Молярная концентрация
Молярная концентрация | |
---|---|
Общие символы | c , [химический символ или формула] |
И объединились | моль/м 3 |
Другие подразделения | Молл |
Выводы из другие количества | c = n / V |
Измерение |
Молярная концентрация (также называемая молярностью , количественной концентрацией или концентрацией вещества ) — это мера концентрации химического вещества , в частности растворенного вещества , в растворе , выраженная в количестве вещества на единицу объема раствора. В химии наиболее часто используемой единицей молярности является число молей на литр , обозначаемое единицей измерения моль/л или моль / дм. 3 в единицах СИ. Раствор с концентрацией 1 моль/л называется 1 молярным , что обычно обозначается как 1 М или М. 1 Молярность часто обозначается в квадратных скобках вокруг интересующего вещества; например, молярность иона водорода обозначается как [H + ].
Определение
[ редактировать ]Молярная концентрация или молярность чаще всего выражается в молях растворенного вещества на литр раствора . [1] Для использования в более широких приложениях он определяется как количество вещества растворенного вещества на единицу объема раствора или на единицу объема, доступного для вида, представленного строчными буквами. : [2]
Здесь, количество растворенного вещества в молях, [3] - количество составляющих частиц, присутствующих в объеме (в литрах) раствора, и — постоянная Авогадро , с 2019 года определяемая как ровно 6,022 140 76 × 10 23 моль −1 . Соотношение числа плотность .
В термодинамике использование молярной концентрации часто неудобно, поскольку объем большинства растворов слабо зависит от температуры из-за теплового расширения . Эту проблему обычно решают путем введения температурных поправочных коэффициентов или использования независимой от температуры меры концентрации, такой как моляльность . [3]
Обратная законе величина представляет собой разбавление (объем), которое может фигурировать в разбавления Оствальда .
- Формальность или аналитическая концентрация
Если молекулярное вещество диссоциирует в растворе, концентрация относится к исходной химической формуле в растворе, молярную концентрацию иногда называют формальной концентрацией или формальностью ( FA ) или аналитической концентрацией ( c A ). Например, если раствор карбоната натрия ( Na 2 CO 3 ) имеет формальную концентрацию c ( Na 2 CO 3 ) = 1 моль/л, молярные концентрации c ( Уже + ) = 2 моль/л и c ( CO 2− 3 ) = 1 моль/л, поскольку соль диссоциирует на эти ионы. [4]
Единицы
[ редактировать ]В Международной системе единиц (СИ) единой единицей молярной концентрации является моль / м. 3 . Однако в большинстве химической литературы традиционно используется моль / дм. 3 , что соответствует моль / л . Эту традиционную единицу часто называют моляром и обозначают буквой М, например:
« Префикс СИ мега » (символ М) имеет тот же символ. Однако приставка никогда не используется отдельно, поэтому «М» однозначно обозначает моляр.Промежуточные кратные, такие как «миллимолярный» (мМ) и «наномолярный» (нМ), состоят из единицы, которой предшествует префикс СИ :
Имя | Аббревиатура | Концентрация | |
---|---|---|---|
(Молл) | (моль/м 3 ) | ||
миллимолярный | мм | 10 −3 | 10 0 =1 |
микромолярный | мкМ | 10 −6 | 10 −3 |
наномолярный | нМ | 10 −9 | 10 −6 |
пикомолярный | вечер | 10 −12 | 10 −9 |
фемтомолярный | ФМ | 10 −15 | 10 −12 |
аттомолярный | являюсь | 10 −18 | 10 −15 |
зептомолярный | зМ | 10 −21 | 10 −18 |
йоктомолярный | их | 10 −24 (6 частиц на 10 л) | 10 −21 |
ронтомолярный | РМ | 10 −27 | 10 −24 |
кектомолярный | КМ | 10 −30 | 10 −27 |
Сопутствующие количества
[ редактировать ]Числовая концентрация
[ редактировать ]Преобразование в числовую концентрацию дается
где — постоянная Авогадро .
Массовая концентрация
[ редактировать ]Преобразование в массовую концентрацию дается
где - молярная масса компонента .
Мольная доля
[ редактировать ]Преобразование в мольную долю дается
где - средняя молярная масса раствора, – плотность раствора.
Более простое соотношение можно получить, рассматривая общую молярную концентрацию, а именно сумму молярных концентраций всех компонентов смеси:
Массовая доля
[ редактировать ]Перевод в массовую долю дается
Моляльность
[ редактировать ]Для бинарных смесей перевод в моляльность является
где растворителем является вещество 1, а растворенным веществом — вещество 2.
Для растворов, содержащих более одного растворенного вещества, преобразование равно
Характеристики
[ редактировать ]Сумма молярных концентраций – нормализующие отношения
[ редактировать ]Сумма молярных концентраций дает общую молярную концентрацию, а именно плотность смеси, деленную на молярную массу смеси или, иначе говоря, величину, обратную молярному объему смеси. В ионном растворе ионная сила пропорциональна сумме молярных концентраций солей.
Сумма произведений молярных концентраций и парциальных молярных объемов
[ редактировать ]Сумма произведений между этими величинами равна единице:
Зависимость от объема
[ редактировать ]Молярная концентрация зависит от изменения объема раствора, главным образом, за счет теплового расширения. На малых интервалах температур зависимость имеет вид
где - молярная концентрация при эталонной температуре, – коэффициент теплового расширения смеси.
Примеры
[ редактировать ]- 11,6 г NaCl растворяют в 100 г воды. Конечная массовая концентрация ρ (NaCl) равна
- ρ (NaCl) = 11.6 g / 11.6 g + 100 g = 0.104 g/g = 10.4 %.
Объем такого раствора составляет 104,3 мл (объем можно наблюдать непосредственно); его плотность рассчитана как 1,07 (111,6 г/104,3 мл).
Таким образом, молярная концентрация NaCl в растворе равна
- с (NaCl) = 11,6 г / 58 г/моль /104,3 мл = 0,00192 моль/мл = 1,92 моль/л.
- Типичная задача по химии — приготовление 100 мл (= 0,1 л) раствора NaCl в воде с концентрацией 2 моль/л. Необходимая масса соли
- м (NaCl) = 2 моль/л × 0,1 л × 58 г/моль = 11,6 г.
- Плотность воды составляет примерно 1000 г/л, а ее молярная масса — 18,02 г/моль (или 1/18,02 = 0,055 моль/г). Следовательно, молярная концентрация воды равна
- с (Н 2 О) = 1000 г/л / 18,02 г/моль ≈ 55,5 моль/л.
- с (Ч 2 ) = 88 г/л / 2,02 г/моль = 43,7 моль/л.
- в (OsO 4 ) = 5,1 кг/л / 254,23 г/моль = 20,1 моль/л.
- Типичный белок бактерий , таких как E.coli , может иметь около 60 копий, а объем бактерии составляет около 10 −15 L. Таким образом, числовая концентрация C равна
- С = 60 / (10 −15 Л) = 6 × 10 16 л −1 .
Молярная концентрация- с = C / N A = 6 × 10 16 л −1 / 6 × 10 23 моль −1 = 10 −7 моль/л = 100 нмоль/л.
- Референтные диапазоны анализов крови , отсортированные по молярной концентрации:
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Тро, Нивалдо Дж. (6 января 2014 г.). Вводные основы химии (Пятое изд.). Бостон. п. 457. ИСБН 9780321919052 . OCLC 857356651 .
{{cite book}}
: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) « Концентрация суммы, c ». дои : 10.1351/goldbook.A00295
- ^ Jump up to: а б Кауфман, Майрон (2002). Принципы термодинамики . ЦРК Пресс. п. 213. ИСБН 0-8247-0692-7 .
- ^ Харви, Дэвид (15 июня 2020 г.). «2.2: Концентрация» . Химия LibreTexts . Проверено 15 декабря 2021 г.