Основно съдържание
Химична библиотека
Моларност
Определения за разтвор, разтворено вещество и разтворител. Как се използва моларността за количествено определяне на концентрацията на разтвореното вещество и допълнителни изчисления, свързани с 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 следното уравнение:
- 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 вещества, които са смеси от различни елементи и съединения. Един пример за смес е човешкото тяло. Знаеш ли, че масата на човешкото тяло се състои от 57, percent вода? Оказва се, че сме направени от биологични молекули, газове и органични йони, разтворени във вода. Не знам за теб, но според 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 в пробата, 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, или 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
Компонентът на разтвора, който е в най-голямо количество, се нарича разтворител. Всяко вещество, смесено с разтворителя, се нарича разтворено вещество и може да бъде газ, течност или твърдо вещество. Например Земната атмосфера е смес от 78, percent азотен газ, 21, percent кислороден газ и 1, percent аргон, въглероден диоксид и други газове. Можем да приемем атмосферата за разтвор, в който разтворителят е азотен газ, 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!):
Моларността има единици start fraction, start text, m, o, l, end text, divided by, start text, l, i, t, e, r, end text, end fraction, което може да се съкрати до молар или start text, M, end text (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 open bracket, start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket. 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, percent мед с 12, percent 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, comma, 355, start text, g, end text сярна киселина, start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript, във вода. Общият обем на разтвора е 50, comma, 0, start text, m, L, end text. Каква е моларната концентрация на сярната киселина, open bracket, start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript, close bracket?
За да намерим open bracket, start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript, close bracket, 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, 98, comma, 08, start fraction, start text, g, end text, divided by, start text, m, o, l, end text, end fraction:
Сега можем да заместим моловете на сярната киселина и общия обем на разтвора в уравнението за моларност, за да изчислим моларната концентрация на сярната киселина:
Проверка на понятията: Каква е моларната концентрация на start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript йони в 4, comma, 8, start text, M, space, р, а, з, т, в, о, р, space, н, а, space, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript?
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 решим за моловете на разтвореното вещество.
Например да кажем, че искаме на направим 0, comma, 250, start text, L, end text воден разтвор с open bracket, start text, N, a, C, l, end text, close bracket, equals, 0, comma, 800, start text, M, end text. Каква е масата на необходимия за този разтвор start text, N, a, C, l, end text?
Можем да използваме пренареденото моларно уравнение, за да изчислим моловете start text, N, a, C, l, end text, които са необходими за определената концентрация и обем:
След това можем да използваме молекулното тегло на натриевия хлорид, 58, comma, 44, start fraction, start text, g, end text, divided by, start text, m, o, l, end text, end fraction, за да превърнем масата от молове в грамове start text, N, a, C, l, end text:
На практика можем да използваме тази информация за да направим разтвора така:
Стъпка 1, point, space Измери 11, comma, 7, start text, g, end text натриев хлорид.
Стъпка 2, point, space Прехвърли натриевия хлорид в чиста суха, колба.
Стъпка 3, point, space Добави вода към start text, N, a, C, l, end text, докато общият обем на разтвора стане 250, start text, m, L, end text.
Стъпка 4, point, space Разбърквай, докато start text, N, a, C, l, end text се разтвори напълно.
Точността на моларната концентрация зависи от това какви стъкленици сме избрали и от точността на везните, които използваме, за да измерим разтвореното вещество. От стъклениците 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).
Обобщение
- Смесите с еднакъв състав се наричат еднородни 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 следното уравнение:
- Моларната концентрация може да се използва за превръщане между маса или молове на разтвореното вещество и обема на разтвора.
Опитайте: Стехиометрия на утаена реакция
Моларността е удобна за стехиометрични изчисления, които включват реакции в разтвори като утаяване и неутрализация. Например да разгледаме реакцията на утаяване между start text, P, b, left parenthesis, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, right parenthesis, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis и start text, K, I, end text, left parenthesis, a, q, right parenthesis. Когато тези два разтвора се смесят, се утаява ярко жълта утайка start text, P, b, I, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, s, right parenthesis. Балансираното уравнение на тази реакция е:
Ако имаме 0, comma, 1, start text, L, end text от 0, comma, 10, start text, M, space, P, b, left parenthesis, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, right parenthesis, start subscript, 2, end subscript, какъв обем от 0, comma, 10, start text, M, space, K, I, end text, left parenthesis, a, q, right parenthesis трябва да добавим, за да реагира цялото количество start text, P, b, left parenthesis, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, right parenthesis, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis?
Искаш ли да се присъединиш към разговора?
- Как ще се приготвят 100ml 1М р-р на H2S04 от конц. H2S04 (96%) , Mw = 98,
ρ = 1,84g/cm3.(1 глас)