Molarna koncentracija

Molarna koncentracija
Opći simboli	c, [hemijski simbol ili formula]
SI jedinica	mol/m3
Ostale jedinice	mol/L, M
SI dimenzija	wikidata

Molarna koncentracija (također se naziva koncentracija količine supstance ili molarnost) je broj molova rastvorene materije po litri rastvora. Konkretno, to je mjera koncentracija hemijske vrste, posebno rastvorene supstance u rastvoru, izražena količinom supstance po jedinici zapremine rastvora. U hemiji, najčešće korištena jedinica za molarnost je broj molova po litru, sa simbolom jedinice mol/L ili mol/dm³ (1000 mol/m³) u SI jedinicama. Molarna koncentracija se često prikazuje u uglastim zagradama oko supstance od interesa; naprimjer sa hidronijskim ionom [H₃O⁺] = 4,57 x 10⁻⁹ mol/L.

Definicija

Molarna koncentracija ili molarnost se najčešće izražava u jedinicama molova rastvorene tvari po litru rastvora. Za upotrebu u širim primjenama, definira se kao količina supstance rastvorene supstance po jedinici zapremine rastvora ili po jedinici zapremine dostupnoj vrsti, predstavljena malim slovom $c$:

$c={\frac {n}{V}}={\frac {N}{N_{\text{A}}\,V}}={\frac {C}{N_{\text{A}}}}.$

gdje,$N$ je količina rastvorene supstance u molovima $V$ (litara) rastvora, i $N_{\text{A}}$ je Avogadrova konstanta, od 2019. godine definirano kao tačno $NA$. Odnos ${\frac {N}{V}}$ je gustoća brojeva $C$.

U termodinamici, upotreba molarne koncentracije često nije pogodna jer zapremina većine rastvora neznatno zavisi od temperature zbog termičkog širenja. Ovaj problem se obično rješava uvođenjem faktora korekcije temperature faktora ili korištenjem mjere koncentracije nezavisne od temperature kao što je molalnost.

recipročna količina predstavlja razrjeđenje (volumen) koje se može pojaviti u Ostwaldovom zakonu razrjeđivanja.

Formalnost ili analitička koncentracija

Ako se molekula ili sol disocira u otopini, koncentracija se odnosi na originalnu hemijsku formulu u otopini, molarna koncentracija se ponekad naziva formalna koncentracija ili formalnost (F_A) ili analitička koncentracija (c_A). Naprimjer, ako rastvor natrijum karbonata (Na
2CO
3) ima formalnu koncentraciju c(Na
2CO
3) = 1 mol/L, molarne koncentracije su c(Na+
) = 2 mol/L i c(CO2−
3) = 1 mol/L jer se sol disocira na ove ione.

Jedinice

Iako postoji jasan konsenzus o ekvivalenciji jedinica:

1 mol/m³ = 10⁻³ mol/dm³ = 10⁻³ mol/L = 10⁻³ M = 1 mM = 1 mmol/L

Smjernice o nazivima jedinica i skraćenicama variraju:

IUPAC

IUPAC

NIST

SI prefiks "mega" (simbol M) ima isti simbol. Međutim, prefiks se nikada ne koristi sam, tako da "M" nedvosmisleno označava molarni. Podmnpšci, kao što su "milimolar" (mM) i "nanomolar" (nM), sastoje se od jedinice kojoj prethodi SI prefiks:

Naziv	Skraćenica	Koncentracija
(mol/L)	(mol/m3)
millimolar	mM	10−3	100=1
mikromolar	μM	10−6	10−3
nanomolar	nM	10−9	10−6
pikomolarni	pM	10−12	10−9
femtomolarni	fM	10−15	10−12
atomolarni	aM	10−18	10−15
zeptomolarni	zM	10−21	10−18
joktomolarni	yM	10−24 (6 čestica na 10 L)	10−21
rontomolarni	rM	10−27	10−24
kvektomolarni	qM	10−30	10−27

Povezane veličine

Brojna koncentracija

Konverzija u brojnu koncentraciju $C_{i}$ data je kao

$C_{i}=c_{i}N_{\text{A}},$

$N_{\text{A}}$ je Avogadrova konstanta.

Masena koncentracija

Konverzija u masene koncentracije $\rho _{i}$ data je kao

$\rho _{i}=c_{i}M_{i},$

gdje je $M_{i}$ = molarna masa konstitutivnog $i$.

Molarna ftakcuja udio

Konverzija u molnu frakciju $x_{i}$ data je kao

$x_{i}=c_{i}{\frac {\overline {M}}{\rho }},$

gdje ${\overline {M}}$ je prosječna molarna masa rastvora, $\rho$ je gustoća rastvora. Jednostavnija relacija se može dobiti razmatranjem ukupne molarne koncentracije, odnosno zbira molarnih koncentracija svih komponenti smjese:

$x_{i}={\frac {c_{i}}{c}}={\frac {c_{i}}{\sum _{j}c_{j}}}.$

Maseni udio

Konverzija u masenu frakciju $w_{i}$ data je kao:$w_{i}=c_{i}{\frac {M_{i}}{\rho }}.$

Molalnost

Za binarne smjese, konverzija u molalnost $b_{2}$ je

$b_{2}={\frac {c_{2}}{\rho -c_{1}M_{1}}},$

gdje je rastvarač supstanca 1, a rastvorena supstanca supstanca 2.

Za rastvore sa više od jedne rastvorene supstance, konverzija je

$b_{i}={\frac {c_{i}}{\rho -\sum _{j\neq i}c_{j}M_{j}}}.$

Svojstva

$b_{i}={\frac {c_{i}}{\rho -\sum _{j\neq i}c_{j}M_{j}}}.$

Zbir molarnih koncentracija – normalizirajući odnosi

Zbir molarnih koncentracija daje ukupnu molarnu koncentraciju, odnosno gustoću smjese podijeljenu s molarnom masom smjese ili drugim nazivom recipročnu vrijednost molarnog volumena smjese. U ionskom rastvoru, ionska jačina je proporcionalna zbiru molarnih koncentracija soli.

Zbir proizvoda molarnih koncentracija i parcijalnih molarnih volumena

Zbir proizvoda između ovih veličina jednak je jedan:

$\sum _{i}c_{i}{\overline {V_{i}}}=1.$

Zavisnost od volumena

Molarna koncentracija zavisi od promjene volumena rastvora uglavnom zbog termičkog širenja. Na malim temperaturnim intervalima, zavisnost je

$c_{i}={\frac {c_{i,T_{0}}}{1+\alpha \Delta T}},$

gdje je $c_{i,T_{0}}$ molarna koncentracija na referentnoj temperaturi, $\alpha$ je koeficijent termičkog širenja smjese.

Primjeri

Zavisnost od zapremine

Molarna koncentracija zavisi od promjene zapremine rastvora, uglavnom zbog termičkog širenja. U malim temperaturnim intervalima, zavisnost je

$c_{i}={\frac {c_{i,T_{0}}}{1+\alpha \Delta T}},$

gdje je $c_{i,T_{0}}$ molarna koncentracija na referentnoj temperaturi, $\alpha$ je koeficijent termičkog širenja smjese.

Primjeri

1= 11,6 g NaCl je rastvoreno u 100 g vode. Konačna masena koncentracija ρ(NaCl) je

ρ(NaCl) = 11.6 g/11.6 g + 100 g = 0.104 g/g = 10.4 %.

Zapremina takvog rastvora je 104.3mL (zapremina se može direktno uočiti); njegova gustina se izračunava na 1.07 (111.6g/104.3mL)

Molarna koncentracija NaCl u rastvoru je stoga

c(NaCl) = 11.6 g/58 g/mol / 104.3 mL = 0.00192 mol/mL = 1.92 mol/L.

Ovdje je 58 g/mol molarna masa NaCl. |2= Tipski zadatak u hemiji je priprema 100 mL (= 0,1 L) rastvora NaCl u vodi koncentracije 2 mol/L. Potrebna masa soli je

m(NaCl) = 2 mol/L × 0,1 L × 58 g/mol = 11,6 g.

Da bi se dobio rastvor, 11,6 g NaCl se stavi u volumetrijsku tikvicu, rastvori u malo vode, a zatim se doda još vode dok ukupna zapremina ne dostigne 100 mL. |3= Gustina vode je približno 1000 g/L, a molarna masa je 18,02 g/mol (ili 1/18,02 = 0,055 mol/g). Stoga je molarna koncentracija vode

c(H₂O) = 1000 g/L/18,02 g/mol ≈ 55,5 mol/L.

Slično tome, koncentracija čvrstog vodika (molarna masa = 2,02 g/mol) je

c(H₂) = 88 g/L/2,02 g/mol = 43,7 mol/L.

Koncentracija čistog osmij-tetroksida (molarna masa = 254,23 g/mol) je

c(OsO₄) = 5,1 kg/L/254,23 g/mol = 20,1 mol/L.

|4= Tipski protein u bakterijama, kao što je E. coli, može imati oko 60 kopija, a volumen bakterije je oko 10⁻¹⁵L. Dakle, brojna koncentracija C je

C = 60 / (10⁻¹⁵ L) = 6×10¹⁶ L⁻¹.

Molarna koncentracija je:c = C/N_A = 6×10¹⁶ L⁻¹/6×10²³ mol⁻¹ = 10⁻⁷ mol/L = 100 nmol/L. |5= Referentni rasponi za krvne pretrage, sortirano po molarnoj koncentraciji:

Također pogledajte

• Molalnost
• Normalnost
• Redovi veličine (molarna koncentracija)

Vanjski linkovi

• Molar Solution Concentration Calculator
• Experiment to determine the molar concentration of vinegar by titration