Główna zawartość
Chemia - program rozszerzony
Kurs: Chemia - program rozszerzony > Rozdział 7
Lekcja 3: Zawiesiny, koloidy oraz roztworyStężenia 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 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 woda? W zasadzie, jesteśmy zbiorem biologicznych cząsteczek, gazów i jonów nieorganicznych, rozpuszczonych w wodzie. Nie wiem, jak Ty, ale ja uważam, że to niesamowite!
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 azotu, tlenu i 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!):
Molarność wyrażana jest w jednostce , która może być skrócona do (czytane jako "molowy"). Stężenie molowe substancji można zapisać, jako jej wzór chemiczny w kwadratowych nawiasach. Dla przykładu, stężenie jonów chlorkowych można zapisać jako . 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 ~ miedzi zmieszanej z cyny. Co jest rozpuszczalnikiem, a co substancją rozpuszczoną w brązie?
Przykład 1.: Obliczanie stężenia molowego substancji rozpuszczonej
Rozważmy przykład roztworu, przygotowanego poprzez rozpuszczenie kwasu siarkowego - w wodzie. Całkowita objętość roztworu wynosi . Jakie jest stężenie molowe kwasu siarkowego ?
Aby obliczyć musimy wiedzieć ile moli kwasu siarkowego znajduje się w roztworze. Możemy przeliczyć masę substancji rozpuszczonej na mole, używając masy molowej kwasu siarkowego- :
Możemy podstawić liczbę moli kwasu siarkowego i całkowitą objętość roztworu do wzoru i obliczyć stężenie molowe kwasu siarkowego:
Sprawdzenie wiedzy: Jakie jest stężenie molowe jonów w ?
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.
Przykładowo, załóżmy, że chcemy otrzymać wodnego roztworu, w którym . Jaką masę substancji rozpuszczonej, , należy dodać aby otrzymać taki roztwór?
Używając przekształconego wzoru na stężenie molowe możemy obliczyć liczbę moli potrzebnych do otrzymania określonego stężenia w danej objętości roztworu:
Następnie, używając masy cząsteczkowej chlorku sodu- , możemy przeliczyć liczbę moli na masę :
W praktyce, możemy wykorzystać tę informację do przygotowania roztworu w następujący sposób:
Krok Odważ chlorku sodu.
Krok Przenieś chlorek sodu do czystej, suchej kolby.
Krok Dodaj wodę do aż do osiągnięcia całkowitej objętości roztworu t.j. .
Krok Mieszaj aż 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).
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 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 i . Kiedy te dwie substancje są ze sobą połączone, wytrąca się jasny, żółty osad . Zbilansowane równanie tej reakcji to:
Jeżeli mamy , to jaką objętość należy dodać, żeby całe przereagowało?
Chcesz dołączyć do dyskusji?
Na razie brak głosów w dyskusji