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]
Здесь, п количество растворенного вещества в молях,[4] N это количество составляющие частицы присутствует в объеме V (в литрах) раствора, и NА 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 (FА) или же аналитическая концентрация (cА). 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:
Единицы миллимолярный и микромолярный относятся к мМ и мкМ (10−3 моль /L и 10−6 моль /L ), соответственно.
Имя | Сокращение | Концентрация | |
---|---|---|---|
(Молл) | (моль / м3) | ||
миллимолярный | мМ | 10−3 | 100 |
микромолярный | мкМ | 10−6 | 10−3 |
наномолярный | нМ | 10−9 | 10−6 |
пикомолярный | вечера | 10−12 | 10−9 |
фемтомолярный | fM | 10−15 | 10−12 |
аттомолярный | являюсь | 10−18 | 10−15 |
зептомолярный | zM | 10−21 | 10−18 |
йоктомолярный | yM[5] | 10−24 (6 частиц на 10 л) | 10−21 |
Связанные количества
Числовая концентрация
Преобразование в числовая концентрация дан кем-то
куда это Константа Авогадро.
Массовая концентрация
Преобразование в массовая концентрация дан кем-то
куда это молярная масса составляющих .
Мольная доля
Преобразование в мольная доля дан кем-то
куда - средняя молярная масса раствора, это плотность решения.
Более простое соотношение можно получить, рассматривая общую молярную концентрацию, а именно сумму молярных концентраций всех компонентов смеси:
Массовая доля
Преобразование в массовая доля дан кем-то
Моляльность
Преобразование в моляльность (для бинарных смесей) составляет
где растворенному веществу присвоен индекс 2.
Для растворов с более чем одним растворенным веществом преобразование равно
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:
Зависимость от объема
Молярная концентрация зависит от изменения объема раствора в основном из-за теплового расширения. На малых интервалах температуры зависимость имеет вид
куда - молярная концентрация при эталонной температуре, это коэффициент теплового расширения смеси.
Примеры
- 11,6 г NaCl растворяется в 100 г воды. Конечная массовая концентрация ρ(NaCl) - это
- ρ(NaCl) = 11,6 г/11,6 г + 100 г = 0,104 г / г = 10,4%.
Плотность такого раствора составляет 1,07 г / мл, поэтому его объем равен
- V = 11,6 г + 100 г/1,07 г / мл = 104,3 мл.
Следовательно, молярная концентрация NaCl в растворе составляет
- c(NaCl) = 11,6 г/58 г / моль / 104,3 мл = 0,00192 моль / мл = 1,92 моль / л.
- Типичной задачей химии является приготовление 100 мл (= 0,1 л) раствора NaCl в воде с концентрацией 2 моль / л. Необходимая масса соли составляет
- м(NaCl) = 2 моль / л × 0,1 л × 58 г / моль = 11,6 г.
- Плотность воды составляет приблизительно 1000 г / л, а его молярная масса составляет 18,02 г / моль (или 1 / 18,02 = 0,055 моль / г). Следовательно, молярная концентрация воды равна
- c(ЧАС2O) = 1000 г / л/18,02 г / моль ≈ 55,5 моль / л.
- c(ЧАС2) = 88 г / л/2,02 г / моль = 43,7 моль / л.
- c(OsO4) = 5,1 кг / л/254,23 г / моль = 20,1 моль / л.
- Типичный белок в бактерии, Такие как Кишечная палочка, может иметь около 60 копий, а объем бактерии составляет около 10−15 L. Таким образом, числовая концентрация C является
- C = 60 / (10−15 L) = 6×1016 L−1.
Молярная концентрация- c = C/NА = 6×1016 L−1/6×1023 моль−1 = 10−7 моль / л = 100 нмоль / л.
- Референсные диапазоны для анализов крови, отсортированные по молярной концентрации:
Смотрите также
Рекомендации
- ^ "Типография обозначений единиц измерения для молярных и литр в siunitx". TeX - Обмен стеками LaTeX.
- ^ Тро, Нивалдо Дж. Вводные основы химии (Пятое изд.). Бостон. п. 457. ISBN 9780321919052. OCLC 857356651.
- ^ ИЮПАК, Сборник химической терминологии, 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) "объемная концентрация, c ". Дои:10.1351 / goldbook.A00295
- ^ а б Кауфман, Майрон (2002). Принципы термодинамики. CRC Press. п. 213. ISBN 0-8247-0692-7.
- ^ Дэвид Брэдли. "Как низко ты можешь спуститься? От Y к Y".