Розрахуйте моляльність розчину, ввівши масу розчинника, масу розчинника та молярну масу. Підтримує кілька одиниць виміру та надає миттєві результати для хімічних застосувань.
Моляльність - це кількість моль розчинника на кілограм розчинника. Вона розраховується за допомогою наступної формули:
Калькулятор моляльності — це точний, зручний інструмент, призначений для розрахунку моляльності хімічних розчинів. Моляльність (позначається як 'm') — це важлива одиниця концентрації в хімії, яка вимірює кількість моль розчиненої речовини на кілограм розчинника. На відміну від молярності, яка змінюється з температурою через коливання об’єму, моляльність залишається сталою незалежно від температурних змін, що робить її особливо цінною для термодинамічних розрахунків, досліджень колективних властивостей та лабораторних підготовок, які вимагають вимірювань концентрації, незалежних від температури.
Цей калькулятор дозволяє точно визначити моляльність розчину, вводячи масу розчиненої речовини, масу розчинника та молярну масу розчиненої речовини. Завдяки підтримці різних одиниць маси (грами, кілограми та міліграми) Калькулятор моляльності надає миттєві результати для студентів, хіміків, фармацевтів та дослідників, які працюють з хімічними розчинами.
Моляльність визначається як кількість моль розчиненої речовини, розчиненої в одному кілограмі розчинника. Формула для моляльності:
Де:
Оскільки кількість моль обчислюється шляхом ділення маси речовини на її молярну масу, ми можемо розширити формулу до:
Де:
Визначте масу розчиненої речовини (розчиненої субстанції)
Визначте молярну масу розчиненої речовини
Виміряйте масу розчинника (зазвичай води)
Переведіть всі вимірювання в сумісні одиниці
Обчисліть кількість моль розчиненої речовини
Обчисліть моляльність
Наш Калькулятор моляльності спрощує цей процес:
Математичний вираз для моляльності:
Де:
При роботі з різними одиницями необхідні перетворення:
Перетворення маси:
Для маси розчиненої речовини:
Для маси розчинника:
Розрахуйте моляльність розчину, що містить 10 г NaCl (молярна маса = 58.44 г/моль), розчиненого в 500 г води.
Рішення:
Розрахуйте моляльність розчину, що містить 25 мг глюкози (C₆H₁₂O₆, молярна маса = 180.16 г/моль), розчиненої в 15 г води.
Рішення:
Розрахуйте моляльність розчину, що містить 100 г KOH (молярна маса = 56.11 г/моль), розчиненого в 250 г води.
Рішення:
Підготовка розчинів з незалежністю від температури
Аналіз хімії
Дослідження та розробка
Фармацевтична промисловість
Хімічне виробництво
Харчова та напоїва промисловість
Дослідження фізичної хімії
Дослідження біохімії
Екологічна наука
Хоча моляльність є цінною для багатьох застосувань, інші одиниці концентрації можуть бути більш доречними в певних ситуаціях:
Молярність (M): Молі розчиненої речовини на літр розчину
Масовий відсоток (% w/w): Маса розчиненої речовини на 100 одиниць маси розчину
Мольна частка (χ): Молі розчиненої речовини, поділені на загальну кількість моль у розчині
Нормальність (N): Грам-еквіваленти розчиненої речовини на літр розчину
Концепція моляльності виникла в кінці 19 століття, коли хіміки шукали більш точні способи опису концентрацій розчинів. Хоча молярність (молі на літр розчину) вже використовувалася, вчені усвідомили її обмеження при роботі з температурно залежними дослідженнями.
У 1880-х роках Якубус Генрікс ван 'т Гофф і Франсуа-Марі Рауль проводили піонерську роботу з колективними властивостями розчинів. Їхнє дослідження зниження точки замерзання, підвищення точки кипіння та осмотичного тиску вимагало одиниці концентрації, яка залишалася сталою незалежно від температури. Ця потреба призвела до формального прийняття моляльності як стандартної одиниці концентрації.
На початку 20 століття моляльність стала стандартною одиницею в фізичній хімії, особливо для термодинамічних досліджень. Міжнародний союз чистої та прикладної хімії (IUPAC) формально визнав моляльність як стандартну одиницю концентрації, визначивши її як кількість моль розчиненої речовини на кілограм розчинника.
Сьогодні моляльність залишається важливою одиницею концентрації в різних наукових сферах:
Розвиток цифрових інструментів, таких як Калькулятор моляльності, зробив ці розрахунки більш доступними для студентів і професіоналів, полегшуючи більш точну та ефективну наукову роботу.
Ось приклади того, як розрахувати моляльність на різних мовах програмування:
1' Формула Excel для розрахунку моляльності
2' Припускаючи:
3' A1 = Маса розчиненої речовини (г)
4' B1 = Молярна маса розчиненої речовини (г/моль)
5' C1 = Маса розчинника (г)
6=A1/B1/(C1/1000)
7
1def calculate_molality(solute_mass, solute_unit, solvent_mass, solvent_unit, molar_mass):
2 # Перевести масу розчиненої речовини в грами
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: # грами
8 solute_mass_g = solute_mass
9
10 # Перевести масу розчинника в кілограми
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: # кілограми
16 solvent_mass_kg = solvent_mass
17
18 # Обчислити кількість моль розчиненої речовини
19 moles_solute = solute_mass_g / molar_mass
20
21 # Обчислити моляльність
22 molality = moles_solute / solvent_mass_kg
23
24 return molality
25
26# Приклад використання
27nacl_molality = calculate_molality(10, 'g', 1, 'kg', 58.44)
28print(f"Моляльність розчину NaCl: {nacl_molality:.4f} мол/кг")
29
1function calculateMolality(soluteMass, soluteUnit, solventMass, solventUnit, molarMass) {
2 // Перевести масу розчиненої речовини в грами
3 let soluteMassInGrams = soluteMass;
4 if (soluteUnit === 'kg') {
5 soluteMassInGrams = soluteMass * 1000;
6 } else if (soluteUnit === 'mg') {
7 soluteMassInGrams = soluteMass / 1000;
8 }
9
10 // Перевести масу розчинника в кілограми
11 let solventMassInKg = solventMass;
12 if (solventUnit === 'g') {
13 solventMassInKg = solventMass / 1000;
14 } else if (solventUnit === 'mg') {
15 solventMassInKg = solventMass / 1000000;
16 }
17
18 // Обчислити кількість моль розчиненої речовини
19 const molesOfSolute = soluteMassInGrams / molarMass;
20
21 // Обчислити моляльність
22 const molality = molesOfSolute / solventMassInKg;
23
24 return molality;
25}
26
27// Приклад використання
28const nacl_molality = calculateMolality(10, 'g', 1, 'kg', 58.44);
29console.log(`Моляльність розчину NaCl: ${nacl_molality.toFixed(4)} мол/кг`);
30
1public class MolalityCalculator {
2 public static double calculateMolality(double soluteMass, String soluteUnit,
3 double solventMass, String solventUnit,
4 double molarMass) {
5 // Перевести масу розчиненої речовини в грами
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 // Перевести масу розчинника в кілограми
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 // Обчислити кількість моль розчиненої речовини
22 double molesOfSolute = soluteMassInGrams / molarMass;
23
24 // Обчислити моляльність
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("Моляльність розчину NaCl: %.4f мол/кг%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 // Перевести масу розчиненої речовини в грами
9 double soluteMassInGrams = soluteMass;
10 if (soluteUnit == "kg") {
11 soluteMassInGrams = soluteMass * 1000;
12 } else if (soluteUnit == "mg") {
13 soluteMassInGrams = soluteMass / 1000;
14 }
15
16 // Перевести масу розчинника в кілограми
17 double solventMassInKg = solventMass;
18 if (solventUnit == "g") {
19 solventMassInKg = solventMass / 1000;
20 } else if (solventUnit == "mg") {
21 solventMassInKg = solventMass / 1000000;
22 }
23
24 // Обчислити кількість моль розчиненої речовини
25 double molesOfSolute = soluteMassInGrams / molarMass;
26
27 // Обчислити моляльність
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 << "Моляльність розчину NaCl: " << std::fixed << std::setprecision(4)
36 << naclMolality << " мол/кг" << std::endl;
37 return 0;
38}
39
1calculate_molality <- function(solute_mass, solute_unit, solvent_mass, solvent_unit, molar_mass) {
2 # Перевести масу розчиненої речовини в грами
3 solute_mass_g <- switch(solute_unit,
4 "g" = solute_mass,
5 "kg" = solute_mass * 1000,
6 "mg" = solute_mass / 1000)
7
8 # Перевести масу розчинника в кілограми
9 solvent_mass_kg <- switch(solvent_unit,
10 "kg" = solvent_mass,
11 "g" = solvent_mass / 1000,
12 "mg" = solvent_mass / 1000000)
13
14 # Обчислити кількість моль розчиненої речовини
15 moles_solute <- solute_mass_g / molar_mass
16
17 # Обчислити моляльність
18 molality <- moles_solute / solvent_mass_kg
19
20 return(molality)
21}
22
23# Приклад використання
24nacl_molality <- calculate_molality(10, "g", 1, "kg", 58.44)
25cat(sprintf("Моляльність розчину NaCl: %.4f мол/кг\n", nacl_molality))
26
Моляльність (m) — це кількість моль розчиненої речовини на кілограм розчинника, тоді як молярність (M) — це кількість моль розчиненої речовини на літр розчину. Ключова різниця полягає в тому, що моляльність використовує масу тільки розчинника, тоді як молярність використовує об'єм всього розчину. Моляльність залишається сталою при змінах температури, оскільки маса не змінюється з температурою, тоді як молярність варіюється з температурою, оскільки об'єм змінюється з температурою.
Моляльність віддається перевага в експериментах, що включають температурні зміни, такі як дослідження зниження точки замерзання або підвищення точки кипіння. Оскільки моляльність базується на масі, а не на об'ємі, вона залишається сталою незалежно від коливань температури. Це робить її особливо цінною для термодинамічних розрахунків та досліджень колективних властивостей, де температура є змінною.
Перетворення між моляльністю та молярністю вимагає знання густини розчину та молярної маси розчиненої речовини. Приблизне перетворення таке:
Де:
Для розбавлених водяних розчинів значення молярності та моляльності часто дуже близькі за числовими значеннями.
Моляльність не може бути негативною, оскільки вона представляє фізичну величину (концентрація). Вона може бути нульовою, коли розчиненої речовини немає (чистий розчинник), але це просто буде чистий розчинник, а не розчин. У практичних розрахунках ми зазвичай працюємо з позитивними, ненульовими значеннями моляльності.
Зниження точки замерзання (ΔTf) прямо пропорційне моляльності розчину відповідно до рівняння:
Де:
Ця залежність робить моляльність особливо корисною для криоскопічних досліджень.
Чиста вода не має значення моляльності, оскільки моляльність визначається як кількість моль розчиненої речовини на кілограм розчинника. У чистій воді немає розчиненої речовини, тому концепція моляльності не застосовується. Ми б сказали, що чиста вода не є розчином, а чистою речовиною.
Осмотичний тиск (π) пов'язаний з моляльністю через рівняння Ван 'т Гоффа:
Де M — молярність, R — газова стала, а T — температура. Для розбавлених розчинів молярність приблизно дорівнює моляльності, тому моляльність можна використовувати в цьому рівнянні з мінімальною похибкою. Для більш концентрованих розчинів необхідно перетворення між моляльністю та молярністю.
Так, максимальна можливість моляльності обмежена розчинністю розчиненої речовини в розчиннику. Як тільки розчинник насичується розчиненою речовиною, більше не може розчинитися, встановлюючи верхню межу на моляльність. Ця межа значно варіюється в залежності від конкретної пари розчиненої речовини та розчинника, а також умов, таких як температура та тиск.
Калькулятор моляльності надає точні математичні результати на основі введених даних. Однак для сильно концентрованих або неідеальних розчинів додаткові фактори, такі як взаємодії розчиненої речовини та розчинника, можуть вплинути на фактичну поведінку розчину. У таких випадках обчислена моляльність все ще є правильною як міра концентрації, але прогнози властивостей на основі поведінки ідеального розчину можуть вимагати корекційних факторів.
Так, моляльність можна використовувати з змішаними розчинниками, але визначення має бути застосоване обережно. У таких випадках ви б обчислювали моляльність стосовно загальної маси всіх розчинників, що поєднуються. Однак для точних робіт з змішаними розчинниками інші одиниці концентрації, такі як мольна частка, можуть бути більш доречними.
Аткінс, П. В., & де Паула, Дж. (2014). Фізична хімія Аткінса (10-е вид.). Оксфордський університетський прес.
Чанг, Р., & Голдсбі, К. А. (2015). Хімія (12-е вид.). McGraw-Hill Education.
Гарріс, Д. С. (2015). Кількісний хімічний аналіз (9-е вид.). W. H. Freeman and Company.
IUPAC. (2019). Компендий хімічної термінології (золотий довідник). Blackwell Scientific Publications.
Левін, І. Н. (2008). Фізична хімія (6-е вид.). McGraw-Hill Education.
Сільберберг, М. С., & Аматеіс, П. (2018). Хімія: молекулярна природа речовини та зміни (8-е вид.). McGraw-Hill Education.
Зумдаль, С. С., & Зумдаль, С. А. (2016). Хімія (10-е вид.). Cengage Learning.
Браун, Т. Л., Лемей, Х. Е., Бурстен, Б. Е., Мерфі, К. Дж., Вудворд, П. М., & Столцфус, М. В. (2017). Хімія: центральна наука (14-е вид.). Pearson.
Калькулятор моляльності надає швидкий, точний спосіб визначити концентрацію розчинів у термінах моляльності. Чи ви студент, що вивчає хімію розчинів, дослідник, що проводить експерименти, чи професіонал, що працює в лабораторії, цей інструмент спрощує процес розрахунків і допомагає забезпечити точність у вашій роботі.
Розуміння моляльності та її застосувань є важливим для різних галузей хімії, особливо тих, що стосуються термодинаміки, колективних властивостей та процесів, залежних від температури. Використовуючи цей калькулятор, ви можете заощадити час на ручних розрахунках, отримуючи глибше розуміння відносин концентрації в хімічних розчинах.
Спробуйте наш Калькулятор моляльності сьогодні, щоб спростити процес підготовки розчинів і підвищити точність ваших вимірювань концентрації!
Відкрийте більше інструментів, які можуть бути корисними для вашого робочого процесу