Nồng độ mol — Công thức, Pha loãng & Bài tập thực hành

Nồng độ mol là nồng độ của một dung dịch, được biểu diễn bằng số mol chất tan trên mỗi lít dung dịch. Để tính, dùng $M = n/V$, đổi thể tích cuối cùng sang lít, và nếu cần thì đổi gam sang mol trước.

Công thức cốt lõi là

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

trong đó $M$ là nồng độ mol, $n$ là số mol chất tan, và $V$ là thể tích dung dịch cuối cùng tính bằng lít.

Nếu bạn chỉ nhớ một chi tiết, hãy nhớ mẫu số: nồng độ mol dùng lít dung dịch, không phải lít dung môi. Nếu bài cho "pha thành $250\ \mathrm{mL}$ dung dịch", thì thể tích dung dịch cuối cùng đó mới là số bạn cần dùng.

Công thức nồng độ mol có ý nghĩa gì

Dung dịch $1.0\ \mathrm{M}$ chứa $1.0$ mol chất tan trong mỗi $1.0$ lít dung dịch. Điều đó không có nghĩa là bạn đã cho chất tan vào đúng $1.0$ lít nước. Sau khi trộn, điều quan trọng là thể tích dung dịch cuối cùng.

Đó là lý do nồng độ mol hữu ích trong thực hành thí nghiệm: thể tích dung dịch cuối cùng là đại lượng bạn có thể đo trực tiếp bằng bình định mức, pipet và buret.

Cách tính nồng độ mol từ số mol hoặc khối lượng gam

Hãy dùng cùng một trình tự mỗi lần:

1. Tìm lượng chất tan theo mol.
2. Đổi thể tích dung dịch cuối cùng sang lít.
3. Lấy số mol chia cho số lít dung dịch.

Nếu bài cho khối lượng thay vì số mol, hãy đổi trước:

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

Ví dụ, nếu bạn biết khối lượng chất tan theo gam và khối lượng mol của nó theo $\mathrm{g/mol}$, thì bước này sẽ cho số mol cần dùng trong công thức nồng độ mol.

Ví dụ giải chi tiết: tính nồng độ mol từ khối lượng và thể tích

Giả sử hòa tan $5.84\ \mathrm{g}$ NaCl và thể tích dung dịch cuối cùng là $500\ \mathrm{mL}$. Hãy tìm nồng độ mol.

Trước hết đổi gam sang mol. Dùng khối lượng mol của NaCl xấp xỉ $58.44\ \mathrm{g/mol}$,

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

Bây giờ đổi thể tích:

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

Sau đó áp dụng công thức nồng độ mol:

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

Vậy dung dịch có nồng độ

$$0.200\ \mathrm{M}$$

Toàn bộ quy trình đó là mẫu chung của nhiều bài tính nồng độ mol: gam -> mol -> lít -> nồng độ mol.

Khi nào công thức pha loãng dùng được

Khi bạn pha loãng một dung dịch, bạn thêm dung môi nhưng giữ nguyên lượng của cùng một chất tan. Trong điều kiện đó, số mol trước và sau khi pha loãng bằng nhau, nên ta có

$$M_1 V_1 = M_2 V_2$$

Phương trình này chỉ đúng khi cùng một chất tan đang được pha loãng và không có chất tan nào bị mất đi hoặc bị tiêu thụ trong phản ứng.

Ví dụ nhanh

Nếu bạn lấy $25.0\ \mathrm{mL}$ dung dịch NaCl $1.20\ \mathrm{M}$ rồi pha loãng thành $100.0\ \mathrm{mL}$, thì

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

Nồng độ giảm vì cùng một lượng chất tan được phân bố trong một thể tích cuối cùng lớn hơn.

Những lỗi thường gặp khi tính nồng độ mol

Dùng mililit như thể đó là lít

Nếu bạn thay $250\ \mathrm{mL}$ vào $M = n/V$ thành $250$ thay vì $0.250$, đáp án sẽ sai lệch một hệ số $1000$.

Dùng thể tích dung môi thay vì thể tích dung dịch

Nồng độ mol dựa trên thể tích cuối cùng của toàn bộ dung dịch. Nếu bài nói "pha loãng thành $1.00\ \mathrm{L}$", hãy dùng $1.00\ \mathrm{L}$.

Bỏ qua bước đổi gam sang mol

Khối lượng không được đưa trực tiếp vào công thức nồng độ mol. Bạn cần số mol trước.

Dùng $M_1 V_1 = M_2 V_2$ cho sai dạng bài

Cách rút gọn đó chỉ dùng cho pha loãng. Nếu phản ứng hóa học làm thay đổi lượng chất tan, hãy dùng số mol và phương trình cân bằng thay thế.

Nồng độ mol được dùng ở đâu trong hóa học

Nồng độ mol xuất hiện trong pha chế dung dịch, chuẩn độ, các bài pha loãng và tính toán theo lượng chất trong dung dịch. Nó đặc biệt hữu ích khi bài toán được xây dựng quanh các thể tích đã đo.

Vì nồng độ mol phụ thuộc vào thể tích, nó có thể thay đổi nếu nhiệt độ thay đổi đủ nhiều để làm thể tích dung dịch thay đổi đáng kể. Trong hầu hết các bài nhập môn, ảnh hưởng đó được bỏ qua trừ khi đề bài nhắc đến.

Hai bài tập nồng độ mol ngắn

Hãy thử làm mà không nhìn lại ví dụ đã giải:

1. Nồng độ mol của dung dịch được tạo thành bằng cách hòa tan $0.250\ \mathrm{mol}$ glucose và pha thành thể tích cuối cùng $1.00\ \mathrm{L}$ là bao nhiêu?
2. Nồng độ mới là bao nhiêu nếu $50.0\ \mathrm{mL}$ dung dịch $0.80\ \mathrm{M}$ được pha loãng thành $200.0\ \mathrm{mL}$?

Đáp án:

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

Thử một bài tương tự

Hãy tự tạo phiên bản của riêng bạn bằng cách chỉ thay đổi một con số trong ví dụ đã giải, chẳng hạn như khối lượng chất tan hoặc thể tích cuối cùng, rồi giải lại từ đầu. Nếu bạn muốn một trường hợp gần giống dùng cùng logic nồng độ trong phản ứng, hãy tiếp tục với Titration Calculations.