If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Jeżeli jesteś za filtrem sieci web, prosimy, upewnij się, że domeny *.kastatic.org i *.kasandbox.org są odblokowane.

Główna zawartość

Chemia - program rozszerzony

Kurs: Chemia - program rozszerzony > Rozdział 7

Lekcja 3: Zawiesiny, koloidy oraz roztwory
Nauki przyrodnicze
Chemia - program rozszerzony
Stany skupienia i oddziaływania międzycząsteczkowe
Zawiesiny, koloidy oraz roztwory
© 2023 Khan AcademyWarunki użytkowaniapolitykę prywatnościInformacja o plikach cookie

Stężenia molowe

Google Classroom
Definicje roztworu, rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej. Jak molarność używana jest do wyrażenia liczbowo stężenia roztworu oraz obliczenia związane z molarnością.

Kluczowe informacje

  • Mieszaniny o jednolitym składzie nazywane są mieszaninami jednorodnymi, homogenicznymi lub roztworami.
  • Mieszaniny, których skład nie jest jednolity to mieszaniny niejednorodne, heterogeniczne.
  • Substancja, która w mieszaninie jest obecna w największej ilości nazywana jest rozpuszczalnikiem, a pozostałe elementy mieszaniny to substancje rozpuszczone.
  • Stężenie molowe czy molarność to liczba moli substancji rozpuszczonej w litrze roztworu i może być obliczona, używając poniższego równania:
start text, S, t, ę, z, with, \., on top, e, n, i, e, space, m, o, l, o, w, e, end text, equals, start fraction, start text, l, i, c, z, b, a, space, m, o, l, i, space, s, u, b, s, t, a, n, c, j, i, space, r, o, z, p, u, s, z, c, z, o, n, e, j, end text, divided by, start text, o, b, j, ę, t, o, s, with, \', on top, c, with, \', on top, space, r, o, z, t, w, o, r, u, space, w, space, L, end text, end fraction
  • Stężenie molowe może służyć do wyliczenia masy czy liczby moli substancji rozpuszczonej i objętości roztworu.

Wstęp: mieszaniny i roztwory

W życiu codziennym, często spotykamy się z substancjami, które są różnego rodzaju mieszaninami. Jednym z przykładów mieszaniny jest ludzkie ciało. Czy wiesz, że jego masa to w około 57, percent woda? W zasadzie, jesteśmy zbiorem biologicznych cząsteczek, gazów i jonów nieorganicznych, rozpuszczonych w wodzie. Nie wiem, jak Ty, ale ja uważam, że to niesamowite!
Fotografia plaży nad oceanem. Ludzie na ręcznikach wylegują się na piasku, a pozostali pływają w zielono-niebieskim oceanie. Plaża znajduje się w małym mieście i otoczona jest domkami.
Oprócz ciał plażowiczów, piasek z plaży i woda z oceanu również są mieszaninami! Zdjęcie plaży w Bondi by penreyes on flickr, CC BY 2.0
Jeżeli substancje są połączone w taki sposób, że mieszanina jest taka sama w całej próbce to są nazywane mieszaniną homogeniczną. Z kolei, jeżeli mieszanina nie ma takiego samego składu przez całą próbkę nazywana jest heterogeniczną.
Mieszaniny homogeniczne nazywane są również roztworami i mogą zawierać składniki, które są ciałami stałymi, cieczami i/lub gazami. Często chcemy określić ilość substancji rozpuszczonej w roztworze czyli jej stężenie. W tym artykule, dowiesz się, jak liczbowo wyrazić stężenie i przedyskutujemy, jak ta informacja może zostać użyta do obliczeń stechiometrycznych.

Stężenie molowe

Składnik roztworu występujący w największej ilości nazywany jest rozpuszczalnikiem. Każda substancja chemiczna zmieszana z rozpuszczalnikiem nazywana jest substancją rozpuszczoną i może być zarówno gazem, cieczą, jak i ciałem stałym. Przykładowo, ziemska atmosfera jest mieszaniną 78, percent azotu, 21, percent tlenu i 1, percent argonu, dwutlenku węgla i innych gazów. Możemy rozważać atmosferę ziemską, jako roztwór, w którym rozpuszczalnikiem jest azot, a substancjami rozpuszczonymi- tlen, argon i dwutlenek węgla.
Molarność czyli stężenie molowe roztworu, definiowane jest jako liczba moli substancji rozpuszczonej w litrze roztworu (nie w litrze rozpuszczalnika!):
start text, S, t, ę, z, with, \., on top, e, n, i, e, space, m, o, l, o, w, e, end text, equals, start fraction, start text, l, i, c, z, b, a, space, m, o, l, i, space, s, u, b, s, t, a, n, c, j, i, space, r, o, z, p, u, s, z, c, z, o, n, e, j, end text, divided by, start text, o, b, j, ę, t, o, s, with, \', on top, c, with, \', on top, space, r, o, z, t, w, o, r, u, space, w, space, L, end text, end fraction
Molarność wyrażana jest w jednostce start fraction, start text, m, o, l, end text, divided by, start text, l, i, t, r, end text, end fraction, która może być skrócona do start text, M, end text (czytane jako "molowy"). Stężenie molowe substancji można zapisać, jako jej wzór chemiczny w kwadratowych nawiasach. Dla przykładu, stężenie jonów chlorkowych można zapisać jako open bracket, start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket. Stężenie molowe pozwala nam przeliczać objętość roztworu na liczbę moli (lub masę) substancji rozpuszczonej.
Sprawdzenie: Brąz jest stopem, który może być traktowane jako roztwór w stałym stanie skupienia, złożony z ~88, percent miedzi zmieszanej z 12, percent cyny. Co jest rozpuszczalnikiem, a co substancją rozpuszczoną w brązie?

Przykład 1.: Obliczanie stężenia molowego substancji rozpuszczonej

Rozważmy przykład roztworu, przygotowanego poprzez rozpuszczenie 2, comma, 355, start text, g, end text kwasu siarkowego - start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript w wodzie. Całkowita objętość roztworu wynosi 50, comma, 0, start text, m, L, end text. Jakie jest stężenie molowe kwasu siarkowego open bracket, start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript, close bracket?
Aby obliczyć open bracket, start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript, close bracket musimy wiedzieć ile moli kwasu siarkowego znajduje się w roztworze. Możemy przeliczyć masę substancji rozpuszczonej na mole, używając masy molowej kwasu siarkowego- 98, comma, 08, start fraction, start text, g, end text, divided by, start text, m, o, l, end text, end fraction:
start text, l, i, c, z, b, a, space, m, o, l, i, space, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript, equals, 2, comma, 355, start cancel, start text, g, end text, end cancel, start text, space, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript, times, start fraction, 1, start text, m, o, l, end text, divided by, 98, comma, 08, start cancel, start text, g, end text, end cancel, end fraction, equals, 0, comma, 02401, start text, m, o, l, i, space, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript
Możemy podstawić liczbę moli kwasu siarkowego i całkowitą objętość roztworu do wzoru i obliczyć stężenie molowe kwasu siarkowego:
[H2SO4]=liczba moli substancji rozpuszczonejobjętosˊcˊ roztworu w L=0,02401 mol0,050 L=0,48 M\begin{aligned} [\text H_2 \text{SO}_4]&= \dfrac{\text{liczba moli substancji rozpuszczonej}}{\text{objętość roztworu w L}}\\ \\ &=\dfrac{0{,}02401\,\text{mol}}{0{,}050\,\text L}\\ \\ &=0{,}48 \,\text M\end{aligned}
Sprawdzenie wiedzy: Jakie jest stężenie molowe jonów start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript w 4, comma, 8, start text, M, space, r, o, z, t, w, o, r, z, e, space, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript?

Przykład 2: Przygotowywanie roztworu o danym stężeniu

Czasami mamy dane stężenie i końcową objętość roztworu i potrzebujemy wyliczyć ile substancji rozpuszczonej musimy dodać. W tym wypadku, należy przekształcić wzór na stężenie molowe tak, aby otrzymać liczbę moli substancji rozpuszczonej.
start text, l, i, c, z, b, a, space, m, o, l, i, space, s, u, b, s, t, a, n, c, j, i, space, r, o, z, p, u, s, z, c, z, o, n, e, j, end text, equals, start text, S, t, ę, z, with, \., on top, e, n, i, e, space, m, o, l, o, w, e, end text, times, start text, o, b, j, ę, t, o, s, with, \', on top, c, with, \', on top, space, r, o, z, t, w, o, r, u, space, w, space, L, end text
Przykładowo, załóżmy, że chcemy otrzymać 0, comma, 250, start text, L, end text wodnego roztworu, w którym open bracket, start text, N, a, C, l, end text, close bracket, equals, 0, comma, 800, start text, M, end text. Jaką masę substancji rozpuszczonej, start text, N, a, C, l, end text, należy dodać aby otrzymać taki roztwór?
Używając przekształconego wzoru na stężenie molowe możemy obliczyć liczbę moli start text, N, a, C, l, end text potrzebnych do otrzymania określonego stężenia w danej objętości roztworu:
liczba moli NaCl=[NaCl]×objętosˊcˊ roztworu w L=0,800 moll×0,250 L=0,200 mola NaCl\begin{aligned}\text{liczba moli NaCl}&= [\text{NaCl}]\times{\text{objętość roztworu w L}}\\ &=0{,}800\,\dfrac{\text{mol}}{\cancel{\text l}} \times 0{,}250\,\cancel{\text{L}}\\ &=0{,}200\,\text {mola NaCl}\end{aligned}
Następnie, używając masy cząsteczkowej chlorku sodu- 58, comma, 44, start fraction, start text, g, end text, divided by, start text, m, o, l, end text, end fraction, możemy przeliczyć liczbę moli na masę start text, N, a, C, l, end text:
start text, M, a, s, a, space, N, a, C, l, end text, equals, 0, comma, 200, start cancel, start text, m, o, l, a, end text, end cancel, times, start fraction, 58, comma, 44, start text, g, end text, divided by, 1, start cancel, start text, m, o, l, end text, end cancel, end fraction, equals, 11, comma, 7, start text, g, space, N, a, C, l, end text
W praktyce, możemy wykorzystać tę informację do przygotowania roztworu w następujący sposób:
Krok 1, point, space Odważ 11, comma, 7, start text, g, end text chlorku sodu.
Krok 2, point, space Przenieś chlorek sodu do czystej, suchej kolby.
Krok 3, point, space Dodaj wodę do start text, N, a, C, l, end text aż do osiągnięcia całkowitej objętości roztworu t.j. 250, start text, m, L, end text.
Krok 4, point, space Mieszaj aż start text, N, a, C, l, end text całkowicie się rozpuści.
Dokładność otrzymanego stężenia molowego zależy od używanego przez nas szkła i dokładność z jaką odmierzona została substancja rozpuszczona. Wybór szkła określa dokładność otrzymanej objętości roztworu. Jeśli nie jesteśmy wybredni, możemy przygotować roztwór w kolbie Erlenmeyera, czy zlewce. Natomiast, jeżeli chcemy być wyjątkowo dokładni, na przykład przygotowując roztwór standardu do eksperymentu z zakresu chemii analitycznej, użyjemy do zmieszania substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika kolby miarowej (obrazek poniżej).
Zdjęcie kolby miarowej, której podstawa ma kształt wydłużonej gruszki z wąską, prostą szyjką na górze. Kolba wypełniona jest intensywnie niebieskim roztworem, który częściowo wypełnia wąską szyjkę kolby.
Kolba miarowa wypełniona roztworem barwnikiem- błękitem metylenowym. Zdjęcie Amanda Slater flickr, CC BY-SA 2.0

Podsumowanie

  • Mieszaniny o jednolitym składzie nazywane są roztworami homogenicznymi.
  • Mieszaniny, których skład nie jest jednolity nazywane są mieszaninami heterogenicznymi.
  • Substancja, która w mieszaninie obecna jest w największej ilości nazywana jest rozpuszczalnikiem, a pozostałe elementy mieszaniny to substancje rozpuszczone.
  • Stężenie molowe czy molarność to liczba moli substancji rozpuszczonej w litrze roztworu i może być obliczona przy użyciu poniższego równania:
start text, S, t, ę, z, with, \., on top, e, n, i, e, space, m, o, l, o, w, e, end text, equals, start fraction, start text, l, i, c, z, b, a, space, m, o, l, i, space, s, u, b, s, t, a, n, c, j, i, space, r, o, z, p, u, s, z, c, z, o, n, e, j, end text, divided by, start text, o, b, j, ę, t, o, s, with, \', on top, c, with, \', on top, space, r, o, z, t, w, o, r, u, space, w, space, L, end text, end fraction
  • Stężenie molowe może służyć do wyliczenia masy czy liczby moli substancji rozpuszczonej i objętości roztworu.

Spróbuj tego: Stechiometria reakcji wytrącania

Molarność jest użytecznym konceptem do obliczeń stechiometrycznych dla reakcji, w których biorą udział roztworu takich, jak wytrącanie czy zobojętnianie. Przykładowo, rozważmy reakcje wytrącania, zachodzącą między start text, P, b, left parenthesis, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, right parenthesis, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis i start text, K, I, end text, left parenthesis, a, q, right parenthesis. Kiedy te dwie substancje są ze sobą połączone, wytrąca się jasny, żółty osad start text, P, b, I, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, s, right parenthesis. Zbilansowane równanie tej reakcji to:
start text, P, b, left parenthesis, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, right parenthesis, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, plus, 2, start text, K, I, end text, left parenthesis, a, q, right parenthesis, right arrow, start text, P, b, I, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, s, right parenthesis, plus, 2, start text, K, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis
Jeżeli mamy 0, comma, 1, start text, L, end text 0, comma, 10, start text, M, space, P, b, left parenthesis, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, right parenthesis, start subscript, 2, end subscript, to jaką objętość 0, comma, 10, start text, M, space, K, I, end text, left parenthesis, a, q, right parenthesis należy dodać, żeby całe start text, P, b, left parenthesis, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, right parenthesis, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis przereagowało?
Wybierz 1 odpowiedź:

Chcesz dołączyć do dyskusji?

Zaloguj się
Na razie brak głosów w dyskusji
Rozumiesz angielski? Kliknij tutaj, aby zobaczyć więcej dyskusji na angielskiej wersji strony Khan Academy.