Molarne i molarne koncentracije, unatoč sličnim nazivima, različite su vrijednosti. Njihova glavna razlika je u tome što se pri određivanju molalne koncentracije ne izračunava na temelju volumena otopine, kao kod detekcije molarnosti, već na masi otapala.
Opće informacije o rješenjima i topivosti
Pravo rješenje je homogeni sustav koji uključuje niz komponenti koje su neovisne jedna o drugoj. Jedan od njih se smatra otapalom, a ostali su tvari otopljene u njemu. Otapalo je tvar koje je najviše u otopini.
Topljivost - sposobnost tvari da tvori homogene sustave s drugim tvarima - otopinama u kojima se nalazi u obliku pojedinačnih atoma, iona, molekula ili čestica. A koncentracija je mjera topljivosti.
Slijedom toga, topljivost je sposobnost tvari da se ravnomjerno raspodijele u obliku elementarnih čestica po volumenu otapala.
Prava rješenjaklasificirano kako slijedi:
- po vrsti otapala - nevodeno i vodeno;
- po vrsti otopljene tvari - otopine plinova, kiselina, lužina, soli, itd.;
- o interakciji s električnom strujom - elektroliti (tvari koje imaju električnu vodljivost) i neelektroliti (tvari koje nisu sposobne za električnu vodljivost);
- prema koncentraciji - razrijeđeno i koncentrirano.
Koncentracija i kako to izraziti
Koncentracija je sadržaj (težina) tvari otopljene u određenoj količini (težini ili volumenu) otapala ili u određenom volumenu cijele otopine. Dolazi u sljedećim oblicima:
1. Postotna koncentracija (izražena u%) - govori koliko grama otopljene tvari sadrži 100 grama otopine.
2. Molarna koncentracija je broj grama mola po 1 litri otopine. Pokazuje koliko grama molekula sadrži 1 litra otopine tvari.
3. Normalna koncentracija je broj gram ekvivalenata po 1 litri otopine. Pokazuje koliko gram ekvivalenata otopljene tvari ima u 1 litri otopine.
4. Molarna koncentracija pokazuje koliko otopljene tvari u molovima padne na 1 kilogram otapala.
5. Titar određuje sadržaj (u gramima) tvari koja je otopljena u 1 mililitru otopine.
Molarna i molalna koncentracija se međusobno razlikuju. Razmotrite ihpojedinačne značajke.
Molarna koncentracija
Formula za određivanje:
Cv=(v/V), gdje je
v – količina otopljene tvari, mol;
V - ukupni volumen otopine, litara ili m3.
Na primjer, unos "0,1 M otopina H2SO4" označava da 1 litra takve otopine sadrži 0,1 mol (9,8 grama) sumporne kiseline.
Molarna koncentracija
Uvijek imajte na umu da molarne i molarne koncentracije imaju potpuno različita značenja.
Kolika je molarna koncentracija otopine? Formula za određivanje je:
Cm=(v/m), gdje je
v – količina otopljene tvari, mol;
m – masa otapala, kg.
Na primjer, pisanje 0,2 M otopine NaOH znači da je 0,2 mola NaOH otopljeno u 1 kilogramu vode (u ovom slučaju to je otapalo).
Dodatne formule potrebne za izračune
Možda će biti potrebno mnogo pozadinskih informacija kako bi se izračunala molalna koncentracija. Formule koje mogu biti korisne za rješavanje osnovnih problema prikazane su u nastavku.
Pod količinom materije ν razumjeti određeni broj atoma, elektrona, molekula, iona ili drugih čestica.
v=m/M=N/NA=V/Vm gdje je:
- m – težina spoja, g ili kg;
- M – molarna masa, g (ili kg)/mol;
- N – broj strukturnih jedinica;
- NA– broj strukturnih jedinica u 1 molu tvari, Avogadrova konstanta: 6,02 . 1023 mol - 1;
- V – ukupni volumen, l ili m3;
- Vm – molarni volumen, l/mol ili m3/mol.
Posljednji se izračunava po formuli:
Vm=RT/P gdje
- R – konstanta, 8, 314 J/(mol . K);
- T – temperatura plina, K;
- P – tlak plina, Pa.
Primjeri zadataka za molarnost i molalnost. Problem 1
Odredite molarnu koncentraciju kalijevog hidroksida u otopini od 500 ml. Masa KOH u otopini je 20 grama.
Definicija
Molarna masa kalijevog hidroksida je:
MKOH=39 + 16 + 1=56 g/mol.
Izračunajte koliko kalijevog hidroksida sadrži otopina:
ν(KOH)=m/M=20/56=0,36 mol.
Uzmite u obzir da volumen otopine mora biti izražen u litrama:
500 ml=500/1000=0,5 litara.
Odredite molarnu koncentraciju kalijevog hidroksida:
Cv(KOH)=v(KOH)/V(KOH)=0,36/0,5=0,72 mol/litra.
Problem 2
Koliko sumpornog oksida (IV) u normalnim uvjetima (tj. kada je P=101325 Pa i T=273 K) trebate uzeti da biste pripremili otopinu sumporne kiseline koncentracije 2,5 mol/l zapremine 5 litara?
Definicija
Odredite koliko sumporne kiseline sadrži otopina:
ν(H2SO3)=Cv(H2SO3) ∙ V(otopina)=2,5 ∙ 5=12,5 mol.
Jednadžba proizvodnje sumporne kiseline je sljedeća:
SO2 + H2O=H2SO 3
Prema ovome:
ν(SO2)=ν(H2SO3);
ν(SO2)=12,5 mol.
Sjećajući se da u normalnim uvjetima 1 mol plina ima volumen od 22,4 litre, izračunavamo volumen sumporovog oksida:
V(SO2)=ν(SO2) ∙ 22, 4=12, 5 ∙ 22, 4=280 litara.
Problem 3
Odredite molarnu koncentraciju NaOH u otopini čiji je maseni udio jednak 25,5% i gustoća 1,25 g/ml.
Definicija
Uzmemo otopinu od 1 litre kao uzorak i odredimo njezinu masu:
m (otopina)=V (otopina) ∙ p (otopina)=1000 ∙ 1, 25=1250 grama.
Izračunavamo koliko je lužine u uzorku po masi:
m (NaOH)=(w ∙ m (otopina))/100%=(25,5 ∙ 1250)/100=319 grama.
Molarna masa natrijevog hidroksida je:
MNaOH=23 + 16 + 1=40 g/mol.
Izračunajte koliko je natrijevog hidroksida u uzorku:
v(NaOH)=m /M=319/40=8 mol.
Odredite molarnu koncentraciju lužine:
Cv(NaOH)=v/V=8/1=8 mol/litra.
Problem 4
10 grama NaCl soli otopljeno je u vodi (100 grama). Postavite koncentraciju otopine (molala).
Definicija
Molarna masa NaCl je:
MNaCl=23+ 35=58 g/mol.
Količina NaCl sadržana u otopini:
ν(NaCl)=m/M=10/58=0,17 mol.
U ovom slučaju, otapalo je voda:
100 grama vode=100/1000=0,1 kg H2O u ovoj otopini.
Molarna koncentracija otopine bit će:
Cm(NaCl)=v(NaCl)/m(voda)=0,17/0, 1=1,7 mol/kg.
Problem 5
Odredite molarnu koncentraciju 15% otopine lužine NaOH.
Definicija
15% otopina lužine znači da svakih 100 grama otopine sadrži 15 grama NaOH i 85 grama vode. Ili da u svakih 100 kilograma otopine ima 15 kilograma NaOH i 85 kilograma vode. Za njegovu pripremu potrebno je otopiti 15 grama (kilograma) lužine u 85 grama (kilograma) H2O.
Molarna masa natrijevog hidroksida je:
MNaOH=23 + 16 + 1=40 g/mol.
Sada pronađite količinu natrijevog hidroksida u otopini:
ν=m/M=15/40=0, 375 mol.
Masa otapala (vode) u kilogramima:
85 grama H2O=85/1000=0,085 kg H2O u ovoj otopini.
Nakon toga se određuje molalna koncentracija:
Cm=(ν/m)=0,375/0,085=4,41 mol/kg.
U skladu s ovim tipičnim zadacima, možete riješiti većinu ostalih za određivanje molaliteta i molarnosti.
