Калькулятор молярності - Розрахунок концентрації розчину (моль/л)

Що таке молярність?

Молярність — це спосіб вимірювання кількості речовини, розчиненої в рідині. Її визначають як кількість молів розчиненої речовини на літр розчину; записують як mol/L або символом M. Розчин із позначенням «1 M» містить один моль розчиненої речовини в кожному літрі.

Формула молярності

Молярність обчислюють простим діленням:

$\text{Молярність (M)} = \frac{\text{Кількість молів розчиненої речовини (mol)}}{\text{Об’єм розчину (L)}}$

• Кількість молів розчиненої речовини — це кількість розчиненої речовини, виміряна в молях.
• Об’єм розчину — це загальний об’єм рідини після повного розчинення речовини, виміряний у літрах.
• Молярність — це результат у молях на літр (mol/L), який також позначають M.

Приклад обчислення

Розчинення 2 молів хлориду натрію (NaCl) у такій кількості води, щоб отримати 0,5 літра розчину, дає:

$\text{Молярність} = \frac{2 \text{ mol}}{0.5 \text{ L}} = 4 \text{ M}$

Концентрація розчину становить 4 молів на літр, що записують як 4 M.

Як обчислити молярність за масою в грамах

Розчинену речовину часто зважують у грамах, а не безпосередньо вимірюють у молях. Перед застосуванням формули молярності потрібен додатковий крок — переведення грамів у молі.

1. Знайдіть молярну масу сполуки в грамах на моль.
2. Поділіть масу в грамах на молярну масу, щоб отримати кількість молів.
3. Поділіть кількість молів на об’єм розчину в літрах.

Приклад: 10 г NaCl розчиняють, щоб отримати 500 мл (0,5 л) розчину.

• Молярна маса NaCl: 22,99 + 35,45 = 58,44 г/моль
• Кількість молів: 10 г ÷ 58,44 г/моль ≈ 0,171 mol
• Молярність: 0,171 mol ÷ 0,5 л ≈ 0,342 M

Як працює цей калькулятор

Калькулятор на цій сторінці приймає два значення: кількість молів розчиненої речовини та об’єм розчину в літрах. Він ділить кількість молів на об’єм і показує результат, округлений до чотирьох знаків після коми.

Обидва значення мають бути більшими за нуль. Якщо в будь-якому полі вказано нуль або від’ємне значення, замість результату з’являється повідомлення про помилку. Від’ємна кількість розчиненої речовини не має фізичного змісту, а об’єм, що дорівнює нулю, унеможливлює ділення.

Значення також можуть надходити з поширеного посилання, наприклад ?moles=2.5&volume=0.5. Будь-яке значення в посиланні, яке не є скінченним числом, розглядається як порожнє поле, тому калькулятор запитує введення, а не показує безглуздий результат.

Приготування розчину із заданою молярністю

Хіміки часто виконують обчислення у зворотному напрямку: від заданої молярності визначають, яку масу розчиненої речовини потрібно відважити.

Приклад: Приготуйте 250 мл (0,25 л) 0,1 M розчину гідроксиду натрію (NaOH).

1. Потрібна кількість молів = молярність × об’єм = 0,1 M × 0,25 л = 0,025 mol
2. Потрібна маса = кількість молів × молярна маса = 0,025 mol × 40 г/моль = 1 г
3. Розчиніть 1 г NaOH у воді та додайте воду, щоб загальний об’єм розчину становив рівно 250 мл.

Розбавлення концентрованого розчину

Концентрований «маточний» розчин можна розбавити до меншої молярності за рівнянням M₁V₁ = M₂V₂, де M₁ і V₁ — концентрація та об’єм маточного розчину, а M₂ і V₂ — потрібні концентрація та об’єм після розбавлення.

Приклад: Приготуйте 500 мл 0,2 M розчину з 2 M маточного розчину.

$V_1 = \frac{M_2 \times V_2}{M_1} = \frac{0.2 \text{ M} \times 0.5 \text{ L}}{2 \text{ M}} = 0.05 \text{ L} = 50 \text{ mL}$

Додавання 50 мл 2 M маточного розчину до такої кількості води, щоб загальний об’єм становив 500 мл, дає потрібну концентрацію.

Молярність у титруванні

Під час титрування розчин із відомою концентрацією додають до іншого розчину, доки реакція не завершиться. Молярність пов’язує виміряні об’єми з кількістю речовини, що реагує.

Приклад: 20 мл 0,1 M NaOH нейтралізує 25 мл розчину HCl з невідомою концентрацією.

1. Кількість використаного NaOH: 0,1 M × 0,020 л = 0,002 mol
2. HCl і NaOH реагують у співвідношенні 1:1 (HCl + NaOH → NaCl + H₂O), тому кількість молів HCl = 0,002 mol.
3. Молярність HCl = 0,002 mol ÷ 0,025 л = 0,08 M

Інші одиниці концентрації

Молярність — один із кількох способів вираження концентрації. Кожен із них підходить для різних ситуацій.

Історія

Ідея фіксованої лічильної одиниці для атомів і молекул бере початок із гіпотези Амедео Авогадро 1811 року, яка пов’язувала об’єм газу з кількістю частинок. Упродовж наступного століття хіміки розвинули цю ідею, щоб визначити моль, а молярність стала стандартним способом опису концентрації розчинів після того, як моль у 1971 році прийняли як основну одиницю SI. У 2019 році Міжнародний союз теоретичної та прикладної хімії (IUPAC) перевизначив моль через фіксоване значення сталої Авогадро — 6,02214076 × 10²³, а не через еталон маси.

Поширені запитання

У чому різниця між молярністю та моляльністю?

Молярність — це кількість молів розчиненої речовини, поділена на кількість літрів розчину. Моляльність — це кількість молів розчиненої речовини, поділена на кількість кілограмів розчинника. Оскільки рідини під час нагрівання дещо розширюються, молярність трохи змінюється з температурою, а моляльність — ні.

Чи може молярність бути більшою за 1 M?

Так. Концентрована хлоридна кислота має молярність близько 12 M, а концентрована сульфатна кислота — близько 18 M. Максимально можлива молярність залежить від кількості речовини, яка може розчинитися в розчиннику за певної температури.

Яка молярність чистої води?

Приблизно 55,3 M. Густина води за температури 25 °C становить приблизно 997 г/л, а її молярна маса — 18,02 г/моль, тому 997 ÷ 18,02 ≈ 55,3 mol/л. Це число використовують в обчисленнях рівноваги, оскільки видалення невеликої кількості води з великого об’єму майже не змінює її концентрацію.

Чи впливає температура на молярність?

Незначно. Більшість рідин розширюється під час нагрівання, тому та сама кількість розчиненої речовини займає більший об’єм, знижуючи молярність. Температура не впливає на моляльність, оскільки її визначають за масою, а не за об’ємом.

Як молярність використовують у титруванні?

Під час титрування вимірюють об’єм розчину з відомою молярністю, потрібний для повного реагування з іншим розчином. Потім за молярним співвідношенням речовин із урівноваженого хімічного рівняння обчислюють молярність невідомого розчину.

До скількох знаків після коми показує цей калькулятор?

Результат показується до чотирьох знаків після коми. Фактична змістовність цифр залежить від точності введених значень кількості молів і об’єму; результат не слід подавати з більшою кількістю значущих цифр, ніж допускає найменш точне вхідне значення.