מחשבון מולריות - חישוב ריכוז תמיסה (מול/ל')

מהי מולריות?

מולריות היא דרך למדוד את כמות החומר המומס בנוזל. היא מוגדרת כמספר המולים של המומס בכל ליטר תמיסה, ונכתבת mol/L או באמצעות הסמל M. תמיסה המסומנת "1 M" מכילה מול אחד של חומר מומס בכל ליטר.

נוסחת המולריות

המולריות מחושבת באמצעות חילוק פשוט:

$\text{מולריות (M)} = \frac{\text{מולים של מומס (mol)}}{\text{נפח התמיסה (L)}}$

• מולים של מומס הם כמות החומר המומס, הנמדדת במולים.
• נפח התמיסה הוא הנפח הכולל של הנוזל לאחר שהמומס נמס לחלוטין, והוא נמדד בליטרים.
• מולריות היא התוצאה, במולים לליטר (mol/L), והיא נקראת גם M.

דוגמה פתורה

המסה של 2 מולים של נתרן כלורי (NaCl) בכמות מים מספקת ליצירת 0.5 ליטר תמיסה נותנת:

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

ריכוז התמיסה הוא 4 מולים לליטר, והוא נכתב 4 M.

כיצד לחשב מולריות מגרמים

לרוב שוקלים את המומס בגרמים במקום למדוד ישירות במולים. שלב נוסף ממיר את הגרמים למולים לפני השימוש בנוסחת המולריות.

1. מצאו את המסה המולרית של התרכובת, בגרמים למול.
2. חלקו את המסה, בגרמים, במסה המולרית כדי לקבל את מספר המולים.
3. חלקו את מספר המולים בנפח התמיסה, בליטרים.

דוגמה: ממיסים 10 g של NaCl ליצירת 500 mL (0.5 L) תמיסה.

• המסה המולרית של NaCl: 22.99 + 35.45 = 58.44 g/mol
• מולים: 10 g ÷ 58.44 g/mol ≈ 0.171 mol
• מולריות: 0.171 mol ÷ 0.5 L ≈ 0.342 M

כיצד מחשבון זה פועל

המחשבון שבעמוד זה מקבל שני נתונים: כמות המומס במולים ונפח התמיסה בליטרים. הוא מחלק את מספר המולים בנפח ומציג את התוצאה כשהיא מעוגלת לארבע ספרות אחרי הנקודה.

שני הנתונים חייבים להיות גדולים מאפס. ערך של אפס או פחות באחד השדות מציג הודעת שגיאה במקום תוצאה. לכמות שלילית של מומס אין משמעות פיזיקלית, ונפח אפס הופך את החילוק לבלתי אפשרי.

הנתונים יכולים להגיע גם מקישור משותף, כגון ?moles=2.5&volume=0.5. כל ערך בקישור שאינו מספר סופי נחשב לשדה ריק, ולכן המחשבון מבקש קלט במקום להציג תוצאה חסרת משמעות.

הכנת תמיסה בעלת מולריות ידועה

כימאים פועלים לעיתים קרובות לאחור ממולריות יעד כדי לקבוע כמה מומס לשקול.

דוגמה: הכינו 250 mL (0.25 L) תמיסה של נתרן הידרוקסידי (NaOH) בריכוז 0.1 M.

1. מספר המולים הדרוש = מולריות × נפח = 0.1 M × 0.25 L = 0.025 mol
2. המסה הדרושה = מולים × מסה מולרית = 0.025 mol × 40 g/mol = 1 g
3. המסו 1 g של NaOH במים והוסיפו מים עד שהנפח המדויק של התמיסה יהיה 250 mL.

דילול תמיסת אם

אפשר לדלל תמיסת "אם" מרוכזת למולריות נמוכה יותר באמצעות המשוואה M₁V₁ = M₂V₂, כאשר M₁ ו־V₁ הם הריכוז והנפח של תמיסת האם, ו־M₂ ו־V₂ הם הריכוז והנפח הרצויים לאחר הדילול.

דוגמה: הכינו 500 mL תמיסה בריכוז 0.2 M מתמיסת אם בריכוז 2 M.

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

הוספת 50 mL מתמיסת האם בריכוז 2 M לכמות מים מספקת להגעה לנפח כולל של 500 mL נותנת את ריכוז היעד.

מולריות בטיטרציה

בטיטרציה מוסיפים תמיסה בעלת ריכוז ידוע לתמיסה אחרת עד לסיום התגובה. המולריות מקשרת בין הנפחים הנמדדים לבין כמות החומר המגיבה.

דוגמה: 20 mL של NaOH בריכוז 0.1 M מנטרלים 25 mL של תמיסת HCl בריכוז לא ידוע.

1. מולי NaOH שהשתמשו בהם: 0.1 M × 0.020 L = 0.002 mol
2. HCl ו־NaOH מגיבים ביחס 1:1 (HCl + NaOH → NaCl + H₂O), ולכן מספר מולי HCl הוא 0.002 mol.
3. המולריות של HCl = 0.002 mol ÷ 0.025 L = 0.08 M

יחידות ריכוז אחרות

מולריות היא אחת מכמה דרכים לבטא ריכוז. כל אחת מתאימה למצבים שונים.

היסטוריה

הרעיון של יחידת ספירה קבועה לאטומים ולמולקולות חוזר להשערה של אמדאו אבוגדרו משנת 1811, שקשרה בין נפח גז למספר החלקיקים. כימאים פיתחו רעיון זה במהלך המאה שלאחר מכן כדי להגדיר את המול, והמולריות נעשתה הדרך המקובלת לתאר ריכוז תמיסה לאחר שהמול אומץ כיחידת בסיס במערכת היחידות הבין־לאומית (SI) בשנת 1971. בשנת 2019 האיגוד הבין־לאומי לכימיה טהורה ויישומית (IUPAC) הגדיר מחדש את המול באמצעות ערך קבוע של קבוע אבוגדרו, 6.02214076 × 10²³, במקום תקן המבוסס על מסה.

שאלות נפוצות

מה ההבדל בין מולריות למולליות?

מולריות מחלקת את מספר המולים של המומס בליטרים של תמיסה. מולליות מחלקת את מספר המולים של המומס בקילוגרמים של ממס. מכיוון שנוזלים מתפשטים מעט בחימום, המולריות משתנה מעט עם הטמפרטורה, ואילו המולליות אינה משתנה.

האם מולריות יכולה להיות גבוהה מ־1 M?

כן. חומצה הידרוכלורית מרוכזת היא בערך 12 M, וחומצה גופרתית מרוכזת היא בערך 18 M. המולריות המרבית האפשרית תלויה בכמות המומס שיכולה להתמוסס בממס בטמפרטורה זו.

מהי המולריות של מים טהורים?

בערך 55.3 M. צפיפות המים בטמפרטורה 25 °C היא בערך 997 g/L, והמסה המולרית שלהם היא 18.02 g/mol, ולכן 997 ÷ 18.02 ≈ 55.3 mol/L. משתמשים במספר זה בחישובי שיווי משקל, משום שהוצאת כמות קטנה של מים מנפח גדול כמעט שאינה משנה את ריכוזם.

האם הטמפרטורה משפיעה על המולריות?

מעט. רוב הנוזלים מתפשטים כשהם מתחממים, ולכן אותה כמות מומס תופסת נפח גדול יותר ומולריותה יורדת. המולליות אינה מושפעת מהטמפרטורה, משום שהיא מבוססת על מסה ולא על נפח.

כיצד משתמשים במולריות בטיטרציה?

בטיטרציה מודדים את נפח התמיסה בעלת המולריות הידועה הדרוש כדי להגיב לחלוטין עם תמיסה אחרת. לאחר מכן משתמשים ביחס המולים של התגובה, כפי שהוא מתקבל מהמשוואה הכימית המאוזנת, כדי לחשב את המולריות של התמיסה הלא ידועה.

כמה ספרות אחרי הנקודה מציג המחשבון?

התוצאה מוצגת עד ארבע ספרות אחרי הנקודה. מספר הספרות בעלות המשמעות בפועל תלוי בדיוק של מספר המולים והנפח שהוזנו; אין לדווח על תוצאה עם יותר ספרות משמעותיות ממספר הספרות שהקלט הכי פחות מדויק מאפשר.