Qu'est-ce que la molarité et comment est-elle calculée ?

Il est pratique à des fins de mesure de savoir quelle quantité d'une substance est dissoute dans un volume donné de solution; c'est ce que les chimistes entendent par « concentration ». La molarité est la façon la plus courante d'exprimer la concentration lorsqu'on travaille avec des solutions et des réactions chimiques. La raison en est que les réactifs (éléments ou composés) se combinent dans des rapports de nombres entiers lorsque leurs quantités sont exprimées en unités appelées "moles." Par exemple, 2 moles d'hydrogène gazeux se combinent avec 1 mole d'oxygène gazeux pour produire 2 moles d'eau, par la réaction chimique: 2H₂ + O₂ = 2H₂O.

Une mole d'une substance est définie comme un nombre spécifique d'atomes ou de molécules appelé « nombre d'Avogadro », qui est de 6,022 × 10²³. Le nombre est dérivé d'un accord international, basé sur le nombre d'atomes dans exactement 12 grammes (g) de l'isotope de carbone "C-12". La commodité de cette « unité de comptage », le Le nombre d'Avogadro, fournit est vu en considérant, par exemple, les poids de 1 mole chacun d'oxygène, d'eau et de dioxyde de carbone, qui sont de 16,00 g, 18,02 g et 44,01 g, respectivement.

La molarité, ou concentration molaire (M), est définie comme le nombre de moles d'une substance, ou « soluté », dissous dans 1 litre de solution. La molarité ne doit pas être confondue avec la « molalité », qui est la concentration exprimée en moles de soluté par kilogramme de solvant. Des exemples aideront à clarifier le concept de molarité et son fonctionnement.

Considérons un problème qui demande la molarité d'une solution contenant 100 grammes (g) de chlorure de sodium, NaCl, dans 2,5 litres de solution. Tout d'abord, déterminez le « poids de formule » de NaCl en additionnant les « poids atomiques » de ses éléments, Na et Cl, comme suit :

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

Ensuite, calculez le nombre de moles dans 100 g de NaCl en divisant le poids de NaCl par son poids de formule :

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

Enfin, calculez la molarité de la solution en divisant le nombre de moles de NaCl par le volume de la solution :

1,71 mole de NaCl 2,5 litres = 0,684 M.

Considérons un problème qui demande le poids de sulfate de sodium, Na₂DONC₄, nécessaire pour préparer 250 millilitres (ml) d'une solution 0,5 M. La première étape consiste à calculer le nombre de moles de Na₂DONC₄ requis en multipliant le volume de la solution par la molarité :

0,25 litre × 0,5 mole de Na₂DONC₄/litre = 0,125 mole de Na₂DONC₄

Ensuite, le poids de formule de Na₂DONC₄ est déterminé en additionnant les poids atomiques de ses atomes constitutifs. Une molécule de Na₂DONC₄ contient 2 atomes de Na, 1 atome de S (soufre) et 4 atomes de O (oxygène), donc son poids de formule est :

[22,99 × 2] + 32,07 + [16,00 × 4] = 45,98 + 32,07 + 64,00 = 142,1 g Na₂DONC₄/mole

Enfin, le poids de Na₂DONC₄ requis est calculé en multipliant le nombre de moles par le poids de la formule :

0,125 mole de Na₂DONC₄ × 142,1 g Na₂DONC₄/mole Na₂DONC₄ = 17,76 g Na₂DONC₄.