Mol và nồng độ mol — Công thức & cách tính

Mol dùng để đo lượng chất. Nồng độ mol cho biết có bao nhiêu mol chất tan trong mỗi lít dung dịch. Trong hầu hết các bài hóa học, bạn thường chuyển từ khối lượng sang số mol trước, rồi từ số mol sang nồng độ.

Hai công thức bạn sẽ dùng thường xuyên nhất là

$$n = \frac{m}{M_\mathrm{m}}$$

và

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

Ở đây, $n$ là lượng chất tính theo mol, $m$ là khối lượng, $M_\mathrm{m}$ là khối lượng mol, $M$ là nồng độ mol, và $V$ là thể tích dung dịch cuối cùng tính bằng lít.

Nếu chỉ nhớ một điểm khác nhau, hãy nhớ điều này: mol mô tả lượng chất, còn nồng độ mol mô tả lượng chất trên mỗi lít dung dịch.

Mol Có Ý Nghĩa Gì

Mol là đơn vị đếm các hạt trong hóa học. Một mol chứa chính xác $6.02214076 \times 10^{23}$ hạt xác định, nhưng trong đa số bài tập nhập môn bạn không đếm hạt trực tiếp. Thông thường, bạn bắt đầu từ khối lượng, đổi sang mol, rồi dùng số mol đó ở bước tiếp theo.

Vì vậy, mol đóng vai trò như một đơn vị trung gian. Nó liên kết khối lượng, số hạt, các công thức khí và nồng độ dung dịch.

Nồng Độ Mol Trong Hóa Học Là Gì

Nồng độ mol là nồng độ của dung dịch, tính bằng số mol chất tan trên mỗi lít dung dịch:

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

Dung dịch natri clorua $0.50\ \mathrm{M}$ chứa $0.50$ mol $\mathrm{NaCl}$ trong mỗi $1.00\ \mathrm{L}$ dung dịch. Cụm từ "dung dịch" rất quan trọng. Nồng độ mol dựa trên thể tích cuối cùng sau khi pha, không phải lượng nước ban đầu bạn dùng.

Mol Và Nồng Độ Mol Liên Hệ Với Nhau Như Thế Nào

Khi bài toán cho khối lượng và hỏi nồng độ mol, cách làm thông thường là:

$$\text{gam} \rightarrow \text{mol} \rightarrow \text{nồng độ mol}$$

Trước hết đổi gam sang mol:

$$n = \frac{m}{M_\mathrm{m}}$$

Sau đó dùng số mol đó trong công thức nồng độ mol:

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

Nếu bài toán đi theo chiều ngược lại, bạn có thể biến đổi cùng định nghĩa đó:

$$n = MV$$

Công thức này chỉ đúng khi $V$ tính bằng lít và nồng độ mol nói đến cùng một chất tan trong cùng một dung dịch.

Ví Dụ Mẫu: Đổi Từ Gam Sang Nồng Độ Mol

Giả sử hòa tan $9.00\ \mathrm{g}$ glucose, $\mathrm{C_6H_{12}O_6}$, và thể tích dung dịch cuối cùng là $250\ \mathrm{mL}$. Nồng độ mol là bao nhiêu?

Bước 1: Tìm khối lượng mol

Với glucose,

$$M_\mathrm{m} \approx 6(12.01) + 12(1.008) + 6(16.00) \approx 180.16\ \mathrm{g/mol}$$

Bước 2: Đổi gam sang mol

$$n = \frac{9.00}{180.16} \approx 0.0499\ \mathrm{mol}$$

Bước 3: Đổi thể tích sang lít

$$250\ \mathrm{mL} = 0.250\ \mathrm{L}$$

Bước 4: Tính nồng độ mol

$$M = \frac{0.0499}{0.250} \approx 0.200\ \mathrm{mol/L}$$

Vậy nồng độ của dung dịch là

$$0.200\ \mathrm{M}$$

Điểm chính là cách suy luận: dùng khối lượng mol để tìm số mol, rồi chia cho số lít dung dịch.

Những Lỗi Thường Gặp Trong Bài Toán Về Mol Và Nồng Độ Mol

Dùng trực tiếp gam trong công thức nồng độ mol

Công thức nồng độ mol cần số mol, không phải gam. Nếu đề bài cho khối lượng, hãy đổi trước bằng $n = m / M_\mathrm{m}$.

Dùng mililit như thể là lít

$500\ \mathrm{mL}$ là $0.500\ \mathrm{L}$, không phải $500\ \mathrm{L}$. Đây là một trong những cách nhanh nhất khiến kết quả sai lệch tới hệ số $1000$.

Dùng thể tích dung môi thay vì thể tích dung dịch

Nếu đề bài nói "pha thành $250\ \mathrm{mL}$ dung dịch", hãy dùng $250\ \mathrm{mL}$ làm thể tích cuối cùng. Đừng giả sử thể tích nước ban đầu là như nhau.

Dùng sai khối lượng mol

Khối lượng mol phải khớp với toàn bộ công thức hóa học. Ví dụ, khối lượng mol của $\mathrm{NaCl}$ không phải là khối lượng mol của riêng natri.

Khi Nào Các Nhà Hóa Học Dùng Mol Và Nồng Độ Mol

Bạn dùng các khái niệm này bất cứ khi nào hóa học chuyển từ "đây là chất gì?" sang "có bao nhiêu chất?" hoặc "dung dịch đậm đặc đến mức nào?". Chúng xuất hiện trong pha chế dung dịch, tính toán theo phương trình hóa học, chuẩn độ và các phép tính thí nghiệm thông thường.

Nếu nhiệt độ thay đổi đủ lớn để làm thể tích dung dịch thay đổi đáng kể, thì nồng độ mol cũng có thể thay đổi. Điều này quan trọng vì nồng độ mol phụ thuộc vào thể tích.

Thử Một Câu Hỏi Tương Tự Về Mol Và Nồng Độ Mol

Hãy tự làm một bài tương tự với $5.84\ \mathrm{g}$ $\mathrm{NaCl}$ được pha thành $500\ \mathrm{mL}$ dung dịch. Trước hết tìm số mol, sau đó tính nồng độ mol, và nhớ kiểm tra rằng thể tích đã được đổi sang lít trước bước cuối cùng.