Koncentracijos į Molarumą Konverteris | w/v % į mol/L

Kas yra koncentracijos perskaičiuoklis į molinę koncentraciją?

Koncentracijos perskaičiuoklis į molinę koncentraciją paverčia procentinę koncentraciją (masė tūrio vienetui, žymima m/t) į molinę koncentraciją – medžiagos, ištirpusios viename litre tirpalo, molių skaičių. Jam reikia dviejų skaičių: procentinės koncentracijos ir ištirpusios medžiagos molinės masės, pateiktos gramais moliui.

Kas yra molinė koncentracija?

Molinė koncentracija parodo, kiek medžiagos ištirpę skystyje. Ji apibrėžiama kaip ištirpusios medžiagos molių skaičius viename tirpalo litre.

$\text{Molinė koncentracija (M)} = \frac{\text{ištirpusios medžiagos molių skaičius}}{\text{tirpalo tūris litrais}}$

Matavimo vienetas yra mol/L, dažnai rašomas kaip M. 0,5 M natrio chlorido tirpale kiekviename tirpalo litre yra 0,5 molio natrio chlorido.

Cheminės reakcijos vyksta tarp dalelių, o ne tarp gramų. Molinė koncentracija chemikui parodo, kiek dalelių yra tam tikrame tūryje, todėl ji yra standartinis chemijos skaičiavimų vienetas. Tarptautinė grynosios ir taikomosios chemijos sąjunga (IUPAC) molinę koncentraciją nurodo kaip standartinį koncentracijos reiškimo būdą.

Procentinės koncentracijos perskaičiavimo į molinę koncentraciją formulė

$\text{Molinė koncentracija (M)} = \frac{\text{Procentinė koncentracija (m/t)} \times 10}{\text{Santykinė molekulinė masė (g/mol)}}$

Procentinė m/t išraiška reiškia, kad 100 mL tirpalo tenka tam tikras ištirpusios medžiagos gramų skaičius. Padauginus iš 10, gaunami gramai litre, nes vienas litras lygus 1 000 mL. Padalijus iš molinės masės, gramai perskaičiuojami į molius.

Ši formulė tinka tik m/t procentinėms koncentracijoms. m/m (masės ir masės) procentinei koncentracijai, įprastai nurodomai koncentruotų rūgščių buteliuose, taip pat reikia tirpalo tankio (žr. toliau).

Kaip apskaičiuoti molinę koncentraciją pagal procentinę koncentraciją

1. Procentinę koncentraciją padauginkite iš 10. Taip gausite koncentraciją gramais litre.
2. Šį skaičių padalykite iš medžiagos santykinės molekulinės masės gramais moliui.
3. Gautas rezultatas yra molinė koncentracija mol/L.

Kodėl formulė veikia

5 % m/t tirpale yra 5 gramai ištirpusios medžiagos 100 mL tirpalo.

1. Gramai litre: 5 g × 10 = 50 g/L.
2. Molių litre: 50 g/L ÷ santykinė molekulinė masė (g/mol) = mol/L.

Skaičiavimo pavyzdys

Tirpalas yra 5 % (m/t) natrio chlorido (NaCl). NaCl santykinė molekulinė masė yra 58,44 g/mol.

$\text{Molinė koncentracija} = \frac{5 \times 10}{58.44} = 0.856 \text{ mol/l}$

5 % NaCl tirpalo molinė koncentracija yra maždaug 0,856 M.

Daugiau pavyzdžių

• Fiziologinis tirpalas (0,9 % NaCl): (0,9 × 10) ÷ 58,44 = 0,154 M
• 5 % gliukozės tirpalas (C₆H₁₂O₆, 180,16 g/mol): (5 × 10) ÷ 180,16 = 0,278 M
• 10 % natrio hidroksido tirpalas (NaOH, 40,00 g/mol): (10 × 10) ÷ 40,00 = 2,50 M

Kaip naudoti keitiklį

1. Įveskite procentinę koncentraciją (m/t) – skaičių nuo 0 iki 100.
2. Įveskite medžiagos santykinę molekulinę masę g/mol. Ji turi būti didesnė už 0.
3. Molinė koncentracija mol/L pateikiama automatiškai.
4. Norėdami nukopijuoti rezultatą, naudokite kopijavimo mygtuką.

Mažesni nei 10 mol/L rezultatai pateikiami trimis reikšminiais skaitmenimis. 10 mol/L ir didesni rezultatai pateikiami vienu skaitmeniu po kablelio.

Dažniausios molekulinės masės

Kiti koncentracijos reiškimo būdai

Moliškumas (m) – tai ištirpusios medžiagos molių skaičius kilogramui tirpiklio, o ne tirpalo. Jis nepriklauso nuo temperatūros, todėl mokslininkai jį naudoja skaičiuodami užšalimo ir virimo temperatūras.

$\text{Moliškumas (m)} = \frac{\text{ištirpusios medžiagos molių skaičius}}{\text{tirpiklio masė kilogramais}}$

Masės procentinė dalis (m/m) – tai ištirpusios medžiagos gramų skaičius 100 tirpalo gramų. Ji dažnai nurodoma koncentruotų rūgščių ir bazių buteliuose. Norint ją perskaičiuoti į molinę koncentraciją, reikia tirpalo tankio:

$\text{Molinė koncentracija} = \frac{\text{Masės procentinė dalis} \times \text{tankis (g/mL)} \times 10}{\text{Santykinė molekulinė masė}}$

Tūrio procentinė dalis (t/t) naudojama skysčių mišiniams, pavyzdžiui, etanoliui vandenyje. 70 % t/t etanolio tirpale yra 70 mL etanolio 100 mL viso tirpalo.

Normalumas (N) – tai gramų ekvivalentų skaičius litre. Jis vartojamas senesnėje titravimo literatūroje, tačiau šiuolaikinėje chemijoje dažniausiai pakeistas moline koncentracija.

Tikslumo ribojimai

Pats perskaičiavimas, kai nurodyta m/t procentinė koncentracija, yra tikslus. m/t procentinė koncentracija jau nurodo ištirpusios medžiagos gramus fiksuotame tirpalo tūryje, todėl tirpalo tankis į skaičiavimą neįtraukiamas. Klaidos atsiranda dėl įvestų skaičių.

• Per klaidą naudojama m/m procentinė dalis: Koncentruotos rūgštys ir bazės žymimos pagal masę (m/m), o ne pagal tūrį. Koncentruota druskos rūgštis sudaro apie 37 % m/m, jos tankis yra maždaug 1,19 g/mL, todėl ji sudaro apie 44 % m/t arba maždaug 12,1 mol/L. Įvedus 37 vietoj 44, molinė koncentracija sumažinama maždaug šeštadaliu. Pirmiausia perskaičiuokite naudodami pirmiau pateiktą tankio formulę.
• Labai tankūs tirpalai: m/t procentinė dalis gali viršyti 100, kai tirpalas yra gerokai tankesnis už vandenį. Koncentruota sieros rūgštis, kurios m/m yra apie 96 %, o tankis 1,84 g/mL, sudaro maždaug 177 % m/t arba apie 18 mol/L. Šis perskaičiuoklis priima tik nuo 0 iki 100 procentines dalis, todėl didesnius nei 100 skaičius reikia apskaičiuoti rankiniu būdu.
• Temperatūra: keičiantis temperatūrai keičiasi tirpalo tūris, todėl šiek tiek kinta ir molinė koncentracija. Moliškumas nekinta, nes jis grindžiamas mase, o ne tūriu.
• Hidratuoti junginiai: kai kurie junginiai sugeria vandenį į savo kristalinę struktūrą, todėl pasikeičia jų santykinė molekulinė masė. Bevandenio vario sulfato (CuSO₄) santykinė molekulinė masė yra 159,61 g/mol. Vario sulfato pentahidrato (CuSO₄·5H₂O) santykinė molekulinė masė yra 249,68 g/mol, t. y. daugiau nei 50 % didesnė. Panaudojus neteisingą vertę, molinė koncentracija apskaičiuojama labai netiksliai.
• Reagento grynumas: komercinės cheminės medžiagos retai būna 100 % grynos. Reagentas, pažymėtas kaip 98 % grynas, turi 2 % kitos medžiagos pagal masę, todėl iš jo paruošto tirpalo tikroji molinė koncentracija šiek tiek mažesnė.

Dažnai užduodami klausimai

Kuo skiriasi molinė koncentracija ir moliškumas?

Molinė koncentracija – tai ištirpusios medžiagos molių skaičius litre tirpalo. Moliškumas – tai ištirpusios medžiagos molių skaičius kilograme tirpiklio. Molinė koncentracija šiek tiek kinta dėl temperatūros, nes keičiantis temperatūrai kinta skysčio tūris. Moliškumas išlieka pastovus, nes temperatūra masės nekeičia.

Kodėl molinė koncentracija naudojama dažniau nei procentinė koncentracija?

Cheminės reakcijos vyksta tarp molekulių, o molinė koncentracija tiesiogiai nurodo, kiek medžiagos molių yra tam tikrame tūryje. Procentinė koncentracija nurodo masę, kurią prieš naudojant reakcijų skaičiavimuose reikia perskaičiuoti į molius.

Kaip perskaičiuoti molinę koncentraciją atgal į procentinę koncentraciją?

Apverskite formulę:

$\text{Procentinė koncentracija (m/t)} = \frac{\text{Molinė koncentracija} \times \text{Santykinė molekulinė masė}}{10}$

0,5 M natrio chlorido tirpalas atitinka (0,5 × 58,44) ÷ 10 = 2,92 % m/t.

Ar ši formulė tinka masės ir masės (m/m) procentinėms dalims?

Ne. Šiame puslapyje pateikta formulė tinka tik m/t procentinėms dalims. Norint perskaičiuoti m/m procentinę dalį į molinę koncentraciją, reikia tirpalo tankio ir pirmiau skirsnyje „Kiti koncentracijos reiškimo būdai“ pateiktos formulės.

Ar tirpalo tankis turi įtakos rezultatui?

Ne. m/t procentinė dalis jau nurodo ištirpusios medžiagos gramus 100 mL tirpalo, todėl pagal apibrėžtį tūris yra fiksuotas, o tankis išnyksta iš skaičiavimo. Tankis reikalingas tik m/m procentinei daliai, kuri nurodo gramus 100 gramų tirpalo, perskaičiuoti į m/t procentinę dalį arba molinę koncentraciją.

Kaip paruošti konkrečios molinės koncentracijos tirpalą?

Apskaičiuokite reikiamą masę pagal formulę: Masė (g) = molinė koncentracija (mol/L) × tūris (L) × molinė masė (g/mol). Pasverkite šią masę, ištirpinkite ją mažesniame nei galutinis tirpiklio tūryje, perpilkite į matavimo kolbą ir papildykite tirpikliu iki žymės. Dažna klaida – prieš ištirpinant medžiagą papildyti tirpikliu iki viso tūrio, nes galutinis tūris gali tapti per didelis.

Šaltiniai

1. IUPAC auksinė knyga – medžiagos kiekio koncentracija
2. NIST chemijos žinynas internete
3. Harris, D. C. (2015). Quantitative Chemical Analysis (9-asis leidimas). W. H. Freeman and Company.
4. Jungtinių Valstijų farmakopėja (USP)