Molaritatea, diluzioa eta disoluzioen estekiometria

Molaritateak disoluzio-litro bakoitzeko molak zenbatzen ditu

Molaritateak, kantitate-kontzentrazio ere deitua, solutu-kantitatea moletan zati disoluzio-bolumena litrotan da: c = n/V, mol/L-tan, askotan M idatzia. 0.250 mol/L-ko glukosa-disoluzio batek 0.250 mol glukosa ditu azken disoluzioaren litro bakoitzean. Kortxete artekoek espezie baten kontzentrazio molarra adierazten dute, [Cl⁻] bezala.

Bolumena disoluzioaren bolumena da, ez disolbatzailearena. Solutu bat zehazki 1.000 L uretan disolbatzeak orokorrean 1.000 L ez den bolumen osoa ematen du, beraz disoluzioak bolumen-matraze bateko kalibrazio-marka arte osatzen dira, ur-bolumen neurtu bat gehituz baino.

Elektrolito indartsu baterako, ioi-kontzentrazioak formulatik ateratzen dira. 0.150 mol/L-ko CaCl₂ disoluzio bat 0.150 mol/L da Ca²⁺-n eta 0.300 mol/L Cl⁻-n, formula-unitate bakoitzak bi kloruro-ioi askatzen dituelako. Molaritatea ere apur bat aldatzen da tenperaturarekin, disoluzioak berotzean hedatzen direlako.

Disoluzioa solido pisatu batetik prestatzea

Behar den kantitatea n = c × V da, eta pisatu beharreko masa n × M, M masa molarra izanik. Pisatu solidoa, disolbatu azken bolumena baino ur gutxiagotan, transferitu bolumen-matraze batera hortzontzia matrazean garbituz, diluitu markara arte eta nahastu irauliz.

Adibide landua: prestatu 250.0 mL kobre(II) sulfatoaren 0.0800 mol/L, kobre(II) sulfato pentahidratoaren, CuSO₄·5H₂O, kristal urdinetatik. IUPAC-en pisu atomiko estandarrak bi hamartarretara biribilduta erabiliz (Cu 63.55, S 32.06, O 16.00, H 1.01), hidratoaren masa molarra 63.55 + 32.06 + 4(16.00) + 5(18.02) = 249.71 g/mol da.

n = 0.0800 mol/L × 0.2500 L = 0.02000 mol. Masa = 0.02000 mol × 249.71 g/mol = 4.994 g, beraz pisatu 4.99 g pentahidrato. Formula-unitate bakoitzak Cu²⁺ bat eta SO₄²⁻ bat ematen ditu oraindik, baina hidratazio-urak pisatzen duzun masari gehitzen dio. Masa molar anhidroa erabili bazenu, 159.61 g/mol, eta hidratoaren 3.19 g pisatu, disoluzioa 0.0511 mol/L bakarrik izango litzateke, 36% inguru diluituegia.

Stock-disoluzio bat diluitzea C₁V₁ = C₂V₂ erabiliz

Disolbatzailea gehitzeak bolumena aldatzen du baina ez solutu-kantitatea. Diluzioaren aurretik eta ondoren n = cV denez, C₁V₁ = C₂V₂, non 1 stock-ari dagokion eta 2 disoluzio diluituari. Edozein bolumen-unitatek balio du bi bolumenek berbera erabiltzen badute, unitateak deuseztatzen direlako.

Adibide landua: 500.0 mL sodio kloruroaren 0.360 mol/L behar dituzu eta 2.40 mol/L-ko stock bat duzu. V₁ = C₂V₂ ÷ C₁ = (0.360 mol/L × 500.0 mL) ÷ 2.40 mol/L = 75.0 mL. Egiaztapena: stock-a 2.40 ÷ 0.360 = 6.67 aldiz kontzentratuagoa da, beraz azken bolumenaren zazpirenaren bat behar duzu, eta 500.0 mL ÷ 6.67 = 75.0 mL.

Neurtu 75.0 mL stock 500 mL-ko bolumen-matraze batean eta diluitu markara arte. Ez gehitu besterik gabe 425.0 mL ur: disoluzioen bolumenak ez dira zorrozki gehigarriak, eta C₂ azken bolumenari dagokio. Azido kontzentratu bat diluitzean, gehitu azidoa uretara eta ez ura azidoari, askatutako beroak isuria sor dezakeelako.

Disoluzioen estekiometria: bolumenetik moletara eta atzera

Disoluzioen arteko erreakzioetan, molaritateak bolumena moletara bihurtzen du n = c × V bidez. Ekuazio doituko mol-ratioa orduan masan oinarritutako estekiometrian bezala aplikatzen da, eta bigarren molaritate batek bolumen batera bihurtzen du atzera beharrezkoa bada.

Adibide landua: zer bolumen bario kloruro 0.125 mol/L-k prezipitatzen du sulfato guztia 40.0 mL sodio sulfato 0.0850 mol/L-tik, eta zer bario sulfato-masa eratzen da? Ekuazio ioniko garbia Ba²⁺(aq) + SO₄²⁻(aq) → BaSO₄(s) da. n(SO₄²⁻) = 0.0850 mol/L × 0.0400 L = 3.40 × 10⁻³ mol. Ratioa 1:1 da, eta BaCl₂ bakoitzak Ba²⁺ bat ematen du, beraz V = 3.40 × 10⁻³ mol ÷ 0.125 mol/L = 0.0272 L, edo 27.2 mL.

BaSO₄-ren masa molarra (Ba 137.33, S 32.06, O 16.00) 233.39 g/mol da, beraz eratutako masa 3.40 × 10⁻³ mol × 233.39 g/mol = 0.794 g da. Erantzun bakoitzak hiru zifra esanguratsu ditu, 0.0850 mol/L, 40.0 mL eta 0.125 mol/L-k ezarriak.

Balorazioa: bureta-irakurketa kontzentrazio bihurtzea

Balorazio batean, kontzentrazio ezaguneko disoluzio bat, baloratzailea, buretatik gehitzen zaio neurtutako lagin-bolumen bati erreakzioa osatu arte. Baliokidetasun-puntua gehitutako baloratzaile-kantitatea laginarekin ratio estekiometrikoan bat datorren puntua da. Amaiera-puntua adierazleak kolorea aldatzen duen puntua da, eta adierazle egoki batek biak ia bat etortzen ditu.

Adibide landua: kontzentrazio ezezaguneko bario hidroxido-disoluzioaren 20.00 mL-ko lagin batek 28.36 mL azido klorhidriko 0.1208 mol/L behar ditu fenolftaleinaren amaiera-puntura iristeko. Ba(OH)₂(aq) + 2 HCl(aq) → BaCl₂(aq) + 2 H₂O(l). n(HCl) = 0.1208 mol/L × 0.02836 L = 3.426 × 10⁻³ mol. n(Ba(OH)₂) = 3.426 × 10⁻³ mol ÷ 2 = 1.713 × 10⁻³ mol. c(Ba(OH)₂) = 1.713 × 10⁻³ mol ÷ 0.02000 L = 0.08565 mol/L, lau zifra esanguratsutara.

2ko faktoreak axola du. Erreakzioa 1:1 gisa tratatzeak 0.1713 mol/L emango luke, benetako balioaren bikoitza, eta horregatik C₁V₁ = C₂V₂ ez da balorazioetarako erabili behar. Baloratzailearen kontzentrazioa aurrez finkatzen da estandarizazioz, pisatutako patroi primario baten aurka baloratuz; sodio karbonatoa aukera arrunta da azidoentzat.

Kontzentrazio-akatsak eta nola antzeman

Kontzentrazio-akats gehienak unitate- edo prestaketa-akatsak dira. Kantitate guztietan unitateak idazteak, eta emaitza espero den norabidean mugitzen dela egiaztatzeak, ia guztiak harrapatzen ditu.

Disoluzio diluitu bat bere stock-a baino kontzentratuagoa ez izan behar da, hidrato baterako pisatutako masa gatz anhidroarena baino handiagoa izan behar da, eta baloratzaile-bolumen batek buretaren barrutiaren barruan egon behar du. Horietakoren bat hausten duen emaitza bati bigarren begiratu bat merezi du.

• Mililitroak n = c × V formulan erabiltzea c mol/L-tan dagoenean. Bihurtu litrotara lehenik; mL × mol/L ez da mol.
• Disolbatzailearen bolumena erabiltzea disoluzioaren azken bolumenaren ordez.
• Masa molar anhidroa hidrato baterako erabiltzea.
• C₁V₁ = C₂V₂ erreakzio bati aplikatzea. Diluzioa bakarrik deskribatzen du; erreakzioetarako, igaro moletatik eta mol-ratiotik.
• Ioi-ugaltasuna ahaztea, 0.150 mol/L CaCl₂ 0.150 mol/L Cl⁻-n gisa tratatzea adibidez.
• Azken ur-bolumena gehitzea azken bolumenera diluitu beharrean.