Roztwór jest mieszaniną związków, w której jeden z nich – substancja rozpuszczona – jest rozprowadzany w drugim, zwanym rozpuszczalnikiem. Rozpuszczalnikiem jest zawsze związek, który stanowi największą część mieszaniny, aw większości rzeczywistych sytuacji rozpuszczalnikiem jest woda. Właściwości roztworu zmieniają się wraz ze stężeniem substancji rozpuszczonej, więc chemicy potrzebują jednostek stężenia, aby to zmierzyć. Najważniejszą jednostką stężenia jest molarność, czyli liczba moli substancji rozpuszczonej na litr roztworu. Molarność oznaczamy przez duże M, a M w chemii oznacza:
Molarność (M) = (mole substancji rozpuszczonej) ÷ (litry roztworu).
Aby obliczyć liczbę moli substancji rozpuszczonej, potrzebujesz dwóch informacji, które możesz wywnioskować z innych danych. Pierwszy to wzór chemiczny substancji rozpuszczonej, a drugi to masa substancji rozpuszczonej. Następnie obliczasz molarność, mierząc objętość roztworu, przeliczając ją na litry i dzieląc tę liczbę przez liczbę moli.
Co to jest kret?
Futrzastymi zwierzętami grzebiącymi na bok, kret jest jedną z głównych jednostek pomiarowych w chemii. Opiera się na liczbie Avogadro, która wynosi 6,02 x 1023. Jest to liczba atomów w próbce węgla-12, która waży dokładnie 12.000 gramów. Ta sama liczba cząstek dowolnego innego związku jest molem tego związku. Jeden mol dowolnego związku ma charakterystyczną masę w gramach, która jest dokładnie taka sama jak jego masa atomowa w jednostkach masy atomowej (amu). Na przykład masa atomowa wodoru wynosi 1.008 amu, więc mol wodoru waży 1.008 gramów.
Możesz wyszukać masy atomowe w układzie okresowym i obliczyć masę cząsteczkową związku na podstawie jego wzoru chemicznego. Gdy znasz masę atomową związku, od razu znasz masę mola tego związku (masę molową). Jeśli masz pod ręką próbkę związku, po prostu zważ ją i podziel przez masę molową, aby znaleźć liczbę moli, które masz.
Przykład: Próbka wodorotlenku sodu (NaOH) waży 32 gramy. Ile to jest moli?
Z układu okresowego pierwiastków wynika, że masy atomowe sodu, tlenu i wodoru wynoszą odpowiednio 22,990, 15,999 i 1,008 amu. Zaokrąglając do liczby całkowitej, ich masy molowe wynoszą odpowiednio 23, 16 i 1 gram. Dodaj je razem, aby uzyskać masę molową wodorotlenku sodu, która okazuje się wynosić 40 gramów. Podziel tę liczbę przez ilość, którą masz pod ręką, aby znaleźć liczbę moli:
32 g/40 g = 0,8 mola.
Jak znaleźć molarność
Dopóki masz sposób zmierzenia masy substancji rozpuszczonej, możesz obliczyć jej molarność, mierząc objętość roztworu. Bądź ostrożny, ponieważ molarność jest zawsze wyrażana jako mole/litr, więc jeśli mierzysz objętość w innych jednostkach, musisz przeliczyć na litry. Oto kilka przydatnych współczynników konwersji:
1 litr = 0,001 metra sześciennego = 1000 mililitrów = 0,264 galonów amerykańskich = 33,81 uncji płynu.
Przykład
Wlewasz 12 gramów soli (NaCl) do zlewki zawierającej 20 uncji wody. Jaka jest molarność soli w roztworze?
Możesz rozwiązać ten problem w trzech prostych krokach:
Zaokrąglając do jednego miejsca po przecinku, masa jednego mola sodu (Na) wynosi 23,0 gramy, a chloru (Cl) 35,5 grama, więc jeden mol NaCl ma masę 58,5 grama. Masz 12 gramów, co równa się 12/58,5 = 0,21 mola.
Jeśli 33,81 uncji to 1 litr, to 20 uncji równa się 20/33,81 = 0,59 litra.
Podziel liczbę moli NaCl przez objętość roztworu, aby uzyskać molarność.
0,21 mola ÷ 0,59 litra =
0,356 mln.