Молярная концентрация (также называемая молярностью , количественной концентрацией или концентрацией вещества ) — это мера концентрации химического вещества , в частности растворенного вещества , в растворе , выраженная в количестве вещества на единицу объема раствора. В химии наиболее часто используемой единицей молярности является число молей на литр , имеющее обозначение моль/л или моль / дм 3 в единицах СИ. Раствор с концентрацией 1 моль/ л называется 1 молярным , что обычно обозначается как 1 М или 1 М. Молярность часто обозначается в квадратных скобках вокруг интересующего вещества; например, молярность иона водорода обозначается как [H + ].
Молярная концентрация или молярность чаще всего выражается в молях растворенного вещества на литр раствора . [1] Для более широкого применения оно определяется как количество вещества растворенного вещества на единицу объема раствора или на единицу объема, доступного для вида, представленного строчными буквами : [2]
Здесь – количество растворенного вещества в молях, [3] – количество составляющих частиц, присутствующих в объеме (в литрах) раствора, – константа Авогадро , с 2019 года определяемая как именно 6,02214076 × 1023 моль - 1 . _ _ Отношение представляет собой плотность числа .
В термодинамике использование молярной концентрации часто неудобно, поскольку объем большинства растворов слабо зависит от температуры из-за теплового расширения . Эту проблему обычно решают путем введения температурных поправочных коэффициентов или использования независимой от температуры меры концентрации, такой как моляльность . [3]
Обратная величина представляет собой разбавление (объем), которое может фигурировать в законе разбавления Оствальда .
Если молекулярное вещество диссоциирует в растворе, концентрация относится к исходной химической формуле в растворе, молярную концентрацию иногда называют формальной концентрацией или формальностью ( FA ) или аналитической концентрацией ( c A ). Например, если раствор карбоната натрия ( Na 2 CO 3 ) имеет формальную концентрацию c ( Na 2 CO 3 ) = 1 моль/л, молярные концентрации составляют c ( Na + ) = 2 моль/л и c ( CO2-3) = 1 моль/л, поскольку соль диссоциирует на эти ионы. [4]
В Международной системе единиц (СИ) единой единицей молярной концентрации является моль / м 3 . Однако в большей части химической литературы традиционно используется моль / дм 3 , что совпадает с моль / л . Эту традиционную единицу часто называют моляром и обозначают буквой М, например:
Префикс СИ « мега » (символ М) имеет тот же символ. Однако приставка никогда не используется отдельно, поэтому «М» однозначно обозначает моляр. Промежуточные кратные, такие как «миллимолярный» (мМ) и «наномолярный» (нМ), состоят из единицы, которой предшествует префикс СИ :
Преобразование в числовую концентрацию определяется выражением
где постоянная Авогадро .
Преобразование в массовую концентрацию определяется выражением
где – молярная масса компонента .
Преобразование в мольную долю определяется выражением
где – средняя молярная масса раствора, – плотность раствора.
Более простое соотношение можно получить, рассматривая общую молярную концентрацию, а именно сумму молярных концентраций всех компонентов смеси:
Преобразование в массовую долю определяется выражением
Для бинарных смесей перевод в моляльность равен
где растворителем является вещество 1, а растворенным веществом — вещество 2.
Для растворов, содержащих более одного растворенного вещества, преобразование равно
Сумма молярных концентраций дает общую молярную концентрацию, а именно плотность смеси, деленную на молярную массу смеси или, иначе говоря, величину, обратную молярному объему смеси. В ионном растворе ионная сила пропорциональна сумме молярных концентраций солей.
Сумма произведений этих величин равна единице:
Молярная концентрация зависит от изменения объема раствора, главным образом, за счет теплового расширения. На малых интервалах температур зависимость имеет вид
где – молярная концентрация при базовой температуре, – коэффициент теплового расширения смеси.
Объем такого раствора составляет 104,3 мл (объем можно наблюдать непосредственно); его плотность рассчитана как 1,07 (111,6 г/104,3 мл).
Таким образом, молярная концентрация NaCl в растворе равна
{{cite book}}
: CS1 maint: location missing publisher (link)