Mikä on molaarisuus ja miten se lasketaan?

Mittaustarkoituksiin on kätevää tietää, kuinka suuri osa aineesta on liuennut tiettyyn tilavuuteen liuosta; Tätä kemistit tarkoittavat "pitoisuudella". Molaarisuus on yleisin tapa ilmaista pitoisuus työskenneltäessä liuosten ja kemiallisten reaktioiden kanssa. Syynä on, että reagoivat aineet (alkuaineet tai yhdisteet) yhdistyvät kokonaislukusuhteissa, kun niiden määrät ilmaistaan ​​kutsuina yksikköinä "Moolit". Esimerkiksi 2 moolia vetykaasua yhdistetään 1 mooliin happikaasua, jolloin saadaan 2 moolia vettä kemiallisen reaktion avulla: 2H₂ + O₂ = 2H₂O.

Aineen mooli määritellään tietyksi atomien tai molekyylien määräksi, jota kutsutaan "Avogadro-luvuksi", joka on 6,022 × 10²³. Luku on johdettu kansainvälisestä sopimuksesta, joka perustuu atomien lukumäärään tarkalleen 12 grammassa (g) hiili-isotooppia "C-12". Tämän "laskentayksikön" mukavuus Avogadro-luku, saadaan, otetaan huomioon esimerkiksi ottaen huomioon hapen, veden ja hiilidioksidin 1 moolin paino, joka on 16,00 g, 18,02 g ja 44,01 g, vastaavasti.

Molaarisuus tai molaarinen pitoisuus (M) määritellään aineen tai "liuenneen aineen" moolimääränä, joka on liuotettu 1 litraan liuosta. Molaarisuutta ei pidä sekoittaa "molaalisuuteen", joka on pitoisuus ilmaistuna moolina liuenneita aineita kilogrammassa liuotinta. Esimerkit auttavat selventämään molaarisuuden käsitettä ja miten se toimii.

Tarkastellaan ongelmaa, joka vaatii 100 g (g) natriumkloridia (NaCl) sisältävän liuoksen molaarisuuden 2,5 litraan liuosta. Määritä ensin NaCl: n "kaavan paino" lisäämällä yhteen sen alkuaineiden, Na ja Cl, "atomipainot" seuraavasti:

22,99 + 35,45 = 58,44 g NaCl / mooli.

Laske seuraavaksi moolien lukumäärä 100 g: ssa NaCl jakamalla NaCl: n paino sen kaavan painolla:

100 g NaCl ÷ [58,44 g NaCl / mooli NaCl] = 1,71 moolia NaCl.

Laske lopuksi liuoksen molaarisuus jakamalla NaCl-moolien lukumäärä liuoksen tilavuudella:

1,71 moolia NaCl ÷ 2,5 litraa = 0,684 M.

Tarkastellaan ongelmaa, joka vaatii natriumsulfaatin, Na, painon₂NIIN₄, tarvitaan valmistamaan 250 millilitraa (ml) 0,5 M liuosta. Ensimmäinen vaihe on laskea Na-moolien määrä₂NIIN₄ vaaditaan kertomalla liuoksen tilavuus molaarisuudella:

0,25 litraa × 0,5 moolia Na₂NIIN₄/ litra = 0,125 moolia Na₂NIIN₄

Seuraavaksi Na: n kaavan paino₂NIIN₄ määritetään laskemalla yhteen sen muodostavien atomien atomipainot. Na-molekyyli₂NIIN₄ sisältää 2 atomia Na, 1 atomin S (rikki) ja 4 atomia O (happi), joten sen kaavan paino on:

[22,99 × 2] + 32,07 + [16,00 × 4] = 45,98 + 32,07 + 64,00 = 142,1 g Na₂NIIN₄/mole

Lopuksi Na: n paino₂NIIN₄ vaaditaan lasketaan kertomalla moolien määrä kaavan painolla:

0,125 moolia Na₂NIIN₄ × 142,1 g Na₂NIIN₄/ mooli Na₂NIIN₄ = 17,76 g Na₂NIIN₄.