Molalite Hesaplayıcı

Molalite hesaplayıcı, kimyagerlerin molalite adını verdiği birim olan çözünen maddenin kilogram çözücü başına mol cinsinden çözeltinin derişimini bulur. Üç girdi alır: çözünen maddenin kütlesi, çözücünün kütlesi ve çözünen maddenin molar kütlesi. Sonuç, dört ondalık basamakla mol/kg cinsinden gösterilir.

Molalite Nedir?

Molalite (sembolü m), çözünmüş madde olan çözünenin, içinde çözündüğü madde olan çözücünün bir kilogramında kaç mol bulunduğunu ölçer. Basit bir soruyu yanıtlar: her bir kilogram çözücü için kaç mol çözünen madde vardır?

$m = \frac{n_{solute}}{m_{solvent}}$

Burada $n_{solute}$ çözünen maddenin mol sayısı, $m_{solvent}$ ise çözücünün kilogram cinsinden kütlesidir.

Molalite, tamamlanmış çözeltinin toplam kütlesini değil, yalnızca çözücünün kütlesini hesaba katar. Sofra tuzunun (NaCl, molar kütlesi 58,5 g/mol) 5,85 g kadarı 100 g (0,1 kg) su içinde çözünürse çözelti, 0,1 kg su içinde 0,1 mol tuz içerir. Birleşik çözeltinin kütlesi 105,85 g olsa da bu, 1,0 mol/kg molalite demektir.

Molalite, hacim yerine kütleden oluşturulduğu için sıcaklıkla değişmez. Sıvılar ısıtıldığında biraz genleşir, soğutulduğunda ise büzülür; bu nedenle çözelti litresi başına mol cinsinden ifade edilen molarite sıcaklıkla değişir. Molalite sabit kalır; bu yüzden donma noktası ve kaynama noktası çalışmalarında standart birimdir.

Molalite Formülü

Kimyagerler molü doğrudan saymak yerine maddeleri tartar. Çözünen maddenin mol sayısı, kütlesinin molar kütlesine bölünmesine eşittir; dolayısıyla kullanılan formül şu hâle gelir:

$m = \frac{m_{solute} / M_{solute}}{m_{solvent}}$

• $m_{solute}$ — tartılan çözünen maddenin gram cinsinden kütlesi
• $M_{solute}$ — periyodik tablodan bulunan, çözünen maddenin g/mol cinsinden molar kütlesi
• $m_{solvent}$ — çözücünün kilogram cinsinden kütlesi

Molalite Nasıl Hesaplanır?

1. Çözünen maddeyi tartın. Kütlesini gram, kilogram veya miligram cinsinden kaydedin. Hesaplayıcı bu üç birimden herhangi birini kabul eder ve dönüşümü kendisi yapar.
2. Çözünen maddenin molar kütlesini periyodik tablodan g/mol cinsinden bulun. CuSO₄·5H₂O gibi bir hidrat için su moleküllerinin kütlesini toplam kütleye katın.
3. Yalnızca çözücüyü, karıştırmadan önce tartın; sonradan elde edilen birleşik çözeltiyi tartmayın.
4. Her iki kütleyi aynı birimlere dönüştürün: çözünen madde için gram, çözücü için kilogram kullanın. Hesaplayıcı, her kütle kutusunun yanından seçilen birimi kullanarak bu adımı kendisi yapar.
5. Çözünen maddenin kütlesini molar kütlesine bölerek çözünen maddenin mol sayısını bulun.
6. Çözünen maddenin mol sayısını çözücünün kilogram cinsinden kütlesine bölerek molaliteyi mol/kg cinsinden bulun.

Yaygın hatalar

• Çözücünün kütlesi yerine çözeltinin kütlesini kullanmak. 100 g suyu tartıp üzerine 10 g tuz eklemek, 110 g çözelti verir. Molalite hesabında yine yalnızca 100 g su kullanılır.
• Hidratasyon suyunu hesaba katmamak. CuSO₄·5H₂O bileşiğinin molar kütlesi 249,7 g/mol'dür; bu değer, yalnızca susuz CuSO₄ bileşiğinin 159,6 g/mol değerinden farklıdır.
• Gram ve kilogramı karıştırmak. Çözücü kütlesini 0,5 kg yerine 500 olarak girmek, sonucu 1000 katsayısı kadar saptırır.
• Çok erken yuvarlamak. Bölme işlemini yapmadan önce çözünen maddenin mol sayısı adımında ek basamakları koruyun, ardından son sonucu yuvarlayın.

Örnek: Molalite Hesaplama

Problem. 500 g su içinde çözünmüş 10 g sodyum klorürden (NaCl, molar kütlesi 58,44 g/mol) oluşan çözeltinin molalitesini bulun.

1. Çözücü kütlesini kilograma dönüştürün: 500 g = 0,5 kg.
2. Çözünen maddenin mol sayısını bulun: 10 g ÷ 58,44 g/mol = 0,1711 mol.
3. Molaliteyi bulun: 0,1711 mol ÷ 0,5 kg = 0,3422 mol/kg.

Örnek: Miligramlarla Çalışma

Problem. 15 g su içinde çözünmüş 25 mg glikozdan (C₆H₁₂O₆, molar kütlesi 180,16 g/mol) oluşan çözeltinin molalitesini bulun.

1. Çözünen maddenin kütlesini grama dönüştürün: 25 mg = 0,025 g.
2. Çözücü kütlesini kilograma dönüştürün: 15 g = 0,015 kg.
3. Çözünen maddenin mol sayısını bulun: 0,025 g ÷ 180,16 g/mol ≈ 0,0001388 mol.
4. Molaliteyi bulun: 0,0001388 mol ÷ 0,015 kg ≈ 0,0093 mol/kg.

Molalite ve Molarite

Molalite ve molarite kulağa benzer gelir, ancak farklı şeyleri ölçer. Molalite, çözünen maddenin mol sayısını çözücünün kilogramına böler. Molarite, çözünen maddenin mol sayısını çözeltinin tamamının litre cinsinden hacmine böler. Sıvı hacmi sıcaklıkla değiştiği ve molarite hacme bağlı olduğu için çözelti ısındıkça veya soğudukça molaritesi biraz değişir; molalitesi ise aynı kalır. Oda sıcaklığındaki seyreltik su bazlı çözeltilerde iki değer genellikle birbirine yakındır, ancak özdeş değildir ve kontrol edilmeden birbirlerinin yerine kullanılmamalıdır.

Çözeltinin yoğunluğu bilindiğinde, bu iki değer arasında yaklaşık dönüşüm şu şekilde yapılabilir:

$Molarity = \frac{Molality \times \rho}{1 + (Molality \times M_{solute} / 1000)}$

Burada $\rho$ çözeltinin g/mL cinsinden yoğunluğudur.

Kimyagerler Molaliteyi Neden Kullanır?

Molalite, deney sırasında sıcaklığın değiştiği her yerde karşımıza çıkar. Donma noktası alçalmasında, bir çözeltinin donma noktasının saf çözücünün donma noktasının altına düşmesinde, molalite temel denklemde doğrudan yer alır:

$\Delta T_f = K_f \times m \times i$

$\Delta T_f$ donma noktası alçalması, $K_f$ çözücüye özgü bir sabit, $m$ molalite, $i$ ise her bir çözünen madde biriminin çözündüğünde oluşturduğu parçacık sayısıdır. Molalite, numune donma noktasına doğru soğurken değişmediği için bu denkleme konulacak sabit bir değer sağlar. Aynı mantık kaynama noktası yükselmesi ve farklı saklama sıcaklıkları boyunca sabit bir derişimi koruması gereken farmasötik formülasyonlar için de geçerlidir.

Sık sorulan sorular

Molalite ile molarite arasındaki fark nedir? Molalite, çözücünün kilogramı başına çözünen maddenin mol sayısıdır. Molarite, çözeltinin litresi başına çözünen maddenin mol sayısıdır. Molalite yalnızca kütleye bağlı olduğundan sıcaklıkla değişmez; molarite ise sıcaklıkla değişen hacme bağlıdır.

Bazı deneylerde neden molarite yerine molalite kullanılır? Donma noktası alçalması gibi geniş bir sıcaklık aralığında yapılan her ölçüm, numune ısınıp soğurken değişmeyecek bir derişim birimine ihtiyaç duyar. Molalite kütleye dayandığı için sabit kalır; molarite değeri ise çözeltinin hacmiyle birlikte biraz değişir.

Molalite negatif veya sıfır olabilir mi? Hayır, molalite negatif olamaz; çünkü çözünmüş çözünen maddenin fiziksel miktarını ifade eder. Yalnızca hiç çözünen madde bulunmadığında sıfırdır; bu durumda numune bir çözelti değil, saf çözücüdür.

Molalitenin bir üst sınırı var mı? Evet. Molalite, çözünen maddenin çözücüdeki çözünürlüğüyle sınırlıdır. Çözücü, o sıcaklık ve basınçta çözebileceği en fazla miktarda çözünen maddeyi tuttuğunda molalite daha fazla artamaz.

Saf suyun molalitesi var mıdır? Hayır. Molalite, bir çözücü içinde çözünmüş çözünen maddeyi ifade eder. Saf suda çözünen madde bulunmadığından molalite saf su için geçerli değildir.

Derişik veya ideal olmayan çözeltiler için molalite hesaplayıcı ne kadar doğrudur? Bölme işlemi tanımı doğrudan izler ve bu hesaplayıcı sonucu dört ondalık basamakla verir. Molalite değerinin kendisi, derişim ne olursa olsun doğrudur. Derişik veya ideal olmayan bir çözeltide değişen şey, bu değerin donma noktası alçalması gibi sonraki denklemlerdeki davranışıdır; iyonlar arasındaki etkileşimler gerçek davranışın basit orantılı formülden sapmasına neden olur.