Τι είναι η Μοριακότητα; Με Παραδείγματα

Η μοριακότητα είναι ο τρόπος με τον οποίο οι χημικοί μετρούν τη συγκέντρωση ενός διαλύματος, επιτρέποντάς τους να συσχετίσουν τις συγκεντρώσεις μεταξύ τους κατά τον υπολογισμό των χημικών αντιδράσεων και την εργασία με χημικά διαλύματα. Μια συγκέντρωση είναι αυτό που χρησιμοποιούν οι χημικοί για να αναφερθούν στην ποσότητα της ουσίας που διαλύεται σε μια δεδομένη ποσότητα διαλύματος.

Η μοριακότητα αναφέρεται στον αριθμό των γραμμομορίων μέσα σε ένα διάλυμα και όταν τα χημικά αντιδρώντα συνδυάζονται σε αναλογίες ακέραιων αριθμών, ο όγκος τους εκφράζεται σε γραμμομόρια. Ως απλό παράδειγμα, ο χημικός τύπος του νερού είναι H2O. Δύο mole νερού μπορούν να συνδυαστούν με 1 mole οξυγόνου για να δημιουργήσουν 2H2 + O2 ή δύο mole H2O.

Διαλυμάτων και Μιγμάτων

Όταν μαθαίνετε χημεία, ασχολείστε συχνά με καθαρές ουσίες. Ωστόσο, στον πραγματικό κόσμο, πολλές ουσίες είναι μείγματα διαφορετικών χημικών ουσιών. Αυτές οι χημικές ενώσεις αναφέρονται ως δύο διαφορετικές κατηγορίες. Εάν οι διάφορες ουσίες αναμειχθούν μεταξύ τους και παράγουν ένα μείγμα που είναι ομοιόμορφο σε ολόκληρο το δείγμα, αυτό αναφέρεται ως ομοιογενές μείγμα. Αντίθετα, ετερογενή μείγματα είναι τα μείγματα που έχουν διαφορετική σύνθεση σε διαφορετικές περιοχές του μείγματος.

Τα ομοιογενή μείγματα αναφέρονται επίσης ως διαλύματα. Τα διαλύματα μπορεί να είναι σε διαφορετικές φάσεις:αέριο, υγρό ή στερεό. Οι χημικοί συχνά χρειάζεται να είναι σε θέση να προσδιορίσουν την ποσότητα μιας χημικής ουσίας ή μιας ένωσης σε ένα συγκεκριμένο διάλυμα, η οποία αναφέρεται ως η συγκέντρωση αυτής της χημικής ουσίας ή ένωσης.

Ένα mole μιας ουσίας ορίζεται ως ένας αριθμός μορίων ή ατόμων ίσος με 6,022 x (10^23). Αυτός είναι γνωστός ως αριθμός του Avogadro. Ο αριθμός του Avogadro βασίζεται στον αριθμό των ατόμων που βρίσκονται μέσα σε 12 g του C12 - ένα ισότοπο άνθρακα. Ο αριθμός του Avogadro είναι εξαιρετικά χρήσιμος για τους χημικούς επειδή τους επιτρέπει να συσχετίζουν εύκολα διαφορετικά βάρη 1 mol διαφορετικών χημικών ενώσεων.

Ο όρος «αριθμός του Avogadro» χρησιμοποιήθηκε από έναν Γάλλο φυσικό (Jean Baptiste Perrin) σε σχέση με την εκτίμηση του (του Perrin) για τον αριθμό των σωματιδίων σε μια ουσία. Ο ίδιος ο Avogadro ήταν δικηγόρος με έντονο ενδιαφέρον για τη φυσική και τα μαθηματικά που τελικά έγινε ο πρώτος καθηγητής φυσικής στην Ιταλία. Ο Josef Loschmidt ήταν στην πραγματικότητα το πρώτο άτομο που έδωσε μια εκτίμηση του αριθμού των σωματιδίων σε μια συγκεκριμένη ποσότητα ουσίας.

Κάποια στιγμή οι χημικοί όριζαν συχνά τη συγκέντρωση ενός διαλύματος ως το βάρος της διαλυμένης ουσίας διαιρεμένο με τον όγκο. Ωστόσο, το mole είναι ο πιο συνηθισμένος τρόπος έκφρασης συγκεντρώσεων τώρα, χάρη στη συνοχή του και την ευκολία μετατροπής. Για να βρείτε τη συγκέντρωση ενός διαλύματος (τη μοριακότητα), χρησιμοποιείτε τον ακόλουθο τύπο:

Συγκέντρωση =αριθμός κρεατοελιών/όγκος.

Οι μονάδες μοριακότητας δίνονται ως "moles ανά κυβικό δεκατόμετρο", συνήθως αντιπροσωπεύονται ως "M". Επίσης συχνά γράφονται ως mol dm^-3. Το λίτρο είναι πανομοιότυπο με το κυβικό δεκατόμετρο και μερικές φορές μπορεί να δείτε συγκεντρώσεις που δίνονται ως moles ανά λίτρο ή mol^-1.

Διαλύσεις Vs. Διαλύτες

Όταν πρόκειται για τη μοριακή συγκέντρωση του διαλύματος, η χημική ένωση που αποτελεί το μεγαλύτερο ποσοστό του διαλύματος είναι γνωστή ως διαλύτης. Οποιαδήποτε από τις χημικές ουσίες που αναμιγνύονται με τον διαλύτη αναφέρονται ως διαλυμένες ουσίες. Οι διαλυμένες ουσίες μπορεί να είναι στερεά, υγρά ή αέρια. Για παράδειγμα, η ατμόσφαιρα είναι περίπου 78% άζωτο, καθιστώντας την διαλύτη. Εν τω μεταξύ, είναι περίπου 21% οξυγόνο και 1% διοξείδιο του άνθρακα και άλλα αέρια. Αυτά τα άλλα αέρια είναι διαλυμένες ουσίες.

Η συγκέντρωση ή η μοριακότητα μιας δεδομένης διαλυμένης ουσίας έχει τον ακόλουθο ορισμό:τον αριθμό των γραμμομορίων διαλυμένης ουσίας ανά δεδομένο λίτρο διαλύματος.

Για να το θέσω αλλιώς:μοριακότητα =mol διαλυμένης ουσίας/L διαλύματος. Η μοριακότητα ενός διαλύματος έχει μονάδες. Αυτές οι μονάδες δίνονται ως mol/liter, το οποίο συνήθως συντομεύεται ως "M". Η μοριακή συγκέντρωση μιας διαλυμένης ουσίας αναπαρίσταται συχνά με παρενθέσεις γύρω από τον χημικό τύπο της διαλυμένης ουσίας, όπως αυτό:[Cl-]. [Cl-] είναι ο αριθμός των ιόντων χλωρίου σε ένα διάλυμα. Η γνώση της μοριακής συγκέντρωσης ενός διαλύματος επιτρέπει στους χημικούς να μετατρέψουν μεταξύ των γραμμομορίων (μάζας) της διαλυμένης ουσίας και του όγκου του διαλύματος.

Παραδείγματα

Συνοψίζοντας, η μοριακή συγκέντρωση ή μοριακότητα μιας ουσίας είναι ο αριθμός των γραμμομορίων εντός αυτής της ουσίας όταν διαλυθεί σε 1 λίτρο διαλύματος.

Ας δούμε ορισμένα συγκεκριμένα παραδείγματα:

Αν κάποιος είχε ένα διάλυμα από 100 γραμμάρια χλωριούχου νατρίου σε 2,5 λίτρα διαλύματος και ήθελε να μάθει τη μοριακότητα αυτού του διαλύματος, θα μπορούσε να ξεκινήσει προσδιορίζοντας το «βάρος τύπου» του χλωριούχου νατρίου.

Το βάρος του τύπου υπολογίζεται προσθέτοντας τα ατομικά βάρη των στοιχείων μαζί. Το χλωριούχο νάτριο είναι NaCl, άρα μαζί τα ατομικά βάρη των στοιχείων του είναι:35,45 + 22,99 =58,44. Άρα υπάρχουν 58,44 g NaCl ανά mole.

Με την ποσότητα NaCl ανά mole γνωστή, ο αριθμός των mol σε 100 γραμμάρια NaCl μπορεί να προσδιοριστεί απλά χρησιμοποιώντας το βάρος του τύπου και διαιρώντας το σε 100 g NaCl. Κάνοντας αυτόν τον υπολογισμό, έχετε περίπου 1,71 moles NaCl.

Η μοριακότητα του διαλύματος είναι πλέον εύκολο να υπολογιστεί, απλώς διαιρέστε την ποσότητα των mol NaCl με τον όγκο του διαλύματος:1,71 moles NaCl διαιρούμενα με 2,5 λίτρα του διαλύματος ισούται με 0,684 Molarity.

Ακολουθεί ένα άλλο παράδειγμα:

Δείτε πώς μπορούμε να μάθουμε τη μοριακή συγκέντρωση ενός διαλύματος που αποτελείται από 2,355 g διαλυμένου θειικού οξέος σε νερό. Ο συνολικός όγκος του διαλύματος είναι 50,0 mL.

Το θειικό οξύ είναι H2SO4, οπότε ας ξεκινήσουμε μετατρέποντας τη μάζα της διαλυμένης ουσίας σε mole μέσω του προσδιορισμού του μοριακού βάρους του θειικού οξέος. Το μοριακό βάρος του θειικού οξέος είναι 98,08 g/mol.

Παίρνουμε τα 2,355 γραμμάρια H2SO4 και τα πολλαπλασιάζουμε με το αποτέλεσμα 1 mol/98,08. Αυτό μας δίνει 0,02401 mol H2SO4.

Για να ολοκληρώσετε την εύρεση της μοριακής συγκέντρωσης του διαλύματος, ο συνολικός όγκος του διαλύματος και ο αριθμός των γραμμομορίων θειικού οξέος πρέπει απλώς να τεθούν στον τύπο για να βρεθεί η μοριακή συγκέντρωση.

Τύπος:Mol διαλυμένης ουσίας/L διαλύματος =H2SO4. 0,02401 mol/0,050 L =0,48 M.

Σύνοψη:

• Ομογενή μείγματα είναι εκείνα με ομοιόμορφη σύνθεση – ονομάζονται επίσης διαλύματα.
• Τα ετερογενή μείγματα έχουν ανομοιόμορφη σύνθεση.
• Οι διαλυμένες ουσίες είναι χημικές ουσίες που αντιπροσωπεύουν τις μικρότερες ποσότητες του μείγματος, ενώ ο διαλύτης είναι η χημική ουσία που αποτελεί τη μεγαλύτερη ποσότητα του μείγματος.
• Η μοριακή συγκέντρωση προσδιορίζεται από τον ακόλουθο τύπο:Μοριακότητα =mol διαλυμένης ουσίας/L διαλύματος.