Molaarsuse kalkulaator - Lahuse kontsentratsiooni arvutamine (mol/L)

Mis on molaarsus?

Molaarsus on viis mõõta, kui palju ainet on vedelikus lahustunud. See on määratletud lahustunud aine moolide arvuna lahuse ühe liitri kohta ning seda tähistatakse ühikuga mol/L või sümboliga M. Tähisega „1 M” lahus sisaldab igas liitris ühe mooli lahustunud ainet.

Molaarsuse valem

Molaarsus arvutatakse lihtsa jagamistehte abil:

$\text{Molaarsus (M)} = \frac{\text{Lahustunud aine moolid (mol)}}{\text{Lahuse ruumala (L)}}$

• Lahustunud aine moolid on lahustunud aine hulk, mida mõõdetakse moolides.
• Lahuse ruumala on vedeliku koguruumala pärast lahustunud aine täielikku lahustumist, mida mõõdetakse liitrites.
• Molaarsus on tulemus moolides liitri kohta (mol/L), mida tähistatakse ka sümboliga M.

Näidisarvutus

2 mooli naatriumkloriidi (NaCl) lahustamisel piisavas vees, et saada 0,5 liitrit lahust, saadakse:

$\text{Molaarsus} = \frac{2 \text{ mol}}{0.5 \text{ L}} = 4 \text{ M}$

Lahuse kontsentratsioon on 4 mooli liitri kohta ehk 4 M.

Kuidas arvutada molaarsust grammide põhjal

Lahustunud ainet kaalutakse sageli grammides, mitte ei mõõdeta otse moolides. Enne molaarsuse valemi rakendamist tuleb grammid teisendada moolideks.

1. Leidke ühendi molaarmass grammides mooli kohta.
2. Moolide leidmiseks jagage mass grammides molaarmassiga.
3. Jagage moolide arv lahuse ruumalaga liitrites.

Näide: 10 g NaCl-i lahustatakse, et valmistada 500 mL (0,5 L) lahust.

• NaCl-i molaarmass: 22,99 + 35,45 = 58,44 g/mol
• Moolid: 10 g ÷ 58,44 g/mol ≈ 0,171 mol
• Molaarsus: 0,171 mol ÷ 0,5 L ≈ 0,342 M

Kuidas see kalkulaator töötab

Selle lehe kalkulaator võtab kaks sisendit: lahustunud aine hulga moolides ja lahuse ruumala liitrites. See jagab moolide arvu ruumalaga ning kuvab tulemuse nelja kümnendkoha täpsusega ümardatuna.

Mõlemad sisendid peavad olema nullist suuremad. Kui kummaski väljas on null või sellest väiksem väärtus, kuvatakse tulemuse asemel veateade. Lahustunud aine negatiivsel hulgal puudub füüsikaline tähendus ning nullruumala korral pole jagamine võimalik.

Sisendid võivad pärineda ka jagatud lingist, näiteks ?moles=2.5&volume=0.5. Kui mõni lingis olev väärtus ei ole lõplik arv, käsitatakse seda tühja väljana, mistõttu kalkulaator küsib sisendit ega kuva mõttetut tulemust.

Teadaoleva molaarsusega lahuse valmistamine

Keemikud lähtuvad sageli soovitud molaarsusest ja arvutavad selle põhjal, kui palju lahustunud ainet tuleb välja kaaluda.

Näide: Valmistage 250 mL (0,25 L) 0,1 M naatriumhüdroksiidi (NaOH) lahust.

1. Vajalikud moolid = molaarsus × ruumala = 0,1 M × 0,25 L = 0,025 mol
2. Vajalik mass = moolid × molaarmass = 0,025 mol × 40 g/mol = 1 g
3. Lahustage 1 g NaOH-d vees ja lisage vett, kuni lahuse ruumala on täpselt 250 mL.

Varulahuse lahjendamine

Kontsentreeritud „varulahust” saab väiksema molaarsuse saamiseks lahjendada võrrandi M₁V₁ = M₂V₂ abil, kus M₁ ja V₁ on varulahuse kontsentratsioon ja ruumala ning M₂ ja V₂ on pärast lahjendamist soovitud kontsentratsioon ja ruumala.

Näide: Valmistage 500 mL 0,2 M lahust 2 M varulahusest.

$V_1 = \frac{M_2 \times V_2}{M_1} = \frac{0.2 \text{ M} \times 0.5 \text{ L}}{2 \text{ M}} = 0.05 \text{ L} = 50 \text{ mL}$

2 M varulahusele 50 mL vee lisamine, kuni koguruumala on 500 mL, annab soovitud kontsentratsiooni.

Molaarsus tiitrimisel

Tiitrimisel lisatakse teadaoleva kontsentratsiooniga lahust teisele lahusele, kuni reaktsioon lõpeb. Molaarsus seob mõõdetud ruumalad reageeriva aine hulgaga.

Näide: 0,1 M NaOH-st neutraliseerib 20 mL 25 mL tundmatu kontsentratsiooniga HCl-lahust.

1. Kasutatud NaOH moolid: 0,1 M × 0,020 L = 0,002 mol
2. HCl ja NaOH reageerivad suhtes 1:1 (HCl + NaOH → NaCl + H₂O), seega on HCl-i moolide arv 0,002 mol.
3. HCl-i molaarsus = 0,002 mol ÷ 0,025 L = 0,08 M

Muud kontsentratsiooniühikud

Molaarsus on üks mitmest võimalusest kontsentratsiooni väljendada. Iga meetod sobib erinevates olukordades.

Ajalugu

Kindla loendusühiku kasutamise idee aatomite ja molekulide jaoks ulatub tagasi Amedeo Avogadro 1811. aasta hüpoteesini, mis seostas gaasi ruumala osakeste arvuga. Järgmise sajandi jooksul arendasid keemikud seda ideed edasi ja määratlesid mooli; molaarsusest sai lahuste kontsentratsiooni standardne kirjeldusviis pärast mooli SI põhiühikuks võtmist 1971. 2019. aastal määratles Rahvusvaheline Puhta ja Rakenduskeemia Liit (IUPAC) mooli ümber Avogadro konstandi fikseeritud väärtuse 6,02214076 × 10²³, mitte massipõhise standardi abil.

Korduma kippuvad küsimused

Mis vahe on molaarsusel ja molaalsusel?

Molaarsus on lahustunud aine moolide arvu jagatis lahuse liitrite arvuga. Molaalsus on lahustunud aine moolide arvu jagatis lahusti kilogrammide arvuga. Kuna vedelikud paisuvad kuumutamisel veidi, muutub molaarsus temperatuuriga natuke, molaalsus aga mitte.

Kas molaarsus võib olla suurem kui 1 M?

Jah. Kontsentreeritud vesinikkloriidhappe molaarsus on ligikaudu 12 M ja kontsentreeritud väävelhappe molaarsus ligikaudu 18 M. Molaarsuse võimalik maksimum sõltub sellest, kui palju lahustunud ainet saab sellel temperatuuril lahustis lahustuda.

Mis on puhta vee molaarsus?

Ligikaudu 55,3 M. Vee tihedus temperatuuril 25 °C on ligikaudu 997 g/L ja selle molaarmass on 18,02 g/mol, seega 997 ÷ 18,02 ≈ 55,3 mol/L. Seda arvu kasutatakse tasakaaluarvutustes, sest väikese veekoguse eemaldamine suurest ruumalast muudab selle kontsentratsiooni vaevu.

Kas temperatuur mõjutab molaarsust?

Veidi. Enamik vedelikke paisub soojenedes, mistõttu sama lahustunud aine hulk hõlmab suuremat ruumala ja molaarsus väheneb. Temperatuur molaalsust ei mõjuta, sest see põhineb massil, mitte ruumala.

Kuidas kasutatakse molaarsust tiitrimisel?

Tiitrimisel mõõdetakse teadaoleva molaarsusega lahuse ruumala, mida on vaja täielikuks reageerimiseks teise lahusega. Seejärel kasutatakse tasakaalustatud keemilisest võrrandist saadud reaktsiooni moolisuhet tundmatu lahuse molaarsuse arvutamiseks.

Mitme kümnendkohani seda kalkulaatorit kuvab?

Tulemus kuvatakse nelja kümnendkoha täpsusega. Tegelikult tähenduslike numbrite arv sõltub sisestatud moolide ja ruumala täpsusest; tulemust ei tohiks esitada suurema tüvenumbrite arvuga, kui kõige ebatäpsem sisend võimaldab.