Een oplossing is een mengsel van verbindingen waarbij een van hen - de opgeloste stof - door de andere wordt verdeeld, ook wel het oplosmiddel genoemd. Het oplosmiddel is altijd de verbinding die het grootste deel van het mengsel vormt, en in de meeste praktijksituaties is het oplosmiddel water. De eigenschappen van een oplossing veranderen met de opgeloste stofconcentratie, dus chemici hebben concentratie-eenheden nodig om deze te meten. De belangrijkste concentratie-eenheid is molariteit, het aantal mol opgeloste stof per liter oplossing. Molariteit wordt aangegeven met een hoofdletter M, en M in de chemie betekent het volgende:
Molariteit (M) = (mol opgeloste stof) ÷ (liter oplossing).
Om het aantal mol van een opgeloste stof te berekenen, heb je twee stukjes informatie nodig, die je misschien uit andere gegevens moet afleiden. De eerste is de chemische formule van de opgeloste stof en de tweede is de massa van de opgeloste stof. Vervolgens bereken je de molariteit door het volume van de oplossing te meten, dat om te rekenen naar liters en dit getal te delen door het aantal mol.
Wat is een mol?
Afgezien van harige gravende dieren, is de mol een van de centrale meeteenheden in de chemie. Het is gebaseerd op het getal van Avogadro, dat is 6,02 x 1023. Dit is het aantal atomen in een monster van koolstof-12 dat precies 12.000 gram weegt. Hetzelfde aantal deeltjes van een andere verbinding is een mol van die verbinding. Eén mol van elke verbinding heeft een karakteristieke massa in grammen, die toevallig precies hetzelfde is als de atomaire massa in atomaire massa-eenheden (amu). De atoommassa van waterstof is bijvoorbeeld 1,008 amu, dus een mol waterstof weegt 1,008 gram.
Je kunt atoommassa's opzoeken in het periodiek systeem en je kunt de molecuulmassa van een verbinding berekenen op basis van de chemische formule. Als je eenmaal de atomaire massa van een verbinding kent, weet je meteen de massa van een mol van die verbinding (molaire massa). Als je een monster van de verbinding bij de hand hebt, weeg het dan gewoon en deel het door het molaire gewicht om het aantal mol te vinden dat je hebt.
Voorbeeld: Een monster natriumhydroxide (NaOH) weegt 32 gram. Hoeveel mol is dit?
Uit het periodiek systeem vind je dat de atoommassa's van natrium, zuurstof en waterstof respectievelijk 22,990, 15,999 en 1,008 amu zijn. Afronding op een geheel getal, hun molaire massa is respectievelijk 23, 16 en 1 gram. Voeg deze samen om de molaire massa natriumhydroxide te krijgen, die 40 gram blijkt te zijn. Verdeel dit aantal in het aantal dat je bij de hand hebt om het aantal moedervlekken te vinden:
32 g/40 g = 0,8 mol.
Hoe molariteit te vinden
Zolang je een manier hebt om de massa van een opgeloste stof te meten, kun je de molariteit ervan berekenen door het volume van de oplossing te meten. Wees hier voorzichtig, want molariteit wordt altijd uitgedrukt in mol/liter, dus als je het volume in andere eenheden meet, moet je het omrekenen naar liters. Hier zijn enkele conversiefactoren die u nuttig zult vinden:
1 liter = 0,001 kubieke meter = 1.000 milliliter = 0,264 Amerikaanse gallons = 33,81 fluid ounces.
Een voorbeeld
Je giet 12 gram zout (NaCl) in een beker met 20 ons water. Wat is de molariteit van zout in de oplossing?
U kunt dit probleem in drie eenvoudige stappen oplossen:
Afronding op één decimaal, de massa van één mol natrium (Na) is 23,0 gram en die van chloor (Cl) is 35,5 gram, dus één mol NaCl heeft een massa van 58,5 gram. Je hebt 12 gram, wat gelijk is aan 12/58,5 = 0,21 mol.
Als 33,81 ounce hetzelfde is als 1 liter, is 20 ounce gelijk aan 20/33,81 = 0,59 liter.
Deel het aantal mol NaCl door het volume van de oplossing om molariteit te krijgen.
0,21 mol ÷ 0,59 liter =
0,356 M.