Convertidor de Concentració a Molaritat

Introducció

El Convertidor de Concentració a Molaritat és una eina essencial per a químics, tècnics de laboratori, estudiants i investigadors que necessiten convertir la concentració percentual (p/v) d'una substància a la seva molaritat. La molaritat, una unitat fonamental en química, representa el nombre de mols de solut per litre de solució i és crucial per preparar solucions amb concentracions precises. Aquest convertidor simplifica el procés de conversió requerint només dues entrades: la concentració percentual de la substància i el seu pes molecular. Tant si estàs preparant reactius de laboratori, analitzant formulacions farmacèutiques o estudiant reaccions químiques, aquesta eina proporciona càlculs de molaritat ràpids i precisos.

Què és la Molaritat?

La molaritat (M) es defineix com el nombre de mols de solut per litre de solució. És una de les maneres més comunes d'expressar la concentració en química i es representa per la fórmula:

$\text{Molaritat (M)} = \frac{\text{mols de solut}}{\text{volum de solució en litres}}$

La molaritat és particularment útil perquè relaciona directament la quantitat de substància (en mols) amb el volum de solució, fent-la ideal per a càlculs estequiomètrics en reaccions químiques. La unitat estàndard per a la molaritat és mol/L, sovint abreujada com M (molar).

La Fórmula de Conversió

Per convertir de concentració percentual (p/v) a molaritat, utilitzem la següent fórmula:

$\text{Molaritat (M)} = \frac{\text{Concentració Percentual (p/v)} \times 10}{\text{Pes Molecular (g/mol)}}$

On:

• La concentració percentual (p/v) és la massa de solut en grams per 100 mL de solució
• El factor 10 converteix de g/100mL a g/L
• El pes molecular és la massa d'un mol de la substància en g/mol

Explicació Matemàtica

Desglossem per què funciona aquesta fórmula:

1. Una concentració percentual p/v de X% significa X grams de solut per 100 mL de solució.
2. Per convertir a grams per litre, multipliquem per 10 (ja que 1 L = 1000 mL): $\text{Concentració en g/L} = \text{Concentració Percentual} \times 10$
3. Per convertir de grams a mols, dividim pel pes molecular: $\text{Concentració en mol/L} = \frac{\text{Concentració en g/L}}{\text{Pes Molecular (g/mol)}}$
4. Combinant aquests passos, obtenim la nostra fórmula de conversió.

Com Utilitzar el Convertidor de Concentració a Molaritat

Segueix aquests senzills passos per convertir la concentració percentual a molaritat:

1. Introdueix la Concentració Percentual: Introdueix la concentració percentual (p/v) de la teva solució al primer camp. Aquest valor ha de ser entre 0 i 100%.
2. Introdueix el Pes Molecular: Introdueix el pes molecular del solut en g/mol al segon camp.
3. Calcula: Fes clic al botó "Calcular Molaritat" per realitzar la conversió.
4. Veure Resultats: La molaritat calculada es mostrarà en mol/L (M).
5. Copia Resultats: Utilitza el botó de còpia per copiar el resultat al teu portapapers si cal.

Requisits d'Entrada

• Concentració Percentual: Ha de ser un número positiu entre 0 i 100.
• Pes Molecular: Ha de ser un número positiu superior a zero.

Exemple de Càlcul

Anem a convertir una solució de clorur sòdic (NaCl) al 5% (p/v) a molaritat:

1. Concentració Percentual: 5%
2. Pes Molecular del NaCl: 58.44 g/mol
3. Utilitzant la fórmula: Molaritat = (5 × 10) ÷ 58.44
4. Molaritat = 0.856 mol/L o 0.856 M

Això vol dir que una solució de NaCl al 5% (p/v) té una molaritat de 0.856 M.

Representació Visual de la Molaritat

Visualització de la Molaritat 1 Litre de Solució Molecules de Solut

Molaritat (M) = mols de solut / volum de solució (L) % Concentració Molaritat

Aplicacions Pràctiques

Entorns de Laboratori

En entorns de laboratori, la molaritat és la unitat de concentració preferida per:

1. Preparar Solucions Buffer: La molaritat precisa és crucial per mantenir el pH en experiments bioquímics.
2. Experiments de Titració: Càlculs de molaritat precisos asseguren punts d'equivalència correctes.
3. Estudis de Cinètica de Reaccions: La molaritat afecta directament les velocitats de reacció i els constants d'equilibri.
4. Anàlisi Espectrofotomètrica: Solucions estàndard de molaritat coneguda s'utilitzen per a corbes de calibratge.

Indústria Farmacèutica

La indústria farmacèutica depèn de càlculs de molaritat precisos per:

1. Formulació de Medicaments: Assegurant concentracions correctes d'ingredients actius.
2. Control de Qualitat: Verificant la concentració de solucions farmacèutiques.
3. Proves d'Estabilitat: Monitoritzant canvis de concentració al llarg del temps.
4. Assaigs Clínics: Preparant dosis precises per a proves.

Acadèmic i Investigació

En entorns acadèmics i d'investigació, els càlculs de molaritat són essencials per:

1. Síntesi Química: Assegurant proporcions correctes de reactius.
2. Assaigs Bioquímics: Preparant solucions d'enzims i substrats.
3. Mitjans de Cultiu Cel·lular: Creant condicions òptimes de creixement per a cèl·lules.
4. Anàlisi Ambiental: Mesurant concentracions de contaminants en mostres d'aigua.

Substàncies Comunes i Els Seus Pesos Moleculars

Per ajudar-te amb els teus càlculs, aquí tens una taula de substàncies comunes i els seus pesos moleculars:

Substància	Fórmula Química	Pes Molecular (g/mol)
Clorur Sòdic	NaCl	58.44
Glucosa	C₆H₁₂O₆	180.16
Hidroxid Sòdic	NaOH	40.00
Àcid Clorhídric	HCl	36.46
Àcid Sulfúric	H₂SO₄	98.08
Permanganat de Potassi	KMnO₄	158.03
Clorur de Calci	CaCl₂	110.98
Bicarbonat Sòdic	NaHCO₃	84.01
Àcid Acètic	CH₃COOH	60.05
Etanol	C₂H₅OH	46.07

Altres Expressions de Concentració

Tot i que la molaritat s'utilitza àmpliament, hi ha altres maneres d'expressar la concentració:

Molalitat (m)

La molalitat es defineix com el nombre de mols de solut per quilogram de dissolvent:

$\text{Molalitat (m)} = \frac{\text{mols de solut}}{\text{massa de dissolvent en kg}}$

La molalitat és preferida per a aplicacions on hi ha canvis de temperatura, ja que no depèn del volum, que pot canviar amb la temperatura.

Percentatge de Massa (% p/p)

El percentatge de massa és la massa de solut dividida per la massa total de la solució, multiplicada per 100:

$\text{Percentatge de Massa} = \frac{\text{massa de solut}}{\text{massa total de la solució}} \times 100\%$

Percentatge de Volum (% v/v)

El percentatge de volum és el volum de solut dividit pel volum total de la solució, multiplicat per 100:

$\text{Percentatge de Volum} = \frac{\text{volum de solut}}{\text{volum total de la solució}} \times 100\%$

Normalitat (N)

La normalitat és el nombre d'equivalents grams de solut per litre de solució:

$\text{Normalitat (N)} = \frac{\text{equivalents grams de solut}}{\text{volum de solució en litres}}$

La normalitat és particularment útil per a reaccions àcid-base i redox.

Conversió Entre Diferents Unitats de Concentració

Convertint Molaritat a Molalitat

Si es coneix la densitat de la solució, la molaritat es pot convertir a molalitat:

$\text{Molalitat} = \frac{\text{Molaritat}}{\text{densitat de la solució - (Molaritat × Pes Molecular × 0.001)}}$

Convertint Percentatge de Massa a Molaritat

Per convertir de percentatge de massa (p/p) a molaritat:

$\text{Molaritat} = \frac{\text{Percentatge de Massa} \times \text{densitat de la solució} \times 10}{\text{Pes Molecular}}$

On la densitat és en g/mL.

Història de la Molaritat

El concepte de molaritat té les seves arrels en el desenvolupament de l estequiometria i la química de solucions als segles XVIII i XIX. El terme "mole" va ser introduït per Wilhelm Ostwald a finals del segle XIX, derivat de la paraula llatina "moles" que significa "massa" o "munt".

La definició moderna del mole va ser estàndarditzada el 1967 per l'Oficina Internacional de Pesos i Mesures (BIPM) com la quantitat de substància que conté tants entitats elementals com hi ha àtoms en 12 grams de carboni-12. Aquesta definició es va perfeccionar encara més el 2019 per basar-se en la constant d'Avogadro (6.02214076 × 10²³).

La molaritat es va convertir en una manera estàndard d'expressar la concentració a mesura que la química analítica es va desenvolupar, proporcionant un vincle directe entre la quantitat de substància i el volum de solució, que és particularment útil per a càlculs estequiomètrics en reaccions químiques.

Exemples de Codi per Calcular la Molaritat

Aquí hi ha exemples en diversos llenguatges de programació per calcular la molaritat a partir de la concentració percentual:

1' Fórmula d'Excel per calcular la molaritat
2=IF(AND(A1>0,A1<=100,B1>0),(A1*10)/B1,"Entrada no vàlida")
3
4' On:
5' A1 = Concentració percentual (p/v)
6' B1 = Pes molecular (g/mol)
7

1def calculate_molarity(percentage_concentration, molecular_weight):
2    """
3    Calcular la molaritat a partir de la concentració percentual (p/v) i el pes molecular.
4    
5    Args:
6        percentage_concentration: Concentració percentual (p/v) de la solució (0-100)
7        molecular_weight: Pes molecular del solut en g/mol
8        
9    Returns:
10        Molaritat en mol/L
11    """
12    if percentage_concentration < 0 or percentage_concentration > 100:
13        raise ValueError("La concentració percentual ha de ser entre 0 i 100")
14    if molecular_weight <= 0:
15        raise ValueError("El pes molecular ha de ser superior a 0")
16        
17    molarity = (percentage_concentration * 10) / molecular_weight
18    return molarity
19
20# Exemple d'ús
21percentage = 5  # Solució de NaCl al 5%
22mw_nacl = 58.44  # g/mol
23molarity = calculate_molarity(percentage, mw_nacl)
24print(f"La molaritat d'una solució de {percentage}% de NaCl és {molarity:.3f} M")
25

1function calculateMolarity(percentageConcentration, molecularWeight) {
2  // Validar entrades
3  if (percentageConcentration < 0 || percentageConcentration > 100) {
4    throw new Error("La concentració percentual ha de ser entre 0 i 100");
5  }
6  if (molecularWeight <= 0) {
7    throw new Error("El pes molecular ha de ser superior a 0");
8  }
9  
10  // Calcular la molaritat
11  const molarity = (percentageConcentration * 10) / molecularWeight;
12  return molarity;
13}
14
15// Exemple d'ús
16const percentage = 5; // Solució de NaCl al 5%
17const mwNaCl = 58.44; // g/mol
18try {
19  const molarity = calculateMolarity(percentage, mwNaCl);
20  console.log(`La molaritat d'una solució de ${percentage}% de NaCl és ${molarity.toFixed(3)} M`);
21} catch (error) {
22  console.error(error.message);
23}
24

1public class MolarityCalculator {
2    /**
3     * Calcular la molaritat a partir de la concentració percentual (p/v) i el pes molecular
4     * 
5     * @param percentageConcentration Concentració percentual (p/v) de la solució (0-100)
6     * @param molecularWeight Pes molecular del solut en g/mol
7     * @return Molaritat en mol/L
8     * @throws IllegalArgumentException si les entrades són no vàlides
9     */
10    public static double calculateMolarity(double percentageConcentration, double molecularWeight) {
11        if (percentageConcentration < 0 || percentageConcentration > 100) {
12            throw new IllegalArgumentException("La concentració percentual ha de ser entre 0 i 100");
13        }
14        if (molecularWeight <= 0) {
15            throw new IllegalArgumentException("El pes molecular ha de ser superior a 0");
16        }
17        
18        return (percentageConcentration * 10) / molecularWeight;
19    }
20    
21    public static void main(String[] args) {
22        double percentage = 5; // Solució de NaCl al 5%
23        double mwNaCl = 58.44; // g/mol
24        
25        try {
26            double molarity = calculateMolarity(percentage, mwNaCl);
27            System.out.printf("La molaritat d'una solució de %.1f%% de NaCl és %.3f M%n", percentage, molarity);
28        } catch (IllegalArgumentException e) {
29            System.err.println(e.getMessage());
30        }
31    }
32}
33

1#include <iostream>
2#include <iomanip>
3#include <stdexcept>
4
5/**
6 * Calcular la molaritat a partir de la concentració percentual (p/v) i el pes molecular
7 * 
8 * @param percentageConcentration Concentració percentual (p/v) de la solució (0-100)
9 * @param molecularWeight Pes molecular del solut en g/mol
10 * @return Molaritat en mol/L
11 * @throws std::invalid_argument si les entrades són no vàlides
12 */
13double calculateMolarity(double percentageConcentration, double molecularWeight) {
14    if (percentageConcentration < 0 || percentageConcentration > 100) {
15        throw std::invalid_argument("La concentració percentual ha de ser entre 0 i 100");
16    }
17    if (molecularWeight <= 0) {
18        throw std::invalid_argument("El pes molecular ha de ser superior a 0");
19    }
20    
21    return (percentageConcentration * 10) / molecularWeight;
22}
23
24int main() {
25    double percentage = 5; // Solució de NaCl al 5%
26    double mwNaCl = 58.44; // g/mol
27    
28    try {
29        double molarity = calculateMolarity(percentage, mwNaCl);
30        std::cout << "La molaritat d'una solució de " << percentage << "% de NaCl és " 
31                  << std::fixed << std::setprecision(3) << molarity << " M" << std::endl;
32    } catch (const std::invalid_argument& e) {
33        std::cerr << e.what() << std::endl;
34    }
35    
36    return 0;
37}
38

Exemples amb Diferents Substàncies

Exemple 1: Solució de Clorur Sòdic (NaCl)

Una solució salina normal al 0.9% (p/v) de clorur sòdic és comunament utilitzada en entorns mèdics.

• Concentració Percentual: 0.9%
• Pes Molecular del NaCl: 58.44 g/mol
• Molaritat = (0.9 × 10) ÷ 58.44 = 0.154 M

Exemple 2: Solució de Glucosa

Una solució de glucosa al 5% (p/v) s'utilitza sovint per a teràpia intravenosa.

• Concentració Percentual: 5%
• Pes Molecular de la Glucosa (C₆H₁₂O₆): 180.16 g/mol
• Molaritat = (5 × 10) ÷ 180.16 = 0.278 M

Exemple 3: Solució de Hidroxid Sòdic

Una solució de hidroxid sòdic al 10% (p/v) s'utilitza en diversos procediments de laboratori.

• Concentració Percentual: 10%
• Pes Molecular del NaOH: 40.00 g/mol
• Molaritat = (10 × 10) ÷ 40.00 = 2.5 M

Exemple 4: Solució d'Àcid Clorhídric

Una solució d'àncid clorhídric al 37% (p/v) és una forma concentrada comuna.

• Concentració Percentual: 37%
• Pes Molecular de l'HCl: 36.46 g/mol
• Molaritat = (37 × 10) ÷ 36.46 = 10.15 M

Consideracions de Precisió i Exactitud

Quan treballis amb càlculs de molaritat, considera aquests factors per assegurar precisió i exactitud:

1. Xifres Significatives: Expressa la molaritat final amb el nombre apropiat de xifres significatives basades en les teves dades d'entrada.

2. Efectes de Temperatura: Els volums de solució poden canviar amb la temperatura, afectant la molaritat. Per a aplicacions crítiques de temperatura, considera utilitzar la molalitat en lloc de la molaritat.

3. Variacions de Densitat: Per a solucions molt concentrades, la densitat pot diferir significativament de l'aigua, afectant l'exactitud de la conversió de p/v a molaritat.

4. Puresa dels Soluts: Considera la puresa dels teus soluts quan calculis la molaritat per a aplicacions precises.

5. Estats d'Hidratació: Alguns compostos existeixen en formes hidratades (per exemple, CuSO₄·5H₂O), la qual cosa afecta el seu pes molecular.

Preguntes Freqüents

Quina és la diferència entre molaritat i molalitat?

Molaritat (M) és el nombre de mols de solut per litre de solució, mentre que molalitat (m) és el nombre de mols de solut per quilogram de dissolvent. La molaritat depèn del volum, que canvia amb la temperatura, mentre que la molalitat és independent de la temperatura perquè es basa en la massa.

Per què és important la molaritat en química?

La molaritat és important perquè relaciona directament la quantitat de substància (en mols) amb el volum de solució, fent-la ideal per a càlculs estequiomètrics en reaccions químiques. Permet als químics preparar solucions amb concentracions precises i predir els resultats de les reaccions químiques.

Com puc convertir la molaritat a concentració percentual?

Per convertir de molaritat a concentració percentual (p/v), utilitza la següent fórmula:

$\text{Concentració Percentual (p/v)} = \frac{\text{Molaritat (M)} \times \text{Pes Molecular (g/mol)}}{10}$

Per exemple, per convertir una solució de NaCl de 0.5 M a concentració percentual:

• Molaritat: 0.5 M
• Pes Molecular del NaCl: 58.44 g/mol
• Concentració Percentual = (0.5 × 58.44) ÷ 10 = 2.92%

Puc utilitzar aquest convertidor per a solucions amb múltiples soluts?

No, aquest convertidor està dissenyat per a solucions amb un sol solut. Per a solucions amb múltiples soluts, hauries de calcular la molaritat de cada component per separat en funció de la seva concentració individual i pes molecular.

Com afecta la temperatura als càlculs de molaritat?

La temperatura afecta el volum d'una solució, que pot canviar la molaritat. A mesura que la temperatura augmenta, els líquids generalment s'expandeixen, disminuint la molaritat. Per a aplicacions sensibles a la temperatura, la molalitat (mols per kg de dissolvent) és sovint preferida ja que no depèn del volum.

Quina és la relació entre molaritat i densitat?

Per a solucions on la densitat difereix significativament de l'aigua (1 g/mL), la conversió senzilla entre concentració percentual (p/v) i molaritat esdevé menys precisa. Per a càlculs més precisos amb solucions concentrades, hauries d'incorporar la densitat de la solució:

$\text{Molaritat (M)} = \frac{\text{Concentració Percentual (p/v)} \times \text{densitat (g/mL)} \times 10}{\text{Pes Molecular (g/mol)}}$

Com puc preparar una solució de molaritat específica al laboratori?

Per preparar una solució de molaritat específica:

1. Calcula la massa de solut necessària: Massa (g) = Molaritat (M) × Volum (L) × Pes Molecular (g/mol)
2. Pesa la quantitat calculada de solut
3. Dissol el solut en menys del volum final de dissolvent
4. Un cop totalment dissolt, afegeix dissolvent per arribar al volum final
5. Barreja bé per assegurar la homogeneïtat

Referències

1. Harris, D. C. (2015). Quantitative Chemical Analysis (9a ed.). W. H. Freeman and Company.
2. Chang, R., & Goldsby, K. A. (2015). Chemistry (12a ed.). McGraw-Hill Education.
3. Atkins, P., & de Paula, J. (2014). Atkins' Physical Chemistry (10a ed.). Oxford University Press.
4. Skoog, D. A., West, D. M., Holler, F. J., & Crouch, S. R. (2013). Fundamentals of Analytical Chemistry (9a ed.). Cengage Learning.
5. International Union of Pure and Applied Chemistry. (2019). Compendium of Chemical Terminology (Gold Book). IUPAC.

Preparat per convertir la teva concentració percentual a molaritat? Prova ara el nostre Convertidor de Concentració a Molaritat i simplifica els teus càlculs de laboratori. Si tens alguna pregunta o necessites més assistència, si us plau, consulta la secció de Preguntes Freqüents o contacta'ns.

Meta Informació

Meta Títol: Convertidor de Concentració a Molaritat: Calcula la Molaritat de la Solució a partir de la Percentatge

Meta Descripció: Converteix la concentració percentual a molaritat amb el nostre calculador fàcil d'utilitzar. Introdueix la concentració i el pes molecular per obtenir molaritat precisa per a aplicacions de laboratori i químiques.