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

Stężenia molowe

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:
Stężenie molowe=liczba moli substancji rozpuszczonejobjętość roztworu w L
  • 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% 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% azotu, 21% tlenu i 1% 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!):
Stężenie molowe=liczba moli substancji rozpuszczonejobjętość roztworu w L
Molarność wyrażana jest w jednostce mollitr, która może być skrócona do M (czytane jako "molowy"). Stężenie molowe substancji można zapisać, jako jej wzór chemiczny w kwadratowych nawiasach. Dla przykładu, stężenie jonów chlorkowych można zapisać jako [Cl]. 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% miedzi zmieszanej z 12% cyny. Co jest rozpuszczalnikiem, a co substancją rozpuszczoną w brązie?

Przykład 1.: Obliczanie stężenia molowego substancji rozpuszczonej

Rozważmy przykład roztworu, przygotowanego poprzez rozpuszczenie 2,355g kwasu siarkowego - H2SO4 w wodzie. Całkowita objętość roztworu wynosi 50,0mL. Jakie jest stężenie molowe kwasu siarkowego [H2SO4]?
Aby obliczyć [H2SO4] musimy wiedzieć ile moli kwasu siarkowego znajduje się w roztworze. Możemy przeliczyć masę substancji rozpuszczonej na mole, używając masy molowej kwasu siarkowego- 98,08gmol:
liczba moli H2SO4=2,355g H2SO4×1mol98,08g=0,02401moli H2SO4
Możemy podstawić liczbę moli kwasu siarkowego i całkowitą objętość roztworu do wzoru i obliczyć stężenie molowe kwasu siarkowego:
[H2SO4]=liczba moli substancji rozpuszczonejobjętość roztworu w L=0,02401mol0,050L=0,48M
Sprawdzenie wiedzy: Jakie jest stężenie molowe jonów H+ w 4,8M roztworze H2SO4?

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.
liczba moli substancji rozpuszczonej=Stężenie molowe×objętość roztworu w L
Przykładowo, załóżmy, że chcemy otrzymać 0,250L wodnego roztworu, w którym [NaCl]=0,800M. Jaką masę substancji rozpuszczonej, NaCl, należy dodać aby otrzymać taki roztwór?
Używając przekształconego wzoru na stężenie molowe możemy obliczyć liczbę moli NaCl potrzebnych do otrzymania określonego stężenia w danej objętości roztworu:
liczba moli NaCl=[NaCl]×objętość roztworu w L=0,800moll×0,250L=0,200mola NaCl
Następnie, używając masy cząsteczkowej chlorku sodu- 58,44gmol, możemy przeliczyć liczbę moli na masę NaCl:
Masa NaCl=0,200mola×58,44g1mol=11,7g NaCl
W praktyce, możemy wykorzystać tę informację do przygotowania roztworu w następujący sposób:
Krok 1.  Odważ 11,7g chlorku sodu.
Krok 2.  Przenieś chlorek sodu do czystej, suchej kolby.
Krok 3.  Dodaj wodę do NaCl aż do osiągnięcia całkowitej objętości roztworu t.j. 250mL.
Krok 4.  Mieszaj aż NaCl 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:
Stężenie molowe=liczba moli substancji rozpuszczonejobjętość roztworu w L
  • 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 Pb(NO3)2(aq) i KI(aq). Kiedy te dwie substancje są ze sobą połączone, wytrąca się jasny, żółty osad PbI2(s). Zbilansowane równanie tej reakcji to:
Pb(NO3)2(aq)+2KI(aq)PbI2(s)+2KNO3(aq)
Jeżeli mamy 0,1L 0,10M Pb(NO3)2, to jaką objętość 0,10M KI(aq) należy dodać, żeby całe Pb(NO3)2(aq) przereagowało?
Wybierz 1 odpowiedź:

Chcesz dołączyć do dyskusji?

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