7.4: Концентрація та молярність
- Page ID
- 17966
Як описано в попередньому розділі, хлорид натрію досить розчинний у воді. При 25 ˚C (приблизно кімнатній температурі) 359 грам хлориду натрію розчиниться в одному літрі води. Якби ви додавали в розчин більше хлориду натрію, він би не розчинився, тому що даний обсяг води може тільки розчиняти, диспергувати і стабілізувати фіксовану кількість розчиненої речовини (матеріалу, який розчиняється). Ця кількість різна для кожної сполуки, і це залежить від структури конкретної сполуки та того, як ця структура взаємодіє з сольватаційною оболонкою. Коли речовина розчиняється у воді до такої міри, що більше не піде в розчин, ми говоримо, що розчин насичений. Для більшості з'єднань нагрівання розчину дозволить більшій частині речовини розчинитися, тому важливо відзначити температуру, коли ви говорите про розчинність того чи іншого з'єднання.
Якби у нас був насичений розчин хлориду натрію при 25 ˚C, ми могли б цитувати концентрацію як 359 грам/л, але оскільки ми знаємо молярну масу хлориду натрію (58,44 грам/моль), ми могли б також висловити нашу концентрацію як:
\[\left ( \frac{(359\, g)\times \frac{1\, mole}{58.44\, g}}{1\, L} \right )=6.14\, moles/L \nonumber \]
У хімії одиниці моль/л називаються молярністю, з абревіатурою М. таким чином можна було б сказати, що наш насичений розчин хлориду натрію був 6,14 моляра, або 6,14 М.
Перевага експресії концентрацій з точки зору молярності полягає в тому, що ці розчини тепер можуть бути використані в хімічних реакціях відомої стехіометрії, оскільки будь-який обсяг розчину безпосередньо відповідає відомому числу молей того чи іншого з'єднання. Наприклад, молярна маса броміду калію становить 119,0 г/моль. Якби ми розчинили 119,0 г кБр в 1.000 л води, концентрація становила б 1.000 моль/л, або 1.000 М. Якби ми тепер взяли половину цього розчину (0.500 л), ми знаємо, що у нас також було б 0.500 моль кBr.
Концентрацію розв'язку ми можемо визначити за допомогою алгоритму розв'язання задач, який ми ввели ще в главі 1. Наприклад, якщо ви хочете знайти молярність розчину, що містить 42,8 г кБр в 1,00 л води, ви б ідентифікували даний і 42,8 г, ваше співвідношення - молярна маса (119 г/моль), і ви хочете знайти молярність (або моль/л). Пам'ятаючи встановити рівняння так, щоб одиниці заданих фігурували в знаменнику співвідношення, кількість молів становить:
\[42.8\, g)\times \left ( \frac{1\, mole}{119\, g} \right )=0.360\, moles \nonumber \]
і, молярність є:
\[\left ( \frac{0.360\, mole}{1.00\, L} \right )=0.360\, moles/L\; or\; 0.360\, M \nonumber \]
Коли вам стане комфортно з простим двоетапним методом, ви можете комбінувати кроки і просто розділити задану масу на заданий обсяг, щоб отримати результат безпосередньо. Таким чином, якби у вас було 1,73 грама кБр у 0,0230 л води, ваша концентрація становила б:
\[\left ( \frac{(1.73\, g)\times \frac{1\, mole}{119\, g}}{0.0230\, L} \right )=6.32\, moles/L\; or\; 0.632\, M \nonumber \]
Ми також можемо вирішити ці проблеми назад, тобто перетворити молярність в масу. Наприклад; визначити кількість грамів KBr, які присутні в 72,5 мл 1,05 М розчину KBr. Тут нам дається обсяг 0,0725 л і наше співвідношення - молярність, або (1,05 моль/л). Спочатку вирішуємо для кротів,
\[0.0725\, L\times \left ( \frac{1.05\, mole}{1.00\, L} \right )=0.0761\, moles \nonumber \]
а потім перетворити на масу за допомогою:
\[0.0761\, moles\times \left ( \frac{119\, grams}{1\, mole} \right )=9.06\, grams\, of\, KBr \nonumber \]
Пробу 12,7 г сульфату натрію (Na 2 SO 4) розчиняють в 672 мл дистильованої води.
- Яка молярна концентрація сульфату натрію в розчині?
- Яка концентрація іона натрію в розчині?
Розрахуйте масу хлориду натрію, необхідного для отримання 125,0 мл 0,470 М розчину NaCl. Якщо розчинити 5,8 г NaCl у воді, а потім розвести до загальної кількості 100,0 мл, якою буде молярна концентрація отриманого розчину хлориду натрію?