Молярная концентрация - Molar concentration

Молярная концентрация (также называемый молярность, объемная концентрация или же концентрация вещества) является мерой концентрация из химические вещества, в частности растворенное вещество в решение, с точки зрения количество вещества на единицу объем решения. В химия, наиболее часто используемой единицей молярности является число родинки на литр, имеющий символ единицы моль / л или моль ⋅дм⁻³ в единицах СИ. Раствор с концентрацией 1 моль / л считается 1 молярным, обычно обозначается как 1 М. Во избежание путаницы с Префикс SI мега, у которого такое же сокращение, маленькие шапки ᴍ или же выделенный курсивом M также используются в журналах и учебниках.^[1]

Определение

Молярная концентрация или молярность чаще всего выражается в единицах молей растворенное вещество за литр решение.^[2] Для использования в более широких приложениях он определяется как количество вещества растворенного вещества на единицу объема раствора или на единицу объема, доступного для данного вида, представлен в нижнем регистре c:^[3]

${ displaystyle c = { frac {n} {V}} = { frac {N} {N _ { rm {A}} , V}} = { frac {C} {N _ { rm {A }}}}.}$

Здесь, п количество растворенного вещества в молях,^[4] N это количество составляющие частицы присутствует в объеме V (в литрах) раствора, и N_А это Константа Авогадро, с 20 мая 2019 года определяется как 6.02214076×10²³ моль⁻¹. Соотношение N/V это числовая плотность C.

В термодинамика использование молярной концентрации часто неудобно, поскольку объем большинства растворов незначительно зависит от температура из-за тепловое расширение. Эта проблема обычно решается введением температурной поправки. факторы, или с помощью не зависящего от температуры показателя концентрации, например моляльность.^[4]

В взаимный количество представляет собой разбавление (объем), которое может появиться в закон разбавления.

Формальность или аналитическая концентрация

Если молекулярный объект диссоциирует в растворе, концентрация относится к исходной химической формуле в растворе, молярная концентрация иногда называется формальная концентрация или же формальность (F_А) или же аналитическая концентрация (c_А). Например, если раствор карбоната натрия (Na₂CO₃) имеет формальную концентрацию c(Na₂CO₃) = 1 моль / л, молярные концентрации равны c(Na⁺) = 2 моль / л и c(CO²⁻
₃) = 1 моль / л, поскольку соль диссоциирует на эти ионы.

Единицы

в Международная система единиц (SI) связная единица для молярной концентрации моль /м³. Однако это неудобно для большинства лабораторных целей, и в большинстве химической литературы традиционно используется моль /дм³, что совпадает с моль /L. Эта традиционная единица часто обозначается буквой M, которой может предшествовать Префикс SI по мере необходимости для обозначения подмножественных чисел, например:

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

Единицы миллимолярный и микромолярный относятся к мМ и мкМ (10⁻³ моль /L и 10⁻⁶ моль /L ), соответственно.

Связанные количества

Числовая концентрация

Преобразование в числовая концентрация ${ displaystyle C_ {i}}$ дан кем-то

${ displaystyle C_ {i} = c_ {i} N _ { text {A}},}$

куда ${ displaystyle N _ { text {A}}}$ это Константа Авогадро.

Массовая концентрация

Преобразование в массовая концентрация ${ displaystyle rho _ {я}}$ дан кем-то

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

куда ${ displaystyle M_ {i}}$ это молярная масса составляющих ${ displaystyle i}$.

Мольная доля

Преобразование в мольная доля ${ displaystyle x_ {i}}$ дан кем-то

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

куда ${ displaystyle { overline {M}}}$ - средняя молярная масса раствора, ${ displaystyle rho}$ это плотность решения.

Более простое соотношение можно получить, рассматривая общую молярную концентрацию, а именно сумму молярных концентраций всех компонентов смеси:

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

Массовая доля

Преобразование в массовая доля ${ displaystyle w_ {i}}$ дан кем-то

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

Моляльность

Преобразование в моляльность (для бинарных смесей) составляет

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

где растворенному веществу присвоен индекс 2.

Для растворов с более чем одним растворенным веществом преобразование равно

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

Характеристики

Сумма молярных концентраций - нормализующие отношения

Сумма молярных концентраций дает общую молярную концентрацию, а именно плотность смеси, деленную на молярную массу смеси, или, по другому названию, обратную величину молярного объема смеси. В ионном растворе ионная сила пропорциональна сумме молярной концентрации солей.

Сумма произведений молярных концентраций и парциальных мольных объемов

Сумма произведений между этими количествами равна единице:

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

Зависимость от объема

Молярная концентрация зависит от изменения объема раствора в основном из-за теплового расширения. На малых интервалах температуры зависимость имеет вид

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

куда ${ displaystyle c_ {я, T_ {0}}}$ - молярная концентрация при эталонной температуре, ${ displaystyle alpha}$ это коэффициент теплового расширения смеси.

Примеры

Смотрите также

• Порядки величины (молярная концентрация)

Рекомендации

внешняя ссылка

• Калькулятор молярной концентрации раствора
• Эксперимент по определению молярной концентрации уксуса титрованием