Molární koncentrace - Molar concentration

Molární koncentrace
Společné symboly
C
Jednotka SI mol/l
V základních jednotkách SI m −3 ⋅mol
Odvození od
jiných veličin
c = N / V
Dimenze

Molární koncentrace (také nazývaný molarita , koncentrace množství nebo koncentrace látky ), je mírou koncentrace z několika chemických látek , zejména z rozpuštěné látky v roztoku , pokud jde o množství látky na jednotku objemu roztoku. V chemii je nejčastěji používanou jednotkou pro molaritu počet molů na litr s jednotkovým symbolem mol/L nebo moldm −3 v jednotce SI. Roztok s koncentrací 1 mol/L je údajně 1 molární, běžně označovaný jako 1 M. Aby se předešlo záměně s předponou SI mega , která má stejnou zkratku, používají se v časopisech a učebnicích také malá písmena nebo kurzívou M .

Definice

Molární koncentrace nebo molarita se nejčastěji vyjadřuje v jednotkách molů rozpuštěné látky na litr roztoku . Pro použití v širších aplikacích je definován jako množství látky rozpuštěné látky na jednotku objemu roztoku nebo na jednotku objemu dostupné pro daný druh, představované malými písmeny :

Zde je množství rozpuštěné látky v molech, je počet částic tvořících představovat objem (v litrech) v roztoku, a je Avogadrova konstanta , od roku 2019 je definována jako přesně6,022 140 76 × 10 23  mol −1 . Poměr je hustota čísel .

V termodynamice není použití molární koncentrace často vhodné, protože objem většiny roztoků mírně závisí na teplotě v důsledku tepelné roztažnosti . Tento problém je obvykle vyřešen zavedením teplotních korekčních faktorů nebo použitím teplotně nezávislého měření koncentrace, jako je molalita .

Reciproční množství představuje ředění (objem), který se může objevit v Ostwald práva roztoku .

Formalita nebo analytická koncentrace

Pokud se molekulární disociuje subjekt v roztoku, koncentrace odkazuje na původní chemický vzorec v roztoku, je molární koncentrace je někdy nazýván formální koncentrace nebo formální ( F ) nebo analytické koncentrace ( c A ). Pokud má například roztok uhličitanu sodného (Na 2 CO 3 ) formální koncentraci c (Na 2 CO 3 ) = 1 mol/l, jsou molární koncentrace c (Na + ) = 2 mol/la ac (CO2-
3
) = 1 mol/L, protože sůl disociuje na tyto ionty.

Jednotky

V Mezinárodním systému jednotek (SI) je koherentní jednotka pro molární koncentraci mol / m 3 . To je však nevýhodné pro většinu laboratorní účely a většina chemická literatura tradičně používá mol / dm 3 , který je stejný jako mol / l . Tato tradiční jednotka je často označována písmenem M, kterému případně předchází předpona SI podle potřeby k označení dílčích násobků, například:

mol / m 3 = 10 −3 mol / dm 3 = 10 −3 mol / L = 10 −3  M = 1 mmol / L = 1 mM.

Jednotky milimolární a mikromolární se vztahují na mM a μM ( 10-3  mol / l a 10-6  mol / l ).

název Zkratka Koncentrace
(mol/l) (mol/m 3 )
milimolární mM 10 -3 10 0
mikromolární μM 10 -6 10 -3
nanomolární nM 10 -9 10 -6
pikomolární odpoledne 10 -12 10 -9
femtomolární fM 10 -15 10 -12
attomolární dopoledne 10 -18 10 -15
zeptomolární zM 10 -21 10 -18
yoctomolar yM 10 -24
(6 částic na 10 L)
10 -21

Související množství

Koncentrace čísel

Přepočet na koncentraci čísel je dán vztahem

kde je Avogadrova konstanta .

Hromadné soustředění

Přepočet na hmotnostní koncentraci je dán vztahem

kde je molární hmotnost složky .

Molární zlomek

Přepočet na molární zlomek je dán vztahem

kde je průměrná molární hmotnost roztoku, je hustota roztoku.

Jednoduššího vztahu lze dosáhnout uvažováním celkové molární koncentrace, konkrétně součtu molárních koncentrací všech složek směsi:

Hmotnostní zlomek

Přepočet na hmotnostní zlomek je dán vztahem

Molalita

Pro binární směsi, konverze na molalita je

kde rozpouštědlem je látka 1 a rozpuštěnou látkou je látka 2.

U řešení s více než jednou rozpuštěnou látkou je převod

Vlastnosti

Součet molárních koncentrací - normalizační vztahy

Součet molárních koncentrací udává celkovou molární koncentraci, konkrétně hustotu směsi dělenou molární hmotností směsi nebo jiným názvem převrácenou hodnotu molárního objemu směsi. V iontovém roztoku je iontová síla úměrná součtu molární koncentrace solí.

Součet součinů molárních koncentrací a dílčích molárních objemů

Součet produktů mezi těmito veličinami se rovná jedné:

Závislost na objemu

Molární koncentrace závisí na kolísání objemu roztoku zejména v důsledku tepelné roztažnosti. Na malých intervalech teploty je závislost

kde je molární koncentrace při referenční teplotě, je koeficient tepelné roztažnosti směsi.

Příklady

  • 11,6 g NaCl se rozpustí ve 100 g vody. Konečná hmotnostní koncentrace ρ (NaCl) je
    ρ (NaCl) = 11,6 g/11,6 g + 100 g = 0,104 g/g = 10,4 %.

    Hustota takového roztoku je 1,07 g/ml, tedy jeho objem je

    V = 11,6 g + 100 g/1,07 g/ml = 104,3 ml.

    Molární koncentrace NaCl v roztoku je tedy

    c (NaCl) =11,6 g/58 g/mol /104,3 ml = 0,00192 mol/ml = 1,92 mol/l.
    Zde je 58 g/mol molární hmotnost NaCl.
  • Typickým úkolem v chemii je příprava 100 ml (= 0,1 l) 2 mol/l roztoku NaCl ve vodě. Potřebná hmotnost soli je
    m (NaCl) = 2 mol/L × 0,1 L × 58 g/mol = 11,6 g.
    K vytvoření roztoku se 11,6 g NaCl umístí do odměrné baňky , rozpustí se v troše vody a poté se přidá další voda, dokud celkový objem nedosáhne 100 ml.
  • Hustota vody je přibližně 1000 g/l a její molární hmotnost je 18,02 g/mol (nebo 1/18,02 = 0,055 mol/g). Proto je molární koncentrace vody
    c (H 2 O) =1000 g/l/18,02 g/mol ≈ 55,5 mol/l.
    Stejně tak je koncentrace pevného vodíku (molární hmotnost = 2,02 g/mol)
    c (H 2 ) =88 g/l/2,02 g/mol = 43,7 mol/l.
    Koncentrace čistého oxidu osmičelého (molární hmotnost = 254,23 g/mol) je
    c (OsO 4 ) =5,1 kg/l/254,23 g/mol = 20,1 mol/l.
  • Typický protein v bakteriích , jako je E. coli , může mít asi 60 kopií a objem bakterie je asi 10 - 15  l. Koncentrace C je tedy
    C = 60 / (10 -15 L) = 6 x 10 16 L -1 .
    Molární koncentrace je
    c =C/N A. = 6 × 10 16 L −1/6 × 10 23 mol −1= 10 - 7 mol/L = 100 nmol/L.
  • Referenční rozsahy pro krevní testy seřazené podle molární koncentrace:

Viz také

Reference

externí odkazy