Molárna koncentrácia v roztokoch

Za roztok sa považuje homogénna zmes najmenej dvoch látok. Hoci si pod pojmom roztok predstavujeme najmä kvapalinu, roztokmi sú aj plynné a tuhé zmesi. Napriek tomu vo vodnom prostredí prebieha veľmi veľká skupina chemických reakcií v laboratórnom aj priemyselnom meradle. Existujú tri typy kvapalných roztokov - rozpúšťadlo je vždy kvapalné, ale rozpustená látka môže byť plyn, kvapalina alebo pevná látka. Medzi príklady patria vodné roztoky chlorovodíka, etanolu a kuchynskej soli.

Publikovaný: 25-07-2023

Popis zloženia roztoku

Najdôležitejšou vlastnosťou každého riešenia je definícia jeho zloženia. Schopnosť určiť zloženie roztoku a prepočítať ho v závislosti od záujmových jednotiek je základnou zručnosťou každého chemika. Množstvo danej zložky v zmesi je možné definovať rôznymi spôsobmi, napr. hmotnosťou, objemom alebo molaritou. Z tohto dôvodu existuje aj niekoľko typov koncentrácií, ktoré definujú závislosť množstva zložky od množstva roztoku alebo zmesi. Najčastejšie pri popise zloženia roztokov používame pojmy: hmotnostný zlomok, objemový zlomok, molárny zlomok a molárna koncentrácia. Zlomky označujú, akú časť danej zmesi tvorí predmetná zložka. Môžu byť vyjadrené v jednotkách hmotnosti, objemu alebo móloch zlúčeniny.

Molárna koncentrácia

Toto je najčastejšie zvolená koncentrácia kvôli pohodlnosti použitia stanovením počtu mólov látky obsiahnutej v objeme roztoku. Teoretickým základom je tvrdenie, že roztoky dvoch rôznych látok rovnakej koncentrácie a objemu, pri rovnakej teplote, obsahujú rovnaký počet mólov, a teda rovnaký počet molekúl rozpustenej látky. Na základe tohto vzťahu je možné pre roztoky s rovnakými molárnymi koncentráciami zmiešať vhodné objemy roztokov, aby sa dosiahol správny pomer počtu mólov určeného stechiometrickými koeficientmi. To znamená, že ak uvažujeme o reakciách typu A + B → C, kde jeden mól látky A reaguje s jedným mólom látky B, musia sa zmiešať rovnaké objemy oboch roztokov s rovnakou molárnou koncentráciou, aby reakcia prebehla úplne. V prípade reakcie typu A + 2B → C, tj jeden mól látky A reaguje s dvoma mólmi látky B, by sa mal jeden objem roztoku A zmiešať s dvoma objemami roztoku B. V tomto prípade existuje aj iné riešenie, pretože namiesto použitia ekvimolárnych roztokov v objemovom pomere 1:2 možno použiť jeden objem roztoku A a jeden objem roztoku B s dvojnásobnou koncentráciou. Molárna koncentrácia, označovaná ako C m , udáva počet mólov látky obsiahnutej v objemovej jednotke, najčastejšie v 1 dm 3 roztoku. Vzorec umožňujúci výpočet molárnej koncentrácie je podielom počtu mólov látky ( ns ) a celkového objemu roztoku (V sol ) v dm 3 : Pri použití základnej objemovej jednotky podľa sústavy SI, tj meter kubický, by sa ako jednotka množstva látky mali použiť kilomóly. To však nie je veľký výpočtový problém, pretože . Jednotka molárnej koncentrácie C m je definovaná ako mól na decimeter kubický, často označovaný ako M. 1 mol/dm 3 = 1M

Použitie molárnej koncentrácie

a) Výpočet molárnej koncentrácie na základe obsahu zložky v roztoku Príklad 1. Roztok obsahuje 30 g hydroxidu draselného v 3,0 dm 3 roztoku. Vypočítajte jeho molárnu koncentráciu. Krok 1. Výpočet molárnej hmotnosti KOH Krok 2. Výpočet počtu mólov KOH v roztoku Krok 3. Výpočet molárnej koncentrácie pomocou vzorca Odpoveď: Molárna koncentrácia roztoku hydroxidu draselného s obsahom 30 g látky v 3,0 dm 3 roztoku je C m = b) Príprava roztoku s danou koncentráciou Príklad 2. Vypočítajte hmotnosť glukózy (C 6 H 12 O 6 ) potrebnú na prípravu 300 cm 3 roztoku s koncentráciou 0,32 mol/dm 3 . Krok 1. Výpočet molárnej hmotnosti glukózy Krok 2. Výpočet potrebnej hmotnosti glukózy pomocou prevedeného molárneho vzorca, ak to viete : Po týchto výpočtoch vieme, že na prípravu takéhoto roztoku by sa malo odvážiť 17,30 g glukózy a kvantitatívne preniesť do odmernej banky s objemom 300 cm3 . Odpoveď: Na prípravu 300 cm 3 roztoku glukózy s molárnou koncentráciou 0,32 mol/dm 3 treba navážiť 17,30 g látky. c) Riedenie a zahusťovanie koncentrovaných roztokov Pomocou molárnej koncentrácie môžeme pripraviť roztok danej koncentrácie (C m2 ) aj zriedením koncentrovaného roztoku (C m1 ), kde: Pri riedení sa mení len objem roztoku, počet mólov rozpustenej látky zostáva nezmenený. Dá sa teda predpokladať, že: Transformáciou vzorca pre molárnu koncentráciu získame nasledujúce vzťahy: Keď vieme, že dostaneme rovnicu: Vzorec na riedenie roztokov s ohľadom na molárnu koncentráciu vrátane novo získanej (C mx ) možno označiť ako: Príklad 3. Aký objem 0,150 mol/dm 3 kyseliny možno získať zriedením 250 cm 3 0,750 mol/dm 3 roztoku tejto kyseliny vodou? Krok 1. Transformácia vzorca za predpokladu, že koncentrácia vody je C m2 = 0 mol/dm 3 . Krok 2. Výpočet celkového objemu (V x ) Alternatívne možno použiť vzťahy stálosti počtu mólov počas riedenia: Odpoveď: Na zriedenie kyseliny na požadovanú koncentráciu je potrebné použiť 1,25 dm 3 vody. Príklad 4. Vypočítajte, koľko vody sa musí odpariť z 300 cm 3 roztoku s koncentráciou 0,125 mol/dm 3 , aby sa získal roztok s koncentráciou 1,50 mol/dm 3 . Krok 1. Transformácia vzorca pre zmenu molárnej koncentrácie za predpokladu, že molárna koncentrácia vody je C m2 = 0 mol/dm 3 . Odpoveď: Na zahustenie roztoku sa musí 275 odpariť. Prepočet molárnej koncentrácie vs. percentuálna koncentrácia Pri každodennej laboratórnej práci je potrebné previesť rôzne koncentrácie roztokov. Najčastejšie sa používa molárna koncentrácia a percentuálna koncentrácia. Je možné medzi nimi prepínať pomocou hustoty roztoku. Tento parameter sa musí zaviesť do vzorcov pre koncentrácie záujmu: Pri transformácii vidíme pomer hmotnosti látky k hmotnosti roztoku, ktorý je základom percentuálnej koncentrácie vyjadrenej vzorcom: Nahradením vzorca pre percentuálnu koncentráciu do predtým transformovaného vzorca pre molárnu koncentráciu dostaneme vzťah, ktorý nám umožňuje voľne prepínať medzi týmito dvoma hodnotami: Jediným obmedzením vzorca je použitie vhodných jednotiek, preto sa oplatí ich brať do úvahy pri všetkých výpočtoch. Príklad 5. Vypočítajte molárnu koncentráciu kyseliny sírovej (VI) s vedomím, že jej percentuálna koncentrácia je Cp = 98,0 %a jej hustota je d = 1,84 kg/dm 3 . To možno vypočítať pomocou dvoch metód: Metóda 1. V niekoľkých krokoch, bez použitia vzorca Krok 1. Výpočet hmotnosti 1,00 dm 3 kyseliny Krok 2. Výpočet hmotnosti kyseliny s prihliadnutím na percentuálnu koncentráciu Krok 3. Výpočet počtu mólov Krok 4. Výpočet molárnej koncentrácie s vedomím, že je to počet mólov látky v 1 dm 3 roztoku Metóda 2. Použitie vzťahu medzi percentuálnou koncentráciou a molárnou koncentráciou Odpoveď: Molárna koncentrácia tejto kyseliny je 18,4 mol/dm 3 .


Komentáre
Zapojte sa do diskusie
Neexistujú žiadne komentáre
Posúdiť užitočnosť informácií
- (žiadny)
Vaše hodnotenie

Preskúmajte svet chémie s PCC Group!

Našu akadémiu vytvárame na základe potrieb našich používateľov. Študujeme ich preferencie a analyzujeme kľúčové slová z chémie, pomocou ktorých hľadajú informácie na internete. Na základe týchto údajov publikujeme informácie a články o širokej škále problémov, ktoré zaraďujeme do rôznych kategórií chémie. Hľadáte odpovede na otázky týkajúce sa organickej alebo anorganickej chémie? Alebo sa možno chcete dozvedieť viac o organokovovej chémii alebo analytickej chémii? Pozrite sa, čo sme pre vás pripravili! Buďte informovaní o najnovších správach od PCC Group Chemical Academy!
Kariéra v PCC

Nájdite si svoje miesto v skupine PCC. Získajte informácie o našej ponuke a pokračujte v rozvoji s nami.

Stáže

Neplatené letné stáže pre študentov a absolventov všetkých kurzov.

Stránka bola strojovo preložená. Otvorte pôvodnú stránku