Wat is molariteit en hoe wordt het berekend?

Voor meetdoeleinden is het handig om te weten hoeveel van een stof is opgelost in een bepaald volume oplossing; dit is wat scheikundigen bedoelen met "concentratie." Molariteit is de meest gebruikelijke manier om concentratie uit te drukken bij het werken met oplossingen en chemische reacties. De reden is dat reactanten (elementen of verbindingen) combineren in verhoudingen van gehele getallen wanneer hun hoeveelheden worden uitgedrukt in eenheden die. worden genoemd "mol." Bijvoorbeeld, 2 mol waterstofgas wordt gecombineerd met 1 mol zuurstofgas om 2 mol water te produceren, door de chemische reactie: 2H₂ + O₂ = 2H₂O.

Een mol van een stof wordt gedefinieerd als een specifiek aantal atomen of moleculen, het 'Avogadro-getal', dat 6,022 × 10 is.²³. Het aantal is afgeleid van een internationale overeenkomst, gebaseerd op het aantal atomen in precies 12 gram (g) van de koolstofisotoop "C-12". Het gemak van deze "teleenheid", de Avogadro-getal, wordt gegeven wanneer bijvoorbeeld rekening wordt gehouden met de gewichten van elk 1 mol zuurstof, water en koolstofdioxide, die 16,00 g, 18,02 g en 44,01 g zijn, respectievelijk.

Molariteit, of molaire concentratie (M), wordt gedefinieerd als het aantal mol van een stof, of "opgeloste stof", opgelost in 1 liter oplossing. Molariteit moet niet worden verward met "molaliteit", de concentratie uitgedrukt als mol opgeloste stof per kilogram oplosmiddel. Voorbeelden zullen het concept van molariteit helpen verduidelijken en hoe het werkt.

Beschouw een probleem dat vraagt ​​naar de molariteit van een oplossing die 100 gram (g) natriumchloride, NaCl, in 2,5 liter oplossing bevat. Bepaal eerst het "formulegewicht" van NaCl door de "atoomgewichten" van zijn elementen, Na en Cl, als volgt bij elkaar op te tellen:

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

Bereken vervolgens het aantal mol in 100 g NaCl door het gewicht van NaCl te delen door het formulegewicht:

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

Bereken ten slotte de molariteit van de oplossing door het aantal mol NaCl te delen door het volume van de oplossing:

1,71 mol NaCl ÷ 2,5 liter = 0,684 M.

Beschouw een probleem dat vraagt ​​om het gewicht van natriumsulfaat, Na₂ZO₄, vereist om 250 milliliter (ml) van een 0,5 M-oplossing te bereiden. De eerste stap is het berekenen van het aantal mol Na₂ZO₄ vereist door het volume van de oplossing te vermenigvuldigen met de molariteit:

0,25 liter × 0,5 mol Na₂ZO₄/liter = 0,125 mol Na₂ZO₄

Vervolgens het formulegewicht van Na₂ZO₄ wordt bepaald door de atoomgewichten van de samenstellende atomen bij elkaar op te tellen. Een molecuul Na₂ZO₄ bevat 2 atomen Na, 1 atoom S (zwavel) en 4 atomen O (zuurstof), daarom is het formulegewicht:

[22,99 × 2] + 32,07 + [16,00 × 4] = 45,98 + 32,07 + 64,00 = 142,1 g Na₂ZO₄/mole

Ten slotte is het gewicht van Na₂ZO₄ vereist wordt berekend door het aantal mol te vermenigvuldigen met het formulegewicht:

0,125 mol Na₂ZO₄ × 142,1 g Na₂ZO₄/mol Na₂ZO₄ = 17,76 g Na₂ZO₄.