Concentración molar y molal, a pesar denombres similares, diferentes tamaños. Su principal diferencia es que al determinar la concentración molal, el cálculo no se realiza por el volumen de la solución, como en la detección de la molaridad, sino por la masa del solvente.
Información general sobre soluciones y solubilidad
Un sistema homogéneo se llama solución verdadera,que incluye una serie de componentes que son independientes entre sí. Uno de ellos se considera disolvente y el resto son sustancias disueltas en él. El solvente es la sustancia que más se encuentra en la solución.
Solubilidad: la capacidad de una sustancia para formarse.Los sistemas homogéneos con otras sustancias son soluciones en las que se encuentra en forma de átomos, iones, moléculas o partículas individuales. La concentración es una medida de solubilidad.
Por tanto, la solubilidad es la capacidad de las sustancias para distribuirse uniformemente en forma de partículas elementales por todo el volumen del disolvente.
Las verdaderas soluciones se clasifican de la siguiente manera:
- por el tipo de disolvente: no acuoso y acuoso;
- por el tipo de soluto - soluciones de gases, ácidos, álcalis, sales, etc.;
- para la interacción con la corriente eléctrica: electrolitos (sustancias que tienen conductividad eléctrica) y no electrolitos (sustancias que no son capaces de conductividad eléctrica);
- por concentración - diluido y concentrado.
Concentración y formas de expresarlo
1. Porcentaje de concentración (expresado en%): indica cuántos gramos de soluto hay en 100 gramos de solución.
2. La concentración molar es el número de gramos-moles por 1 litro de solución. Muestra cuántas moléculas de gramo hay en 1 litro de una solución de sustancia.
3. La concentración normal es el número de equivalentes en gramos por litro de solución. Muestra cuántos equivalentes en gramos de un soluto hay en 1 litro de solución.
4. La concentración molar muestra la cantidad de soluto en moles que cae en 1 kilogramo de disolvente.
5. El título determina el contenido (en gramos) de una sustancia que se disuelve en 1 mililitro de solución.
La concentración molar y molal son diferentes entre sí. Consideremos sus características individuales.
Concentración molar
La fórmula para su determinación:
Cv = (v / V), donde
v es la cantidad de sustancia disuelta, mol;
V es el volumen total de la solución, litro om3.
Por ejemplo, el registro "solución 0,1 M de H2Con4 " dice que en 1 litro de tal solución hay 0.1 mol (9.8 gramos) de ácido sulfúrico.
Concentración molar
Siempre debe tenerse en cuenta que las concentraciones molares y molares tienen significados completamente diferentes.
¿Cuál es la concentración molar de una solución? La fórmula para su definición es la siguiente:
Cm = (v / m), donde
v es la cantidad de sustancia disuelta, mol;
m es la masa del solvente, kg.
Por ejemplo, escribir una solución de NaOH 0,2 M significa que se disuelven 0,2 mol de NaOH en 1 kilogramo de agua (en este caso, es un disolvente).
Fórmulas adicionales necesarias para los cálculos
Puede que se necesite mucha información auxiliar para calcular la concentración molal. A continuación se presentan fórmulas que pueden resultar útiles para resolver problemas básicos.
La cantidad de una sustancia ν se entiende como un cierto número de átomos, electrones, moléculas, iones u otras partículas.
v = m / M = N / NA= V / Vmetrodónde:
- m es la masa del compuesto, go kg;
- M es masa molar, g (o kg) / mol;
- N es el número de unidades estructurales;
- HA - el número de unidades estructurales en 1 mol de sustancia, constante de Avogadro: 6.02 . 1023 Topo- 1;
- V - volumen total, lo m3;
- Enmetro - volumen molar, l / mol om3/ mol.
Este último se calcula mediante la fórmula:
Enmetro= RT / P, donde
- R - constante, 8,314 J / (mol . A);
- T es la temperatura del gas, K;
- P - presión de gas, Pa.
Ejemplos de problemas de molaridad y molalidad. Problema número 1
Determine la concentración molar de hidróxido de potasio en una solución de 500 ml. La masa de KOH en solución es de 20 gramos.
Definición
La masa molar de hidróxido de potasio es:
MKOH = 39 + 16 + 1 = 56 g / mol.
Calculamos la cantidad de hidróxido de potasio que contiene la solución:
ν (KOH) = m / M = 20/56 = 0,36 mol.
Tenemos en cuenta que el volumen de la solución debe expresarse en litros:
500 ml = 500/1000 = 0,5 litros.
Determine la concentración molar de hidróxido de potasio:
Cv (KOH) = v (KOH) / V (KOH) = 0,36 / 0,5 = 0,72 mol / litro.
Problema número 2
Cuánto óxido de azufre (IV) en condiciones normales(es decir, cuando P = 101325 Pa y T = 273 K) que necesita tomar para preparar una solución de ácido sulfuroso con una concentración de 2.5 mol / litro con un volumen de 5 litros?
Definición
Determine cuánto ácido sulfuroso contiene la solución:
ν (H2Con3) = Cv (H2Con3) ∙ V (solución) = 2.5 ∙ 5 = 12.5 mol.
La ecuación para la obtención de ácido sulfuroso es la siguiente:
Con2 + H2O = H2Con3
De acuerdo a esto:
ν (ASÍ2) = ν (H2Con3);
ν (ASÍ2) = 12,5 mol.
Teniendo en cuenta que en condiciones normales 1 mol de gas tiene un volumen de 22,4 litros, calculamos el volumen de óxido de azufre:
V (ASÍ2) = ν (ASÍ2) ∙ 22,4 = 12,5 ∙ 22,4 = 280 litros.
Problema número 3
Determine la concentración molar de NaOH en la solución con su fracción de masa igual al 25.5% y una densidad de 1.25 g / ml.
Definición
Tomamos una solución de 1 litro como muestra y determinamos su masa:
m (solución) = V (solución) ∙ p (solución) = 1000 ∙ 1.25 = 1250 gramos.
Calculamos cuánto álcali hay en la muestra por peso:
m (NaOH) = (w ∙ m (solución)) / 100% = (25.5 ∙ 1250) / 100 = 319 gramos.
La masa molar del hidróxido de sodio es:
MNaOH = 23 + 16 + 1 = 40 g / mol.
Calculamos la cantidad de hidróxido de sodio que contiene la muestra:
v (NaOH) = m / M = 319/40 = 8 mol.
Determine la concentración molar de álcali:
Cv (NaOH) = v / V = 8/1 = 8 mol / litro.
Problema número 4
Se disolvieron 10 gramos de sal de NaCl en agua (100 gramos). Establezca la concentración de la solución (molar).
Definición
La masa molar de NaCl es:
MNaCl = 23 + 35 = 58 g / mol.
La cantidad de NaCl contenida en la solución:
ν (NaCl) = m / M = 10/58 = 0,17 mol.
En este caso, el disolvente es agua:
100 gramos de agua = 100/1000 = 0,1 kg N2Acerca de en esta solución.
La concentración molar de la solución será:
Cm (NaCl) = v (NaCl) / m (agua) = 0,17 / 0,1 = 1,7 mol / kg.
Problema número 5
Determine la concentración molar de una solución alcalina de NaOH al 15%.
Definición
15% de solución alcalina significa que de cada 100gramos de solución contienen 15 gramos de NaOH y 85 gramos de agua. O que cada 100 kilogramos de solución contiene 15 kilogramos de NaOH y 85 kilogramos de agua. Para prepararlo se necesitan 85 gramos (kilogramos) de H2Disuelva 15 gramos (kilogramo) de álcali.
La masa molar del hidróxido de sodio es:
MNaOH = 23 + 16 + 1 = 40 g / mol.
Ahora encontramos la cantidad de hidróxido de sodio en la solución:
ν = m / M = 15/40 = 0.375 mol.
Masa de disolvente (agua) en kilogramos:
85 gramos H2O = 85/1000 = 0,085 kg N2Acerca de en esta solución.
Después de eso, se determina la concentración molal:
Cm = (ν / m) = 0.375 / 0.085 = 4.41 mol / kg.
De acuerdo con estos problemas típicos, la mayoría de los demás pueden resolverse para la determinación de la molalidad y la molaridad.
