Koncentrationsomregner til Molaritet | w/v % til mol/L

Hvad er en koncentration-til-molaritet-konverter?

En koncentration-til-molaritet-konverter omregner en procentkoncentration (masse pr. volumen, skrevet som w/v) til molaritet, altså antallet af mol af et stof opløst i én liter opløsning. Den kræver to tal: procentkoncentrationen og molmassen for det opløste stof angivet i gram pr. mol.

Hvad er molaritet?

Molaritet er en måde at måle, hvor meget af et stof der er opløst i en væske. Den defineres som antallet af mol opløst stof pr. liter opløsning.

$\text{Molaritet (M)} = \frac{\text{mol opløst stof}}{\text{opløsningens volumen i liter}}$

Enheden er mol/L, ofte skrevet som M. En opløsning af natriumchlorid på "0,5 M" indeholder 0,5 mol natriumchlorid pr. liter opløsning.

Kemiske reaktioner foregår mellem partikler, ikke mellem gram. Molaritet fortæller en kemiker, hvor mange partikler der er til stede i et givet volumen, og derfor er den standardenheden i kemiske beregninger. International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) angiver molaritet som en standardmåde at udtrykke koncentration på.

Formel for omregning fra procent til molaritet

$\text{Molaritet (M)} = \frac{\text{Procentkoncentration (w/v)} \times 10}{\text{Molmasse (g/mol)}}$

En w/v-procent betyder gram opløst stof pr. 100 mL opløsning. Multiplikation med 10 omregner dette til gram pr. liter, eftersom én liter er lig med 1.000 mL. Division med molmassen omregner gram til mol.

Denne formel fungerer kun for w/v-procenter. En w/w-procent (masse pr. masse), som er almindelig på flasker med koncentrerede syrer, kræver også opløsningens massefylde (se nedenfor).

Sådan beregnes molaritet ud fra procentkoncentration

1. Gang procentkoncentrationen med 10. Det giver koncentrationen i gram pr. liter.
2. Divider dette tal med stoffets molmasse i gram pr. mol.
3. Resultatet er molariteten i mol/L.

Hvorfor formlen fungerer

En 5 % w/v-opløsning indeholder 5 gram opløst stof i 100 mL opløsning.

1. Gram pr. liter: 5 g × 10 = 50 g/L.
2. Mol pr. liter: 50 g/L ÷ molmasse (g/mol) = mol/L.

Gennemregnet eksempel

En opløsning er 5 % (w/v) natriumchlorid (NaCl). NaCl's molmasse er 58,44 g/mol.

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

En 5 % NaCl-opløsning er cirka 0,856 M.

Flere eksempler

• Isotonisk saltvand (0,9 % NaCl): (0,9 × 10) ÷ 58,44 = 0,154 M
• 5 % glukoseopløsning (C₆H₁₂O₆, 180,16 g/mol): (5 × 10) ÷ 180,16 = 0,278 M
• 10 % natriumhydroxidopløsning (NaOH, 40,00 g/mol): (10 × 10) ÷ 40,00 = 2,50 M

Sådan bruges konverteren

1. Indtast procentkoncentrationen (w/v), et tal mellem 0 og 100.
2. Indtast stoffets molmasse i g/mol. Den skal være større end 0.
3. Molariteten vises automatisk i mol/L.
4. Brug kopieringsknappen til at kopiere resultatet.

Resultater under 10 mol/L vises med tre betydende cifre. Resultater på 10 mol/L og derover vises med én decimal.

Almindelige molmasser

Andre måder at udtrykke koncentration på

Molalitet (m) angiver mol opløst stof pr. kilogram opløsningsmiddel, ikke opløsning. Den ændres ikke med temperaturen og bruges derfor til beregninger af frysepunkt og kogepunkt.

$\text{Molalitet (m)} = \frac{\text{mol opløst stof}}{\text{opløsningsmidlets masse i kg}}$

Masseprocent (w/w) er gram opløst stof pr. 100 gram opløsning. Det er almindeligt på flasker med koncentrerede syrer og baser. Omregning til molaritet kræver opløsningens massefylde:

$\text{Molaritet} = \frac{\text{Masseprocent} \times \text{massefylde (g/mL)} \times 10}{\text{Molmasse}}$

Volumenprocent (v/v) bruges til blandinger af væsker, f.eks. ethanol i vand. En 70 % v/v-ethanolopløsning indeholder 70 mL ethanol pr. 100 mL opløsning i alt.

Normalitet (N) angiver gramekvivalenter pr. liter. Den forekommer i ældre titreringslitteratur, men er i moderne kemi for det meste blevet erstattet af molaritet.

Begrænsninger for nøjagtigheden

Selve omregningen er eksakt for en w/v-procent. En w/v-procent angiver allerede gram opløst stof i et fast volumen opløsning, så opløsningens massefylde indgår aldrig i beregningen. Fejlene skyldes de tal, der indsættes.

• Brug af w/w-procent ved en fejl: Koncentrerede syrer og baser er mærket efter masse (w/w), ikke volumen. Koncentreret saltsyre er cirka 37 % w/w med en massefylde nær 1,19 g/mL, hvilket svarer til cirka 44 % w/v eller omtrent 12,1 mol/L. Hvis man indtaster 37 i stedet for 44, undervurderes molariteten med cirka en sjettedel. Omregn først ved hjælp af massefyldeformlen ovenfor.
• Meget tætte opløsninger: En w/v-procent kan overstige 100, når en opløsning er meget tættere end vand. Koncentreret svovlsyre, cirka 96 % w/w ved en massefylde på 1,84 g/mL, er omtrent 177 % w/v eller cirka 18 mol/L. Denne konverter accepterer kun procenter fra 0 til 100, så værdier over 100 skal beregnes manuelt.
• Temperatur: Opløsningens volumen ændres med temperaturen, så molariteten ændres en smule, når temperaturen ændres. Det gør molaliteten ikke, fordi den er baseret på masse og ikke volumen.
• Hydratiserede forbindelser: Nogle forbindelser optager vand i deres krystalstruktur, og det ændrer deres molmasse. Vandfrit kobbersulfat (CuSO₄) har en molmasse på 159,61 g/mol. Kobbersulfatpentahydrat (CuSO₄·5H₂O) har en molmasse på 249,68 g/mol, hvilket er mere end 50 % højere. Hvis den forkerte værdi bruges, bliver molariteten meget unøjagtig.
• Reagensets renhed: Kommercielle kemikalier er sjældent 100 % rene. Et reagens, der er mærket som 98 % rent, indeholder 2 % andet materiale efter masse, hvilket sænker den faktiske molaritet af en opløsning fremstillet af det en smule.

Ofte stillede spørgsmål

Hvad er forskellen mellem molaritet og molalitet?

Molaritet er mol opløst stof pr. liter opløsning. Molalitet er mol opløst stof pr. kilogram opløsningsmiddel. Molariteten ændres en smule med temperaturen, fordi væskers volumen ændres med temperaturen. Molaliteten forbliver konstant, fordi massen ikke ændres med temperaturen.

Hvorfor bruges molaritet oftere end procentkoncentration?

Kemiske reaktioner foregår mellem molekyler, og molaritet angiver direkte, hvor mange mol af et stof der findes i et givet volumen. Procentkoncentration angiver masse, som skal omregnes til mol, før den kan bruges i reaktionsberegninger.

Hvordan omregner jeg molaritet tilbage til procentkoncentration?

Vend formlen om:

$\text{Procentkoncentration (w/v)} = \frac{\text{Molaritet} \times \text{Molmasse}}{10}$

En 0,5 M natriumchloridopløsning svarer til (0,5 × 58,44) ÷ 10 = 2,92 % w/v.

Gælder denne formel for masseprocenter (w/w)?

Nej. Formlen på denne side gælder kun for w/v-procenter. Omregning af en w/w-procent til molaritet kræver opløsningens massefylde ved hjælp af formlen i afsnittet "Andre måder at udtrykke koncentration på" ovenfor.

Påvirker opløsningens massefylde resultatet?

Nej. En w/v-procent angiver allerede gram opløst stof pr. 100 mL opløsning, så volumen er fastlagt af definitionen, og massefylden bortfalder. Massefylde er kun nødvendig for at omregne en w/w-procent, som angiver gram pr. 100 gram opløsning, til en w/v-procent eller en molaritet.

Hvordan fremstiller jeg en opløsning med en bestemt molaritet?

Beregn den nødvendige masse med Masse (g) = Molaritet (mol/L) × Volumen (L) × Molmasse (g/mol). Afvej denne masse, opløs den i mindre end det endelige volumen opløsningsmiddel, overfør opløsningen til en målekolbe, og tilsæt derefter opløsningsmiddel op til mærket. Det er en almindelig fejl at tilsætte opløsningsmiddel til det fulde volumen, før stoffet er opløst, fordi det kan gøre det endelige volumen for stort.

Referencer

1. IUPAC Gold Book – stofmængdekoncentration
2. NIST Chemistry WebBook
3. Harris, D. C. (2015). Quantitative Chemical Analysis (9. udgave). W. H. Freeman and Company.
4. United States Pharmacopeia (USP)