Основно съдържание

Курс: Химия 7-10 клас Общообразователна подготовка > Раздел 3

Урок 3: Молни величини и молни отношения

Моларност (моларна концентрация)

Определения за разтвор, разтворено вещество и разтворител. Как моларността се използва за определяне на концентрацията на разтвореното вещество и как се изчислява моларността.

Основни идеи

Смесите с еднакъв състав се наричат еднородни смеси или разтвори.
Смесите с нееднороден състав са хетерогенни смеси.
Химичното вещество, което е в най-голямо количество в разтвора, се нарича разтворител, а останалите компоненти са разтворени вещества.
Моларност или моларна концентрация е броят на моловете на разтвореното вещество на литър разтвор, който може да се изчисли с помощта на следната формула:

$Моларност = \frac{молове разтворено вещество}{литри разтвор}$ ‍

Моларната концентрация може да се използва за превръщане между маса или молове на разтвореното вещество и обема на разтвора.

Въведение: смеси и разтвори

В реалния живот често срещаме смеси от различни елементи и съединения. Един пример за смес от различни вещества е човешкото тяло. Знаеш ли, че масата на човешкото тяло се състои от

57 %

вода? Оказва се, че сме изградени от биологични молекули, газове и органични йони, разтворени във вода. Не знам на теб как ти звучи, но за мен това е изумително!

Ако веществата се смесят така, че съставът им навсякъде в пробата да бъде хомогенен, сместа се нарича хомогенна. Смес, която има нееднороден състав, се нарича хетерогенна.

Хомогенните смеси се наричат още разтвори, а компонентите на разтворите могат да са твърди, течни и газообразни. Често искаме да определим количествено веществата в разтвора, т.е. тяхната концентрация. В тази статия ще научим как да описваме количествено разтворите и ще обсъдим как можем да използваме тази информация, когато правим стехиометрични изчисления.

Моларна концентрация

Не!

Моларна концентрация и моларност са едно и също нещо, но има разлика между моларност и молалност. Има различни начини за количествено определяне на разтвореното вещество в разтвора, а концентрацията на разтвора в моларност не може да се замени с концентрация на разтвора в молалност. В тази статия ще говорим само за моларност.

За повече подробности за разликата между двете определения виж това видео за моларност и молалност.

Компонентът на разтвора, който е в най-голямо количество, се нарича разтворител. Всяко вещество, смесено с разтворителя, се нарича разтворено вещество. То може да бъде газ, течност или твърдо вещество. Например земната атмосфера е смес от

78 %

азот,

21 %

кислород и

1 %

аргон, въглероден диоксид и други газове. Можем да приемем атмосферата за разтвор, в който разтворителят е азот, а разтворените вещества са кислород, аргон и въглероден диоксид.

Моларността или моларната концентрация на разтворено вещество се дефинира като брой молове разтворено вещество за литър разтвор (не за литър разтворител!):

$Моларност = \frac{молове разтворено вещество}{литри разтвор}$ ‍

Може би си мислиш, че това е така, защото не взимаме предвид обема на разтвореното вещество! Всъщност дори ако добавим обема на разтвореното вещество към обема на разтворителя, полученият общ обем отново ще се различава от обема на разтвора.

Причината за това е, че обемът на сместа зависи от междумолекулните сили между молекулите в нея. Това се отнася най-вече за течните разтвори, където молекулите са по-близо и имат по-силно взаимодействие, отколкото в газов разтвор. Междумолекулните сили между молекулите на разтвореното вещество са различни от силите между молекулите на разтворителя и на разтвореното вещество. В зависимост от природата на тези взаимодействия обемът на разтвора може да е по-голям или по-малък от обема на разтворителя плюс обема на разтвореното вещество!

Доста странно, но това е положението в химията.

Моларността се измерва с единицата

\frac{мол}{литър}

, което може да се съкрати до молар или

M

(произнася се "молар"). Моларната концентрация на разтвореното вещество понякога се записва кратко с квадратни скоби около химичната формула на разтвореното вещество. Например концентрацията на хлоридни йони в разтвор може да бъде записана като

[{Cl}^{-}]

. Моларната концентрация ни позволява да правим преобразувания между обема на разтвора и моловете (или масата) на разтвореното вещество.

Проверка на понятията: Бронзът е сплав, която може да се смята за твърд разтвор на ~ $88 %$ ‍ мед с $12 %$ ‍ калай. Кое вещество е разтворител и кое вещество е разтворено в бронза?

Пример 1: Изчисляване на моларната концентрация на разтвора

Да разгледаме разтвор на

2,355 g

сярна киселина

H_{2} {SO}_{4}

във вода. Общият обем на разтвора е

50, 0 mL

. Каква е моларната концентрация на сярната киселина

[H_{2} {SO}_{4}]

За да изчислим концентрацията на

[H_{2} {SO}_{4}]

, трябва да намерим колко мола сярна киселина има в разтвора. Можем да превърнем масата на разтвореното вещество в молове, като използваме молекулното тегло на сярната киселина, което е

98, 08 \frac{g}{mol}

${молове H}_{2} {SO}_{4} = 2,355 g H_{2} {SO}_{4} \cdot \frac{1 мол}{98, 08 g} = 0,024 01 {mol H}_{2} {SO}_{4}$ ‍

Сега можем да заместим моловете сярна киселина и общия обем на разтвора във формулата за моларност, за да изчислим моларната концентрация на сярната киселина:

$\begin{aligned} [H_{2} {SO}_{4}] & = \frac{мола разтворено вещество}{L разтвор} \\ = \frac{0,024 01 мола}{0,050 L} \\ = 0, 48 M \end{aligned}$ ‍

Проверка на понятията: Каква е моларната концентрация на $H^{+}$ ‍ йони в $4, 8 {M разтвор на H}_{2} {SO}_{4}$ ‍?

За да отговорим на този въпрос, трябва да помислим какво се случва в разтвора. Тъй като сярната киселина е силна киселина, в разтвора тя се дисоциира напълно на съставните си йони

H^{+}

{SO}_{4}^{-}

. Това може да се запише и по следния начин:

H_{2} {SO}_{4} \to 2 H^{+} + {SO}_{4}^{2 -}

От това уравнение виждаме, че за всеки мол сярна киселина в разтвора получаваме

2

мола

H^{+}

. Като използваме това отношение, моларната концентрация на

H^{+}

ще бъде:

[H^{+}] = 4, 8 {M H}_{2} {SO}_{4} \cdot \frac{2 {мола H}^{+}}{1 {мол H}_{2} {SO}_{4}} = 9, 6 {M H}^{+}

Следователно моларната концентрация на

H^{+}

е два пъти моларната концентрация на

H_{2} {SO}_{4}

Пример 2: Да направим разтвор с определена концентрация

Понякога знаем каква концентрация и обем разтвор трябва да получим и искаме да знаем какво количество разтворено вещество ни трябва, за да направим този разтвор. В този случай можем да разместим уравнението за моларност и да намерим нужните молове разтворено вещество.

$молове разтворено вещество = Моларност \cdot L разтвор$ ‍

Да кажем, че искаме на направим

0,250 L

воден разтвор с

[NaCl] = 0,800 M

. Каква е масата на необходимия за този разтвор

NaCl

Можем да използваме пренареденото моларно уравнение, за да изчислим моловете

NaCl

, които са необходими за определената концентрация и обем:

$\begin{aligned} молове NaCl & = [NaCl] \cdot L разтвор \\ = 0,800 \frac{мола}{L} \cdot 0,250 L \\ = 0,200 мола NaCl \end{aligned}$ ‍

След това можем да използваме молекулното тегло на натриевия хлорид, което е

58, 44 \frac{g}{мол}

, за да превърнем масата от молове в грамове

NaCl

$Масата NaCl = 0,200 мола \cdot \frac{58, 44 g}{1 мол} = 11, 7 g NaCl$ ‍

На практика можем да използваме тази информация, за да направим разтвора по следния начин:

Стъпка

1.

Измери

11, 7 g

натриев хлорид.

Стъпка

2.

Прехвърли натриевия хлорид в чиста суха, колба.

Стъпка

3.

Добави вода към

NaCl

, докато общият обем на разтвора стане

250 mL

Стъпка

4.

Разбърквай, докато

NaCl

се разтвори напълно.

Точността на моларната концентрация зависи от това какви съдове сме избрали и от точността на везните, които използваме, за да измерим разтвореното вещество. От съдовете зависи точността на обема на разтвора. Ако не сме прекалено претенциозни, можем да смесим разтвора в ерленмайерова колба или в мензура. Ако искаме да сме изключително точни, както когато правим стандартен разтвор за експеримент по аналитична химия, можем да смесим компонентите в мерителна колба (виж снимката по-долу).

Резюме

Смесите с еднакъв състав се наричат еднородни (хомогенни) разтвори.
Смесите с нееднороден състав са хетерогенни смеси.
Химичното вещество, което е в най-голямо количество в разтвора, се нарича разтворител, а останалите компоненти са разтворени вещества.
Моларност или моларна концентрация е броят на моловете на разтвореното вещество на литър разтвор, което може да се изчисли с помощта на следното уравнение:

$Моларност = \frac{молове разтворено вещество}{литри разтвор}$ ‍

Моларната концентрация може да се използва за превръщане между маса или молове на разтвореното вещество и обема на разтвора.

Източници

Статията е адаптирана от следните статии:

“Molarity” from Boundless Chemistry, CC BY-SA 4.0.
"Molarity" from UC Davis ChemWiki, CC BY-NC-SA 3.0 US.

Изменената статия е лицензирана съгласно CC-BY-NC-SA 4.0.

Други препратки

“Атмосфера на Земята” от Уикипедия

"Лабораторни стъкла" от Wikimedia Commons, CC BY 3,0

Опитай: Стехиометрия на утаена реакция

Моларността е удобна за стехиометрични изчисления, които включват реакции в разтвори като утаяване и неутрализация. Да разгледаме реакцията на утаяване между

{Pb(NO}_{3})_{2}

KI

. Когато тези два разтвора се смесят, се утаява ярко жълта утайка

{PbI}_{2}

. Балансираното уравнение на тази реакция е:

${Pb(NO}_{3})_{2} + 2 KI \to {PbI}_{2} + 2 {KNO}_{3}$ ‍

Ако имаме $0, 1 L$ ‍ от $0, 10 {M Pb(NO}_{3})_{2}$ ‍, какъв обем от $0, 10 M KI$ ‍ трябва да добавим, за да реагира цялото количество ${Pb(NO}_{3})_{2}$ ‍?

От уравнението знаем, че за всеки

1 {мол Pb(NO}_{3})_{2}

, който реагира, са необходими

2

мола

KI

. Ако използваме това стехиометрично отношение, за да изчислим моловете

KI

, ще получим:

0,010 {мола Pb(NO}_{3})_{2} \cdot \frac{2 мола KI}{1 {мол Pb(NO}_{3})_{2}} = 0,020 мола KI

Това означава, че ни трябват

0,020 мола KI

За да определим какъв обем

KI

разтвор ни трябва, можем да разместим уравнението за моларност и да го решим за общия обем на разтвора:

$молове разтворено вещество = Моларност \cdot L разтвор$ ‍

Ако разделим двете страни на моларността на разтвора, получаваме:

$L разтвор = \frac{молове разтворено вещество}{Моларност}$ ‍

Сега можем да заместим известните стойности за моловете разтворено вещество и моларност:

$\begin{aligned} L разтвор & = \frac{молове разтворено вещество}{Моларност} \\ = \frac{0,020 мола}{0, 10 M KI} \\ = 0, 20 L KI \end{aligned}$ ‍

Следователно са ни необходими

0, 20 L

от

0, 10 M KI

разтвор, за да реагират напълно със

100 mL

от

0, 10 {M Pb(NO}_{3})_{2}

Искаш ли да се присъединиш към разговора?

Вписване в профила

Сортирай по:

Гюлер Мустафа
Публикувано преди 5 години. Пряка връзка до поста на Гюлер Мустафа: “Как ще се приготвят 100ml...”
Как ще се приготвят 100ml 1М р-р на H2S04 от конц. H2S04 (96%) , Mw = 98,
ρ = 1,84g/cm3.
Бутонът води до страницата за създаване на профилБутонът води до страницата за създаване на профил
(2 гласа)
Отговор

Разбираш ли английски? Натисни тук, за да видиш още дискусии в английския сайт на Кан Академия.