Obliczanie stężenia: molowe, procentowe i rozcieńczenia

Którego stężenia użyć

Stężenie molowe, czyli liczba moli substancji na litr roztworu, dominuje w laboratorium, bo odczynniki pobiera się objętościowo, a współczynniki reakcji są stosunkami między molami. Ma jednak wadę: objętość cieczy zmienia się z temperaturą, więc roztwór 1 M w 20 °C nie jest dokładnie 1 M w 60 °C. Dlatego w obliczeniach termodynamicznych woli się stężenie molalne, które dzieli przez masę rozpuszczalnika i nie zależy od temperatury.

Stężenia procentowe stosuje się tam, gdzie nie trzeba znać substancji na poziomie cząsteczkowym. Stężenie procentowe masowe podają etykiety żywności i odczynniki handlowe; masa na objętość, gramy na sto mililitrów, opisuje sól fizjologiczną 0,9%; stężenie objętościowe to zawartość alkoholu. Części na milion przydają się, gdy procenty dawałyby liczby ze zbyt wieloma zerami, jak w analizach wody.

Rozcieńczanie jest zdecydowanie najczęstszym obliczeniem i opiera się na jednej obserwacji: dodanie rozpuszczalnika nie zmienia liczby moli substancji. Stąd C₁V₁ = C₂V₂, gdzie oba iloczyny to ta sama liczba moli przed i po. Praktyczne pytanie prawie nigdy nie brzmi, jakie stężenie się otrzyma, lecz ile rozpuszczalnika dodać: to różnica obu objętości, podana pod wynikiem.

Częste błędy

Użycie objętości rozpuszczalnika zamiast objętości roztworu w stężeniu molowym: rozpuszczenie jednego mola w litrze wody nie daje roztworu 1 M, bo objętość końcowa przekracza litr. Uzupełnia się do kreski, a nie dodaje litr.
Pozostawienie objętości w mililitrach: stężenie molowe wymaga litrów. Dwieście pięćdziesiąt mililitrów to 0,25 L, a pominięcie tego myli wynik tysiąckrotnie.
Mylenie stężenia molowego z molalnym: pierwsze dzieli przez objętość roztworu w litrach, drugie przez masę rozpuszczalnika w kilogramach. W rozcieńczonych roztworach wodnych wartości są zbliżone, co utrudnia wykrycie błędu.

Najczęstsze pytania

Jak obliczyć stężenie molowe roztworu?

Dzieli się liczbę moli substancji przez litry roztworu: C = n/V. Jeśli masz gramy zamiast moli, najpierw podziel masę przez masę molową. Uwaga: objętość dotyczy gotowego roztworu, a nie dodanego rozpuszczalnika.

Jak stosować wzór C₁V₁ = C₂V₂?

Mnoży się stężenie początkowe przez objętość początkową i dzieli przez objętość końcową, otrzymując stężenie po rozcieńczeniu. Rozpuszczalnik do dodania to różnica V₂ − V₁.

Czym różni się % m/m od % m/V?

Pierwsze to gramy substancji na sto gramów roztworu, drugie gramy na sto mililitrów. Pokrywają się tylko wtedy, gdy gęstość roztworu wynosi jeden gram na mililitr, czyli dla bardzo rozcieńczonych roztworów wodnych.

Ile wynosi 1 ppm?

Jedną część na milion, czyli jeden miligram substancji na kilogram roztworu, lub równoważnie jeden miligram na litr w rozcieńczonych roztworach wodnych. Odpowiada to 0,0001%.

Jak działa to obliczenie

Stężenie molowe: C = n/V, przy n w molach i V w litrach roztworu. Z masy: C = m/(M·V). Stężenie molalne: b = n/kg rozpuszczalnika. Stężenie procentowe masowe: % m/m = (masa substancji / masa roztworu) × 100. Masa na objętość: % m/V = (g substancji / mL roztworu) × 100. Stężenie procentowe objętościowe: % V/V = (objętość substancji / objętość roztworu) × 100. Części na milion: ppm = (masa substancji / masa roztworu) × 10⁶, co odpowiada % · 10⁴. Rozcieńczanie: C₁V₁ = C₂V₂, skąd C₂ = C₁V₁/V₂; rozpuszczalnik do dodania to V₂ − V₁, a współczynnik rozcieńczenia V₂/V₁.

Układ okresowy

Wszystkie 118 pierwiastków z wyszukiwaniem po nazwie, symbolu lub liczbie atomowej i pełną kartą każdego.

Masa molowa

Masa molowa ze wzoru chemicznego ze składem procentowym.

Obliczanie moli

Przeliczanie między gramami, molami, cząstkami i objętością gazu.

pH i pOH

pH, pOH oraz stężenia jonów H⁺ i OH⁻.