Моляльна концентрація. Що значить молярна і моляльна концентрація?

Молярна і моляльна концентрації, незважаючи на схожі назви, величини різні. Основна їх відмінність в тому, що при визначенні моляльній концентрації розрахунок проводиться не на об`єм розчину, як при виявленні молярності, а на масу розчинника.

Загальні відомості про розчини і розчинність

Істинним розчином називається однорідна система, яка включає до свого складу деяке число компонентів, незалежних один від одного. Один з них вважається розчинником, а інші є розчиненими в ньому речовинами. Розчинником вважається те речовина, якого в розчині найбільше.

Розчинність - здатність речовини утворювати з іншими речовинами однорідні системи - розчини, в яких воно знаходиться у вигляді окремих атомів, іонів, молекул або частинок. А концентрація - це міра розчинності.

Отже, розчинність є здатністю речовин розподілятися рівномірно у вигляді елементарних частинок по всьому об`єму розчинника.

Істинні розчини класифікуються наступним чином:

• по виду розчинника - неводні і водние;
• по виду розчиненої речовини - розчини газів, кислот, лугів, солей тощо.;
• по взаємодії з електричним струмом - електроліти (речовини, які володіють електропровідністю) і неелектролітів (речовини, не здатні до електропровідності) ;
• по концентрації - розбавлені і концентровані.

Концентрація і способи її вираження

Концентрацією називають зміст (вагове) речовини, розчиненого в певній кількості (ваговому або об`ємному) розчинника або ж у певному обсязі всього розчину. Вона буває наступних видів:

1. Концентрація процентна (виражається в%) - вона говорить про те, скільки міститься грамів розчиненої речовини в 100 грамах розчину.

2. Концентрація молярна - це число грам-молей, що припадають на 1 літр розчину. Показує, скільки міститься грам-молекул в 1 літрі розчину речовини.

3. Концентрація нормальна - це число грам-еквівалентів, що припадають на 1 літр розчину. Показує, скільки міститься грам-еквівалентів розчиненої речовини в 1 літрі розчину.

4. Концентрація моляльна показує, скільки розчиненої речовини в молях припадає на 1 кілограм розчинника.

5. Титр визначає зміст (у грамах) речовини, яка розчинена в 1 мілілітрі розчину.

Молярна і моляльна концентрація відрізняються один від одного. Розглянемо їх індивідуальні особливості.

Молярна концентрація

Формула для її визначення:

Cv = (v / V), де

v - кількість речовини розчиненого, моль-

V - загальний об`єм розчину, літр або м³.

Наприклад, запис "0,1 М розчин Н₂SO_{4 "} говорить про те, що в 1 літрі такого розчину присутній 0,1 моль (9,8 грамів) сірчаної кислоти.

Моляльна концентрація

Завжди слід брати до уваги те, що моляльна і молярна концентрації мають абсолютно різне значення.

Що ж таке моляльна концентрація розчину? Формула для її визначення така:

Cm = (v / m), де

v - кількість речовини розчиненого, моль-

m - маса розчинника, кг.

Наприклад, запис 0,2 M розчин NaOH означає, що в 1 кілограмі води (у даному випадку вона є розчинником) розчинено 0,2 благаючи NaOH.

Додаткові формули, необхідні для розрахунків

Багато допоміжних відомостей може знадобитися для того, щоб була розрахована моляльна концентрація. Формули, які можуть стати в нагоді для вирішення основних завдань, представлені нижче.

Під кількістю речовини nu- розуміють певне число атомів, електронів, молекул, іонів або інших його частинок.

v = m / M = N / N_A= V / V_m, де:

• m - маса сполуки, г або кг;
• M - маса молярна, г (або кг) / моль;
• N - число структурних одиниць;
• N_A - число структурних одиниць в 1 молі речовини, постійна Авогадро: 6,02 ^. 10²³ моль^{- 1};
• V - загальний обсяг, л або м³;
• V_m - обсяг молярний, л / моль або м³/ Моль.

Останній обчислюється за формулою:

V_m= RT / P, де

• R - постійна, 8,314 Дж / (моль ^. К) ;
• T - температура газу, К;
• P - тиск газу, Па.

Приклади завдань на молярность і моляльність. Завдання №1

Визначити молярну концентрацію калію гідроксиду в розчині об`ємом 500 мл. Маса КОН в розчині дорівнює 20 грам.

Визначення

Молярна маса калію гідроксиду дорівнює:

М_КОН = 39 + 16 + 1 = 56 г / моль.

Розраховуємо, скільки гідроксиду калію міститься в розчині:

nu- (КОН) = m / M = 20/56 = 0,36 моль.

Враховуємо, що об`єм розчину повинен бути виражений у літрах:

500 мл = 500/1000 = 0,5 літра.

Визначаємо молярну концентрацію калію гідроксиду:

Cv (KOH) = v (KOH) / V (KOH) = 0,36 / 0,5 = 0,72 моль / літр.

Завдання №2

Скільки оксиду сірки (IV) при нормальних умовах (тобто коли Р = 101325 Па, а Т = 273 К) потрібно взяти для того, щоб приготувати розчин сірчистої кислоти з концентрацією 2,5 моль / літр об`ємом 5 літрів?

Визначення

Визначимо, скільки сірчистої кислоти міститься в розчині:

nu- (H₂SO₃) = Cv (H₂SO₃) • V (розчину) = 2,5 • 5 = 12,5 моль.

Рівняння отримання сірчистої кислоти має наступний вигляд:

SO₂ + H₂O = H₂SO₃

Згідно з цим:

nu- (SO₂) = nu- (H₂SO₃) -

nu- (SO₂) = 12,5 моль.

Пам`ятаючи про те, що при нормальних умовах 1 моль газу має об`єм 22,4 літра, розраховуємо обсяг оксиду сірки:

V (SO₂) = nu- (SO₂) • 22,4 = 12,5 • 22,4 = 280 літрів.

Завдання №3

Визначити молярну концентрацію NaOH в розчині при його масовій частці, рівною 25,5%, і щільності 1,25 г / мл.

Визначення

Приймаємо в якості зразка розчин об`ємом в 1 літр і визначаємо його масу:

m (розчину) = V (розчину) • р (розчину) = 1000 • 1,25 = 1250 грам.

Розраховуємо, скільки у зразку лугу по масі:

m (NaOH) = (w • m (розчину)) / 100% = (25,5 • 1250) / 100 = 319 грам.

Молярна маса гідроксиду натрію дорівнює:

М_NaOH = 23 + 16 + 1 = 40 г / моль.

Розраховуємо, скільки гідроксиду натрію міститься в зразку:

v (NaOH) = m / M = 319/40 = 8 моль.

Визначаємо молярну концентрацію лугу:

Cv (NaOH) = v / V = 8/1 = 8 моль / літр.

Завдання №4

У воді (100 грамах) розчинили 10 грам солі NaCl. Встановити концентрацію розчину (Моляльну).

Визначення

Молярна маса NaCl дорівнює:

М_NaCl = 23 + 35 = 58 г / моль.

Кількість NaCl, що міститься в розчині:

nu- (NaCl) = m / M = 10/58 = 0,17 моль.

В даному випадку розчинником є вода:

100 грам води = 100/1000 = 0,1 кг Н₂О в цьому розчині.

Моляльна концентрація розчину дорівнюватиме:

Cm (NaCl) = v (NaCl) / m (води) = 0,17 / 0,1 = 1,7 моль / кг.

Завдання №5

Визначити моляльну концентрацію 15% -ного розчину лугу NaOH.

Визначення

15% -ний розчин лугу означає, що в кожних 100 грамах розчину міститься 15 грам NaOH і 85 грам води. Або що в кожних 100 кілограмах розчину є 15 кілограм NaOH і 85 кілограм води. Для того щоб його приготувати, необхідно в 85 грамах (кілограмах) Н₂Про розчинити 15 грам (кілограм) лугу.

Молярна маса гідроксиду натрію дорівнює:

М_NaOH = 23 + 16 + 1 = 40 г / моль.

Тепер знаходимо кількість гідроксиду натрію в розчині:

nu- = m / M = 15/40 = 0,375 моль.

Маса розчинника (води) в кілограмах:

85 грам Н₂О = 85/1000 = 0,085 кг Н₂О в цьому розчині.

Після цього визначається моляльна концентрація:

Cm = (nu- / m) = 0,375 / 0,085 = 4,41 моль / кг.

Відповідно до цих типовими завданнями можна вирішити і більшість інших на визначення моляльність і молярності.