Stężenie molowe - Molar concentration
Stężenie molowe | |
---|---|
Wspólne symbole |
C |
Jednostka SI | mol/L |
W jednostkach podstawowych SI | m -3 mol |
Pochodne z innych wielkości |
c = n / V |
Wymiar |
Stężenie molowe (zwany również stężenie molowe , stężenie ilość lub stężenie substancji ) jest miarą stężenia w ciągu związków chemicznych , w szczególności w substancji rozpuszczonej w roztworze , pod względem ilości substancji na jednostkę objętości roztworu. W chemii najczęściej stosowaną jednostką molarności jest liczba moli na litr , mająca symbol jednostki mol/L lub mol ⋅ dm -3 w jednostce SI. Roztwór o stężeniu 1 mol / l mówi się 1 molowy, zwykle oznaczony jako 1 M., aby uniknąć pomylenia z SI prefiksu mega , który ma ten sam skrót, czapeczki ᴍ lub kursywą K są również stosowane w czasopismach i podręcznikach .
Definicja
Stężenie molowe lub molarność jest najczęściej wyrażana w jednostkach moli substancji rozpuszczonej na litr roztworu . Do użytku w szerszych zastosowaniach definiuje się go jako ilość substancji rozpuszczonej na jednostkę objętości roztworu lub na jednostkę objętości dostępną dla gatunku, reprezentowaną przez małe litery :
Tutaj jest ilość substancji rozpuszczonej w molach, jest to liczba cząstek składowych obecnych w objętości (w litrach) roztworu i jest stałą Avogadro , od 2019 roku zdefiniowaną jako dokładnie6,022 140 76 x 10 23 mol- 1 . Stosunek to gęstość liczb .
W termodynamice stosowanie stężeń molowych jest często niewygodne, ponieważ objętość większości roztworów nieznacznie zależy od temperatury ze względu na rozszerzalność cieplną . Ten problem jest zwykle rozwiązywany przez wprowadzenie współczynników korekcji temperatury lub przez zastosowanie niezależnego od temperatury pomiaru stężenia, takiego jak molalność .
Wzajemny ilość reprezentuje rozcieńczenie (objętość), który może się pojawić w Ostwalda prawa rozcieńczania .
- Formalność lub stężenie analityczne
Jeśli jednostka Molecular dysocjuje w roztworze, stężenie odnosi się do oryginalnego wzoru chemicznego w roztworze, stężenie molowe są czasami nazywane formalne stężenie lub formalny ( M ) lub stężenia analitycznego ( c A ). Na przykład, jeśli roztwór węglanu sodu (Na 2 CO 3 ) ma formalne stężenie c (Na 2 CO 3 ) = 1 mol/L, stężenia molowe wynoszą c (Na + ) = 2 mol/L ic (CO2
3) = 1 mol/L, ponieważ sól dysocjuje na te jony.
Jednostki
W Międzynarodowym Układzie Jednostek (SI) spójną jednostką stężenia molowego jest mol / m 3 . Jest to jednak niewygodne dla większości celów laboratoryjnych, a większość literatury chemicznej tradycyjnie używa mol / dm 3 , co odpowiada mol / L . Ta tradycyjna jednostka jest często oznaczana literą M, opcjonalnie poprzedzona prefiksem SI w celu oznaczenia podwielokrotności, na przykład:
Jednostki milimolowe i mikromolowe odnoszą się odpowiednio do mM i μM ( 10-3 mol / L i 10-6 mol / L ).
Nazwa | Skrót | Stężenie | |
---|---|---|---|
(mol/L) | (mol/m 3 ) | ||
milimolowe | mM | 10 -3 | 10 0 |
mikromolarny | μM | 10 -6 | 10 -3 |
nanomolarny | nM | 10 -9 | 10 -6 |
pikomolarny | po południu | 10 -12 | 10 -9 |
femtomolowy | fM | 10 -15 | 10 -12 |
atomowy | jestem | 10 -18 | 10 -15 |
zeptomolarny | zM | 10 -21 | 10 -18 |
yoctomolar | yM | 10 -24 (6 cząstek na 10 litrów) |
10 -21 |
Powiązane ilości
Koncentracja liczb
Konwersja na stężenie liczbowe jest dana przez
gdzie jest stała Avogadro .
Koncentracja masowa
Przeliczenie na stężenie masowe jest podane przez
gdzie jest masa molowa składnika .
Ułamek molowy
Konwersja na ułamek molowy jest dana przez
gdzie to średnia masa molowa roztworu, to gęstość roztworu.
Prostszą zależność można uzyskać, biorąc pod uwagę całkowite stężenie molowe, a mianowicie sumę stężeń molowych wszystkich składników mieszaniny:
Ułamek masowy
Przeliczenie na ułamek masowy jest podane przez
Molalność
W przypadku mieszanin binarnych konwersja do molalności wynosi
gdzie rozpuszczalnikiem jest substancja 1, a substancją rozpuszczoną jest substancja 2.
W przypadku rozwiązań z więcej niż jedną substancją, konwersja wynosi
Nieruchomości
Suma stężeń molowych – relacje normalizujące
Suma stężeń molowych daje całkowite stężenie molowe, a mianowicie gęstość mieszaniny podzieloną przez masę molową mieszaniny lub inną nazwą odwrotność objętości molowej mieszaniny. W roztworze jonowym siła jonowa jest proporcjonalna do sumy stężenia molowego soli.
Suma iloczynów stężeń molowych i częściowych objętości molowych
Suma produktów pomiędzy tymi ilościami wynosi jeden:
Zależność od głośności
Stężenie molowe zależy od zmienności objętości roztworu spowodowanej głównie rozszerzalnością cieplną. W małych przedziałach temperatury zależność wynosi
gdzie jest stężeniem molowym w temperaturze odniesienia, jest współczynnikiem rozszerzalności cieplnej mieszaniny.
Przykłady
- 11,6 g NaCl rozpuszcza się w 100 g wody. Końcowe stężenie masowe ρ (NaCl) wynosi
- ρ (NaCl) = 11,6 g/11,6 g + 100 g = 0,104 g/g = 10,4%.
Gęstość takiego roztworu wynosi 1,07 g/mL, a więc jego objętość wynosi
- V = 11,6 g + 100 g/1,07 g/ml = 104,3 ml.
Stężenie molowe NaCl w roztworze wynosi zatem
- c (NaCl) =11,6 g/58 g/mol / 104,3 ml = 0,00192 mol/ml = 1,92 mol/l.
- Typowym zadaniem w chemii jest przygotowanie 100 ml (= 0,1 l) roztworu NaCl o stężeniu 2 mol/l w wodzie. Potrzebna masa soli to
- m (NaCl) = 2 mol/L × 0,1 L × 58 g/mol = 11,6 g.
- Gęstość wody wynosi około 1000 g/l, a jej masa molowa 18,02 g/mol (lub 1/18,02 = 0,055 mol/g). Dlatego stężenie molowe wody wynosi
- C (H 2 O) =1000g/L/18,02 g/mol ≈ 55,5 mol/l.
- c (H 2 ) =88 g/L/2,02 g/mol = 43,7 mol/L.
- c (OsO 4 ) =5,1 kg/L/254,23 g/mol = 20,1 mol/L.
- Typowe białka w bakteriach , takich jak E. coli , może mieć około 60 kopii, a ilość bakterii wynosi około 10 -15 L. W ten sposób, stężenie ilość C jest
- C = 60 / (10 -15 L) = 6 x 10 16 L -1 .
Stężenie molowe wynosi- c =C/N A = 6 × 10 16 l -1/6 × 10 23 mol -1= 10-7 mol/L = 100 nmol/L.
- Zakresy referencyjne dla badań krwi , posortowane według stężenia molowego: