A molaritás és a molalitás egyaránt alapvető koncentrációmérők a kémiában, mégis nagyon eltérő célokat szolgálnak a környezeti feltételektől függően. A molaritás az oldott anyag móljainak számát méri az oldat teljes térfogatához viszonyítva, ami kényelmessé teszi a laboratóriumi munkát, míg a molalitás az oldószer tömegére összpontosít, stabil mérést biztosítva, amely figyelmen kívül hagyja a hőmérséklet vagy a nyomás változásait.
Kiemelt tartalmak
A molaritást (M) a térfogat, a molalitást (m) pedig a tömeg határozza meg.
A molalitás a forrásponttal vagy fagyásponttal kapcsolatos kísérletek „menőleges” vizsgálata.
A molaritás könnyebben használható laboratóriumban, de érzékeny a hőmérséklet-tágulásra.
két érték híg vizes oldatokban nagyon hasonló, de a koncentráció növekedésével eltérnek.
Mi az a Molaritás?
A koncentráció az oldott anyag móljainak száma literenként az összes oldatban.
Ez a leggyakoribb módja a koncentráció kifejezésének laboratóriumi környezetben.
Az értéket a keverék teljes végső térfogatának felhasználásával számítják ki.
A molaritást a nagybetűvel „M” vagy a mol/L mértékegységgel jelöljük.
A mérőlombikokat jellemzően egy adott molaritású oldatok elkészítésére használják.
Mivel a folyadékok melegítés hatására kitágulnak, a molaritási értékek a hőmérséklet ingadozásával változnak.
Mi az a Molalitás?
A koncentráció az oldott anyag móljainak száma kilogramm oldószerben kifejezve.
Kiszámítása csak az oldószer tömegét veszi figyelembe, nem a teljes oldatot.
Ez a mérés állandó marad, függetlenül a hőmérséklet vagy a nyomás változásától.
A molalitást kisbetűs, dőlt „m” vagy mol/kg mértékegységgel jelöljük.
Ez az előnyben részesített mértékegység a kolligatív tulajdonságok, például a forráspont-emelkedés kiszámításához.
Az előkészítéshez mérlegre van szükség az oldószer leméréséhez, nem pedig lombikra a térfogat méréséhez.
Összehasonlító táblázat
Funkció
Molaritás
Molalitás
Szimbólum
M
m
Nevező egység
Oldat literje (L)
Oldószer kilogrammja (kg)
Hőmérsékletérzékenység
Nagyon érzékeny (térfogatváltozások)
Független (a tömeg állandó marad)
Mérőeszköz
Mérőlombik
Analitikai mérleg
Elsődleges használati eset
Általános laboratóriumi titrálás és reakciók
Fizikai kémia és termodinamika
Könnyű előkészítés
Könnyebb folyékony reagensekhez
Pontosabb extrém körülmények között
Részletes összehasonlítás
Térfogat vs. tömeg
Az alapvető különbség abban rejlik, hogy mit mérünk a frakció alján. A molaritás az oldat által a lombikban elfoglalt teljes térfogatot vizsgálja, beleértve mind a folyadékot, mind az oldott szilárd anyagokat. A molalitás figyelmen kívül hagyja a teljes térfogatot, és szigorúan az oldószer súlyára koncentrál, így „tisztábban” vizsgálja a részecskék arányát.
A hőmérsékleti tényező
hőmérséklet a molaritás legnagyobb ellensége. Ahogy az oldat melegszik, a folyadék kitágul, növelve a térfogatát és hatékonyan csökkentve a molaritást, annak ellenére, hogy nem távolítottunk el oldott anyagot. Mivel a tömeg nem változik a hő hatására, a molaritás kőkeményen állandó marad, ezért használják a tudósok, amikor a kísérletek során anyagokat széles hőmérséklet-tartományban melegítenek vagy hűtenek.
Laboratóriumi alkalmazás
Egy átlagos kémiai laboratóriumban a molaritás a kulcskérdés, mivel sokkal gyorsabb egy folyadékot mérőhengerbe vagy pipettába önteni, mint egy oldószert kimérni egy mérlegen. A legtöbb reakciót szobahőmérsékleten hajtják végre, ahol a térfogatingadozások elhanyagolhatók. Azonban olyan speciális területeken, mint a kriogenika vagy a nagynyomású fizika, a molaritás pontossága nélkülözhetetlenné válik.
Kolligatív tulajdonságok
Amikor azt vizsgáljuk, hogy az oldott anyagok hogyan befolyásolják az oldószer fizikai határait – például hogyan csökkenti a só a víz fagyáspontját –, a molalitás a szükséges mértékegység. Ezek a tulajdonságok az oldott anyagok és az oldószer részecskék arányától függenek. A molaritás használata ezekben a képletekben hibákat eredményezne, mivel az oldat sűrűsége a forrás- vagy fagyáspontja elérésekor megváltozik.
Előnyök és hátrányok
Molaritás
Előnyök
+Könnyen mérhető térfogat
+Titrálási standard
+Hígításhoz kényelmes
+Széles körben elismert
Tartalom
−Hőmérsékletfüggő
−Nyomásfüggő
−Kevésbé pontos szélsőséges esetekben
−Térfogatmérő üvegeszközöket igényel
Molalitás
Előnyök
+Hőmérsékletfüggetlen
+Nyomásfüggetlen
+Pontosabb a fizikához
+Kolligatív munkához elengedhetetlen
Tartalom
−Nehezebb mérni a tömeget
−Ritkábban fordul elő a biológiában
−A sűrűséget ismerni kell
−Időigényesebb
Gyakori tévhitek
Mítosz
A molaritás és a molalitás alapvetően ugyanaz a víz esetében.
Valóság
Nagyon híg vizes oldatokban szobahőmérsékleten az értékeik közel azonosak, mivel 1 liter víz nagyjából 1 kilogrammot nyom. Azonban a koncentráció növekedésével vagy a hőmérséklet változásával ezek a számok jelentősen eltérni kezdenek egymástól.
mérőlombik a teljes térfogatot méri, ami a molaritást jelenti. A molaritás meghatározásához az oldószert külön kell lemérni egy mérlegen, mielőtt összekevernénk az oldott anyaggal, hogy biztosítsuk a pontos tömegarányt.
Mítosz
A molalitás csak a molaritás „tudományosabb” változata.
Valóság
Egyik sem eredendően jobb; különböző eszközök. A molaritás a sztöchiometria volumetrikus eszköze, míg a molalitás a termodinamika gravimetrikus eszköze. A választás teljes mértékben attól függ, hogy a kísérlet hőmérséklete állandó marad-e.
Mítosz
Ha több oldott anyagot adok hozzá, a molalitás ugyanaz marad.
Valóság
Nem, mind a molaritás, mind a molalitás növekedni fog, ha több oldott anyagot adunk hozzá. A különbség az, hogy a molalitás nem változik, ha csak a hőmérsékletet változtatjuk, míg a molaritás igen.
Gyakran Ismételt Kérdések
Melyiket használjam a forráspont emeléséhez?
forráspont emelkedéséhez mindig a molalitást kell használni. Mivel a forrás jelentős hőmérséklet-emelkedéssel jár, az oldat térfogata kitágul, ami a kísérlet közben megváltoztatja a molaritást. A tömegalapú molalitás használata biztosítja, hogy a koncentrációérték állandó maradjon, ahogy a folyadék felmelegszik.
Hogyan tudom a molaritást molalitássá alakítani?
A kettő közötti átváltáshoz ismerni kell az oldat sűrűségét. Először a molaritás alapján meghatározzuk az oldott anyag tömegét, majd a sűrűség alapján meghatározzuk az oldat teljes tömegét. Az oldott anyag tömegének a teljes tömegből való kivonása megadja az oldószer tömegét, amely lehetővé teszi a molalitás kiszámítását.
Miért változik a molaritás a hőmérséklettel?
molaritás az oldat térfogatán alapul. A legtöbb folyadék hőtágul, ami azt jelenti, hogy több helyet foglalnak el, ahogy melegszenek. Mivel az oldott anyag móljainak száma ugyanaz marad, de a térfogat (a nevező) növekszik, az összmolaritás a hőmérséklet emelkedésével csökken.
A molaritás vagy a molalitás magasabb?
A legtöbb esetben a molalitás valamivel magasabb, mint a vizes oldatok molaritása. Ez azért van, mert a teljes oldat térfogata (a molaritás nevezője) általában valamivel nagyobb, mint az oldószer önmagában vett tömege (a molalitás nevezője), amikor a sűrűség közel van 1 g/ml-hez. Ez azonban változhat a felhasznált oldott anyag sűrűségétől függően.
Mik a molaritás mértékegységei?
A molaritást mol/literben (mol/L) fejezzük ki. Röviden, a tudósok nagybetűvel írják, az „M”-et. Például egy „2M HCl” oldat két mol sósavat tartalmaz minden liter teljes oldattérfogatra vetítve.
Milyen mértékegységekben mérhető a molalitás?
molalitást mol/kilogrammban (mol/kg) mérik. Ennek rövidítése a kisbetűs „m”, gyakran dőlt betűvel szedve. Egy „0,5 m”-es oldat fél mol oldott anyagot tartalmaz a keverékben felhasznált minden kilogramm tiszta oldószerre vonatkoztatva.
Használható a molalitás gázokra?
A molalitást ritkán használják gázok esetében, mivel a gázokat jellemzően térfogat, nyomás és hőmérséklet alapján mérik az ideális gáz törvénye alapján. Mivel a gáz térfogata a nyomással ilyen drasztikusan változik, a molaritás vagy a móltört a gázfázisú kémiában gyakoribb mértékegységek.
A molalitás magában foglalja az oldott anyag tömegét is?
Nem, és ez egy gyakori félreértés. A molalitás nevezője szigorúan az *oldószer* (az oldódást végző folyadék) tömege, nem az oldat teljes tömege. Ez teszi rögzített aránysá, függetlenül attól, hogy az oldott anyag hogyan befolyásolja a teljes térfogatot vagy sűrűséget.
Mikor előnyösebb a molaritás a molalitással szemben?
molaritás szinte minden folyadék-folyadék reakciókat magában foglaló analitikai kémiában előnyös. Titrálás esetén sokkal könnyebb 25 ml folyadékot kimérni, mint mérlegen lemérni, különösen akkor, ha sok mintával dolgozunk egy gyors tempójú környezetben.
Ugyanaz-e a molalitásban szereplő „m” és a tömegben szereplő „m”?
Nem, bár mindkettő az „m” betűt használja a koncentráció kontextusában, az „m” a molalitást jelöli. A félreértések elkerülése végett a vegyészek általában dőlt betűvel szedik a molalitásjelet (*m*), és a tömegjelet standard „m”-ként megtartják, vagy a „tömeg” szót használják a pontosítás érdekében.
Ítélet
A mindennapi laboratóriumi munkához és titrálásokhoz, ahol a hőmérséklet stabil és a térfogat könnyen mérhető, használd a molaritást. Válts molaritásra, ha a kutatásod jelentős hőmérséklet-változásokkal jár, vagy ha specifikus fizikai állandókat, például forráspont-emelkedést számítasz ki.