Koncentráció Mólarítás Konvertáló | w/v % mol/L-re

Mi az a koncentráció–molaritás-átváltó?

A koncentráció–molaritás-átváltó a százalékos koncentrációt (térfogatra vonatkoztatott tömegszázalék, w/v) molaritássá alakítja, amely azt mutatja meg, hogy egy liter oldatban hány mol oldott anyag van. Két adat szükséges hozzá: a százalékos koncentráció és az oldott anyag molekulatömege, grammban molonként megadva.

Mi a molaritás?

A molaritás annak mérőszáma, hogy mennyi anyag oldódik fel egy folyadékban. Meghatározása szerint az oldott anyag móljainak száma egy liter oldatra vonatkoztatva.

$\text{Moláris koncentráció (M)} = \frac{\text{az oldott anyag móljai}}{\text{az oldat térfogata literben}}$

Mértékegysége a mol/L, amelyet gyakran M-mel írnak. Egy „0,5 M” nátrium-klorid-oldat minden liter oldatban 0,5 mol nátrium-kloridot tartalmaz.

A kémiai reakciók részecskék, nem pedig grammok között mennek végbe. A molaritás megadja a vegyész számára, hogy egy adott térfogatban hány részecske van jelen, ezért ez a kémiai számítások standard mértékegysége. A Tiszta és Alkalmazott Kémia Nemzetközi Uniója (IUPAC) a molaritást a koncentráció kifejezésének standard módjaként tartja nyilván.

A százalékos koncentráció molaritássá alakításának képlete

$\text{Moláris koncentráció (M)} = \frac{\text{Százalékos koncentráció (w/v)} \times 10}{\text{Molekulatömeg (g/mol)}}$

A w/v százalék azt jelenti, hogy 100 mL oldatban hány gramm oldott anyag van. Ezt 10-zel megszorozva megkapjuk a literenkénti grammértéket, mivel egy liter 1 000 mL-rel egyenlő. A grammokat a molekulatömeggel elosztva móllá alakítjuk.

Ez a képlet csak w/v százalékokra érvényes. A w/w (tömegre vonatkoztatott tömegszázalék), amely gyakori a tömény savak palackjainak címkéjén, az oldat sűrűségét is igényli (lásd alább).

A molaritás kiszámítása százalékos koncentrációból

1. Szorozza meg a százalékos koncentrációt 10-zel. Ez a koncentrációt grammban, literenként adja meg.
2. Ossza el ezt a számot az anyag molekulatömegével, amely gramm/molban van megadva.
3. Az eredmény a molaritás, mol/L-ben.

Miért működik a képlet?

Egy 5%-os w/v oldat 5 gramm oldott anyagot tartalmaz 100 mL oldatban.

1. Grammban literenként: 5 g × 10 = 50 g/L.
2. Molban literenként: 50 g/L ÷ molekulatömeg (g/mol) = mol/L.

Megoldott példa

Az oldat 5%-os (w/v) nátrium-klorid- (NaCl-)oldat. A NaCl molekulatömege 58,44 g/mol.

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

Egy 5%-os NaCl-oldat molaritása körülbelül 0,856 M.

További példák

• Fiziológiás sóoldat (0,9% NaCl): (0,9 × 10) ÷ 58,44 = 0,154 M
• 5%-os glükózoldat (C₆H₁₂O₆, 180,16 g/mol): (5 × 10) ÷ 180,16 = 0,278 M
• 10%-os nátrium-hidroxid-oldat (NaOH, 40,00 g/mol): (10 × 10) ÷ 40,00 = 2,50 M

Az átváltó használata

1. Adja meg a százalékos koncentrációt (w/v), amely 0 és 100 közötti szám.
2. Adja meg az anyag molekulatömegét g/molban. Ennek nagyobbnak kell lennie, mint 0.
3. A molaritás automatikusan megjelenik mol/L-ben.
4. Az eredmény másolásához használja a másolás gombot.

Az 10 mol/L alatti eredmények három értékes számjeggyel jelennek meg. Az 10 mol/L-es és nagyobb eredmények egy tizedesjegyre kerekítve jelennek meg.

Gyakori molekulatömegek

A koncentráció kifejezésének egyéb módjai

Molalitás (m) az oldott anyag móljainak számát adja meg egy kilogramm oldószerre, nem pedig oldatra vonatkoztatva. Hőmérsékletfüggése nincs, ezért a tudósok ezt használják a fagyáspont- és forráspont-számításokhoz.

$\text{Molalitás (m)} = \frac{\text{az oldott anyag móljai}}{\text{az oldószer tömege kg-ban}}$

Tömegszázalék (w/w) azt jelenti, hogy 100 gramm oldatban hány gramm oldott anyag van. Gyakori a tömény savak és lúgok palackjainak címkéjén. Molaritássá alakításához az oldat sűrűsége is szükséges:

$\text{Moláris koncentráció} = \frac{\text{Tömegszázalék} \times \text{sűrűség (g/mL)} \times 10}{\text{Molekulatömeg}}$

Térfogatszázalék (v/v) folyadék–folyadék elegyeknél használatos, például vízben lévő etanol esetén. Egy 70%-os v/v etanololdat 70 mL etanolt tartalmaz 100 mL teljes oldatra vonatkoztatva.

Normalitás (N) az egy literre jutó gramm-ekvivalensek számát adja meg. Régebbi titrálási szakirodalomban fordul elő, de a modern kémiában többnyire a molaritás váltotta fel.

A pontosság korlátai

Maga az átváltás w/v százalék esetén egzakt. A w/v százalék már eleve az oldott anyag grammjainak számát adja meg az oldat rögzített térfogatára vonatkoztatva, ezért az oldat sűrűsége soha nem kerül be a számításba. A hibák a bevitt adatokból származnak.

• W/w százalék téves használata: A tömény savakat és lúgokat tömeg (w/w), nem pedig térfogat alapján címkézik. A tömény sósav körülbelül 37% w/w koncentrációjú, sűrűsége pedig közel 1,19 g/mL; ez körülbelül 44% w/v, vagy nagyjából 12,1 mol/L. Ha 44 helyett 37 értéket ad meg, a molaritást körülbelül egyhatoddal alábecsüli. Először alakítsa át a fenti sűrűségi képlettel.
• Nagyon tömény oldatok: A w/v százalék meghaladhatja a 100 értéket, ha az oldat sokkal sűrűbb a víznél. A tömény kénsav körülbelül 96% w/w koncentrációjú, sűrűsége 1,84 g/mL, így nagyjából 177% w/v, vagy körülbelül 18 mol/L. Ez az átváltó csak 0 és 100 közötti százalékokat fogad el, ezért a 100 feletti értékeket kézzel kell kiszámítani.
• Hőmérséklet: Az oldat térfogata a hőmérséklettel változik, ezért a molaritás is kissé változik a hőmérséklet változásával. A molalitás nem változik, mert térfogat helyett tömegen alapul.
• Hidratált vegyületek: Egyes vegyületek vizet vesznek fel kristályszerkezetükbe, ami megváltoztatja molekulatömegüket. A vízmentes réz-szulfát (CuSO₄) molekulatömege 159,61 g/mol. A réz-szulfát-pentahidrát (CuSO₄·5H₂O) molekulatömege 249,68 g/mol, ami több mint 50%-kal nagyobb. A helytelen érték használata jelentősen eltérő molaritást eredményez.
• A reagens tisztasága: A kereskedelmi forgalomban kapható vegyszerek ritkán 100%-os tisztaságúak. Egy 98%-os tisztaságúként címkézett reagens tömegének 2%-át más anyag teszi ki, ami kissé csökkenti a belőle készített oldat tényleges molaritását.

Gyakran ismételt kérdések

Mi a különbség a molaritás és a molalitás között?

A molaritás az oldott anyag móljainak száma egy liter oldatra vonatkoztatva. A molalitás az oldott anyag móljainak száma egy kilogramm oldószerre vonatkoztatva. A molaritás kissé változik a hőmérséklettel, mert a folyadék térfogata változik a hőmérséklettel. A molalitás állandó marad, mert a tömeg nem változik a hőmérséklettel.

Miért használják gyakrabban a molaritást, mint a százalékos koncentrációt?

A kémiai reakciók molekulák között mennek végbe, a molaritás pedig közvetlenül megadja, hogy egy adott térfogatban hány mol anyag van jelen. A százalékos koncentráció tömeget ad meg, amelyet előbb móllá kell alakítani ahhoz, hogy reakciószámításokban használható legyen.

Hogyan alakítható vissza a molaritás százalékos koncentrációvá?

Fordítsa meg a képletet:

$\text{Százalékos koncentráció (w/v)} = \frac{\text{Moláris koncentráció} \times \text{Molekulatömeg}}{10}$

Egy 0,5 M-os nátrium-klorid-oldat értéke (0,5 × 58,44) ÷ 10 = 2,92% w/v.

Működik ez a képlet tömegszázalék (w/w) esetén?

Nem. Az ezen az oldalon szereplő képlet csak w/v százalékokra érvényes. A w/w százalék molaritássá alakításához az oldat sűrűsége szükséges, a fenti „A koncentráció kifejezésének egyéb módjai” részben megadott képlet segítségével.

Befolyásolja az oldat sűrűsége az eredményt?

Nem. A w/v százalék már megadja az oldott anyag grammjainak számát 100 mL oldatra vonatkoztatva, ezért a térfogatot a definíció rögzíti, és a sűrűség kiesik. Sűrűségre csak akkor van szükség, amikor a gramm/100 gramm oldatként megadott w/w százalékot w/v százalékká vagy molaritássá alakítjuk.

Hogyan készíthető meghatározott molaritású oldat?

Számítsa ki a szükséges tömeget a Tömeg (g) = Molaritás (mol/L) × Térfogat (L) × Molekulatömeg (g/mol) képlettel. Mérje ki ezt a tömeget, oldja fel a végső térfogatnál kisebb mennyiségű oldószerben, öntse át mérőlombikba, majd az oldószerrel töltse jelig. Gyakori hiba az oldószer teljes térfogatra való feltöltése az oldott anyag feloldódása előtt, mert ettől a végső térfogat túl nagy lehet.

Hivatkozások

1. IUPAC Gold Book – Anyagmennyiség-koncentráció
2. NIST Chemistry WebBook
3. Harris, D. C. (2015). Quantitative Chemical Analysis (9. kiadás). W. H. Freeman and Company.
4. Amerikai Egyesült Államok Gyógyszerkönyve (USP)