

Χρήση γραμμομοριακότητας και μοριακών γραμμών για τον υπολογισμό του όγκου

Δεδομένης της μοριακότητας του διαλύματος, μπορούμε επίσης να προσδιορίσουμε τον όγκο που απαιτείται για να επιτευχθεί μια καθορισμένη μάζα σε γραμμάρια. Αυτό είναι ευεργετικό για συγκεκριμένες διαλυμένες ουσίες που είναι δύσκολο να μαζευτούν με ισορροπία. Το διβοράνιο (B2H6), για παράδειγμα, είναι ένα χρήσιμο αντιδραστήριο οργανικής σύνθεσης, αλλά είναι επίσης πολύ δηλητηριώδες και εύφλεκτο. Όταν το διβοράνιο διαλύεται σε τετραϋδροφουράνιο, είναι ασφαλέστερη η χρήση και η μεταφορά (THF).

Για να ληφθούν 4,0 g BH3, πόσα χιλιοστόλιτρα διαλύματος BH3-THF 3,0 M χρειάζονται;

Αρχικά, διαιρέστε τη μάζα με το μοριακό βάρος για να μετατρέψετε γραμμάρια BH3 σε mole.

4,0 g BH3 / 13,84g mole-1 BH3=0,29 moles BH3

Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτήν και τη δηλωμένη μοριακότητα (3,0 M) για να προσδιορίσουμε τον όγκο που απαιτείται για να λάβουμε 4,0 g μόλις καταλάβουμε ότι χρειαζόμαστε 0,29 moles BH3.

ci=ni/V

3,0 M=0,29moles BH3  / V 

V=0,1L

Τώρα που γνωρίζουμε ότι υπάρχουν 4,0 g BH3 σε 0,1 L, μπορούμε να υπολογίσουμε ότι απαιτούνται 100 mL διαλύματος για να ληφθούν 4,0 g BH3.

Αραίωση

Η αραίωση είναι η διαδικασία μείωσης της συγκέντρωσης μιας διαλυμένης ουσίας σε ένα διάλυμα με την προσθήκη περισσότερου διαλύτη. Η εξίσωση C1V1 =C2V2 αντιπροσωπεύει αυτή τη σχέση, με τα c1 και c2 να αντιπροσωπεύουν την αρχική και την τελική συγκέντρωση και τα V1 και V2 να αντιπροσωπεύουν τον αρχικό και τον τελικό όγκο του διαλύματος.

Παράδειγμα

Ένας επιστήμονας έχει διαθέσιμο διάλυμα υδροχλωρικού οξέος (HCl) 5,0 M, αλλά το νέο του πείραμα απαιτεί 150,0 mL 2,0 M HCl. Για να φτιάξετε 150,0 mL 2,0 M HCl, πόσο νερό και πόσο HCl 5,0 M πρέπει να χρησιμοποιήσει ο επιστήμονας;

C1V1 =C2V2

Η συγκέντρωση και ο όγκος του αρχικού διαλύματος, που είναι 5,0 M HCl, είναι c1 και V1. Η συγκέντρωση και ο όγκος του επιθυμητού διαλύματος, ή 150,0 mL διαλύματος HCl 2,0 Μ, είναι c2 και V2. Επειδή και οι δύο πλευρές του υπολογισμού χρησιμοποιούν χιλιοστόλιτρα, δεν χρειάζεται ακόμη να μετατρέψετε τον όγκο σε λίτρα. Επομένως:

(5,0 M HCl ) ( V1 ) =( 2,0 M HCl ) ( 150,0 mL )

V1 =60,0 mL 5,0 M HCl

Εάν χρησιμοποιούνται 60,0 mL HCl 5,0 M για τη δημιουργία του επιθυμητού διαλύματος, η ποσότητα νερού που απαιτείται για την αραίωση του στη σωστή μοριακότητα και όγκο μπορεί να υπολογιστεί ως εξής:

150,0 χιλιοστόλιτρα – 60,0 χιλιοστόλιτρα =90,0 χιλιοστόλιτρα

Για να φτιάξει 150,0 mL HCl 2,0 M, ο επιστήμονας θα απαιτήσει 60,0 mL 5,0 M HCl και 90,0 mL νερό.

Συμπέρασμα

Ένα από τα πιο δημοφιλή μέτρα που χρησιμοποιούνται για την ποσοτικοποίηση της συγκέντρωσης ενός διαλύματος είναι η μοριακότητα (M), η οποία δείχνει τον αριθμό των γραμμομορίων διαλυμένης ουσίας ανά λίτρο διαλύματος (moles/Liter). Η μοριακότητα είναι μια μονάδα μέτρησης που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό του όγκου ενός διαλύτη ή της ποσότητας μιας διαλυμένης ουσίας.