Convertor Concentrație în Molaritate | % g/v la mol/L

Ce este un convertor de concentrație în molaritate?

Un convertor de concentrație în molaritate transformă o concentrație procentuală (masă pe volum, notată m/v) în molaritate, adică numărul de moli ai unei substanțe dizolvate într-un litru de soluție. Sunt necesare două valori: concentrația procentuală și masa molară a substanței dizolvate, exprimată în grame pe mol.

Ce este molaritatea?

Molaritatea este o modalitate de a măsura cantitatea unei substanțe dizolvate într-un lichid. Ea este definită ca numărul de moli de solut per litru de soluție.

$\text{Molaritate (M)} = \frac{\text{moli de solut}}{\text{volumul soluției în litri}}$

Unitatea este mol/L, scrisă adesea ca M. O soluție de clorură de sodiu de 0,5 M conține 0,5 moli de clorură de sodiu în fiecare litru de soluție.

Reacțiile chimice au loc între particule, nu între grame. Molaritatea îi indică unui chimist câte particule sunt prezente într-un volum dat, motiv pentru care este unitatea standard pentru calculele de chimie. Uniunea Internațională de Chimie Pură și Aplicată (IUPAC) enumeră molaritatea ca modalitate standard de exprimare a concentrației.

Formula de transformare a procentului în molaritate

$\text{Molaritate (M)} = \frac{\text{Concentrație procentuală (m/v)} \times 10}{\text{Masă molară (g/mol)}}$

Un procent m/v înseamnă grame de solut per 100 mL de soluție. Înmulțirea cu 10 transformă această valoare în grame pe litru, deoarece un litru este egal cu 1.000 mL. Împărțirea la masa molară transformă gramele în moli.

Această formulă funcționează numai pentru procente m/v. Un procent m/m (masă pe masă), întâlnit frecvent pe recipientele de acizi concentrați, necesită și densitatea soluției (vezi mai jos).

Cum se calculează molaritatea din concentrația procentuală

1. Înmulțiți concentrația procentuală cu 10. Astfel se obține concentrația în grame pe litru.
2. Împărțiți această valoare la masa molară a substanței, exprimată în grame pe mol.
3. Rezultatul este molaritatea, în mol/L.

De ce funcționează formula

O soluție m/v de 5 % conține 5 grame de solut în 100 mL de soluție.

1. Grame pe litru: 5 g × 10 = 50 g/L.
2. Moli pe litru: 50 g/L ÷ masa molară (g/mol) = mol/L.

Exemplu de calcul

O soluție este 5 % (m/v) de clorură de sodiu (NaCl). Masa molară a NaCl este 58,44 g/mol.

$\text{Molaritate} = \frac{5 \times 10}{58.44} = 0.856 \text{ mol/L}$

O soluție de NaCl de 5 % are aproximativ 0,856 M.

Mai multe exemple

• Soluție salină fiziologică (NaCl 0,9 %): (0,9 × 10) ÷ 58,44 = 0,154 M
• Soluție de glucoză 5 % (C₆H₁₂O₆, 180,16 g/mol): (5 × 10) ÷ 180,16 = 0,278 M
• Soluție de hidroxid de sodiu 10 % (NaOH, 40,00 g/mol): (10 × 10) ÷ 40,00 = 2,50 M

Cum se utilizează convertorul

1. Introduceți concentrația procentuală (m/v), o valoare între 0 și 100.
2. Introduceți masa molară a substanței, în g/mol. Aceasta trebuie să fie mai mare decât 0.
3. Molaritatea apare automat, în mol/L.
4. Utilizați butonul de copiere pentru a copia rezultatul.

Rezultatele sub 10 mol/L sunt afișate cu trei cifre semnificative. Rezultatele de 10 mol/L și peste sunt afișate cu o zecimală.

Mase molare uzuale

Alte modalități de exprimare a concentrației

Molalitatea (m) reprezintă numărul de moli de solut per kilogram de solvent, nu de soluție. Ea nu se modifică odată cu temperatura, astfel că este utilizată la calculele punctului de îngheț și ale punctului de fierbere.

$\text{Molalitate (m)} = \frac{\text{moli de solut}}{\text{masa solventului în kg}}$

Procentul masic (m/m) reprezintă grame de solut per 100 grame de soluție. Este întâlnit frecvent pe recipientele de acizi și baze concentrate. Transformarea sa în molaritate necesită densitatea soluției:

$\text{Molaritate} = \frac{\text{Procent masic} \times \text{densitate (g/mL)} \times 10}{\text{Masă molară}}$

Procentul volumic (v/v) se utilizează pentru amestecuri lichid-lichid, cum este etanolul în apă. O soluție de etanol v/v de 70 % conține 70 mL de etanol per 100 mL de soluție totală.

Normalitatea (N) reprezintă numărul de echivalenți-gram per litru. Apare în literatura mai veche despre titrări, dar în chimia modernă a fost în mare parte înlocuită de molaritate.

Limitări privind precizia

Transformarea în sine este exactă pentru un procent m/v. Un procent m/v reprezintă deja gramele de solut într-un volum fix de soluție, astfel că densitatea soluției nu intervine niciodată în calcul. Erorile provin din valorile introduse.

• Folosirea din greșeală a unui procent m/m: Acizii și bazele concentrate sunt etichetate după masă (m/m), nu după volum. Acidul clorhidric concentrat are aproximativ 37 % m/m și o densitate de circa 1,19 g/mL, ceea ce corespunde aproximativ la 44 % m/v sau aproximativ 12,1 mol/L. Introducerea valorii 37 în loc de 44 subestimează molaritatea cu aproximativ o șesime. Mai întâi efectuați transformarea folosind formula densității de mai sus.
• Soluții foarte dense: Un procent m/v poate depăși 100 atunci când o soluție este mult mai densă decât apa. Acidul sulfuric concentrat, de aproximativ 96 % m/m și cu o densitate de 1,84 g/mL, este aproximativ 177 % m/v sau circa 18 mol/L. Acest convertor acceptă numai procente între 0 și 100, astfel că valorile de peste 100 trebuie calculate manual.
• Temperatura: Volumul soluției se modifică odată cu temperatura, astfel că molaritatea variază ușor când temperatura se schimbă. Molalitatea nu variază, deoarece se bazează pe masă, nu pe volum.
• Compuși hidratați: Unii compuși absorb apă în structura lor cristalină, ceea ce le modifică masa molară. Sulfatul de cupru anhidru (CuSO₄) are o masă molară de 159,61 g/mol. Sulfatul de cupru pentahidrat (CuSO₄·5H₂O) are o masă molară de 249,68 g/mol, cu peste 50 % mai mare. Folosirea valorii greșite produce o molaritate foarte diferită.
• Puritatea reactivilor: Substanțele chimice comerciale nu au aproape niciodată o puritate de 100 %. Un reactiv etichetat ca având puritatea de 98 % conține 2 % alt material după masă, ceea ce reduce ușor molaritatea reală a unei soluții preparate din acesta.

Întrebări frecvente

Care este diferența dintre molaritate și molalitate?

Molaritatea reprezintă molii de solut per litru de soluție. Molalitatea reprezintă molii de solut per kilogram de solvent. Molaritatea se modifică ușor odată cu temperatura, deoarece volumul lichidului se schimbă cu temperatura. Molalitatea rămâne constantă, deoarece masa nu se modifică odată cu temperatura.

De ce este folosită molaritatea mai frecvent decât concentrația procentuală?

Reacțiile chimice au loc între molecule, iar molaritatea indică direct câți moli ai unei substanțe sunt prezenți într-un volum dat. Concentrația procentuală indică masa, care trebuie transformată în moli înainte de a fi utilă pentru calculele reacțiilor.

Cum transform molaritatea înapoi în concentrație procentuală?

Inversați formula:

$\text{Concentrație procentuală (m/v)} = \frac{\text{Molaritate} \times \text{Masă molară}}{10}$

O soluție de clorură de sodiu de 0,5 M este egală cu (0,5 × 58,44) ÷ 10 = 2,92 % m/v.

Funcționează această formulă pentru procente masice (m/m)?

Nu. Formula de pe această pagină se aplică numai procentelor m/v. Transformarea unui procent m/m în molaritate necesită densitatea soluției, folosind formula prezentată în secțiunea „Alte modalități de exprimare a concentrației” de mai sus.

Influențează densitatea soluției rezultatul?

Nu. Un procent m/v indică deja gramele de solut per 100 mL de soluție, astfel că volumul este fixat prin definiție, iar densitatea nu mai intervine. Densitatea este necesară numai pentru a transforma un procent m/m, care indică gramele per 100 grame de soluție, într-un procent m/v sau într-o molaritate.

Cum prepar o soluție cu o molaritate specifică?

Calculați masa necesară folosind formula Masă (g) = Molaritate (mol/L) × Volum (L) × Masă molară (g/mol). Cântăriți masa respectivă, dizolvați-o într-un volum de solvent mai mic decât volumul final, transferați soluția într-un balon cotat, apoi adăugați solvent până la marcaj. Adăugarea solventului până la volumul complet înainte de dizolvarea solutului este o greșeală frecventă, deoarece poate face volumul final prea mare.

Referințe

1. IUPAC Gold Book – Concentrația cantitativă
2. NIST Chemistry WebBook
3. Harris, D. C. (2015). Analiză chimică cantitativă (ediția a 9-a). W. H. Freeman and Company.
4. Farmacopeea Statelor Unite (USP)