Stężenie molowe mówi, ile moli substancji rozpuszczonej przypada na jednostkę objętości roztworu. To podstawowa wielkość w chemii roztworów, niezbędna przy obliczeniach stechiometrycznych i przygotowywaniu roztworów o zadanym stężeniu. W tym artykule wyjaśniamy wzór, jednostki i pokazujemy obliczenia na przykładzie.
Wzór na stężenie molowe
Stężenie molowe, oznaczane literą c, obliczamy dzieląc liczbę moli substancji przez objętość roztworu:
- c = n / V — stężenie równa się liczba moli podzielona przez objętość
- n = c × V — liczba moli równa się stężenie razy objętość
- V = n / c — objętość równa się liczba moli podzielona przez stężenie
Symbol n oznacza liczbę moli, a V objętość roztworu, a nie samego rozpuszczalnika.
Jednostki
Stężenie molowe wyrażamy w molach na decymetr sześcienny (mol/dm³), co odpowiada molom na litr. Skrót 1 M oznacza roztwór jednomolowy, czyli 1 mol/dm³.
- Liczba moli n — mol
- Objętość V — decymetr sześcienny (dm³), czyli litr
- Stężenie c — mol/dm³ (mol/l)
Pamiętaj, że 1 dm³ = 1000 cm³, więc 250 cm³ to 0,25 dm³.
Jak obliczyć liczbę moli?
Liczbę moli wyliczamy z masy substancji i jej masy molowej M:
- n = m / M — liczba moli równa się masa podzielona przez masę molową
Masę molową odczytujemy z układu okresowego, sumując masy atomowe pierwiastków w cząsteczce. Na przykład masa molowa chlorku sodu NaCl wynosi 23 + 35,5 = 58,5 g/mol.
Przykład obliczeniowy
Rozpuszczamy 11,7 g soli kuchennej NaCl w wodzie tak, aby otrzymać 500 cm³ roztworu. Obliczamy stężenie molowe.
- Masa molowa NaCl: M = 58,5 g/mol.
- Liczba moli: n = m / M = 11,7 / 58,5 = 0,2 mol.
- Objętość w dm³: V = 500 cm³ = 0,5 dm³.
- Stężenie molowe: c = n / V = 0,2 / 0,5 = 0,4 mol/dm³.
Otrzymaliśmy roztwór o stężeniu 0,4 mol/dm³, czyli 0,4 M.
Rozcieńczanie roztworów
Przy rozcieńczaniu liczba moli substancji się nie zmienia, więc obowiązuje zależność:
- c₁ × V₁ = c₂ × V₂
Pozwala ona obliczyć, ile wody dolać, aby z roztworu stężonego otrzymać roztwór o niższym stężeniu.
Drugi przykład: ile substancji odważyć?
Chcemy przygotować 2 dm³ roztworu glukozy o stężeniu 0,5 mol/dm³. Masa molowa glukozy wynosi M = 180 g/mol. Ile gramów glukozy odważyć?
- Liczba moli: n = c × V = 0,5 × 2 = 1 mol.
- Masa: m = n × M = 1 × 180 = 180 g.
Należy odważyć 180 g glukozy i uzupełnić wodą do 2 litrów roztworu.
Po co oblicza się stężenie molowe?
Stężenie molowe jest podstawą obliczeń w chemii analitycznej i laboratoryjnej. Pozwala precyzyjnie odmierzyć ilość substancji potrzebną w reakcji, ponieważ reakcje chemiczne zachodzą w określonych stosunkach molowych, a nie masowych. Dzięki znajomości stężenia można też obliczyć, ile odczynnika zużyje się podczas miareczkowania, oraz przewidzieć wydajność reakcji. W przemyśle farmaceutycznym i spożywczym dokładne stężenia decydują o jakości i bezpieczeństwie produktu, dlatego umiejętność ich liczenia jest niezbędna.
Stężenie procentowe a molowe
Stężenie molowe to nie to samo co stężenie procentowe. Stężenie procentowe podaje, ile gramów substancji przypada na 100 g roztworu, a molowe odnosi się do liczby moli na litr. W zadaniach trzeba uważnie czytać, o które stężenie chodzi, bo wzory są różne.
Najczęstsze błędy
- Objętość w cm³ zamiast dm³ — to najczęstsza pomyłka zaniżająca lub zawyżająca wynik.
- Błędna masa molowa — sprawdź sumę mas atomowych w układzie okresowym.
- Mylenie objętości roztworu z objętością wody — liczy się objętość gotowego roztworu.
- Mylenie stężenia molowego z procentowym — to dwie różne wielkości o odmiennych wzorach.
Najczęściej zadawane pytania
- Czym jest 1 M roztwór? To roztwór o stężeniu 1 mol/dm³, czyli zawierający jeden mol substancji w jednym litrze.
- Czy objętość liczy się przed czy po rozpuszczeniu? Liczy się objętość gotowego roztworu, dlatego substancję rozpuszcza się i dopełnia rozpuszczalnikiem do żądanej objętości.
- Jak szybko znaleźć masę molową? Sumujesz masy atomowe wszystkich pierwiastków w cząsteczce, odczytane z układu okresowego.
Podsumowanie
Stężenie molowe c = n / V wyraża liczbę moli substancji w litrze roztworu. Liczbę moli wyznaczamy ze wzoru n = m / M. Pilnując jednostek (objętość w dm³) szybko obliczysz stężenie dowolnego roztworu.
Oblicz stężenie roztworu szybko: Kalkulator stężenia roztworu →