Конвертор концентрације у моларитет | w/v % у mol/L

Шта је конвертор концентрације у моларност?

Конвертор концентрације у моларност претвара процентуалну концентрацију (маса по запремини, написано w/v) у моларност, односно број молова супстанце растворене у једном литру раствора. Потребна су му два броја: процентуална концентрација и молекулска маса растворене супстанце, изражена у грамима по молу.

Шта је моларност?

Моларност је начин мерења количине супстанце растворене у течности. Дефинише се као број молова растворене супстанце по литру раствора.

$\text{Моларност (M)} = \frac{\text{молови растворене супстанце}}{\text{запремина раствора у литрима}}$

Јединица је mol/L, а често се пише као M. Раствор натријум-хлорида концентрације „0,5 M“ садржи 0,5 молова натријум-хлорида у сваком литру раствора.

Хемијске реакције одвијају се између честица, а не између грама. Моларност хемичару показује колико је честица присутно у датој запремини, због чега је то стандардна јединица за хемијске прорачуне. Међународна унија за чисту и примењену хемију (IUPAC) наводи моларност као стандардни начин изражавања концентрације.

Формула за претварање процентуалне концентрације у моларност

$\text{Моларност (M)} = \frac{\text{Процентуална концентрација (w/v)} \times 10}{\text{Молекулска маса (g/mol)}}$

Проценат w/v означава граме растворене супстанце на 100 mL раствора. Множењем са 10 то се претвара у граме по литру, јер један литар износи 1.000 mL. Дељењем молекулском масом граме се претварају у молове.

Ова формула важи само за проценте w/v. За проценат w/w (маса по маси), уобичајен на боцама концентрованих киселина, потребна је и густина раствора (видети у наставку).

Како израчунати моларност из процентуалне концентрације

1. Помножите процентуалну концентрацију са 10. Тако се добија концентрација у грамима по литру.
2. Поделите тај број молекулском масом супстанце, израженом у грамима по молу.
3. Резултат је моларност, у mol/L.

Зашто формула функционише

Раствор w/v концентрације 5% садржи 5 грама растворене супстанце у 100 mL раствора.

1. Грами по литру: 5 g × 10 = 50 g/L.
2. Молови по литру: 50 g/L ÷ молекулска маса (g/mol) = mol/L.

Пример израчуна

Раствор је 5% (w/v) натријум-хлорида (NaCl). Молекулска маса NaCl је 58,44 g/mol.

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

Раствор NaCl концентрације 5% има приближно 0,856 M.

Још примера

• Физиолошки раствор (0,9% NaCl): (0,9 × 10) ÷ 58,44 = 0,154 M
• Раствор глукозе концентрације 5% (C₆H₁₂O₆, 180,16 g/mol): (5 × 10) ÷ 180,16 = 0,278 M
• Раствор натријум-хидроксида концентрације 10% (NaOH, 40,00 g/mol): (10 × 10) ÷ 40,00 = 2,50 M

Како се користи конвертор

1. Унесите процентуалну концентрацију (w/v), број између 0 и 100.
2. Унесите молекулску масу супстанце у g/mol. Мора бити већа од 0.
3. Моларност се аутоматски приказује у mol/L.
4. Користите дугме за копирање да бисте копирали резултат.

Резултати испод 10 mol/L приказују се са три значајне цифре. Резултати од 10 mol/L навише приказују се са једним децималним местом.

Уобичајене молекулске масе

Други начини изражавања концентрације

Молалност (m) представља број молова растворене супстанце по килограму растварача, а не раствора. Не мења се са температуром, па је научници користе за прорачуне тачке мржњења и кључања.

$\text{Молалност (m)} = \frac{\text{молови растворене супстанце}}{\text{маса растварача у kg}}$

Масени проценат (w/w) представља граме растворене супстанце на 100 грама раствора. Уобичајен је на боцама концентрованих киселина и база. За његово претварање у моларност потребна је густина раствора:

$\text{Моларност} = \frac{\text{Масени проценат} \times \text{густина (g/mL)} \times 10}{\text{Молекулска маса}}$

Запремински проценат (v/v) користи се за смеше течности и течности, као што је етанол у води. Раствор етанола концентрације 70% v/v садржи 70 mL етанола на 100 mL укупног раствора.

Нормалност (N) представља број грам-еквивалената по литру. Појављује се у старијој литератури о титрацији, али ју је у савременој хемији углавном заменила моларност.

Ограничења тачности

Само претварање је тачно за проценат w/v. Проценат w/v већ представља граме растворене супстанце у фиксној запремини раствора, па густина раствора уопште не улази у прорачун. Грешке потичу од бројева који се уносе.

• Погрешна употреба процента w/w: Концентроване киселине и базе означавају се према маси (w/w), а не према запремини. Концентрована хлороводонична киселина има приближно 37% w/w и густину близу 1,19 g/mL, што одговара приближно 44% w/v, односно око 12,1 mol/L. Унос вредности 37 уместо 44 умањује моларност за приближно шестину. Прво извршите претварање помоћу формуле за густину изнад.
• Веома густи раствори: Проценат w/v може премашити 100 када је раствор знатно гушћи од воде. Концентрована сумпорна киселина, приближно 96% w/w при густини од 1,84 g/mL, има око 177% w/v, односно приближно 18 mol/L. Овај конвертор прихвата само проценте од 0 до 100, па се вредности изнад 100 морају израчунати ручно.
• Температура: Запремина раствора се мења са температуром, па се моларност благо мења при промени температуре. Молалност се не мења, јер се заснива на маси, а не на запремини.
• Хидратисана једињења: Нека једињења апсорбују воду у своју кристалну структуру, што мења њихову молекулску масу. Безводни бакар(II)-сулфат (CuSO₄) има молекулску масу 159,61 g/mol. Бакар(II)-сулфат пентахидрат (CuSO₄·5H₂O) има молекулску масу 249,68 g/mol, што је више за преко 50%. Употреба погрешне вредности даје знатно нетачну моларност.
• Чистоћа реагенса: Комерцијалне хемикалије ретко су чисте 100%. Реагенс означен као чистоће 98% садржи 2% другог материјала по маси, што благо смањује стварну моларност раствора направљеног од њега.

Најчешће постављана питања

Која је разлика између моларности и молалности?

Моларност је број молова растворене супстанце по литру раствора. Молалност је број молова растворене супстанце по килограму растварача. Моларност се благо мења са температуром јер се запремина течности мења са температуром. Молалност остаје константна јер се маса не мења са температуром.

Зашто се моларност користи чешће од процентуалне концентрације?

Хемијске реакције одвијају се између молекула, а моларност непосредно показује колико је молова супстанце присутно у датој запремини. Процентуална концентрација показује масу, коју је пре употребе у прорачунима реакција потребно претворити у молове.

Како да моларност поново претворим у процентуалну концентрацију?

Преуредите формулу:

$\text{Процентуална концентрација (w/v)} = \frac{\text{Моларност} \times \text{Молекулска маса}}{10}$

Раствор натријум-хлорида концентрације 0,5 M једнак је (0,5 × 58,44) ÷ 10 = 2,92% w/v.

Да ли ова формула важи за проценте маса/маса (w/w)?

Не. Формула на овој страници важи само за проценте w/v. За претварање процента w/w у моларност потребна је густина раствора, уз употребу формуле наведене у одељку „Други начини изражавања концентрације“ изнад.

Да ли густина раствора утиче на резултат?

Не. Проценат w/v већ наводи граме растворене супстанце на 100 mL раствора, па је запремина дефиницијом фиксна и густина се елиминише из прорачуна. Густина је потребна само за претварање процента w/w, који наводи граме на 100 грама раствора, у проценат w/v или моларност.

Како да припремим раствор одређене моларности?

Израчунајте потребну масу помоћу формуле Маса (g) = Моларност (mol/L) × Запремина (L) × Молекулска маса (g/mol). Измерите ту масу, растворите је у количини растварача мањој од коначне запремине, пренесите раствор у мерну тиквицу, а затим додајте растварач до ознаке. Додавање растварача до пуне запремине пре растварања супстанце честа је грешка, јер коначна запремина тада може бити превелика.

Референце

1. IUPAC-ова Златна књига – количинска концентрација
2. NIST-ова веб-књига о хемији
3. Харис, Д. Ц. (2015). Квантитативна хемијска анализа (9. издање). В. Х. Фримен и компанија.
4. Фармакопеја Сједињених Држава (USP)