Molaarsus ja molaalsus on keemias mõlemad olulised kontsentratsiooni mõõdud, kuid neil on keskkonnatingimustest olenevalt väga erinevad eesmärgid. Molaarsus mõõdab lahustunud aine moolide suhet lahuse kogumahu suhtes, mis muudab selle laboritöö jaoks mugavaks, samas kui molaalsus keskendub lahusti massile, pakkudes stabiilset mõõtmist, mis ignoreerib temperatuuri või rõhu muutusi.
Esiletused
Molaarsus (M) on defineeritud mahu järgi; molaarsus (m) on defineeritud massi järgi.
Molaalsus on keemis- või külmumistemperatuuridega katsete puhul „lähieesmärk”.
Molaarsust on laboris lihtsam kasutada, kuid see on temperatuuri laienemise suhtes tundlik.
Lahjendatud vesilahustes on need kaks väärtust väga sarnased, kuid erinevad kontsentratsiooni suurenedes.
Mis on Molaarsus?
Kontsentratsioon, mis on väljendatud lahustunud aine moolide arvuna liitri kogulahuse kohta.
See on laborikeskkonnas kõige levinum viis kontsentratsiooni väljendamiseks.
Väärtus arvutatakse segu lõppmahu põhjal.
Molaarsust tähistatakse suure tähega "M" või ühikutega mol/L.
Mõõtekolbi kasutatakse tavaliselt kindla molaarsusega lahuste valmistamiseks.
Kuna vedelikud kuumutamisel paisuvad, muutuvad molaarsuse väärtused temperatuuri kõikumisel.
Mis on Molaalsus?
Kontsentratsioon, mis on väljendatud lahustunud aine moolide arvuna ühe kilogrammi lahusti kohta.
See arvutatakse ainult lahusti massi, mitte kogu lahuse massi põhjal.
See mõõt jääb konstantseks olenemata temperatuuri või rõhu muutustest.
Molaarsust tähistatakse väiketähega, kursiivis 'm' või ühikuga mol/kg.
See on eelistatud ühik kolligatiivsete omaduste, näiteks keemistemperatuuri tõusu arvutamiseks.
Ettevalmistus nõuab lahusti kaalumiseks tasakaalu, mitte mahu mõõtmiseks kolbi.
Võrdlustabel
Funktsioon
Molaarsus
Molaalsus
Sümbol
M
m
Nimetaja ühik
Lahuse liitrid (L)
Kilogrammid lahustit (kg)
Temperatuuritundlikkus
Väga tundlik (mahu muutused)
Sõltumatu (mass jääb konstantseks)
Mõõtevahend
Mõõtekolb
Analüütiline kaal
Peamine kasutusjuhtum
Üldine laboritiitrimine ja reaktsioonid
Füüsikaline keemia ja termodünaamika
Ettevalmistamise lihtsus
Lihtsam vedelate reagentide jaoks
Täpsem äärmuslike tingimuste jaoks
Üksikasjalik võrdlus
Maht vs mass
Põhiline erinevus seisneb selles, mida fraktsiooni põhjas mõõdetakse. Molaarsus vaatleb kogu ruumi, mille lahus kolvis hõivab, hõlmates nii vedelikku kui ka lahustunud tahkeid aineid. Molaalsus ignoreerib kogumahtu ja keskendub rangelt lahusti kaalule, muutes selle osakeste suhte "puhtamaks" vaatlemiseks.
Temperatuuritegur
Temperatuur on molaarsuse suurim vaenlane. Lahuse soojenedes vedelik paisub, suurendades mahtu ja vähendades efektiivselt molaarsust, isegi kui lahustunud ainet ei eemaldatud. Kuna mass kuumutamisega ei muutu, jääb molaarsus muutumatuks, mistõttu teadlased kasutavad seda katsetes, mis hõlmavad ainete kuumutamist või jahutamist laias temperatuurivahemikus.
Laboratoorne rakendus
Tavapärases keemialaboris on molaarsus ülioluline, sest vedeliku valamine mõõtesilindrisse või pipetti on palju kiirem kui lahusti kaalumine kaalul. Enamik reaktsioone viiakse läbi toatemperatuuril, kus mahu kõikumised on tühised. Spetsialiseeritud valdkondades, nagu krüogeenika või kõrgsurvefüüsika, muutub molaalsuse täpsus aga hädavajalikuks.
Kolligatiivsed omadused
Lahustuvate ainete mõju lahusti füüsikalistele piiridele – näiteks kuidas sool alandab vee külmumistemperatuuri – uurimisel on molaalsus nõutav ühik. Need omadused sõltuvad lahustunud aine osakeste ja lahusti osakeste suhtest. Molaarsuse kasutamine nendes valemites tooks kaasa vigu, kuna lahuse tihedus muutub keemis- või külmumistemperatuuri saavutamisel.
Plussid ja miinused
Molaarsus
Eelised
+Lihtne maht mõõta
+Tiitrimise standard
+Mugav lahjendamiseks
+Laialdaselt tunnustatud
Kinnitatud
−Temperatuurist sõltuv
−Rõhust sõltuv
−Vähem täpne äärmustes
−Vajab mahulist klaasnõusid
Molaalsus
Eelised
+Temperatuurist sõltumatu
+Rõhust sõltumatu
+Füüsika jaoks täpsem
+Kolligatiivse töö jaoks hädavajalik
Kinnitatud
−Massi on raskem mõõta
−Bioloogias vähem levinud
−Tihedus peab olema teada
−Aeganõudvam
Tavalised eksiarvamused
Müüt
Molaarsus ja molaalsus on vee puhul põhimõtteliselt sama asi.
Tõelisus
Väga lahjendatud vesilahustes toatemperatuuril on nende väärtused peaaegu identsed, kuna 1 liiter vett kaalub umbes 1 kilogrammi. Kontsentratsiooni suurenedes või temperatuuri muutudes hakkavad need arvud aga märkimisväärselt erinema.
Müüt
Molaarse lahuse valmistamiseks võite kasutada mõõtkolbi.
Tõelisus
Mõõtekolb mõõdab kogumahtu, mis on molaarsuse jaoks. Molaarsuse mõõtmiseks tuleb lahustit enne lahustunud ainega segamist eraldi kaaluda, et tagada masside täpne suhe.
Müüt
Molaalsus on lihtsalt molaarsuse "teaduslikum" versioon.
Tõelisus
Kumbki pole oma olemuselt parem; need on erinevad tööriistad. Molaarsus on stöhhiomeetria mahumõõtur, molaalsus aga termodünaamika gravimeetriline tööriist. Valik sõltub täielikult sellest, kas katse temperatuur püsib konstantsena.
Müüt
Kui lisan rohkem lahustunud ainet, jääb molaarsus samaks.
Tõelisus
Ei, nii molaarsus kui ka molaalsus suurenevad, kui lisada rohkem lahustunud ainet. Erinevus seisneb selles, et molaalsus ei muutu ainult temperatuuri muutmisel, molaarsus aga muutub.
Keemistemperatuuri tõusu määramiseks tuleks alati kasutada molaarsust. Kuna keemisega kaasneb temperatuuri märkimisväärne tõus, siis lahuse maht laieneb, mis muudab katse keskel molaarsust. Massipõhise molaalsuse kasutamine tagab, et kontsentratsiooni väärtus jääb vedeliku soojenedes konstantseks.
Kuidas teisendada molaarsus molaalsuseks?
Nende kahe vahel teisendamiseks peate teadma lahuse tihedust. Kõigepealt kasutage molaarsust lahustunud aine massi leidmiseks ja seejärel tihedust lahuse kogumassi leidmiseks. Lahustunud aine massi lahutamine kogumassist annab teile lahusti massi, mis võimaldab teil arvutada molaalsust.
Miks molaarsus temperatuuriga muutub?
Molaarsus põhineb lahuse mahul. Enamik vedelikke paisub soojuse abil, mis tähendab, et nad võtavad soojemaks muutudes rohkem ruumi. Kuna lahustunud aine moolide arv jääb samaks, kuid maht (nimetaja) suureneb, väheneb üldine molaarsus temperatuuri tõustes.
Kas molaarsus või molaalsus on suurem?
Enamasti on molaarsus vesilahuste puhul veidi suurem kui molaarsus. Selle põhjuseks on asjaolu, et kogu lahuse maht (molaarsuse nimetaja) on tavaliselt veidi suurem kui lahusti mass (molaalsuse nimetaja), kui tihedus on umbes 1 g/ml. See võib aga muutuda sõltuvalt kasutatava lahustunud aine tihedusest.
Mis on molaarsuse ühikud?
Molaarsust väljendatakse moolides liitri kohta (mol/L). Lühidalt öeldes kasutavad teadlased suurt tähte 'M'. Näiteks '2M HCl' lahus sisaldab kaks mooli vesinikkloriidhapet iga liitri lahuse kogumahu kohta.
Millised on molaalsuse ühikud?
Molaarsust mõõdetakse moolides kilogrammi kohta (mol/kg). Selle lühend on väiketäht 'm', mis on sageli kursiivis. '0,5 m' lahus sisaldab pool mooli lahustunud ainet iga segus kasutatud puhta lahusti kilogrammi kohta.
Kas molaalsust saab kasutada gaaside puhul?
Gaaside puhul kasutatakse molaarsust harva, kuna gaase mõõdetakse tavaliselt mahu, rõhu ja temperatuuri järgi ideaalse gaasi seaduse abil. Kuna gaasi maht muutub rõhuga nii drastiliselt, on gaasifaasi keemias levinumad ühikud molaarsus või moolfraktsioon.
Kas molaalsus hõlmab lahustunud aine massi?
Ei, ja see on tavaline segaduse allikas. Molaarsuse nimetaja on rangelt *lahusti* (lahustava vedeliku) mass, mitte lahuse kogumass. See teebki sellest fikseeritud suhte, olenemata sellest, kuidas lahustunud aine võib mõjutada kogumahtu või -tihedust.
Millal eelistatakse molaarsust molaalsusele?
Molaarsust eelistatakse peaaegu kõigis vedeliku-vedeliku reaktsioonidega seotud analüütilistes keemiates. Tiitrimisel on palju lihtsam mõõta 25 ml vedelikku kui kaaluda seda vedelikku kaalul, eriti kui töötate paljude proovidega kiire tempoga keskkonnas.
Kas molaalsuse puhul on 'm' sama mis massi puhul 'm'?
Ei, kuigi mõlemad kasutavad tähte 'm', tähistab 'm' kontsentratsiooni kontekstis molaalsust. Segaduse vältimiseks kirjutavad keemikud molaalsuse sümboli (*m*) tavaliselt kursiivis ja jätavad massisümboli standardiks 'm' või kasutavad selgesõnaliseks märkimiseks 'mass'.
Otsus
Molaarsust tuleks kasutada igapäevases laboritöös ja tiitrimistes, kus temperatuur on stabiilne ja mahtu on lihtne mõõta. Molaarsust tuleks kasutada siis, kui teie uurimistöö hõlmab olulisi temperatuurimuutusi või kui arvutate spetsiifilisi füüsikalisi konstante, näiteks keemistemperatuuri tõusu.