Молярлық концентрация - Molar concentration

Молярлық концентрация (деп те аталады молярлық, концентрация мөлшері немесе зат концентрациясы) өлшемі болып табылады концентрация а химиялық түрлер, атап айтқанда еріген ішінде шешім, жөнінде зат мөлшері бірлікке көлем шешім. Жылы химия, молярлық үшін ең көп қолданылатын бірлік саны болып табылады моль пер литр, mol / L немесе бірлік белгісіне ие мольдм−3 SI бірлігінде. Концентрациясы 1 моль / л болатын ерітіндіні 1 моль деп атайды, әдетте оны 1 М деп белгілейді. SI префиксі мега бірдей аббревиатураға ие, кішкентай қақпақтар немесе көлбеу М журналдар мен оқулықтарда да қолданылады.[1]

Анықтама

Молярлық концентрация немесе молярлық көбінесе моль өлшем бірлігінде көрінеді еріген литріне шешім.[2] Кеңірек қолданбаларда қолдану үшін ол келесідей анықталады зат мөлшері ерітіндінің көлем бірлігіне немесе кіші әріппен көрсетілген түрге қол жетімді көлем бірлігіне арналған еріген зат c:[3]

Мұнда, n мольдегі еріген заттың мөлшері,[4] N саны құрайтын бөлшектер көлемде бар V (литрмен) ерітіндіні, және NA болып табылады Авогадро тұрақты, 2019 жылдың 20 мамырынан бастап дәл анықталды 6.02214076×1023 моль−1. Қатынас N/V болып табылады сан тығыздығы C.

Жылы термодинамика молярлық концентрацияны қолдану көбіне ыңғайлы емес, өйткені көпшілік ерітінділердің көлемі шамалы тәуелді болады температура байланысты термиялық кеңею. Бұл мәселе әдетте температураны түзетуді енгізу арқылы шешіледі факторлар немесе, мысалы, температурадан тәуелсіз концентрация өлшемін қолдану арқылы моральдық.[4]

The өзара мөлшері Оствальдта пайда болуы мүмкін сұйылтуды (көлемді) білдіреді сұйылту заңы.

Ресми немесе аналитикалық шоғырлану

Егер молекулалық бірлік ерітіндіде диссоциацияланса, концентрация ерітіндідегі бастапқы химиялық формулаға жатады, кейде молярлық концентрация деп аталады формальды концентрация немесе формальдылық (FA) немесе аналитикалық концентрация (cA). Мысалы, егер натрий карбонатының ерітіндісі (Na2CO3) формальды концентрациясына ие c(Na2CO3) = 1 моль / л, молярлық концентрациялары c(Na+) = 2 моль / л және c(CO2−
3
) = 1 моль / л, өйткені тұз осы иондарға диссоциацияланады.

Бірліктер

Ішінде Халықаралық бірліктер жүйесі (SI) когерентті бірлік молярлық концентрациясы үшін моль /м3. Алайда, бұл көптеген зертханалық мақсаттар үшін қолайсыз және дәстүрлі түрде қолданылатын химиялық әдебиеттер моль /дм3, бұл бірдей моль /L. Бұл дәстүрлі бірлік көбіне М әрпімен белгіленеді, қалауы бойынша an SI префиксі ішкі еселіктерді белгілеу үшін қажет болса, мысалы:

моль /м3 = 10−3 моль /дм3 = 10−3 моль /L = 10−3 M = 1 ммоль / L = 1 мм.

Бірліктер миллимолярлы және микромолярлы mM және μM (10)−3 моль /L және 10−6 моль /L ) сәйкесінше.

Аты-жөніҚысқартуШоғырландыру
(моль / л)(моль / м3)
миллимолярлымм10−3100
микромолярлымкм10−610−3
наномолярлыnM10−910−6
пикомолярлыpM10−1210−9
фемтомолярлыfM10−1510−12
атомолярлыaM10−1810−15
цептомолярлыzM10−2110−18
йоктомолярлыyM[5]10−24
(10 л-ге 6 бөлшек)
10−21

Байланысты шамалар

Сандардың концентрациясы

Түрлендіру санның концентрациясы арқылы беріледі

қайда болып табылады Авогадро тұрақты.

Масса концентрациясы

Түрлендіру масса концентрациясы арқылы беріледі

қайда болып табылады молярлық масса құрылтайшы .

Моль фракциясы

Түрлендіру моль фракциясы арқылы беріледі

қайда - ерітіндінің орташа молярлық массасы, болып табылады тығыздық шешім.

Қарапайым қатынасты жалпы молярлық концентрацияны, яғни қоспаның барлық компоненттерінің молярлық концентрациясының қосындысын ескере отырып алуға болады:

Массалық үлес

Түрлендіру массалық үлес арқылы беріледі

Молалия

Түрлендіру моральдық (екілік қоспалар үшін) болып табылады

мұнда еріген затқа индекс 2 тағайындалады.

Бірнеше еріген ерітінділер үшін конверсия болып табылады

Қасиеттері

Молярлық концентрацияның қосындысы - қатынастарды қалыпқа келтіру

Молярлық концентрацияның қосындысы жалпы молярлық концентрацияны береді, атап айтқанда қоспаның тығыздығын қоспаның молярлық массасына немесе басқа атау бойынша қоспаның молярлық көлемінің өзара қатынасына бөледі. Иондық ерітіндіде иондық күш тұздардың молярлық концентрациясының қосындысына пропорционалды.

Молярлық концентрациялар мен ішінара молярлық көлемдердің өнімі

Осы шамалар арасындағы көбейтінділердің саны бірге тең:

Көлемге тәуелділік

Молярлық концентрация негізінен термиялық кеңеюге байланысты ерітінді көлемінің өзгеруіне байланысты. Температураның кіші аралықтарында тәуелділік мынада

қайда - эталондық температурадағы молярлық концентрация, болып табылады термиялық кеңею коэффициенті қоспаның.

Мысалдар

  • 11,6 г. NaCl 100 г суда ериді. Соңғы масса концентрациясы ρ(NaCl) болып табылады
    ρ(NaCl) = 11,6 г./11,6 г + 100 г. = 0,104 г / г = 10,4%.

    Мұндай ерітіндінің тығыздығы 1,07 г / мл құрайды, демек оның көлемі

    V = 11,6 г + 100 г./1,07 г / мл = 104,3 мл.

    Ерітіндідегі NaCl-дің молярлық концентрациясы сондықтан

    c(NaCl) = 11,6 г./58 г / моль / 104,3 мл = 0,00192 моль / мл = 1,92 моль / л.
    Мұнда 58 г / моль молярлық масса NaCl.
  • Химиядағы әдеттегі міндет - 100 мл (= 0,1 л) 2 моль / л NaCl ерітіндісін суда дайындау. Қажетті тұздың массасы
    м(NaCl) = 2 моль / L × 0,1 L × 58 г / моль = 11,6 г.
    Ерітінді құру үшін 11,6 г NaCl а-ға орналастырылған көлемді колба, біршама суда ерітілген, содан кейін жалпы көлемі 100 мл-ге жеткенше көп су қосылады.
  • Тығыздығы су шамамен 1000 г / л, ал оның молярлық массасы 18,02 г / моль (немесе 1 / 18,02 = 0,055 моль / г) құрайды. Демек, судың молярлық концентрациясы мынада
    c(H2O) = 1000 г / л/18,02 г / моль ≈ 55,5 моль / л.
    Сол сияқты, концентрациясы қатты сутегі (молярлық массасы = 2,02 г / моль) болып табылады
    c(H2) = 88 г / л/2,02 г / моль = 43,7 моль / л.
    Таза концентрациясы осмий тетроксиді (молярлық массасы = 254,23 г / моль) болып табылады
    c(OsO4) = 5,1 кг / л/254,23 г / моль = 20,1 моль / л.
  • Типтік ақуыз бактериялар, сияқты E. coli, шамамен 60 дана болуы мүмкін, ал бактерия көлемі 10-ға жуық−15 L. Осылайша, санның концентрациясы C болып табылады
    C = 60 / (10−15 L) = 6×1016 L−1.
    Молярлық концентрация
    c = C/NA = 6×1016 L−1/6×1023 моль−1 = 10−7 моль / L = 100 нмоль / л.
  • Қан анализіне арналған анықтамалық диапазондар, молярлық концентрация бойынша сұрыпталған:

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ «Molar және литер үшін бірлік белгілер типографиясы siunitx». TeX - LaTeX Stack Exchange.
  2. ^ Тро, Нивалдо Дж. Кіріспе химия (Бесінші басылым). Бостон. б. 457. ISBN  9780321919052. OCLC  857356651.
  3. ^ IUPAC, Химиялық терминология жинағы, 2-ші басылым. («Алтын кітап») (1997). Желідегі түзетілген нұсқа: (2006–) «концентрация мөлшері, c ". дои:10.1351 / goldbook.A00295
  4. ^ а б Кауфман, Майрон (2002). Термодинамиканың принциптері. CRC Press. б. 213. ISBN  0-8247-0692-7.
  5. ^ Дэвид Брэдли. «Қаншалықты төмен түсуге болады? Y-ден Y-ге дейін».

Сыртқы сілтемелер