Apskaičiuokite tirpalo molalumą įvesdami tirpalo masę, tirpiklio masę ir molinę masę. Palaiko kelias matavimo vienetus ir teikia momentinius rezultatus chemijos taikymams.
Molalumas yra tirpinio molių skaičius vienam kilogramui tirpiklio. Jis skaičiuojamas naudojant šią formulę:
Molalumo skaičiuoklis yra tikslus, vartotojui patogus įrankis, sukurtas apskaičiuoti cheminių tirpalų molalumą. Molalumas (žymimas 'm') yra svarbus koncentracijos vienetas chemijoje, kuris matuoja tirpalo molių skaičių kilogramui tirpiklio. Skirtingai nuo moliaro, kuris keičiasi su temperatūra dėl tūrio svyravimų, molalumas išlieka pastovus, nepriklausomai nuo temperatūros pokyčių, todėl jis ypač vertingas termodinaminėms skaičiavimams, koligatyvių savybių tyrimams ir laboratoriniams paruošimams, kuriems reikalingi temperatūrai nepriklausomi koncentracijos matavimai.
Šis skaičiuoklis leidžia tiksliai nustatyti tirpalo molalumą įvedant tirpalo masę, tirpiklio masę ir tirpalo molinę masę. Su palaikymu įvairioms masės vienetams (gramais, kilogramais ir miligramais), Molalumo skaičiuoklis suteikia momentinius rezultatus studentams, chemikams, farmacijos specialistams ir tyrėjams, dirbantiems su tirpalo chemija.
Molalumas apibrėžiamas kaip tirpalo molių skaičius, ištirpintas viename kilogramo tirpiklio. Molalumo formulė yra:
Kur:
Kadangi molių skaičius apskaičiuojamas padalijant medžiagos masę iš jos molinės masės, galime išplėsti formulę:
Kur:
Nustatykite tirpalo masę (ištirpinta medžiaga)
Nustatykite tirpalo molinę masę
Išmatuokite tirpiklio masę (paprastai vandens)
Konvertuokite visas matavimus į suderinamus vienetus
Apskaičiuokite tirpalo molių skaičių
Apskaičiuokite molalumą
Mūsų Molalumo skaičiuoklis supaprastina šį procesą:
Matematinė molalumo išraiška yra:
Kur:
Dirbant su skirtingais vienetais, konversijos yra būtinos:
Masės konversijos:
Tirpalo masei:
Tirpiklio masei:
Apskaičiuokite tirpalo molalumą, kuriame yra 10 g NaCl (molinė masė = 58.44 g/mol), ištirpinto 500 g vandens.
Sprendimas:
Apskaičiuokite tirpalo molalumą, kuriame yra 25 mg gliukozės (C₆H₁₂O₆, molinė masė = 180.16 g/mol), ištirpintos 15 g vandens.
Sprendimas:
Apskaičiuokite tirpalo molalumą, kuriame yra 100 g KOH (molinė masė = 56.11 g/mol), ištirpinto 250 g vandens.
Sprendimas:
Tirpalų Paruošimas, Nepriklausomas Nuo Temperatūros
Analitinė Chemija
Tyrimai ir Plėtra
Farmacijos Pramonė
Cheminė Gamyba
Maisto ir Gėrimų Pramonė
Fizinės Chemijos Tyrimai
Biochemijos Tyrimai
Aplinkos Mokslas
Nors molalumas yra vertingas daugeliui taikymų, kiti koncentracijos vienetai gali būti tinkamesni tam tikrose situacijose:
Molarumas (M): Tirpalo molių skaičius litre tirpalo
Masės Procentas (% w/w): Tirpalo masė per 100 vienetų tirpalo masės
Molio Frakcija (χ): Tirpalo molių skaičius padalintas iš bendro molių skaičiaus tirpale
Normalumas (N): Gramų ekvivalentai tirpale litre
Molalumo koncepcija atsirado XIX a. pabaigoje, kai chemikai siekė tikslesnių būdų apibūdinti tirpalo koncentracijas. Nors moliarumas (molių skaičius litre tirpalo) jau buvo naudojamas, mokslininkai pripažino jo apribojimus dirbant su temperatūros priklausomais tyrimais.
1880-aisiais Jacobus Henricus van 't Hoff ir François-Marie Raoult atliko novatoriškus darbus dėl koligatyvių tirpalų savybių. Jų tyrimai dėl užšalimo taško sumažėjimo, virimo taško pakilimo ir osmosinio slėgio reikalavo koncentracijos vieneto, kuris išliktų pastovus, nepriklausomai nuo temperatūros pokyčių. Ši poreikis lėmė molalumo formalų priėmimą kaip standartinį koncentracijos vienetą.
XX a. pradžioje molalumas tapo standartiniu vienetu fizinėje chemijoje, ypač termodinaminėse studijose. Tarptautinė grynųjų ir taikomųjų chemikų sąjunga (IUPAC) formaliai pripažino molalumą kaip standartinį koncentracijos vienetą, apibrėždama jį kaip molių skaičių tirpale kilogramui tirpiklio.
Šiandien molalumas išlieka esminiu koncentracijos vienetu įvairiose mokslinėse srityse:
Skaitmeninių įrankių, tokių kaip Molalumo skaičiuoklis, plėtra padarė šiuos skaičiavimus prieinamesnius studentams ir profesionalams, palengvinant tikslesnį ir efektyvesnį mokslinį darbą.
Štai pavyzdžiai, kaip apskaičiuoti molalumą įvairiose programavimo kalbose:
1' Excel formulė molalumui apskaičiuoti
2' Priklausomai nuo:
3' A1 = Tirpalo masė (g)
4' B1 = Tirpalo molinė masė (g/mol)
5' C1 = Tirpiklio masė (g)
6=A1/B1/(C1/1000)
7
1def calculate_molality(solute_mass, solute_unit, solvent_mass, solvent_unit, molar_mass):
2 # Konvertuoti tirpalo masę į gramus
3 if solute_unit == 'kg':
4 solute_mass_g = solute_mass * 1000
5 elif solute_unit == 'mg':
6 solute_mass_g = solute_mass / 1000
7 else: # gramai
8 solute_mass_g = solute_mass
9
10 # Konvertuoti tirpiklio masę į kilogramus
11 if solvent_unit == 'g':
12 solvent_mass_kg = solvent_mass / 1000
13 elif solvent_unit == 'mg':
14 solvent_mass_kg = solvent_mass / 1000000
15 else: # kilogramai
16 solvent_mass_kg = solvent_mass
17
18 # Apskaičiuoti tirpalo molių skaičių
19 moles_solute = solute_mass_g / molar_mass
20
21 # Apskaičiuoti molalumą
22 molality = moles_solute / solvent_mass_kg
23
24 return molality
25
26# Pavyzdžio naudojimas
27nacl_molality = calculate_molality(10, 'g', 1, 'kg', 58.44)
28print(f"NaCl tirpalo molalumas: {nacl_molality:.4f} mol/kg")
29
1function calculateMolality(soluteMass, soluteUnit, solventMass, solventUnit, molarMass) {
2 // Konvertuoti tirpalo masę į gramus
3 let soluteMassInGrams = soluteMass;
4 if (soluteUnit === 'kg') {
5 soluteMassInGrams = soluteMass * 1000;
6 } else if (soluteUnit === 'mg') {
7 soluteMassInGrams = soluteMass / 1000;
8 }
9
10 // Konvertuoti tirpiklio masę į kilogramus
11 let solventMassInKg = solventMass;
12 if (solventUnit === 'g') {
13 solventMassInKg = solventMass / 1000;
14 } else if (solventUnit === 'mg') {
15 solventMassInKg = solventMass / 1000000;
16 }
17
18 // Apskaičiuoti tirpalo molių skaičių
19 const molesOfSolute = soluteMassInGrams / molarMass;
20
21 // Apskaičiuoti molalumą
22 const molality = molesOfSolute / solventMassInKg;
23
24 return molality;
25}
26
27// Pavyzdžio naudojimas
28const nacl_molality = calculateMolality(10, 'g', 1, 'kg', 58.44);
29console.log(`NaCl tirpalo molalumas: ${nacl_molality.toFixed(4)} mol/kg`);
30
1public class MolalityCalculator {
2 public static double calculateMolality(double soluteMass, String soluteUnit,
3 double solventMass, String solventUnit,
4 double molarMass) {
5 // Konvertuoti tirpalo masę į gramus
6 double soluteMassInGrams = soluteMass;
7 if (soluteUnit.equals("kg")) {
8 soluteMassInGrams = soluteMass * 1000;
9 } else if (soluteUnit.equals("mg")) {
10 soluteMassInGrams = soluteMass / 1000;
11 }
12
13 // Konvertuoti tirpiklio masę į kilogramus
14 double solventMassInKg = solventMass;
15 if (solventUnit.equals("g")) {
16 solventMassInKg = solventMass / 1000;
17 } else if (solventUnit.equals("mg")) {
18 solventMassInKg = solventMass / 1000000;
19 }
20
21 // Apskaičiuoti tirpalo molių skaičių
22 double molesOfSolute = soluteMassInGrams / molarMass;
23
24 // Apskaičiuoti molalumą
25 double molality = molesOfSolute / solventMassInKg;
26
27 return molality;
28 }
29
30 public static void main(String[] args) {
31 double naclMolality = calculateMolality(10, "g", 1, "kg", 58.44);
32 System.out.printf("NaCl tirpalo molalumas: %.4f mol/kg%n", naclMolality);
33 }
34}
35
1#include <iostream>
2#include <string>
3#include <iomanip>
4
5double calculateMolality(double soluteMass, const std::string& soluteUnit,
6 double solventMass, const std::string& solventUnit,
7 double molarMass) {
8 // Konvertuoti tirpalo masę į gramus
9 double soluteMassInGrams = soluteMass;
10 if (soluteUnit == "kg") {
11 soluteMassInGrams = soluteMass * 1000;
12 } else if (soluteUnit == "mg") {
13 soluteMassInGrams = soluteMass / 1000;
14 }
15
16 // Konvertuoti tirpiklio masę į kilogramus
17 double solventMassInKg = solventMass;
18 if (solventUnit == "g") {
19 solventMassInKg = solventMass / 1000;
20 } else if (solventUnit == "mg") {
21 solventMassInKg = solventMass / 1000000;
22 }
23
24 // Apskaičiuoti tirpalo molių skaičių
25 double molesOfSolute = soluteMassInGrams / molarMass;
26
27 // Apskaičiuoti molalumą
28 double molality = molesOfSolute / solventMassInKg;
29
30 return molality;
31}
32
33int main() {
34 double naclMolality = calculateMolality(10, "g", 1, "kg", 58.44);
35 std::cout << "NaCl tirpalo molalumas: " << std::fixed << std::setprecision(4)
36 << naclMolality << " mol/kg" << std::endl;
37 return 0;
38}
39
1calculate_molality <- function(solute_mass, solute_unit, solvent_mass, solvent_unit, molar_mass) {
2 # Konvertuoti tirpalo masę į gramus
3 solute_mass_g <- switch(solute_unit,
4 "g" = solute_mass,
5 "kg" = solute_mass * 1000,
6 "mg" = solute_mass / 1000)
7
8 # Konvertuoti tirpiklio masę į kilogramus
9 solvent_mass_kg <- switch(solvent_unit,
10 "kg" = solvent_mass,
11 "g" = solvent_mass / 1000,
12 "mg" = solvent_mass / 1000000)
13
14 # Apskaičiuoti tirpalo molių skaičių
15 moles_solute <- solute_mass_g / molar_mass
16
17 # Apskaičiuoti molalumą
18 molality <- moles_solute / solvent_mass_kg
19
20 return(molality)
21}
22
23# Pavyzdžio naudojimas
24nacl_molality <- calculate_molality(10, "g", 1, "kg", 58.44)
25cat(sprintf("NaCl tirpalo molalumas: %.4f mol/kg\n", nacl_molality))
26
Molalumas (m) yra tirpalo molių skaičius kilogramui tirpiklio, o molarumas (M) yra tirpalo molių skaičius litre tirpalo. Pagrindinis skirtumas yra tas, kad molalumas naudoja tik tirpiklio masę, o moliarumas naudoja viso tirpalo tūrį. Molalumas išlieka pastovus su temperatūros pokyčiais, nes masė nesikeičia su temperatūra, tuo tarpu moliarumas kinta su temperatūra, nes tūris keičiasi su temperatūra.
Molalumas yra pageidautinas eksperimentuose, susijusiuose su temperatūros pokyčiais, pavyzdžiui, užšalimo taško sumažėjimo ar virimo taško pakilimo tyrimuose. Kadangi molalumas remiasi mase, o ne tūriu, jis išlieka pastovus, nepriklausomai nuo temperatūros svyravimų. Tai ypač vertinga termodinaminiuose skaičiavimuose ir koligatyvių savybių tyrimuose, kur temperatūra yra kintamasis.
Konvertavimas tarp molalumo ir moliaro reikalauja žinoti tirpalo tankį ir tirpalo molinę masę. Apytikslė konversija yra:
Kur:
Dėl praskiestų vandens tirpalų moliarumo ir molalumo vertės dažnai yra labai artimos numeriškai.
Molalumas negali būti neigiamas, nes tai atspindi fizinę savybę (koncentraciją). Jis gali būti nulis, kai tirpiklio nėra (grynas tirpiklis), tačiau tai būtų tiesiog grynas tirpiklis, o ne tirpalas. Praktiniuose skaičiavimuose mes paprastai dirbame su teigiamais, ne nuliniais molalumo vertėmis.
Užšalimo taško sumažėjimas (ΔTf) yra tiesiogiai proporcingas tirpalo molalumui pagal lygtį:
Kur:
Šis ryšys daro molalumą ypač naudingą kriogeniniuose tyrimuose.
Grynasis vanduo neturi molalumo vertės, nes molalumas apibrėžiamas kaip tirpalo molių skaičius kilogramui tirpiklio. Gryname vandenyje nėra tirpalo, todėl molalumo sąvoka netaikoma. Mes sakytume, kad grynas vanduo nėra tirpalas, o grynas junginys.
Osmotinis slėgis (π) yra susijęs su molalumu per van 't Hoff lygtį:
Kur M yra moliarumas, R yra dujų konstanta, o T yra temperatūra. Praskiestuose tirpaluose moliarumas yra maždaug lygus molalumui, todėl molalumas gali būti naudojamas šioje lygtįje su minimalia klaida. Didesniems koncentruotiems tirpalams būtina konvertuoti tarp molalumo ir moliaro.
Taip, maksimalus galimas molalumas yra ribotas tirpalo tirpumo. Kai tirpiklis tampa sočiu tirpalu, daugiau tirpalo ištirpti negali, nustatydamas viršutinę molalumo ribą. Ši riba labai priklauso nuo konkretaus tirpalo-tirpiklio poros ir sąlygų, tokių kaip temperatūra ir slėgis.
Molalumo skaičiuoklis suteikia tikslius matematinius rezultatus, remdamasis pateiktais įvesties duomenimis. Tačiau labai koncentruotiems ar neidealiesiems tirpalams papildomi veiksniai, tokie kaip tirpalo ir tirpiklio sąveikos, gali paveikti faktinį tirpalo elgesį. Tokiais atvejais apskaičiuotas molalumas vis tiek yra teisingas kaip koncentracijos matas, tačiau savybių prognozavimas, remiantis idealių tirpalų elgesiu, gali reikalauti korekcinių veiksnių.
Taip, molalumą galima naudoti mišriems tirpikliams, tačiau apibrėžimas turi būti taikomas atsargiai. Tokiais atvejais molalumas turėtų būti apskaičiuojamas atsižvelgiant į visų mišrių tirpiklių bendrą masę. Tačiau tiksliam darbui su mišriais tirpikliais kiti koncentracijos vienetai, tokie kaip molio frakcija, gali būti tinkamesni.
Atkins, P. W., & de Paula, J. (2014). Atkins' Physical Chemistry (10th ed.). Oxford University Press.
Chang, R., & Goldsby, K. A. (2015). Chemistry (12th ed.). McGraw-Hill Education.
Harris, D. C. (2015). Quantitative Chemical Analysis (9th ed.). W. H. Freeman and Company.
IUPAC. (2019). Compendium of Chemical Terminology (the "Gold Book"). Blackwell Scientific Publications.
Levine, I. N. (2008). Physical Chemistry (6th ed.). McGraw-Hill Education.
Silberberg, M. S., & Amateis, P. (2018). Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change (8th ed.). McGraw-Hill Education.
Zumdahl, S. S., & Zumdahl, S. A. (2016). Chemistry (10th ed.). Cengage Learning.
Brown, T. L., LeMay, H. E., Bursten, B. E., Murphy, C. J., Woodward, P. M., & Stoltzfus, M. W. (2017). Chemistry: The Central Science (14th ed.). Pearson.
Molalumo skaičiuoklis suteikia greitą, tikslią galimybę nustatyti tirpalų koncentraciją molalumo atžvilgiu. Nesvarbu, ar esate studentas, besimokantis apie tirpalo chemiją, tyrėjas, atliekantis eksperimentus, ar profesionalas, dirbantis laboratorijoje, šis įrankis supaprastina skaičiavimo procesą ir padeda užtikrinti tikslumą jūsų darbe.
Supratimas apie molalumą ir jo taikymus yra esminis įvairiose chemijos srityse, ypač tų, kurios susijusios su termodinamika, koligatyviomis savybėmis ir temperatūrai priklausančiais procesais. Naudodamiesi šiuo skaičiuokliu, galite sutaupyti laiko rankiniams skaičiavimams, tuo pačiu gauti gilesnį supratimą apie koncentracijos ryšius cheminiuose tirpaluose.
Išbandykite mūsų Molalumo skaičiuoklį šiandien, kad supaprastintumėte tirpalų paruošimo procesą ir pagerintumėte savo koncentracijos matavimų tikslumą!
Raskite daugiau įrankių, kurie gali būti naudingi jūsų darbo eiga.