Конвертор на концентрация към моларност | w/v % към mol/L

Какво представлява преобразувателят от концентрация към моларност?

Преобразувателят от концентрация към моларност превръща процентна концентрация (маса към обем, записвана като w/v) в моларност — броя молове от дадено вещество, разтворени в един литър разтвор. Необходими са две числа: процентната концентрация и молекулната маса на разтвореното вещество, дадена в грамове на мол.

Какво представлява моларността?

Моларността е начин за измерване на количеството вещество, разтворено в течност. Тя се определя като броя молове разтворено вещество на литър разтвор.

$\text{Моларност (M)} = \frac{\text{молове разтворено вещество}}{\text{обем на разтвора в литри}}$

Единицата е mol/L, често записвана като M. Разтвор на натриев хлорид с концентрация 0,5 M съдържа 0,5 мола натриев хлорид във всеки литър разтвор.

Химичните реакции протичат между частици, а не между грамове. Моларността показва на химика колко частици се съдържат в даден обем, поради което е стандартната единица за изчисления в химията. Международният съюз за чиста и приложна химия (IUPAC) посочва моларността като стандартен начин за изразяване на концентрация.

Формула за преобразуване от процентна концентрация към моларност

$\text{Моларност (M)} = \frac{\text{Процентна концентрация (w/v)} \times 10}{\text{Молекулна маса (g/mol)}}$

Процент w/v означава грамове разтворено вещество на 100 ml разтвор. Умножаването по 10 превръща това в грамове на литър, тъй като един литър е равен на 1 000 ml. Делението на молекулната маса превръща грамовете в молове.

Тази формула работи само за проценти w/v. Процент w/w (маса към маса), който е обичаен при бутилки с концентрирани киселини, изисква също плътността на разтвора (вж. по-долу).

Как се изчислява моларност от процентна концентрация

1. Умножете процентната концентрация по 10. Така получавате концентрацията в грамове на литър.
2. Разделете това число на молекулната маса на веществото, в грамове на мол.
3. Резултатът е моларността в mol/L.

Защо формулата работи

Разтвор с концентрация 5% w/v съдържа 5 грама разтворено вещество в 100 ml разтвор.

1. Грамове на литър: 5 g × 10 = 50 g/L.
2. Молове на литър: 50 g/L ÷ молекулна маса (g/mol) = mol/L.

Решен пример

Разтворът е 5% (w/v) натриев хлорид (NaCl). Молекулната маса на NaCl е 58,44 g/mol.

$\text{Моларност} = \frac{5 \times 10}{58.44} = 0.856 \text{ mol/L}$

Разтвор на NaCl с концентрация 5% е приблизително 0,856 M.

Други примери

• Физиологичен разтвор (0,9% NaCl): (0,9 × 10) ÷ 58,44 = 0,154 M
• 5% разтвор на глюкоза (C₆H₁₂O₆, 180,16 g/mol): (5 × 10) ÷ 180,16 = 0,278 M
• 10% разтвор на натриев хидроксид (NaOH, 40,00 g/mol): (10 × 10) ÷ 40,00 = 2,50 M

Как се използва конверторът

1. Въведете процентната концентрация (w/v), число между 0 и 100.
2. Въведете молекулната маса на веществото в g/mol. Тя трябва да е по-голяма от 0.
3. Моларността се показва автоматично в mol/L.
4. Използвайте бутона за копиране, за да копирате резултата.

Резултатите под 10 mol/L се показват с три значими цифри. Резултатите от 10 mol/L нагоре се показват с един знак след десетичната запетая.

Обичайни молекулни маси

Други начини за изразяване на концентрация

Молалността (m) е броят молове разтворено вещество на килограм разтворител, а не на разтвор. Тя не се променя с температурата, затова учените я използват при изчисления на температурата на замръзване и температурата на кипене.

$\text{Молалност (m)} = \frac{\text{молове разтворено вещество}}{\text{маса на разтворителя в kg}}$

Масовият процент (w/w) е броят грамове разтворено вещество на 100 грама разтвор. Той е обичаен при бутилки с концентрирани киселини и основи. Преобразуването му в моларност изисква плътността на разтвора:

$\text{Моларност} = \frac{\text{Масов процент} \times \text{плътност (g/mL)} \times 10}{\text{Молекулна маса}}$

Обемният процент (v/v) се използва за смеси от течност в течност, например етанол във вода. Разтвор на етанол с концентрация 70% v/v съдържа 70 ml етанол на 100 ml общ разтвор.

Нормалността (N) е броят грам-еквиваленти на литър. Тя се среща в по-старата литература за титруване, но в съвременната химия до голяма степен е заменена от моларността.

Ограничения на точността

Самото преобразуване е точно при процент w/v. Процентът w/v вече отчита грамовете разтворено вещество в определен обем разтвор, затова плътността на разтвора не участва в изчислението. Грешките произтичат от въведените числа.

• Погрешно използване на процент w/w: Концентрираните киселини и основи са означени по маса (w/w), а не по обем. Концентрираната солна киселина е приблизително 37% w/w при плътност около 1,19 g/mL, което съответства на около 44% w/v или приблизително 12,1 mol/L. Въвеждането на 37 вместо 44 занижава моларността с около една шеста. Първо преобразувайте с формулата за плътност по-горе.
• Много плътни разтвори: Процентът w/v може да надхвърли 100, когато разтворът е много по-плътен от водата. Концентрираната сярна киселина, приблизително 96% w/w при плътност 1,84 g/mL, е приблизително 177% w/v или около 18 mol/L. Този преобразувател приема проценти само от 0 до 100, затова стойностите над 100 трябва да се изчислят ръчно.
• Температура: Обемът на разтвора се променя с температурата, затова моларността се изменя леко при промяна на температурата. Молалността не се променя, защото се основава на маса, а не на обем.
• Хидратирани съединения: Някои съединения включват вода в кристалната си структура и това променя молекулната им маса. Безводният меден сулфат (CuSO₄) има молекулна маса 159,61 g/mol. Медният сулфат пентахидрат (CuSO₄·5H₂O) има молекулна маса 249,68 g/mol, с над 50% по-висока стойност. Използването на грешната стойност дава значително неточна моларност.
• Чистота на реактива: Търговските химикали рядко са с чистота 100%. Реактив, означен като чист 98%, съдържа 2% други вещества по маса, което леко намалява действителната моларност на разтвор, приготвен от него.

Често задавани въпроси

Каква е разликата между моларност и молалност?

Моларността е броят молове разтворено вещество на литър разтвор. Молалността е броят молове разтворено вещество на килограм разтворител. Моларността се променя леко с температурата, защото обемът на течността се променя с температурата. Молалността остава постоянна, защото масата не се променя с температурата.

Защо моларността се използва по-често от процентната концентрация?

Химичните реакции протичат между молекули, а моларността директно показва колко мола от дадено вещество се съдържат в определен обем. Процентната концентрация показва масата, която трябва да се преобразува в молове, преди да бъде полезна при изчисления на реакции.

Как се преобразува моларност обратно в процентна концентрация?

Преобразувайте формулата в обратна посока:

$\text{Процентна концентрация (w/v)} = \frac{\text{Моларност} \times \text{Молекулна маса}}{10}$

Разтвор на натриев хлорид с концентрация 0,5 M е равен на (0,5 × 58,44) ÷ 10 = 2,92% w/v.

Работи ли тази формула за проценти маса към маса (w/w)?

Не. Формулата на тази страница е само за проценти w/v. Преобразуването на процент w/w в моларност изисква плътността на разтвора, като се използва формулата, дадена по-горе в раздела „Други начини за изразяване на концентрация“.

Влияе ли плътността на разтвора върху резултата?

Не. Процентът w/v вече посочва грамовете разтворено вещество на 100 ml разтвор, така че обемът е фиксиран от дефиницията и плътността отпада от изчислението. Плътност е необходима само за преобразуване на процент w/w, който посочва грамове на 100 грама разтвор, в процент w/v или моларност.

Как се приготвя разтвор с определена моларност?

Изчислете необходимата маса по формулата Маса (g) = Моларност (mol/L) × Обем (L) × Молекулна маса (g/mol). Претеглете тази маса, разтворете я в обем разтворител, по-малък от крайния, прехвърлете разтвора в мерителна колба и след това добавете разтворител до маркировката. Добавянето на разтворител до пълния обем, преди разтвореното вещество да се е разтворило, е честа грешка, тъй като може да направи крайния обем твърде голям.

Източници

1. IUPAC Gold Book – Количествена концентрация
2. Химически справочник на NIST
3. Харис, Д. К. (2015). Количествен химичен анализ (9-о изд.). W. H. Freeman and Company.
4. Фармакопея на Съединените щати (USP)