Молярна концентрація показує, скільки молів розчиненої речовини припадає на одиницю об'єму розчину. Це основна величина в хімії розчинів, необхідна для стехіометричних обчислень і приготування розчинів заданої концентрації. У цій статті ми пояснюємо формулу, одиниці та показуємо обчислення на прикладі.
Формула молярної концентрації
Молярну концентрацію, яку позначають літерою c, обчислюємо, ділячи кількість молів речовини на об'єм розчину:
- c = n / V — концентрація дорівнює кількості молів поділеній на об'єм
- n = c × V — кількість молів дорівнює концентрації помноженій на об'єм
- V = n / c — об'єм дорівнює кількості молів поділеній на концентрацію
Символ n позначає кількість молів, а V — об'єм розчину, а не самого розчинника.
Одиниці
Молярну концентрацію виражаємо в молях на кубічний дециметр (моль/дм³), що відповідає молям на літр. Скорочення 1 М означає одномолярний розчин, тобто 1 моль/дм³.
- Кількість молів n — моль
- Об'єм V — кубічний дециметр (дм³), тобто літр
- Концентрація c — моль/дм³ (моль/л)
Пам'ятайте, що 1 дм³ = 1000 см³, отже 250 см³ — це 0,25 дм³.
Як обчислити кількість молів?
Кількість молів обчислюємо з маси речовини та її молярної маси M:
- n = m / M — кількість молів дорівнює масі поділеній на молярну масу
Молярну масу зчитуємо з періодичної таблиці, додаючи атомні маси елементів у молекулі. Наприклад, молярна маса хлориду натрію NaCl становить 23 + 35,5 = 58,5 г/моль.
Приклад обчислення
Розчиняємо 11,7 г кухонної солі NaCl у воді так, щоб отримати 500 см³ розчину. Обчислюємо молярну концентрацію.
- Молярна маса NaCl: M = 58,5 г/моль.
- Кількість молів: n = m / M = 11,7 / 58,5 = 0,2 моль.
- Об'єм у дм³: V = 500 см³ = 0,5 дм³.
- Молярна концентрація: c = n / V = 0,2 / 0,5 = 0,4 моль/дм³.
Ми отримали розчин концентрацією 0,4 моль/дм³, тобто 0,4 М.
Розведення розчинів
Під час розведення кількість молів речовини не змінюється, тому діє залежність:
- c₁ × V₁ = c₂ × V₂
Вона дозволяє обчислити, скільки води додати, щоб із концентрованого розчину отримати розчин нижчої концентрації.
Другий приклад: скільки речовини відважити?
Хочемо приготувати 2 дм³ розчину глюкози концентрацією 0,5 моль/дм³. Молярна маса глюкози становить M = 180 г/моль. Скільки грамів глюкози відважити?
- Кількість молів: n = c × V = 0,5 × 2 = 1 моль.
- Маса: m = n × M = 1 × 180 = 180 г.
Потрібно відважити 180 г глюкози та долити води до 2 літрів розчину.
Навіщо обчислюють молярну концентрацію?
Молярна концентрація є основою обчислень в аналітичній і лабораторній хімії. Вона дозволяє точно відміряти кількість речовини, потрібну в реакції, оскільки хімічні реакції відбуваються у визначених молярних, а не масових співвідношеннях. Знаючи концентрацію, можна також обчислити, скільки реактиву витратиться під час титрування, та передбачити вихід реакції. У фармацевтичній і харчовій промисловості точні концентрації визначають якість і безпеку продукту, тому вміння їх обчислювати є необхідним.
Відсоткова концентрація та молярна
Молярна концентрація — це не те саме, що відсоткова концентрація. Відсоткова концентрація показує, скільки грамів речовини припадає на 100 г розчину, а молярна стосується кількості молів на літр. У задачах треба уважно читати, про яку концентрацію йдеться, бо формули різні.
Найпоширеніші помилки
- Об'єм у см³ замість дм³ — це найпоширеніша помилка, що занижує або завищує результат.
- Хибна молярна маса — перевірте суму атомних мас за періодичною таблицею.
- Плутання об'єму розчину з об'ємом води — рахується об'єм готового розчину.
- Плутання молярної концентрації з відсотковою — це дві різні величини з відмінними формулами.
Найчастіші запитання
- Що таке 1 М розчин? Це розчин концентрацією 1 моль/дм³, тобто такий, що містить один моль речовини в одному літрі.
- Об'єм рахується до чи після розчинення? Рахується об'єм готового розчину, тому речовину розчиняють і доливають розчинником до потрібного об'єму.
- Як швидко знайти молярну масу? Додаєте атомні маси всіх елементів у молекулі, зчитані з періодичної таблиці.
Підсумок
Молярна концентрація c = n / V виражає кількість молів речовини в літрі розчину. Кількість молів визначаємо за формулою n = m / M. Стежачи за одиницями (об'єм у дм³), ви швидко обчислите концентрацію будь-якого розчину.
Обчисліть концентрацію розчину швидко: Калькулятор концентрації розчину →