Πυκνότητα στη μετατροπή μοριακότητας

Η μοριακότητα και η πυκνότητα είναι διαφορετικοί τρόποι έκφρασης ουσιαστικά του ίδιου πράγματος. Ενώ η πυκνότητα είναι η μάζα ενός στερεού, υγρού ή αερίου διαιρούμενη με τον όγκο του, η μοριακότητα είναι ο αριθμός γραμμομορίων διαλυμένης ουσίας ανά λίτρο διαλύματος. Ένα γραμμομόριο μιας ένωσης είναι οι ατομικές μάζες των συστατικών ατόμων σε γραμμάρια και ένα λίτρο είναι ένα μέτρο όγκου, έτσι η μοριακότητα είναι επίσης ένα μέτρο πυκνότητας. Οι χημικοί προτιμούν να χρησιμοποιούν τη μοριακότητα επειδή επιτρέπει πολλές εξισώσεις, όπως ο ιδανικός νόμος για το αέριο, να εφαρμόζεται σε ευρύτερες συνθήκες. Κάνει μερικούς υπολογισμούς ευκολότερους, ωστόσο, εάν όλες οι ποσότητες είναι σε μονάδες πυκνότητας.

TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)

Η μοριακότητα είναι ο αριθμός γραμμομορίων διαλυμένης ουσίας ανά λίτρο διαλύματος. Μετατροπή σε πυκνότητα πολλαπλασιάζοντας τον αριθμό γραμμομορίων με τη μοριακή μάζα της ένωσης. Μετατρέψτε την πυκνότητα σε γραμμομοριακή μετατροπή σε γραμμάρια ανά λίτρο και διαιρώντας με τη μοριακή μάζα της ένωσης σε γραμμάρια.

Ένα mole είναι μια μονάδα που χρησιμοποιούν οι χημικοί για τη μέτρηση της μάζας. Ένα mole οποιασδήποτε ένωσης έχει ακριβώς τον ίδιο αριθμό σωματιδίων με 12 γραμμάρια άνθρακα-12, που είναι ο αριθμός του Avogadro (6,02 x 10²³) σωματιδίων. Η μάζα του ίδιου αριθμού σωματιδίων οποιασδήποτε ένωσης εξαρτάται από τις ατομικές μάζες των ατόμων που την σχηματίζουν. Για παράδειγμα. ένα γραμμομόριο αερίου υδρογόνου (Η₂) έχει μάζα 2,016 γραμμάρια, επειδή η μέση ατομική μάζα όλων των ισοτόπων υδρογόνου είναι 1,008 AMU (μονάδες ατομικής μάζας). Ομοίως, ένα γραμμομόριο αερίου μεθανίου (CH₄) έχει μάζα 16.043 γραμμάρια, επειδή η μάζα του άνθρακα, όταν θεωρείτε όλα τα φυσικά ισότοπά του, είναι 12.011.

Οι χημικοί χρησιμοποιούν τη μοριακότητα για να μετρήσουν τη συγκέντρωση μιας διαλυμένης ουσίας σε διάλυμα. Η μοριακότητα (Μ) είναι ο αριθμός γραμμομορίων διαλυμένης ουσίας σε ένα λίτρο διαλύματος. Το χλωριούχο νάτριο (NaCl) έχει μοριακή μάζα (22,99 + 35,45) = 58,44 AMU, οπότε αν διαλύσετε 58,44 γραμμάρια επιτραπέζιου αλατιού σε ένα λίτρο νερού, έχετε ένα διάλυμα 1 Μ (1 γραμμομοριακό).

Η μοριακότητα μιας διαλυμένης ουσίας είναι ένα μέτρο της πυκνότητας αυτής της διαλυμένης ουσίας και υπολογίζετε το ένα από το άλλο αρκετά εύκολα. Εξετάστε το παράδειγμα διαλύματος NaCl 1Μ. Περιέχει 58,44 γραμμάρια NaCl ανά λίτρο διαλύματος, έτσι η πυκνότητα του NaCl στο διάλυμα είναι 58,44 γραμμάρια / λίτρο. Αν έχετε αντίδραση NaCl 1,05 M, πολλαπλασιάστε απλά τη μοριακότητα με τη μοριακή μάζα NaCl για να βρείτε την πυκνότητα σε γραμμάρια ανά λίτρο: (1,05 * 58,44) = 61,32 g / l. Οι υπολογισμοί είναι συνήθως ευκολότεροι εάν μετατρέψετε την πυκνότητα σε γραμμάρια / χιλιοστόλιτρο πολλαπλασιάζοντας το αποτέλεσμα επί 10^-3. Έτσι 58,44 g / l γίνεται 0,05844 g / ml και 61,32 g / l γίνεται 0,06132 g / ml.

Η αντίστροφη διαδικασία, η μετατροπή της πυκνότητας της διαλυμένης ουσίας σε διάλυμα σε μοριακότητα, δεν είναι δύσκολη. Μετατρέψτε την πυκνότητα της διαλυμένης ουσίας σε γραμμάρια / λίτρο και στη συνέχεια διαιρέστε το αποτέλεσμα με τη μοριακή μάζα της διαλυμένης ουσίας. Για παράδειγμα, σκεφτείτε ένα διάλυμα στο οποίο η πυκνότητα του χλωριούχου νατρίου είναι 0,036 g / ml. Πολλαπλασιάστε με 10³ για μετατροπή σε g / l = 36 g / l. Διαιρέστε με το μοριακό βάρος NaCl (58,44 g): 36 g / l ÷ 58,44 g / mole = 6,16 moles / l = 0,62 M.