Molarumo skaičiuoklė - Apskaičiuokite tirpalo koncentraciją (mol/L)

Kas yra molinė koncentracija?

Moliariškumas – būdas išmatuoti, kiek medžiagos ištirpinta skystyje. Jis apibrėžiamas kaip ištirpusios medžiagos molių skaičius viename tirpalo litre, žymimas mol/L arba simboliu M. Tirpale, pažymėtame „1 M“, kiekviename litre yra vienas molis ištirpusios medžiagos.

Molinės koncentracijos formulė

Molinė koncentracija apskaičiuojama paprastu dalijimu:

$\text{Molinė koncentracija (M)} = \frac{\text{Ištirpusios medžiagos kiekis (mol)}}{\text{Tirpalo tūris (L)}}$

• Ištirpusios medžiagos kiekis – ištirpusios medžiagos kiekis, matuojamas moliais.
• Tirpalo tūris – bendras skysčio tūris, medžiagai visiškai ištirpus, matuojamas litrais.
• Molinė koncentracija – rezultatas, išreikštas moliais litre (mol/L), taip pat žymimas M.

Išspręstas pavyzdys

Ištirpinus 2 molius natrio chlorido (NaCl) tokiame vandens kiekyje, kad tirpalo būtų 0,5 litro, gaunama:

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

Tirpalo koncentracija yra 4 molio litre, žymima 4 M.

Kaip apskaičiuoti molinę koncentraciją iš gramų

Ištirpusi medžiaga dažnai sveriama gramais, o ne tiesiogiai matuojama moliais. Prieš taikant molinės koncentracijos formulę, reikia papildomai perskaičiuoti gramus į molius.

1. Raskite junginio molinę masę, išreikštą gramais moliui.
2. Padalykite masę gramais iš molinės masės, kad gautumėte molių skaičių.
3. Padalykite molių skaičių iš tirpalo tūrio litrais.

Pavyzdys: 10 g NaCl ištirpinama, kad būtų 500 mL (0,5 L) tirpalo.

• NaCl molinė masė: 22,99 + 35,45 = 58,44 g/mol
• Molių skaičius: 10 g ÷ 58,44 g/mol ≈ 0,171 mol
• Moliariškumas: 0,171 mol ÷ 0,5 L ≈ 0,342 M

Kaip veikia ši skaičiuoklė

Šiame puslapyje esanti skaičiuoklė priima du įvesties duomenis: ištirpusios medžiagos kiekį moliais ir tirpalo tūrį litrais. Ji padalija molių skaičių iš tūrio ir pateikia rezultatą, suapvalintą iki keturių skaitmenų po kablelio.

Abu įvesties duomenys turi būti didesni už nulį. Jei kuriame nors lauke įrašyta nulinė arba neigiama reikšmė, vietoj rezultato rodomas klaidos pranešimas. Neigiamas ištirpusios medžiagos kiekis fiziškai neturi prasmės, o dalyti iš nulio neįmanoma.

Duomenys taip pat gali būti perduodami bendrinama nuoroda, pavyzdžiui, ?moles=2.5&volume=0.5. Bet kuri nuorodoje esanti reikšmė, kuri nėra baigtinis skaičius, laikoma tuščiu lauku, todėl skaičiuoklė prašo įvesti duomenis, o ne pateikia beprasmį rezultatą.

Žinomos molinės koncentracijos tirpalo paruošimas

Chemikai dažnai skaičiuoja atvirkštine tvarka: pagal norimą molinę koncentraciją nustato, kiek ištirpusios medžiagos reikia pasverti.

Pavyzdys: Paruoškite 250 mL (0,25 L) 0,1 M natrio hidroksido (NaOH) tirpalo.

1. Reikalingas medžiagos kiekis = molinė koncentracija × tūris = 0,1 M × 0,25 L = 0,025 mol
2. Reikalinga masė = molių skaičius × molinė masė = 0,025 mol × 40 g/mol = 1 g
3. Ištirpinkite 1 g NaOH vandenyje ir įpilkite vandens, kol tikslus tirpalo tūris bus 250 mL.

Pradinio tirpalo skiedimas

Koncentruotą pradinį tirpalą galima praskiesti, kad jo molinė koncentracija būtų mažesnė, naudojant lygtį M₁V₁ = M₂V₂, kur M₁ ir V₁ yra pradinio tirpalo koncentracija ir tūris, o M₂ ir V₂ – po praskiedimo norima koncentracija ir tūris.

Pavyzdys: Paruoškite 500 mL 0,2 M tirpalo iš 2 M pradinio tirpalo.

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

Įpylus 50 mL 2 M pradinio tirpalo ir įpylus tiek vandens, kad bendras tūris pasiektų 500 mL, gaunama tikslinė koncentracija.

Molinė koncentracija titruojant

Titruojant vienas žinomos koncentracijos tirpalas pilamas į kitą, kol reakcija baigiasi. Moliariškumas susieja išmatuotus tūrius su reaguojančios medžiagos kiekiu.

Pavyzdys: 20 mL 0,1 M NaOH neutralizuoja 25 mL nežinomos koncentracijos HCl tirpalo.

1. Sunaudotas NaOH molių skaičius: 0,1 M × 0,020 L = 0,002 mol
2. HCl ir NaOH reaguoja santykiu 1:1 (HCl + NaOH → NaCl + H₂O), todėl HCl molių skaičius = 0,002 mol.
3. HCl moliariškumas = 0,002 mol ÷ 0,025 L = 0,08 M

Kiti koncentracijos vienetai

Molinė koncentracija yra vienas iš kelių koncentracijos išraiškos būdų. Kiekvienas jų tinka skirtingoms situacijoms.

Istorija

Fiksuoto atomų ir molekulių skaičiavimo vieneto idėja siekia Amedeo Avogadro 1811 hipotezę, siejančią dujų tūrį su dalelių skaičiumi. Per tolesnį šimtmetį chemikai šią idėją išplėtojo apibrėždami molį, o moliariškumas tapo standartiniu tirpalo koncentracijos apibūdinimo būdu, kai molis 1971 buvo priimtas kaip pagrindinis SI vienetas. 2019 Tarptautinė grynosios ir taikomosios chemijos sąjunga (IUPAC) iš naujo apibrėžė molį, pasitelkdama fiksuotą Avogadro konstantos vertę 6,02214076 × 10²³, o ne masės standartą.

Dažnai užduodami klausimai

Kuo skiriasi molinė ir molialinė koncentracija?

Molinė koncentracija apskaičiuojama ištirpusios medžiagos molių skaičių padalijus iš tirpalo tūrio litrais. Molialinė koncentracija apskaičiuojama ištirpusios medžiagos molių skaičių padalijus iš tirpiklio masės kilogramais. Kadangi kaitinami skysčiai šiek tiek plečiasi, molinė koncentracija šiek tiek kinta keičiantis temperatūrai, o molialinė koncentracija – ne.

Ar moliariškumas gali būti didesnis nei 1 M?

Taip. Koncentruotos druskos rūgšties molinė koncentracija yra apie 12 M, o koncentruotos sieros rūgšties – apie 18 M. Didžiausia galima molinė koncentracija priklauso nuo to, kiek ištirpusios medžiagos gali ištirpti tirpiklyje esant tai temperatūrai.

Kokia yra gryno vandens molinė koncentracija?

Apie 55,3 M. Vandens tankis esant 25 °C yra apie 997 g/L, o jo molinė masė – 18,02 g/mol, todėl 997 ÷ 18,02 ≈ 55,3 mol/L. Šis skaičius naudojamas pusiausvyros skaičiavimuose, nes pašalinus nedidelį vandens kiekį iš didelio tūrio jo koncentracija beveik nepasikeičia.

Ar temperatūra turi įtakos molinei koncentracijai?

Šiek tiek. Dauguma skysčių šildami plečiasi, todėl toks pats ištirpusios medžiagos kiekis užima didesnį tūrį ir molinė koncentracija sumažėja. Molialinė koncentracija nuo temperatūros nepriklauso, nes ji grindžiama mase, o ne tūriu.

Kaip molinė koncentracija naudojama titruojant?

Titruojant išmatuojamas žinomos molinės koncentracijos tirpalo tūris, reikalingas visiškai sureaguoti su kitu tirpalu. Tada pagal reakcijoje dalyvaujančių medžiagų molių santykį, nustatytą iš subalansuotos cheminės lygties, apskaičiuojama nežinomo tirpalo molinė koncentracija.

Iki kiek skaitmenų po kablelio rodo ši skaičiuoklė?

Rezultatas pateikiamas iki keturių skaitmenų po kablelio. Iš tikrųjų prasmingų skaitmenų skaičius priklauso nuo įvesto molių skaičiaus ir tūrio tikslumo; rezultato negalima pateikti su daugiau reikšminių skaitmenų, nei leidžia mažiausiai tikslus įvesties duomuo.