Aprēķiniet šķīduma molalitāti, ievadot šķīduma masas, šķīdinātāja masas un molārās masas. Atbalsta vairākas vienības un nodrošina tūlītējus rezultātus ķīmijas lietojumprogrammām.
Molalitāte ir izšķīdušās vielas molu skaits uz kilogramu izšķīdinātāja. To aprēķina, izmantojot sekojošo formulu:
Molalitātes kalkulators ir precīzs, lietotājam draudzīgs rīks, kas paredzēts, lai aprēķinātu ķīmisko šķīdumu molalitāti. Molalitāte (apzīmēta ar 'm') ir svarīga koncentrācijas vienība ķīmijā, kas mēra izšķīdušā vielas molekulu skaitu uz kilogramu šķīdinātāja. Atšķirībā no molaritātes, kas mainās ar temperatūru, ņemot vērā tilpuma svārstības, molalitāte paliek nemainīga neatkarīgi no temperatūras izmaiņām, padarot to īpaši vērtīgu termodinamisko aprēķinu, koligatīvo īpašību pētījumu un laboratorijas sagatavošanas procesiem, kuros nepieciešami temperatūrai neatkarīgi koncentrācijas mērījumi.
Šis kalkulators ļauj jums precīzi noteikt šķīduma molalitāti, ievadot izšķīdušās vielas masu, šķīdinātāja masu un izšķīdušās vielas molāro masu. Ar atbalstu dažādām masas vienībām (grami, kilogrami un miligrami) Molalitātes kalkulators sniedz tūlītējus rezultātus studentiem, ķīmiķiem, farmaceitiem un pētniekiem, kas strādā ar šķīdumu ķīmiju.
Molalitāte tiek definēta kā izšķīdušās vielas molekulu skaits, kas izšķīdināts vienā kilogramā šķīdinātāja. Molalitātes formula ir:
Kur:
Tā kā molekulu skaits tiek aprēķināts, dalot vielas masu ar tās molāro masu, mēs varam paplašināt formulu:
Kur:
Nosakiet izšķīdušās vielas masu (izšķīdušā viela)
Identificējiet izšķīdušās vielas molāro masu
Mēriet šķīdinātāja masu (parasti ūdens)
Pārvērtiet visas mērījumus saderīgās vienībās
Aprēķiniet izšķīdušās vielas molekulu skaitu
Aprēķiniet molalitāti
Mūsu molalitātes kalkulators vienkāršo šo procesu:
Matemātiskā izteiksme molalitātei ir:
Kur:
Strādājot ar dažādām vienībām, ir nepieciešamas pārvēršanas:
Masa pārvēršanas:
Izšķīdušās vielas masai:
Šķīdinātāja masai:
Aprēķiniet šķīduma molalitāti, kurā ir 10 g NaCl (molārā masa = 58.44 g/mol), izšķīdināts 500 g ūdens.
Risinājums:
Aprēķiniet šķīduma molalitāti, kurā ir 25 mg glikozes (C₆H₁₂O₆, molārā masa = 180.16 g/mol), izšķīdināts 15 g ūdens.
Risinājums:
Aprēķiniet šķīduma molalitāti, kurā ir 100 g KOH (molārā masa = 56.11 g/mol), izšķīdināts 250 g ūdens.
Risinājums:
Šķīdumu sagatavošana ar temperatūras neatkarību
Analītiskā ķīmija
Pētniecība un attīstība
Farmaceitiskā industrija
Ķīmiskā ražošana
Pārtikas un dzērienu industrija
Fiziskās ķīmijas pētījumi
Biochemijas pētījumi
Vides zinātne
Lai gan molalitāte ir vērtīga daudzās lietojumprogrammās, citas koncentrācijas vienības var būt piemērotākas noteiktās situācijās:
Molaritāte (M): Molekulu skaits uz litru šķīduma
Masa procents (% w/w): Izšķīdušās vielas masa uz 100 vienībām šķīduma masas
Molekulas frakcija (χ): Izšķīdušās vielas molekulu skaits dalīts ar kopējo molekulu skaitu šķīdumā
Normālība (N): Gram ekvivalenti uz litru šķīduma
Molalitātes jēdziens radās 19. gadsimta beigās, kad ķīmiķi meklēja precīzākus veidus, kā aprakstīt šķīdumu koncentrācijas. Lai gan molaritāte (molekulu skaits uz litru šķīduma) jau bija lietota, zinātnieki atzina tās ierobežojumus, strādājot ar temperatūrai atkarīgiem pētījumiem.
Mūsdienās molalitāte joprojām ir būtiska koncentrācijas vienība dažādās zinātniskajās jomās:
Digitālo rīku, piemēram, molalitātes kalkulatora, attīstība ir padarījusi šos aprēķinus pieejamākus studentiem un profesionāļiem, atvieglojot precīzāku un efektīvāku zinātnisko darbu.
Šeit ir piemēri, kā aprēķināt molalitāti dažādās programmēšanas valodās:
1' Excel formula molalitātes aprēķināšanai
2' Pieņemot:
3' A1 = Izšķīdušās vielas masa (g)
4' B1 = Izšķīdušās vielas molārā masa (g/mol)
5' C1 = Šķīdinātāja masa (g)
6=A1/B1/(C1/1000)
7
1def calculate_molality(solute_mass, solute_unit, solvent_mass, solvent_unit, molar_mass):
2 # Pārvērst izšķīdušās vielas masu gramos
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: # grami
8 solute_mass_g = solute_mass
9
10 # Pārvērst šķīdinātāja masu kilogramā
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: # kilogrami
16 solvent_mass_kg = solvent_mass
17
18 # Aprēķināt izšķīdušās vielas molekulu skaitu
19 moles_solute = solute_mass_g / molar_mass
20
21 # Aprēķināt molalitāti
22 molality = moles_solute / solvent_mass_kg
23
24 return molality
25
26# Piemēra izmantošana
27nacl_molality = calculate_molality(10, 'g', 1, 'kg', 58.44)
28print(f"NaCl šķīduma molalitāte: {nacl_molality:.4f} mol/kg")
29
1function calculateMolality(soluteMass, soluteUnit, solventMass, solventUnit, molarMass) {
2 // Pārvērst izšķīdušās vielas masu gramos
3 let soluteMassInGrams = soluteMass;
4 if (soluteUnit === 'kg') {
5 soluteMassInGrams = soluteMass * 1000;
6 } else if (soluteUnit === 'mg') {
7 soluteMassInGrams = soluteMass / 1000;
8 }
9
10 // Pārvērst šķīdinātāja masu kilogramā
11 let solventMassInKg = solventMass;
12 if (solventUnit === 'g') {
13 solventMassInKg = solventMass / 1000;
14 } else if (solventUnit === 'mg') {
15 solventMassInKg = solventMass / 1000000;
16 }
17
18 // Aprēķināt izšķīdušās vielas molekulu skaitu
19 const molesOfSolute = soluteMassInGrams / molarMass;
20
21 // Aprēķināt molalitāti
22 const molality = molesOfSolute / solventMassInKg;
23
24 return molality;
25}
26
27// Piemēra izmantošana
28const nacl_molality = calculateMolality(10, 'g', 1, 'kg', 58.44);
29console.log(`NaCl šķīduma molalitāte: ${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 // Pārvērst izšķīdušās vielas masu gramos
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 // Pārvērst šķīdinātāja masu kilogramā
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 // Aprēķināt izšķīdušās vielas molekulu skaitu
22 double molesOfSolute = soluteMassInGrams / molarMass;
23
24 // Aprēķināt molalitāti
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 šķīduma molalitāte: %.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 // Pārvērst izšķīdušās vielas masu gramos
9 double soluteMassInGrams = soluteMass;
10 if (soluteUnit == "kg") {
11 soluteMassInGrams = soluteMass * 1000;
12 } else if (soluteUnit == "mg") {
13 soluteMassInGrams = soluteMass / 1000;
14 }
15
16 // Pārvērst šķīdinātāja masu kilogramā
17 double solventMassInKg = solventMass;
18 if (solventUnit == "g") {
19 solventMassInKg = solventMass / 1000;
20 } else if (solventUnit == "mg") {
21 solventMassInKg = solventMass / 1000000;
22 }
23
24 // Aprēķināt izšķīdušās vielas molekulu skaitu
25 double molesOfSolute = soluteMassInGrams / molarMass;
26
27 // Aprēķināt molalitāti
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 šķīduma molalitāte: " << 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 # Pārvērst izšķīdušās vielas masu gramos
3 solute_mass_g <- switch(solute_unit,
4 "g" = solute_mass,
5 "kg" = solute_mass * 1000,
6 "mg" = solute_mass / 1000)
7
8 # Pārvērst šķīdinātāja masu kilogramā
9 solvent_mass_kg <- switch(solvent_unit,
10 "kg" = solvent_mass,
11 "g" = solvent_mass / 1000,
12 "mg" = solvent_mass / 1000000)
13
14 # Aprēķināt izšķīdušās vielas molekulu skaitu
15 moles_solute <- solute_mass_g / molar_mass
16
17 # Aprēķināt molalitāti
18 molality <- moles_solute / solvent_mass_kg
19
20 return(molality)
21}
22
23# Piemēra izmantošana
24nacl_molality <- calculate_molality(10, "g", 1, "kg", 58.44)
25cat(sprintf("NaCl šķīduma molalitāte: %.4f mol/kg\n", nacl_molality))
26
Molalitāte (m) ir izšķīdušās vielas molekulu skaits uz kilogramu šķīdinātāja, savukārt molaritāte (M) ir izšķīdušās vielas molekulu skaits uz litru šķīduma. Galvenā atšķirība ir tā, ka molalitāte izmanto tikai šķīdinātāja masu, bet molaritāte izmanto visa šķīduma tilpumu. Molalitāte paliek nemainīga temperatūras izmaiņu gadījumā, jo masa nemainās ar temperatūru, kamēr molaritāte mainās ar temperatūru, jo tilpums mainās.
Molalitāte tiek izvēlēta eksperimentiem, kuros notiek temperatūras izmaiņas, piemēram, sasalšanas punkta pazemināšanas vai vārīšanās punkta paaugstināšanas pētījumos. Tā kā molalitāte balstās uz masu, nevis tilpumu, tā paliek nemainīga neatkarīgi no temperatūras svārstībām. Tas padara to īpaši vērtīgu termodinamisko aprēķinu un koligatīvo īpašību pētījumiem, kur temperatūra ir mainīgais.
Pārvēršana starp molalitāti un molaritāti prasa zināt šķīduma blīvumu un izšķīdušās vielas molāro masu. Aptuvenā pārvēršana ir:
Kur:
Atšķirībā no atšķaidītām ūdens šķīdumiem, molaritātes un molalitātes vērtības bieži ir ļoti tuvas skaitliski.
Molalitāte nevar būt negatīva, jo tā pārstāv fizisku lielumu (koncentrāciju). Tā var būt nulle, ja nav izšķīdušās vielas (tīrs šķīdinātājs), bet tas vienkārši būs tīrs šķīdinātājs, nevis šķīdums. Praktiskos aprēķinos mēs parasti strādājam ar pozitīvām, nenullēm molalitātes vērtībām.
Sasalšanas punkta pazemināšana (ΔTf) ir tieši proporcionāla šķīduma molalitātei saskaņā ar formulu:
Kur:
Šī attiecība padara molalitāti īpaši noderīgu krioziskajos pētījumos.
Tīram ūdenim nav molalitātes vērtības, jo molalitāte tiek definēta kā izšķīdušās vielas molekulu skaits uz kilogramu šķīdinātāja. Tīrā ūdenī nav izšķīdušās vielas, tāpēc molalitātes jēdziens nav spēkā. Mēs varētu teikt, ka tīrs ūdens nav šķīdums, bet tīra viela.
Osmotiskais spiediens (π) ir saistīts ar molalitāti, izmantojot van 't Hoff vienādojumu:
Kur M ir molaritāte, R ir gāzes konstante un T ir temperatūra. Atšķaidītiem šķīdumiem molaritāte ir aptuveni vienāda ar molalitāti, tādēļ molalitāti var izmantot šajā vienādojumā ar minimālu kļūdu. Koncentrētākiem šķīdumiem var būt nepieciešama pārvēršana starp molalitāti un molaritāti.
Jā, maksimālā iespējamā molalitāte ir ierobežota ar izšķīdušās vielas šķīdību šķīdinātājā. Kad šķīdinātājs kļūst piesātināts ar izšķīdušo vielu, vairs nav iespējams izšķīdināt, nosakot augšējo robežu molalitātei. Šis ierobežojums atšķiras atkarībā no konkrētā izšķīdušās vielas-šķīdinātāja pāra un apstākļiem, piemēram, temperatūras un spiediena.
Molalitātes kalkulators sniedz precīzus matemātiskus rezultātus, pamatojoties uz ievadītajiem datiem. Tomēr, strādājot ar ļoti koncentrētiem vai neideāliem šķīdumiem, papildu faktori, piemēram, izšķīdušās vielas-šķīdinātāja mijiedarbība, var ietekmēt faktisko šķīduma uzvedību. Šādos gadījumos aprēķinātā molalitāte joprojām ir pareiza kā koncentrācijas mērs, bet īpašību prognozes, kas balstītas uz ideālu šķīdumu uzvedību, var prasīt koriģējošus faktorus.
Jā, molalitāti var izmantot ar maisītiem šķīdinātājiem, taču definīcija jāpiemēro uzmanīgi. Šādos gadījumos jūs aprēķinātu molalitāti attiecībā uz visu kopējo šķīdinātāju masu. Tomēr precīzai darbībai ar maisītiem šķīdinātājiem citas koncentrācijas vienības, piemēram, molekulārā frakcija, var būt piemērotākas.
Atkins, P. W., & de Paula, J. (2014). Atkins' Physical Chemistry (10. izdevums). Oxford University Press.
Chang, R., & Goldsby, K. A. (2015). Chemistry (12. izdevums). McGraw-Hill Education.
Harris, D. C. (2015). Quantitative Chemical Analysis (9. izdevums). W. H. Freeman and Company.
IUPAC. (2019). Compendium of Chemical Terminology (t.s. "Zelta grāmata"). Blackwell Scientific Publications.
Levine, I. N. (2008). Physical Chemistry (6. izdevums). McGraw-Hill Education.
Silberberg, M. S., & Amateis, P. (2018). Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change (8. izdevums). McGraw-Hill Education.
Zumdahl, S. S., & Zumdahl, S. A. (2016). Chemistry (10. izdevums). 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 (14. izdevums). Pearson.
Molalitātes kalkulators nodrošina ātru, precīzu veidu, kā noteikt šķīdumu koncentrāciju molalitātes izteiksmē. Neatkarīgi no tā, vai esat students, kurš mācās par šķīdumu ķīmiju, pētnieks, kurš veic eksperimentus, vai profesionālis, kas strādā laboratorijā, šis rīks vienkāršo aprēķinu procesu un palīdz nodrošināt precizitāti jūsu darbā.
Izpratne par molalitāti un tās pielietojumiem ir būtiska dažādās ķīmijas jomās, it īpaši tām, kas saistītas ar termodinamikas, koligatīvo īpašību un temperatūrai atkarīgiem procesiem. Izmantojot šo kalkulatoru, jūs varat ietaupīt laiku manuālajos aprēķinos, vienlaikus iegūstot dziļāku izpratni par koncentrācijas attiecībām ķīmiskajos šķīdumos.
Izmēģiniet mūsu molalitātes kalkulatoru jau šodien, lai vienkāršotu jūsu šķīduma sagatavošanas procesu un uzlabotu jūsu koncentrācijas mērījumu precizitāti!
Atklājiet vairāk rīku, kas varētu būt noderīgi jūsu darbplūsmai