16.8: Молярність

Хіміки щодня справляються з кількістю молекул. Хімічні реакції описуються як стільки молекул сполуки А, що вступають в реакцію з такою кількістю молекул сполуки B, утворюючи стільки молекул сполуки С. Коли ми визначаємо, скільки реагенту використовувати, нам потрібно знати кількість молекул в заданому обсязі реагенту. Відсотки розчинів лише говорять нам про кількість грамів, а не молекул. $100 \: \text{mL}$Розчин$2\% \: \ce{NaCl}$ буде мати зовсім іншу кількість молекул, ніж$2\%$ розчин$\ce{CsCl}$. Отже, нам потрібен інший спосіб говорити про кількість молекул.

Молярність

Хімікам в першу чергу потрібно, щоб концентрація розчинів була виражена таким чином, що припадає на кількість частинок, які реагують за певним хімічним рівнянням. Оскільки процентні вимірювання базуються на масі або об'ємі, вони, як правило, не корисні для хімічних реакцій. Одиниця концентрації, заснована на родимках, краща. $\left( \text{M} \right)$Молярність розчину - це кількість молів розчиненої речовини, розчиненої в одному літрі розчину. Щоб розрахувати молярність розчину, розділіть молі розчиненого речовини на обсяг розчину, виражений в літрах:

$$\text{Molarity} \left( \text{M} \right) = \frac{\text{moles of solute}}{\text{liters of solution}} = \frac{\text{mol}}{\text{L}}\nonumber$$

Зверніть увагу, що обсяг знаходиться в літрах розчину, а не в літрах розчинника. Коли повідомляється про молярність, одиниця є символом$\text{M}$ і читається як «моляр». Наприклад, розчин, позначений як,$1.5 \: \text{M} \: \ce{NH_3}$ читається як «1,5 молярний розчин аміаку».

Приклад$\PageIndex{1}$

Розчин готують шляхом$42.23 \: \text{g}$ розчинення$\ce{NH_4Cl}$ в достатній кількості води, щоб зробити$500.0 \: \text{mL}$ розчин. Обчисліть його молярність.

Рішення

Крок 1: Перерахуйте відомі величини та плануйте проблему.

Відомий

• Маса$= 42.23 \: \text{g} \: \ce{NH_4Cl}$
• Молярна маса$\ce{NH_4Cl} = 53.50 \: \text{g/mol}$
• Об'ємне рішення$= 500.0 \: \text{mL} = 0.5000 \: \text{L}$

Невідомий

Маса хлористого амонію спочатку перетворюється в молі. Потім молярність розраховується діленням на літри. Зверніть увагу, що даний обсяг був перетворений в літри.

Крок 2: Вирішіть.

$$\begin{align*} 42.23 \ \text{g} \: \ce{NH_4Cl} \times \frac{1 \: \text{mol} \: \ce{NH_4Cl}}{53.50 \: \text{g} \: \ce{NH_4Cl}} &= 0.7893 \: \text{mol} \: \ce{NH_4Cl} \\ \frac{0.7893 \: \text{mol} \: \ce{NH_4Cl}}{0.5000 \: \text{L}} &= 1.579 \: \text{M} \end{align*}\nonumber$$

Крок 3: Подумайте про свій результат.

Молярність - це означає$1.579 \: \text{M}$, що літр розчину буде містити$1.579 \: \text{mol} \: \ce{NH_4Cl}$. Доречні чотири значущі цифри.

У лабораторній ситуації хімік повинен часто готувати заданий обсяг розчинів відомої молярності. Завдання полягає в тому, щоб розрахувати масу розчиненого речовини, яка необхідна. Рівняння молярності можна переставити для вирішення для родимок, які потім можуть бути перетворені в грами.

Приклад$\PageIndex{2}$

Хіміку потрібно приготувати$3.00 \: \text{L}$$0.250 \: \text{M}$ розчин марганцівки$\left( \ce{KMnO_4} \right)$. Яку масу$\ce{KMnO_4}$ їй потрібно для приготування розчину?

Рішення

Крок 1: Перерахуйте відомі величини та плануйте проблему.

Відомий

• Молярність$= 0.250 \: \text{M}$
• Обсяг$= 3.00 \: \text{L}$
• Молярна маса$\ce{KMnO_4} = 158.04 \: \text{g/mol}$

Невідомий

Молі розчиненого речовини розраховують шляхом множення молярності на літри. Потім кроти перетворюються в грами.

Крок 2: Вирішіть.

$$\begin{align*} \text{mol} \: \ce{KMnO_4} = 0.250 \: \text{M} \: \ce{KMnO_4} \times 3.00 \: \text{L} &= 0.750 \: \text{mol} \: \ce{KMnO_4} \\ 0.750 \: \text{mol} \: \ce{KMnO_4} \times \frac{158.04 \: \text{g} \: \ce{KMnO_4}}{1 \: \text{mol} \: \ce{KMnO_4}} &= 119 \: \text{g} \: \ce{KMnO_4} \end{align*}\nonumber$$

Крок 3: Подумайте про свій результат.

Коли$119 \: \text{g}$ марганцівку розчиняють у воді для приготування$3.00 \: \text{L}$ розчину, молярність становить$0.250 \: \text{M}$.

Резюме

• $\left( \text{M} \right)$Молярність розчину - це кількість молів розчиненої речовини, розчиненої в одному літрі розчину.
• Описано розрахунки з використанням поняття молярності.