โมลาริตี — สูตร การเจือจาง และโจทย์ฝึกหัด

โมลาริตีคือความเข้มข้นของสารละลายที่แสดงเป็นจำนวนโมลของตัวถูกละลายต่อสารละลาย 1 ลิตร ในการคำนวณให้ใช้ $M = n/V$ แปลงปริมาตรสุดท้ายให้เป็นลิตร และถ้าจำเป็นให้แปลงกรัมเป็นโมลก่อน

สูตรหลักคือ

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

โดยที่ $M$ คือโมลาริตี, $n$ คือจำนวนโมลของตัวถูกละลาย และ $V$ คือปริมาตรสุดท้ายของสารละลายในหน่วยลิตร

ถ้าจะจำเพียงรายละเอียดเดียว ให้จำตัวส่วนไว้: โมลาริตีใช้ลิตรของสารละลาย ไม่ใช่ลิตรของตัวทำละลาย ถ้าโจทย์บอกว่า "ปรับปริมาตรสารละลายให้ครบ $250\ \mathrm{mL}$" ปริมาตรสุดท้ายของสารละลายนั้นคือค่าที่ต้องใช้

สูตรโมลาริตีหมายความว่าอย่างไร

สารละลาย $1.0\ \mathrm{M}$ มีตัวถูกละลาย $1.0$ โมลต่อสารละลาย $1.0$ ลิตร ไม่ได้หมายความว่าคุณเติมตัวถูกละลายลงในน้ำ $1.0$ ลิตรพอดี หลังจากผสมแล้ว สิ่งที่สำคัญคือปริมาตรสุดท้ายของสารละลาย

นี่จึงเป็นเหตุผลที่โมลาริตีมีประโยชน์ในงานห้องปฏิบัติการ: ปริมาตรสุดท้ายของสารละลายเป็นสิ่งที่วัดได้โดยตรงด้วยขวดวัดปริมาตร ปิเปต และบิวเรต

วิธีคำนวณโมลาริตีจากโมลหรือกรัม

ใช้ลำดับเดิมทุกครั้ง:

1. หาปริมาณของตัวถูกละลายในหน่วยโมล
2. แปลงปริมาตรสุดท้ายของสารละลายให้เป็นลิตร
3. นำจำนวนโมลหารด้วยลิตรของสารละลาย

ถ้าโจทย์ให้มวลแทนจำนวนโมล ให้แปลงก่อน:

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

ตัวอย่างเช่น ถ้าคุณทราบมวลของตัวถูกละลายในหน่วยกรัม และมวลโมลาร์ของมันในหน่วย $\mathrm{g/mol}$ ขั้นตอนนี้จะให้จำนวนโมลที่ต้องใช้ในสูตรโมลาริตี

ตัวอย่างทำโจทย์: หาโมลาริตีจากกรัมและปริมาตร

สมมติว่า NaCl $5.84\ \mathrm{g}$ ถูกละลายและมีปริมาตรสุดท้ายของสารละลายเป็น $500\ \mathrm{mL}$ จงหาโมลาริตี

ขั้นแรก แปลงกรัมเป็นโมล โดยใช้มวลโมลาร์ของ NaCl ประมาณ $58.44\ \mathrm{g/mol}$

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

จากนั้นแปลงปริมาตร:

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

แล้วจึงใช้สูตรโมลาริตี:

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

ดังนั้นสารละลายนี้มีค่าเป็น

$$0.200\ \mathrm{M}$$

ลำดับทั้งหมดนี้คือรูปแบบที่อยู่เบื้องหลังการคำนวณโมลาริตีหลายข้อ: กรัม -> โมล -> ลิตร -> โมลาริตี

สูตรการเจือจางใช้ได้เมื่อใด

เมื่อคุณเจือจางสารละลาย คุณเติมตัวทำละลายเพิ่ม แต่ปริมาณของตัวถูกละลายชนิดเดิมยังคงเท่าเดิม ภายใต้เงื่อนไขนี้ จำนวนโมลก่อนและหลังการเจือจางจะเท่ากัน จึงได้ว่า

$$M_1 V_1 = M_2 V_2$$

สมการนี้ใช้ได้ก็ต่อเมื่อเป็นการเจือจางตัวถูกละลายชนิดเดิม และไม่มีตัวถูกละลายสูญหายหรือถูกใช้ไปในปฏิกิริยา

ตัวอย่างสั้น ๆ

ถ้าคุณนำสารละลาย NaCl $1.20\ \mathrm{M}$ ปริมาตร $25.0\ \mathrm{mL}$ มาเจือจางจนมีปริมาตรเป็น $100.0\ \mathrm{mL}$ จะได้ว่า

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

ความเข้มข้นลดลง เพราะตัวถูกละลายปริมาณเท่าเดิมกระจายอยู่ในปริมาตรสุดท้ายที่มากขึ้น

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยในการคำนวณโมลาริตี

ใช้มิลลิลิตรเหมือนเป็นลิตร

ถ้าคุณแทน $250\ \mathrm{mL}$ ลงใน $M = n/V$ เป็น $250$ แทนที่จะเป็น $0.250$ คำตอบจะผิดไป $1000$ เท่า

ใช้ปริมาตรของตัวทำละลายแทนปริมาตรของสารละลาย

โมลาริตีอิงกับปริมาตรสุดท้ายของสารละลายทั้งหมด ถ้าโจทย์บอกว่า "เจือจางให้ได้ $1.00\ \mathrm{L}$" ให้ใช้ $1.00\ \mathrm{L}$

ข้ามขั้นตอนการแปลงกรัมเป็นโมล

มวลไม่สามารถนำไปใช้ในสูตรโมลาริตีได้โดยตรง คุณต้องหาโมลก่อน

ใช้ $M_1 V_1 = M_2 V_2$ กับโจทย์ผิดประเภท

ทางลัดนี้ใช้สำหรับการเจือจางเท่านั้น ถ้าปฏิกิริยาเคมีทำให้ปริมาณตัวถูกละลายเปลี่ยนไป ให้ใช้จำนวนโมลและสมการเคมีที่ดุลแล้วแทน

โมลาริตีถูกใช้ในเคมีตรงไหนบ้าง

โมลาริตีพบได้ในการเตรียมสารละลาย การไทเทรต งานการเจือจาง และสโตอิชิโอเมทรีของสารละลาย โดยเฉพาะเมื่อโจทย์สร้างขึ้นจากปริมาตรที่วัดได้

เนื่องจากโมลาริตีขึ้นอยู่กับปริมาตร มันจึงอาจเปลี่ยนได้ถ้าอุณหภูมิเปลี่ยนมากพอจนทำให้ปริมาตรของสารละลายเปลี่ยนอย่างเห็นได้ชัด ในโจทย์พื้นฐานส่วนใหญ่ มักละเลยผลนี้ เว้นแต่คำถามจะชี้ให้พิจารณา

โจทย์ฝึกโมลาริตีสั้น ๆ 2 ข้อ

ลองทำข้อนี้โดยไม่ย้อนกลับไปดูตัวอย่างที่ทำไว้:

1. สารละลายที่ได้จากการละลายกลูโคส $0.250\ \mathrm{mol}$ และปรับปริมาตรสุดท้ายเป็น $1.00\ \mathrm{L}$ มีโมลาริตีเท่าใด?
2. ความเข้มข้นใหม่จะเป็นเท่าใด ถ้านำสารละลาย $0.80\ \mathrm{M}$ ปริมาตร $50.0\ \mathrm{mL}$ มาเจือจางจนได้ $200.0\ \mathrm{mL}$?

คำตอบ:

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

ลองทำโจทย์ที่คล้ายกัน

ลองสร้างโจทย์แบบของคุณเองโดยเปลี่ยนเพียงตัวเลขเดียวในตัวอย่างที่ทำไว้ เช่น มวลของตัวถูกละลายหรือปริมาตรสุดท้าย แล้วแก้ใหม่ตั้งแต่ต้น ถ้าคุณต้องการกรณีใกล้เคียงที่ใช้แนวคิดเรื่องความเข้มข้นแบบเดียวกันภายในปฏิกิริยา ให้ไปต่อที่ Titration Calculations.