Molalitás-kalkulátor

A molalitás-kalkulátor az oldat koncentrációját az oldószer kilogrammjára jutó oldott anyag mólszámában adja meg; ezt a mértékegységet a kémikusok molalitásnak nevezik. Három adatot használ: az oldott anyag tömegét, az oldószer tömegét és az oldott anyag moláris tömegét. Az eredmény mol/kg értékben, négy tizedesjegyre kerekítve jelenik meg.

Mi a molalitás?

A molalitás (jele: m) azt méri, hogy az oldott anyagból hány mol található egy kilogramm oldószerben. Egyszerű kérdésre válaszol: minden kilogramm oldószerre hány mol oldott anyag jut?

$m = \frac{n_{solute}}{m_{solvent}}$

Itt $n_{solute}$ az oldott anyag móljainak száma, $m_{solvent}$ pedig az oldószer kilogrammban kifejezett tömege.

A molalitás csak az oldószer tömegét veszi figyelembe, a kész oldat teljes tömegét nem. Ha 5,85 g konyhasó (NaCl, moláris tömege 58,5 g/mol) feloldódik 100 g (0,1 kg) vízben, akkor az oldat 0,1 mol sót tartalmaz 0,1 kg vízben. Ez 1,0 mol/kg molalitásnak felel meg, noha az oldat együttes tömege 105,85 g.

A molalitás nem változik a hőmérséklettel, mert tömeg és nem térfogat alapján határozzuk meg. A folyadékok melegítés hatására kissé kitágulnak, hűtéskor pedig összehúzódnak, ezért a molaritás (az oldat literére jutó mólszám) változik a hőmérséklettel. A molalitás állandó marad, ezért ezt használják a fagyáspont- és forráspontvizsgálatok standard mértékegységeként.

A molalitás képlete

A kémikusok ritkán számolják meg közvetlenül a mólszámot; inkább megmérik az anyagokat. Az oldott anyag mólszáma az oldott anyag tömegének és moláris tömegének hányadosa, így a használatos képlet a következő:

$m = \frac{m_{solute} / M_{solute}}{m_{solvent}}$

$m_{solute}$ — a kimért oldott anyag tömege grammban
$M_{solute}$ — az oldott anyag moláris tömege g/mol-ban, amely a periódusos rendszerből határozható meg
$m_{solvent}$ — az oldószer tömege kilogrammban

A molalitás kiszámítása

Mérje meg az oldott anyagot. Jegyezze fel a tömegét grammban, kilogrammban vagy milligrammban. A kalkulátor mindhárom mértékegységet elfogadja, és átváltja őket.
Keresse ki az oldott anyag moláris tömegét g/mol-ban a periódusos rendszerből. Egy olyan hidrát esetében, mint a CuSO₄·5H₂O, a vízmolekulák tömegét is bele kell számítani a teljes tömegbe.
Mérje meg önmagában az oldószert a keverés előtt, ne pedig utólag a teljes oldatot.
Váltsa át mindkét tömeget egymással összhangban lévő mértékegységre: az oldott anyagot grammra, az oldószert kilogrammra. A kalkulátor ezt a lépést automatikusan elvégzi, a két tömegmező melletti kiválasztott mértékegység alapján.
Ossza el az oldott anyag tömegét a moláris tömegével, így megkapja az oldott anyag mólszámát.
Ossza el az oldott anyag mólszámát az oldószer kilogrammban kifejezett tömegével, így megkapja a molalitást mol/kg-ban.

Gyakori hibák

Az oldószer tömege helyett az oldat tömegének használata. Ha 100 g vizet mér ki, majd 10 g sót ad hozzá, 110 g oldatot kap. A molalitás kiszámításakor továbbra is csak a 100 g vizet kell figyelembe venni.
A kristályvíz figyelmen kívül hagyása. A CuSO₄·5H₂O moláris tömege 249,7 g/mol, nem pedig a vízmentes CuSO₄ önmagában vett 159,6 g/mol értéke.
A gramm és a kilogramm összekeverése. Ha az oldószer tömegeként 500 értéket ad meg a 0,5 kg helyett, az eredmény 1000-szeres hibát tartalmaz.
Túl korai kerekítés. Az oldott anyag mólszámának kiszámításakor őrizzen meg több tizedesjegyet, és csak a végső eredményt kerekítse.

Példa: a molalitás kiszámítása

Feladat. Határozza meg annak az oldatnak a molalitását, amely 10 g nátrium-kloridból (NaCl, moláris tömege 58,44 g/mol), 500 g vízben feloldva készült.

Az oldószer tömegének átváltása kilogrammra: 500 g = 0,5 kg.
Az oldott anyag mólszámának meghatározása: 10 g ÷ 58,44 g/mol = 0,1711 mol.
A molalitás meghatározása: 0,1711 mol ÷ 0,5 kg = 0,3422 mol/kg.

Példa: számítás milligrammokkal

Feladat. Határozza meg annak az oldatnak a molalitását, amely 25 mg glükózból (C₆H₁₂O₆, moláris tömege 180,16 g/mol), 15 g vízben feloldva készült.

Az oldott anyag tömegének átváltása grammra: 25 mg = 0,025 g.
Az oldószer tömegének átváltása kilogrammra: 15 g = 0,015 kg.
Az oldott anyag mólszámának meghatározása: 0,025 g ÷ 180,16 g/mol ≈ 0,0001388 mol.
A molalitás meghatározása: 0,0001388 mol ÷ 0,015 kg ≈ 0,0093 mol/kg.

Molalitás és molaritás

A molalitás és a molaritás hasonlóan hangzik, de különböző mennyiségeket mér. A molalitás az oldott anyag mólszámát az oldószer kilogrammjával osztja el. A molaritás az oldott anyag mólszámát a teljes oldat literével osztja el. Mivel a folyadék térfogata változik a hőmérséklettel, és a molaritás a térfogattól függ, az oldat molaritása kissé változik melegítéskor vagy hűtéskor, miközben molalitása változatlan marad. Híg, vízalapú oldatoknál szobahőmérsékleten a két érték gyakran közel azonos, de nem egyenlők, ezért ellenőrzés nélkül nem szabad felcserélni őket.

Ha ismert az oldat sűrűsége, közelítőleg a következő módon lehet átváltani a két érték között:

$Molarity = \frac{Molality \times \rho}{1 + (Molality \times M_{solute} / 1000)}$

ahol $\rho$ az oldat sűrűsége g/mL-ben.

Miért használják a kémikusok a molalitást?

A molalitás minden olyan esetben előkerül, amikor a kísérlet során változik a hőmérséklet. Fagyáspontcsökkenésnél, vagyis amikor az oldat fagyáspontja a tiszta oldószeré alá csökken, a molalitás közvetlenül megjelenik az alapul szolgáló egyenletben:

$\Delta T_f = K_f \times m \times i$

$\Delta T_f$ a fagyáspontcsökkenés, $K_f$ az oldószerre jellemző állandó, $m$ a molalitás, $i$ pedig azt mutatja meg, hogy az oldott anyag egy egysége hány részecskét hoz létre oldódáskor. Mivel a molalitás nem változik, miközben a minta a fagyáspontja felé hűl, stabil értéket biztosít az egyenletbe való behelyettesítéshez. Ugyanez az elv érvényesül a forráspont-emelkedésnél és azoknál a gyógyszerkészítményeknél is, amelyeknek a tárolási hőmérséklet széles tartományában állandó koncentrációt kell fenntartaniuk.

Gyakran ismételt kérdések

Mi a különbség a molalitás és a molaritás között? A molalitás az oldószer kilogrammjára jutó oldottanyag-mólok száma. A molaritás az oldat literére jutó oldottanyag-mólok száma. A molalitás csak a tömegtől függ, ezért nem változik a hőmérséklettel; a molaritás a térfogattól függ, amely változik a hőmérséklettel.

Miért használnak egyes kísérletekben molalitást molaritás helyett? Minden olyan, különböző hőmérsékleteken végzett méréshez, mint a fagyáspontcsökkenés vizsgálata, olyan koncentrációegységre van szükség, amely nem változik a minta melegedésekor vagy hűlésekor. Mivel a molalitás tömegen alapul, állandó marad, míg a molaritás értéke kissé változna az oldat térfogatával együtt.

Lehet a molalitás negatív vagy nulla? Nem, a molalitás nem lehet negatív, mivel egy fizikailag jelen lévő oldott anyag mennyiségét írja le. Csak akkor nulla, ha nincs jelen oldott anyag, vagyis a minta tiszta oldószer, nem pedig oldat.

Van felső határa a molalitásnak? Igen. A molalitást az oldott anyag oldhatósága korlátozza az adott oldószerben. Amikor az oldószer az adott hőmérsékleten és nyomáson már nem tud több oldott anyagot feloldani, a molalitás nem növelhető tovább.

Van molalitása a tiszta víznek? Nincs. A molalitás oldószerben feloldott oldott anyagot ír le. A tiszta víz nem tartalmaz oldott anyagot, ezért a molalitás fogalma nem alkalmazható rá.

Mennyire pontos a molalitás-kalkulátor tömény vagy nem ideális oldatok esetén? A számítás közvetlenül a definíciót követi, és a kalkulátor az eredményt négy tizedesjegyre adja meg. Maga a molalitásérték bármilyen koncentrációnál helyes marad. Tömény vagy nem ideális oldat esetén az változik, hogy ez az érték hogyan viselkedik a későbbi egyenletekben, például a fagyáspontcsökkenés képletében, ahol az ionok közötti kölcsönhatások miatt a valós viselkedés eltér az egyszerű arányosságon alapuló képlettől.

Molalitás Kalkulátor - Ingyenes Oldatkoncentráció Eszköz