Vypočítejte molalitu roztoku zadáním hmotnosti solutu, hmotnosti rozpouštědla a molární hmotnosti. Podporuje více jednotek a poskytuje okamžité výsledky pro chemické aplikace.
Molalita je počet molů rozpuštěné látky na kilogram rozpouštědla. Vypočítává se pomocí následujícího vzorce:
Kalkulátor molality je přesný, uživatelsky přívětivý nástroj navržený k výpočtu molality chemických roztoků. Molalita (symbolizována jako 'm') je klíčová jednotka koncentrace v chemii, která měří počet molů solutu na kilogram rozpouštědla. Na rozdíl od molarity, která se mění s teplotou v důsledku kolísání objemu, molalita zůstává konstantní bez ohledu na teplotní variace, což ji činí zvláště cennou pro termodynamické výpočty, studium koligativních vlastností a laboratorní přípravy vyžadující měření koncentrace nezávislé na teplotě.
Tento kalkulátor vám umožňuje přesně určit molalitu roztoku zadáním hmotnosti solutu, hmotnosti rozpouštědla a molární hmotnosti solutu. S podporou různých jednotek hmotnosti (gramy, kilogramy a miligramy) poskytuje Kalkulátor molality okamžité výsledky pro studenty, chemiky, farmaceuty a výzkumníky pracující s chemickými roztoky.
Molalita je definována jako počet molů solutu rozpuštěného v jednom kilogramu rozpouštědla. Vzorec pro molalitu je:
Kde:
Jelikož se počet molů vypočítá dělením hmotnosti látky její molární hmotností, můžeme vzorec rozšířit na:
Kde:
Určete hmotnost solutu (rozpuštěné látky)
Zjistěte molární hmotnost solutu
Změřte hmotnost rozpouštědla (obvykle vody)
Převeďte všechna měření na kompatibilní jednotky
Vypočítejte počet molů solutu
Vypočítejte molalitu
Náš Kalkulátor molality zjednodušuje tento proces:
Matematický výraz pro molalitu je:
Kde:
Při práci s různými jednotkami jsou převody nezbytné:
Převody hmotnosti:
Pro hmotnost solutu:
Pro hmotnost rozpouštědla:
Vypočtěte molalitu roztoku obsahujícího 10 g NaCl (molární hmotnost = 58,44 g/mol) rozpuštěného v 500 g vody.
Řešení:
Vypočtěte molalitu roztoku obsahujícího 25 mg glukózy (C₆H₁₂O₆, molární hmotnost = 180,16 g/mol) rozpuštěné v 15 g vody.
Řešení:
Vypočtěte molalitu roztoku obsahujícího 100 g KOH (molární hmotnost = 56,11 g/mol) rozpuštěného ve 250 g vody.
Řešení:
Příprava roztoků s nezávislostí na teplotě
Analytická chemie
Výzkum a vývoj
Farmaceutický průmysl
Chemická výroba
Potravinářský a nápojový průmysl
Studie fyzikální chemie
Biochemický výzkum
Environmentální věda
Zatímco molalita je cenná pro mnoho aplikací, jiné jednotky koncentrace mohou být v určitých situacích vhodnější:
Molarita (M): Moly solutu na litr roztoku
Hmotnostní procento (% w/w): Hmotnost solutu na 100 jednotek hmotnosti roztoku
Molekulární zlomek (χ): Moly solutu dělené celkovými moly v roztoku
Normalita (N): Gram ekvivalentů solutu na litr roztoku
Koncept molality se objevil na konci 19. století, když chemici hledali přesnější způsoby, jak popsat koncentrace roztoků. Zatímco molarita (moly na litr roztoku) byla již v použití, vědci si uvědomili její omezení při práci s teplotně závislými studiemi.
V 80. letech 19. století prováděli Jacobus Henricus van 't Hoff a François-Marie Raoult průkopnickou práci na koligativních vlastnostech roztoků. Jejich výzkum o snížení bodu tuhnutí, zvýšení bodu varu a osmotickém tlaku vyžadoval jednotku koncentrace, která zůstává konstantní bez ohledu na změny teploty. Tato potřeba vedla k formálnímu přijetí molality jako standardní jednotky koncentrace.
Na počátku 20. století se molalita stala standardní jednotkou v fyzikální chemii, zejména pro termodynamické studie. Mezinárodní unie pro čistou a užitou chemii (IUPAC) formálně uznala molalitu jako standardní jednotku koncentrace, definující ji jako moly solutu na kilogram rozpouštědla.
Dnes molalita nadále zůstává základní jednotkou koncentrace v různých vědeckých oblastech:
Vývoj digitálních nástrojů, jako je Kalkulátor molality, usnadnil tyto výpočty studentům a odborníkům, čímž se usnadnila přesnější a efektivnější vědecká práce.
Zde jsou příklady, jak vypočítat molalitu v různých programovacích jazycích:
1' Excel vzorec pro výpočet molality
2' Předpokládá:
3' A1 = Hmotnost solutu (g)
4' B1 = Molární hmotnost solutu (g/mol)
5' C1 = Hmotnost rozpouštědla (g)
6=A1/B1/(C1/1000)
7
1def calculate_molality(solute_mass, solute_unit, solvent_mass, solvent_unit, molar_mass):
2 # Převeďte hmotnost solutu na gramy
3 if solute_unit == 'kg':
4 solute_mass_g = solute_mass * 1000
5 elif solute_unit == 'mg':
6 solute_mass_g = solute_mass / 1000
7 else: # gramy
8 solute_mass_g = solute_mass
9
10 # Převeďte hmotnost rozpouštědla na kilogramy
11 if solvent_unit == 'g':
12 solvent_mass_kg = solvent_mass / 1000
13 elif solvent_unit == 'mg':
14 solvent_mass_kg = solvent_mass / 1000000
15 else: # kilogramy
16 solvent_mass_kg = solvent_mass
17
18 # Vypočítejte moly solutu
19 moles_solute = solute_mass_g / molar_mass
20
21 # Vypočítejte molalitu
22 molality = moles_solute / solvent_mass_kg
23
24 return molality
25
26# Příklad použití
27nacl_molality = calculate_molality(10, 'g', 1, 'kg', 58.44)
28print(f"Molalita roztoku NaCl: {nacl_molality:.4f} mol/kg")
29
1function calculateMolality(soluteMass, soluteUnit, solventMass, solventUnit, molarMass) {
2 // Převeďte hmotnost solutu na gramy
3 let soluteMassInGrams = soluteMass;
4 if (soluteUnit === 'kg') {
5 soluteMassInGrams = soluteMass * 1000;
6 } else if (soluteUnit === 'mg') {
7 soluteMassInGrams = soluteMass / 1000;
8 }
9
10 // Převeďte hmotnost rozpouštědla na kilogramy
11 let solventMassInKg = solventMass;
12 if (solventUnit === 'g') {
13 solventMassInKg = solventMass / 1000;
14 } else if (solventUnit === 'mg') {
15 solventMassInKg = solventMass / 1000000;
16 }
17
18 // Vypočítejte moly solutu
19 const molesOfSolute = soluteMassInGrams / molarMass;
20
21 // Vypočítejte molalitu
22 const molality = molesOfSolute / solventMassInKg;
23
24 return molality;
25}
26
27// Příklad použití
28const nacl_molality = calculateMolality(10, 'g', 1, 'kg', 58.44);
29console.log(`Molalita roztoku NaCl: ${nacl_molality.toFixed(4)} mol/kg`);
30
1public class MolalityCalculator {
2 public static double calculateMolality(double soluteMass, String soluteUnit,
3 double solventMass, String solventUnit,
4 double molarMass) {
5 // Převeďte hmotnost solutu na gramy
6 double soluteMassInGrams = soluteMass;
7 if (soluteUnit.equals("kg")) {
8 soluteMassInGrams = soluteMass * 1000;
9 } else if (soluteUnit.equals("mg")) {
10 soluteMassInGrams = soluteMass / 1000;
11 }
12
13 // Převeďte hmotnost rozpouštědla na kilogramy
14 double solventMassInKg = solventMass;
15 if (solventUnit.equals("g")) {
16 solventMassInKg = solventMass / 1000;
17 } else if (solventUnit.equals("mg")) {
18 solventMassInKg = solventMass / 1000000;
19 }
20
21 // Vypočítejte moly solutu
22 double molesOfSolute = soluteMassInGrams / molarMass;
23
24 // Vypočítejte molalitu
25 double molality = molesOfSolute / solventMassInKg;
26
27 return molality;
28 }
29
30 public static void main(String[] args) {
31 double naclMolality = calculateMolality(10, "g", 1, "kg", 58.44);
32 System.out.printf("Molalita roztoku NaCl: %.4f mol/kg%n", naclMolality);
33 }
34}
35
1#include <iostream>
2#include <string>
3#include <iomanip>
4
5double calculateMolality(double soluteMass, const std::string& soluteUnit,
6 double solventMass, const std::string& solventUnit,
7 double molarMass) {
8 // Převeďte hmotnost solutu na gramy
9 double soluteMassInGrams = soluteMass;
10 if (soluteUnit == "kg") {
11 soluteMassInGrams = soluteMass * 1000;
12 } else if (soluteUnit == "mg") {
13 soluteMassInGrams = soluteMass / 1000;
14 }
15
16 // Převeďte hmotnost rozpouštědla na kilogramy
17 double solventMassInKg = solventMass;
18 if (solventUnit == "g") {
19 solventMassInKg = solventMass / 1000;
20 } else if (solventUnit == "mg") {
21 solventMassInKg = solventMass / 1000000;
22 }
23
24 // Vypočítejte moly solutu
25 double molesOfSolute = soluteMassInGrams / molarMass;
26
27 // Vypočítejte molalitu
28 double molality = molesOfSolute / solventMassInKg;
29
30 return molality;
31}
32
33int main() {
34 double naclMolality = calculateMolality(10, "g", 1, "kg", 58.44);
35 std::cout << "Molalita roztoku NaCl: " << std::fixed << std::setprecision(4)
36 << naclMolality << " mol/kg" << std::endl;
37 return 0;
38}
39
1calculate_molality <- function(solute_mass, solute_unit, solvent_mass, solvent_unit, molar_mass) {
2 # Převeďte hmotnost solutu na gramy
3 solute_mass_g <- switch(solute_unit,
4 "g" = solute_mass,
5 "kg" = solute_mass * 1000,
6 "mg" = solute_mass / 1000)
7
8 # Převeďte hmotnost rozpouštědla na kilogramy
9 solvent_mass_kg <- switch(solvent_unit,
10 "kg" = solvent_mass,
11 "g" = solvent_mass / 1000,
12 "mg" = solvent_mass / 1000000)
13
14 # Vypočítejte moly solutu
15 moles_solute <- solute_mass_g / molar_mass
16
17 # Vypočítejte molalitu
18 molality <- moles_solute / solvent_mass_kg
19
20 return(molality)
21}
22
23# Příklad použití
24nacl_molality <- calculate_molality(10, "g", 1, "kg", 58.44)
25cat(sprintf("Molalita roztoku NaCl: %.4f mol/kg\n", nacl_molality))
26
Molalita (m) je počet molů solutu na kilogram rozpouštědla, zatímco molarita (M) je počet molů solutu na litr roztoku. Klíčový rozdíl spočívá v tom, že molalita používá hmotnost pouze rozpouštědla, zatímco molarita používá objem celého roztoku. Molalita zůstává konstantní při změnách teploty, protože hmotnost se nemění s teplotou, zatímco molarita se mění s teplotou, protože objem se mění s teplotou.
Molalita je preferována v experimentech zahrnujících změny teploty, jako jsou studie snížení bodu tuhnutí nebo zvýšení bodu varu. Protože molalita je založena na hmotnosti namísto objemu, zůstává konstantní bez ohledu na kolísání teploty. To ji činí zvláště cennou pro termodynamické výpočty a studie koligativních vlastností, kde je teplota proměnnou.
Převod mezi molalitou a molaritou vyžaduje znalost hustoty roztoku a molární hmotnosti solutu. Přibližný převod je:
Kde:
Pro zředěné vodné roztoky jsou hodnoty molarity a molality často velmi blízké numericky.
Molalita nemůže být záporná, protože představuje fyzikální veličinu (koncentraci). Může být nulová, když není přítomen žádný solut (čisté rozpouštědlo), ale to by jednoduše bylo čisté rozpouštědlo, nikoli roztok. V praktických výpočtech obvykle pracujeme s pozitivními, nenulovými hodnotami molality.
Snížení bodu tuhnutí (ΔTf) je přímo úměrné molalitě roztoku podle rovnice:
Kde:
Tato souvislost činí molalitu zvláště užitečnou pro kryoskopické studie.
Čistá voda nemá hodnotu molality, protože molalita je definována jako moly solutu na kilogram rozpouštědla. V čisté vodě není žádný solut, takže koncept molality se neuplatňuje. Řekli bychom, že čistá voda není roztok, ale čistá látka.
Osmotický tlak (π) souvisí s molalitou prostřednictvím van 't Hoffovy rovnice:
Kde M je molarita, R je plynová konstanta a T je teplota. Pro zředěné roztoky je molarita přibližně rovna molalitě, takže molalitu lze použít v této rovnici s minimální chybou. Pro více koncentrované roztoky je však nutný převod mezi molalitou a molaritou.
Ano, maximální možná molalita je omezena rozpustností solutu v rozpouštědle. Jakmile se rozpouštědlo stane nasyceným solutem, již se více nerozpustí, což stanoví horní limit molality. Tento limit se velmi liší v závislosti na konkrétním páru solut-rozpouštědlo a podmínkách, jako je teplota a tlak.
Kalkulátor molality poskytuje přesné matematické výsledky na základě zadaných vstupů. Nicméně, pro vysoce koncentrované nebo neideální roztoky mohou další faktory, jako jsou interakce solut-rozpouštědlo, ovlivnit skutečné chování roztoku. V takových případech je vypočítaná molalita stále správná jako míra koncentrace, ale předpovědi vlastností založené na ideálním chování roztoku mohou vyžadovat korekční faktory.
Ano, molalitu lze použít i pro smíšená rozpouštědla, ale definice musí být aplikována opatrně. V takových případech byste vypočítali molalitu s ohledem na celkovou hmotnost všech rozpouštědel dohromady. Nicméně, pro přesnou práci s smíšenými rozpouštědly mohou být jiné jednotky koncentrace, jako je molekulární zlomek, vhodnější.
Atkins, P. W., & de Paula, J. (2014). Atkins' Physical Chemistry (10. vydání). Oxford University Press.
Chang, R., & Goldsby, K. A. (2015). Chemistry (12. vydání). McGraw-Hill Education.
Harris, D. C. (2015). Quantitative Chemical Analysis (9. vydání). W. H. Freeman and Company.
IUPAC. (2019). Compendium of Chemical Terminology (zlatá kniha). Blackwell Scientific Publications.
Levine, I. N. (2008). Physical Chemistry (6. vydání). McGraw-Hill Education.
Silberberg, M. S., & Amateis, P. (2018). Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change (8. vydání). McGraw-Hill Education.
Zumdahl, S. S., & Zumdahl, S. A. (2016). Chemistry (10. vydání). Cengage Learning.
Brown, T. L., LeMay, H. E., Bursten, B. E., Murphy, C. J., Woodward, P. M., & Stoltzfus, M. W. (2017). Chemistry: The Central Science (14. vydání). Pearson.
Kalkulátor molality poskytuje rychlý, přesný způsob, jak určit koncentraci roztoků z hlediska molality. Ať už jste student, který se učí o chemii roztoků, výzkumník provádějící experimenty, nebo profesionál pracující v laboratoři, tento nástroj zjednodušuje proces výpočtu a pomáhá zajistit přesnost vaší práce.
Pochopení molality a jejích aplikací je nezbytné pro různé oblasti chemie, zejména pro ty, které se zabývají termodynamikou, koligativními vlastnostmi a procesy závislými na teplotě. Použitím tohoto kalkulátoru můžete ušetřit čas na ruční výpočty a současně získat hlubší pochopení vztahů koncentrace v chemických roztocích.
Vyzkoušejte náš Kalkulátor molality ještě dnes, abyste zjednodušili proces přípravy roztoků a zvýšili přesnost vašich měření koncentrace!
Objevte další nástroje, které by mohly být užitečné pro vaši pracovní postup.