Что такое молярность и как она рассчитывается?

Для целей измерения удобно знать, сколько вещества растворено в данном объеме раствора; это то, что химики подразумевают под «концентрацией». Молярность - это наиболее распространенный способ выражения концентрации при работе с растворами и химическими реакциями. Причина в том, что реагенты (элементы или соединения) объединяются в целочисленных отношениях, когда их количества выражаются в единицах, называемых «Моль». Например, 2 моля газообразного водорода соединяются с 1 моль газообразного кислорода с образованием 2 моль воды посредством химической реакции: 2H₂ + O₂ = 2H₂О.

Моль вещества определяется как определенное количество атомов или молекул, называемое «числом Авогадро», которое составляет 6,022 × 10.²³. Число получено из международного соглашения и основано на количестве атомов ровно в 12 граммах (г) изотопа углерода «C-12». Удобство этой «счетной единицы», Число Авогадро, обеспечиваемое, видно при рассмотрении, например, веса 1 моль каждого кислорода, воды и диоксида углерода, которые составляют 16,00 г, 18,02 г и 44,01 г, соответственно.

Молярность или молярная концентрация (М) определяется как количество молей вещества или «растворенного вещества», растворенного в 1 литре раствора. Молярность не следует путать с «молярностью», которая представляет собой концентрацию, выраженную в молях растворенного вещества на килограмм растворителя. Примеры помогут прояснить понятие молярности и то, как она работает.

Рассмотрим задачу, которая запрашивает молярность раствора, содержащего 100 граммов (г) хлорида натрия, NaCl, в 2,5 литрах раствора. Во-первых, определите «формульный вес» NaCl, сложив «атомные веса» его элементов, Na и Cl, следующим образом:

22,99 + 35,45 = 58,44 г NaCl / моль.

Затем рассчитайте количество молей в 100 г NaCl, разделив вес NaCl на его вес по формуле:

100 г NaCl ÷ [58,44 г NaCl / моль NaCl] = 1,71 моль NaCl.

Наконец, рассчитайте молярность раствора, разделив количество молей NaCl на объем раствора:

1,71 моль NaCl ÷ 2,5 л = 0,684 М.

Рассмотрим задачу, которая запрашивает вес сульфата натрия, Na₂ТАК₄, требуется для приготовления 250 миллилитров (мл) 0,5 М раствора. Первый шаг - вычислить количество молей Na₂ТАК₄ требуется путем умножения объема раствора на молярность:

0,25 л × 0,5 моль Na₂ТАК₄/ литр = 0,125 моль Na₂ТАК₄

Далее формула веса Na₂ТАК₄ определяется путем сложения атомных масс составляющих его атомов. Молекула Na₂ТАК₄ содержит 2 атома Na, 1 атом S (серы) и 4 атома O (кислорода), поэтому его формульный вес составляет:

[22,99 × 2] + 32,07 + [16,00 × 4] = 45,98 + 32,07 + 64,00 = 142,1 г Na₂ТАК₄/mole

Наконец, вес Na₂ТАК₄ Требуемый объем рассчитывается путем умножения количества молей на формулу веса:

0,125 моль Na₂ТАК₄ × 142,1 г Na₂ТАК₄/ моль Na₂ТАК₄ = 17,76 г Na₂ТАК₄.