Молярная концентрация

Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из Molarity )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Молярная концентрация (также называемая молярность , концентрация количество или концентрация вещества ) является мерой концентрации в течение химических соединений , в частности , из растворенного вещества в растворе , с точки зрения количества вещества на единицу объема раствора. В химии наиболее часто используемой единицей измерения молярности является число молей на литр , обозначаемое символом моль / л или мольдм −3.в единицах СИ. Раствор с концентрацией 1 моль / л называется 1 моль, обычно обозначают как 1 М. Чтобы избежать путаницы с приставкой СИ мега , который имеет ту же аббревиатуру, небольшие колпачки или наклонным М также используются в журналах и учебниках . [1]

Определение [ править ]

Молярная концентрация или молярность чаще всего выражается в молях растворенного вещества на литр раствора . [2] Для использования в более широких сферах применения он определяется как количество растворенного вещества на единицу объема раствора или на единицу объема, доступного видам, представленное строчной буквой c : [3]

Здесь n - количество растворенного вещества в молях, [4] N - количество составляющих частиц, присутствующих в объеме V (в литрах) раствора, а N A - постоянная Авогадро , с 24 января 2021 г.6.022 140 76 × 10 23  моль -1 . Отношение Н / V представляет собой плотность числа С .

В термодинамике использование молярной концентрации часто неудобно, поскольку объем большинства растворов незначительно зависит от температуры из-за теплового расширения . Эта проблема обычно решается введением поправочных коэффициентов на температуру или использованием не зависящего от температуры показателя концентрации, например моляльности . [4]

Обратная величина представляет разбавление (объем) , который может появиться в Оствальда закон разбавления .

Формальность или аналитическая концентрация

Если молекулярный объект диссоциирует в растворе, концентрация относится к исходной химической формуле в растворе, молярная концентрация иногда называется формальной концентрацией или формальностью ( F A ) или аналитической концентрацией ( c A ). Например, если раствор карбоната натрия (Na 2 CO 3 ) имеет формальную концентрацию c (Na 2 CO 3 ) = 1 моль / л, молярные концентрации составляют c (Na + ) = 2 моль / л и c (CO2-
3
) = 1 моль / л, поскольку соль диссоциирует на эти ионы.

Единицы [ править ]

В Международной системе единиц (СИ) согласованной единицей молярной концентрации является моль / м 3 . Однако это неудобно для большинства лабораторных целей, и в большинстве химической литературы традиционно используется моль / дм 3 , что совпадает с моль / л . Эта традиционная единица измерения часто обозначается буквой M, которой может предшествовать префикс SI, необходимый для обозначения подмножеств, например:

моль / м 3 = 10 −3 моль / дм 3 = 10 −3 моль / л = 10 −3  M = 1 ммоль / л = 1 мМ.

Единицы миллимолярные и микромолярные относятся к мМ и мкМ (10 -3  моль / л и 10 -6  моль / л ) соответственно.

ИмяСокращениеКонцентрация
(Молл)(моль / м 3 )
миллимолярныймМ10 −310 0
микромолярныймкМ10 −610 −3
наномолярныйнМ10 −910 −6
пикомолярныйвечера10 −1210 −9
фемтомолярныйfM10 −1510 −12
аттомолярныйявляюсь10 −1810 −15
зептомолярныйzM10 −2110 −18
йоктомолярныйyM [5]10 -24
(6 частиц на 10 л)
10 −21

Связанные количества [ править ]

Числовая концентрация [ править ]

Преобразование в числовую концентрацию дается выражением

где - постоянная Авогадро .

Массовая концентрация [ править ]

Перевод в массовую концентрацию дается выражением

где - молярная масса компонента .

Молярная фракция [ править ]

Преобразование в мольную долю определяется выражением

где - средняя молярная масса раствора, - плотность раствора.

Более простое соотношение можно получить, рассматривая общую молярную концентрацию, а именно сумму молярных концентраций всех компонентов смеси:

Массовая доля [ править ]

Преобразование в массовую долю дается выражением

Моляльность [ править ]

Перевод в моляльность (для бинарных смесей) равен

где растворенному веществу присвоен индекс 2.

Для растворов с более чем одним растворенным веществом преобразование равно

Свойства [ править ]

Сумма молярных концентраций - нормализующие отношения [ править ]

Сумма молярных концентраций дает общую молярную концентрацию, а именно плотность смеси, деленную на молярную массу смеси, или, по-другому, обратную величину молярного объема смеси. В ионном растворе ионная сила пропорциональна сумме молярной концентрации солей.

Сумма произведений молярных концентраций и парциальных молярных объемов [ править ]

Сумма произведений между этими количествами равна единице:

Зависимость от громкости [ править ]

Молярная концентрация зависит от изменения объема раствора в основном из-за теплового расширения. На малых интервалах температуры зависимость имеет вид

где - молярная концентрация при эталонной температуре, - коэффициент теплового расширения смеси.

Примеры [ править ]

  • 11,6 г NaCl растворяют в 100 г воды. Конечная массовая концентрация ρ (NaCl) равна
    ρ (NaCl) =11,6 г/11,6 г + 100 г = 0,104 г / г = 10,4%.

    Плотность такого раствора составляет 1,07 г / мл, поэтому его объем равен

    V = 11,6 г + 100 г/1,07 г / мл = 104,3 мл.

    Следовательно, молярная концентрация NaCl в растворе составляет

    с (NaCl) =11,6 г/58 г / моль / 104,3 мл = 0,00192 моль / мл = 1,92 моль / л.
    Здесь 58 г / моль - молярная масса NaCl.
  • Типичной задачей химии является приготовление 100 мл (= 0,1 л) раствора NaCl в воде с концентрацией 2 моль / л. Необходимая масса соли составляет
    m (NaCl) = 2 моль / л × 0,1 л × 58 г / моль = 11,6 г.
    Для создания раствора в мерную колбу помещают 11,6 г NaCl , растворяют в небольшом количестве воды, затем добавляют еще воды, пока общий объем не достигнет 100 мл.
  • Плотность воды составляет примерно 1000 г / л, а ее молярная масса составляет 18,02 г / моль (или 1 / 18,02 = 0,055 моль / г). Следовательно, молярная концентрация воды равна
    с2 О) =1000 г / л/18,02 г / моль ≈ 55,5 моль / л.
    Аналогичным образом, концентрация твердого водорода (молярная масса = 2,02 г / моль) равна
    с2 ) =88 г / л/2,02 г / моль = 43,7 моль / л.
    Концентрация чистого четырехокиси осмия (молярная масса = 254,23 г / моль) составляет
    с (OsO 4 ) =5,1 кг / л/254,23 г / моль = 20,1 моль / л.
  • Типичный белок в бактериях , таких как E. coli , может иметь около 60 копий, а объем бактерии составляет около 10-15  л. Таким образом, числовая концентрация C равна
    C = 60 / (10 -15 л) = 6 × 10 16 л -1 .
    Молярная концентрация
    c =C/N A знак равно 6 × 10 16 л −1/6 × 10 23 моль -1= 10-7 моль / л = 100 нмоль / л.
  • Референсные диапазоны для анализов крови , отсортированные по молярной концентрации:

См. Также [ править ]

  • Порядки величины (молярная концентрация)

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Типография символов единиц для молярных и литр в siunitx" . TeX - Обмен стеков LaTeX .
  2. ^ Тро, Нивалдо Дж. Вводные основы химии (Пятое изд.). Бостон. п. 457. ISBN. 9780321919052. OCLC  857356651 .
  3. ^ IUPAC , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) « объемная концентрация, c ». DOI : 10,1351 / goldbook.A00295
  4. ^ a b Кауфман, Майрон (2002). Принципы термодинамики . CRC Press. п. 213. ISBN 0-8247-0692-7.
  5. ^ Дэвид Брэдли. «Как низко ты можешь спуститься? От Y к Y» .

Внешние ссылки [ править ]

  • Калькулятор молярной концентрации раствора
  • Эксперимент по определению молярной концентрации уксуса титрованием