Μοριακότητα — Τύπος, Αραίωση & Ασκήσεις Εξάσκησης

Η μοριακότητα είναι η συγκέντρωση ενός διαλύματος σε mol διαλυμένης ουσίας ανά λίτρο διαλύματος. Για να την υπολογίσεις, χρησιμοποίησε το $M = n/V$, μετέτρεψε τον τελικό όγκο σε λίτρα και, αν χρειάζεται, μετέτρεψε πρώτα τα γραμμάρια σε mol.

Ο βασικός τύπος είναι

$$M = \frac{n}{V}$$

όπου $M$ είναι η μοριακότητα, $n$ είναι τα mol της διαλυμένης ουσίας και $V$ είναι ο τελικός όγκος του διαλύματος σε λίτρα.

Αν θυμάσαι μόνο μία λεπτομέρεια, θυμήσου τον παρονομαστή: η μοριακότητα χρησιμοποιεί λίτρα διαλύματος, όχι λίτρα διαλύτη. Αν μια άσκηση λέει «συμπλήρωσε το διάλυμα μέχρι τα $250\ \mathrm{mL}$», αυτός ο τελικός όγκος του διαλύματος είναι το μέγεθος που χρειάζεσαι.

Τι σημαίνει ο τύπος της μοριακότητας

Ένα διάλυμα $1.0\ \mathrm{M}$ περιέχει $1.0$ mol διαλυμένης ουσίας ανά $1.0$ λίτρο διαλύματος. Δεν σημαίνει ότι πρόσθεσες τη διαλυμένη ουσία σε ακριβώς $1.0$ λίτρο νερού. Μετά την ανάμιξη, αυτό που μετρά είναι ο τελικός όγκος του διαλύματος.

Γι’ αυτό η μοριακότητα είναι χρήσιμη στο εργαστήριο: ο τελικός όγκος του διαλύματος είναι κάτι που μπορείς να μετρήσεις άμεσα με ογκομετρικές φιάλες, πιπέτες και προχοΐδες.

Πώς να υπολογίσεις τη μοριακότητα από mol ή γραμμάρια

Χρησιμοποίησε κάθε φορά την ίδια σειρά:

1. Βρες την ποσότητα της διαλυμένης ουσίας σε mol.
2. Μετέτρεψε τον τελικό όγκο του διαλύματος σε λίτρα.
3. Διαίρεσε τα mol με τα λίτρα του διαλύματος.

Αν η άσκηση δίνει μάζα αντί για mol, κάνε πρώτα τη μετατροπή:

$$n = \frac{\text{mass}}{\text{molar mass}}$$

Για παράδειγμα, αν γνωρίζεις τη μάζα της διαλυμένης ουσίας σε γραμμάρια και τη μοριακή της μάζα σε $\mathrm{g/mol}$, αυτό το βήμα σου δίνει τον αριθμό των mol που χρειάζεσαι για τον τύπο της μοριακότητας.

Λυμένο παράδειγμα: μοριακότητα από γραμμάρια και όγκο

Έστω ότι διαλύονται $5.84\ \mathrm{g}$ NaCl και ο τελικός όγκος του διαλύματος είναι $500\ \mathrm{mL}$. Να βρεθεί η μοριακότητα.

Πρώτα μετέτρεψε τα γραμμάρια σε mol. Χρησιμοποιώντας μοριακή μάζα περίπου $58.44\ \mathrm{g/mol}$ για το NaCl,

$$n = \frac{5.84}{58.44} \approx 0.100\ \mathrm{mol}$$

Τώρα μετέτρεψε τον όγκο:

$$500\ \mathrm{mL} = 0.500\ \mathrm{L}$$

Έπειτα εφάρμοσε τον τύπο της μοριακότητας:

$$M = \frac{0.100}{0.500} = 0.200\ \mathrm{mol/L}$$

Άρα το διάλυμα είναι

$$0.200\ \mathrm{M}$$

Αυτή η πλήρης πορεία είναι το μοτίβο πίσω από πολλούς υπολογισμούς μοριακότητας: γραμμάρια -> mol -> λίτρα -> μοριακότητα.

Πότε ισχύει ο τύπος της αραίωσης

Όταν αραιώνεις ένα διάλυμα, προσθέτεις διαλύτη αλλά η ποσότητα της ίδιας διαλυμένης ουσίας παραμένει αμετάβλητη. Σε αυτή την περίπτωση, τα mol πριν και μετά την αραίωση είναι ίσα, οπότε προκύπτει

$$M_1 V_1 = M_2 V_2$$

Αυτή η εξίσωση ισχύει μόνο αν αραιώνεται η ίδια διαλυμένη ουσία και δεν χάνεται ούτε καταναλώνεται ποσότητα της ουσίας σε κάποια αντίδραση.

Γρήγορο παράδειγμα

Αν πάρεις $25.0\ \mathrm{mL}$ από ένα διάλυμα NaCl $1.20\ \mathrm{M}$ και το αραιώσεις μέχρι τα $100.0\ \mathrm{mL}$, τότε

$$M_2 = \frac{M_1 V_1}{V_2} = \frac{(1.20)(25.0)}{100.0} = 0.300\ \mathrm{M}$$

Η συγκέντρωση μειώνεται επειδή η ίδια ποσότητα διαλυμένης ουσίας κατανέμεται σε μεγαλύτερο τελικό όγκο.

Συχνά λάθη στους υπολογισμούς μοριακότητας

Χρήση milliliters σαν να ήταν liters

Αν βάλεις $250\ \mathrm{mL}$ στο $M = n/V$ ως $250$ αντί για $0.250$, η απάντησή σου θα είναι λανθασμένη κατά παράγοντα $1000$.

Χρήση όγκου διαλύτη αντί για όγκο διαλύματος

Η μοριακότητα βασίζεται στον τελικό όγκο ολόκληρου του διαλύματος. Αν η άσκηση λέει «αραίωσε μέχρι $1.00\ \mathrm{L}$», χρησιμοποίησε $1.00\ \mathrm{L}$.

Παράλειψη της μετατροπής από γραμμάρια σε mol

Η μάζα δεν μπαίνει απευθείας στον τύπο της μοριακότητας. Χρειάζεσαι πρώτα mol.

Χρήση του $M_1 V_1 = M_2 V_2$ σε λάθος άσκηση

Αυτή η συντόμευση είναι μόνο για αραίωση. Αν μια χημική αντίδραση αλλάζει την ποσότητα της διαλυμένης ουσίας, χρησιμοποίησε mol και τη στοιχειομετρικά ισοσταθμισμένη εξίσωση.

Πού χρησιμοποιείται η μοριακότητα στη χημεία

Η μοριακότητα εμφανίζεται στην παρασκευή διαλυμάτων, στις ογκομετρήσεις, στις αραιώσεις και στη στοιχειομετρία διαλυμάτων. Είναι ιδιαίτερα χρήσιμη όταν η άσκηση βασίζεται σε μετρημένους όγκους.

Επειδή η μοριακότητα εξαρτάται από τον όγκο, μπορεί να αλλάξει αν η θερμοκρασία μεταβληθεί αρκετά ώστε να αλλάξει αισθητά ο όγκος του διαλύματος. Στα περισσότερα εισαγωγικά προβλήματα, αυτό το φαινόμενο αγνοείται εκτός αν η εκφώνηση το επισημαίνει.

Δύο γρήγορες ασκήσεις εξάσκησης στη μοριακότητα

Δοκίμασέ τες χωρίς να κοιτάξεις ξανά το λυμένο παράδειγμα:

1. Ποια είναι η μοριακότητα διαλύματος που παρασκευάζεται διαλύοντας $0.250\ \mathrm{mol}$ γλυκόζης και φέρνοντας τον τελικό όγκο στα $1.00\ \mathrm{L}$;
2. Ποια είναι η νέα συγκέντρωση αν $50.0\ \mathrm{mL}$ διαλύματος $0.80\ \mathrm{M}$ αραιωθούν μέχρι τα $200.0\ \mathrm{mL}$;

Απαντήσεις:

1. $0.250\ \mathrm{M}$
2. $0.20\ \mathrm{M}$

Δοκίμασε μια παρόμοια άσκηση

Φτιάξε τη δική σου εκδοχή αλλάζοντας μόνο έναν αριθμό στο λυμένο παράδειγμα, όπως τη μάζα της διαλυμένης ουσίας ή τον τελικό όγκο, και λύσε την ξανά από την αρχή. Αν θέλεις μια κοντινή περίπτωση που χρησιμοποιεί την ίδια λογική συγκέντρωσης μέσα σε αντίδραση, συνέχισε με το Titration Calculations.