Molær koncentration - Molar concentration

Molær koncentration
Molær koncentration
Fælles symboler	c
SI -enhed	mol/L
I SI -basenheder	m −3 ⋅mol
Afledninger fra ; andre mængder	c = n / V
Dimension

Molære koncentration (også kaldet molaritet , beløb koncentration eller koncentration stof ) er et mål for koncentrationen af en kemisk art , især af en solut i en opløsning , i form af stofmængde pr volumen af opløsning. I kemi er den mest anvendte enhed for molaritet antallet af mol pr. Liter med enhedssymbolet mol/L eller mol ⋅ dm ⁻³i SI -enhed. En opløsning med en koncentration på 1 mol/L siges at være 1 molar, almindeligvis betegnet som 1 M. For at undgå forveksling med SI -præfiks mega , som har samme forkortelse, bruges små bogstaver ᴍ eller kursiv M også i tidsskrifter og lærebøger .

Definition

Molkoncentration eller molaritet udtrykkes hyppigst i enheder af mol opløst stof pr. Liter opløsning . Til brug i bredere anvendelser er det defineret som mængden af stof i opløst stof pr. Volumen volumen opløsning eller pr. Volumenhed tilgængelig for arten, repræsenteret med små bogstaver : ${\ displaystyle c}$

{\ displaystyle c = {\ frac {n} {V}} = {\ frac {N} {N _ {\ tekst {A}} \, V}} = {\ frac {C} {N _ {\ tekst {A }}}}.}

Her er mængden af det opløste stof i mol, antallet af bestanddele, der er til stede i volumen (i liter) af opløsningen, og er Avogadro -konstanten , siden 2019 defineret som nøjagtigt ${\ displaystyle n}$ ${\ displaystyle N}$ ${\ displaystyle V}$ ${\ displaystyle N _ {\ tekst {A}}}$ 6,022 140 76 × 10 ²³ mol ⁻¹ . Forholdet er taldensiteten . ${\ displaystyle {\ frac {N} {V}}}$ ${\ displaystyle C}$

I termodynamik er brugen af molær koncentration ofte ikke praktisk, fordi mængden af de fleste løsninger en anelse afhænger af temperaturen på grund af termisk ekspansion . Dette problem er normalt løst ved at indføre korrektionsfaktorer temperatur faktorer , eller ved anvendelse af en temperatur-uafhængigt mål for koncentration, som molalitet .

Den gensidige mængde repræsenterer den fortynding (volumen), der kan forekomme i Ostwalds fortyndingslov .

Formalitet eller analytisk koncentration

Hvis en molekylær enhed dissocierer i opløsning, refererer koncentrationen til den oprindelige kemiske formel i opløsning, molarkoncentrationen kaldes undertiden formel koncentration eller formalitet ( F _A ) eller analytisk koncentration ( c _A ). For eksempel, hvis en natriumcarbonatopløsning (Na ₂ CO ₃ ) har en formel koncentration af c (Na ₂ CO ₃ ) = 1 mol/L, er molkoncentrationerne c (Na ⁺ ) = 2 mol/L og c (CO²⁻
₃) = 1 mol/L, fordi saltet dissocierer i disse ioner.

Enheder

I International System of Units (SI) er den kohærente enhed for molær koncentration mol / m ³ . Dette er imidlertid upraktisk til de fleste laboratorieformål og mest kemiske litteratur traditionelt anvender mol / dm ³ , hvilket er det samme som mol / L . Denne traditionelle enhed betegnes ofte med bogstavet M, eventuelt efterfulgt af et SI-præfiks efter behov for at betegne undermultipler, for eksempel:

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

Enhederne millimolar og mikromolar refererer til henholdsvis mM og μM (10 - ³ mol / L og 10 - ⁶ mol / L ).

Navn	Forkortelse	Koncentration
Navn	Forkortelse	(mol/L)	(mol/m ³ )
millimolar	mM	10 ⁻³	10 ⁰
mikromolar	μM	10 ⁻⁶	10 ⁻³
nanomolar	nM	10 ⁻⁹	10 ⁻⁶
picomolar	om eftermiddagen	10 ⁻¹²	10 ⁻⁹
femtomolar	fM	10 ⁻¹⁵	10 ⁻¹²
attomolar	er	10 ⁻¹⁸	10 ⁻¹⁵
zeptomolar	zM	10 ⁻²¹	10 ⁻¹⁸
yoctomolar	yM	10 ⁻²⁴ (6 partikler pr. 10 L)	10 ⁻²¹

Relaterede mængder

Antal koncentration

Konverteringen til talkoncentration er givet ved ${\ displaystyle C_ {i}}$

{\ displaystyle C_ {i} = c_ {i} N _ {\ tekst {A}},}

hvor er Avogadro -konstanten . ${\ displaystyle N _ {\ tekst {A}}}$

Massekoncentration

Omdannelsen til massekoncentration er givet ved ${\ displaystyle \ rho _ {i}}$

{\ displaystyle \ rho _ {i} = c_ {i} M_ {i},}

hvor er komponentens molmasse . ${\ displaystyle M_ {i}}$ ${\ displaystyle i}$

Molfraktion

Konverteringen til molfraktion er givet ved ${\ displaystyle x_ {i}}$

{\ displaystyle x_ {i} = c_ {i} {\ frac {\ overline {M}} {\ rho}},}

hvor er den gennemsnitlige molære masse af opløsningen, er densiteten af opløsningen. ${\ displaystyle {\ overline {M}}}$ ${\ displaystyle \ rho}$

En enklere relation kan opnås ved at overveje den samlede molkoncentration, nemlig summen af molkoncentrationer af alle blandingens komponenter:

{\ displaystyle x_ {i} = {\ frac {c_ {i}} {c}} = {\ frac {c_ {i}} {\ sum _ {j} c_ {j}}}.}

Massefraktion

Konverteringen til massefraktion er givet ved ${\ displaystyle w_ {i}}$

{\ displaystyle w_ {i} = c_ {i} {\ frac {M_ {i}} {\ rho}}.}

Molalitet

For binære blandinger, omdannelsen til molaliteten er ${\ displaystyle b_ {2}}$

{\ displaystyle b_ {2} = {\ frac {c_ {2}} {\ rho -c_ {1} M_ {1}}},}

hvor opløsningsmidlet er stof 1, og det opløste stof er stof 2.

For løsninger med mere end et opløst stof er konverteringen

{\ displaystyle b_ {i} = {\ frac {c_ {i}} {\ rho -\ sum _ {j \ neq i} c_ {j} M_ {j}}}.}

Ejendomme

Summen af molære koncentrationer - normaliserende relationer

Summen af molære koncentrationer giver den totale molære koncentration, nemlig blandingens densitet divideret med blandingens molmasse eller med et andet navn det reciprokke af blandingens molære volumen. I en ionisk opløsning er ionstyrken proportional med summen af molkoncentrationen af salte.

Summen af produkter med molkoncentrationer og delvise molære volumener

Summen af produkter mellem disse mængder er lig med en:

{\ displaystyle \ sum _ {i} c_ {i} {\ overline {V_ {i}}} = 1.}

Afhængighed af volumen

Molkoncentrationen afhænger af variationen i opløsningens volumen hovedsageligt på grund af termisk ekspansion. Med små temperaturintervaller er afhængigheden

{\ displaystyle c_ {i} = {\ frac {c_ {i, T_ {0}}} {1+ \ alpha \ Delta T}},}

hvor er molkoncentrationen ved en referencetemperatur, er blandingens termiske ekspansionskoefficient . ${\ displaystyle c_ {i, T_ {0}}}$ ${\ displaystyle \ alpha}$

Eksempler

11,6 g NaCl opløses i 100 g vand. Den endelige massekoncentration ρ (NaCl) er
ρ (NaCl) = 11,6 g/11,6 g + 100 g = 0,104 g/g = 10,4 %.

Tætheden af en sådan opløsning er 1,07 g/ml, således dens volumen er

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

Molkoncentrationen af NaCl i opløsningen er derfor

c (NaCl) =11,6 g/58 g/mol /104,3 ml = 0,00192 mol/ml = 1,92 mol/L.
Her er 58 g/mol molmassen af NaCl.
En typisk opgave inden for kemi er fremstilling af 100 ml (= 0,1 L) af en 2 mol/L opløsning af NaCl i vand. Den nødvendige mængde salt er
m (NaCl) = 2 mol/L × 0,1 L × 58 g/mol = 11,6 g.
For at oprette opløsningen anbringes 11,6 g NaCl i en målekolbe , opløses i noget vand, efterfulgt af tilsætning af mere vand, indtil det samlede volumen når 100 ml.
Densiteten af vand er ca. 1000 g / l, og dens molære masse er 18,02 g / mol (eller 1 / 18,02 = 0,055 mol / g). Derfor er molkoncentrationen af vand
c (H ₂ O) =1000 g/L/18,02 g/mol .5 55,5 mol/L.
På samme måde er koncentrationen af fast hydrogen (molmasse = 2,02 g/mol)
c (H ₂ ) =88 g/l/2,02 g/mol = 43,7 mol/L.
Koncentrationen af rent osmiumtetroxid (molmasse = 254,23 g/mol) er
c (OsO ₄ ) =5,1 kg/l/254,23 g/mol = 20,1 mol/L.
Et typisk protein i bakterier , såsom E. coli , kan have ca. 60 kopier, og volumenet af en bakterie er omkring 10 ^-15 L. Således er antallet koncentrationen C er
C = 60 / (10 ⁻¹⁵ L) = 6 × 10 ¹⁶ L ⁻¹ .
Molkoncentrationen er
c =C/N _A = 6 × 10 ¹⁶ L ⁻¹/6 × 10 ²³ mol ⁻¹= 10 ⁻⁷ mol/L = 100 nmol/L.
Referenceområder for blodprøver sorteret efter molær koncentration:

Se også

Størrelsesordrer (molær koncentration)

Languages

In other projects

Molær koncentration - Molar concentration

Indhold

Definition

Enheder