Моляр концентраци, шингэрүүлэлт ба уусмалын стехиометр

Моляр концентраци нь уусмалын литр тутмын молийг тоолдог

Моляр концентраци, өөрөөр бодисын хэмжээний концентраци нь уусагдагч бодисын молиор илэрхийлсэн хэмжээг уусмалын литрээр илэрхийлсэн эзлэхүүнд хуваасан хэмжээ юм: c = n/V, mol/L-ээр, ихэвчлэн M гэж бичнэ. 0.250 mol/L глюкозын уусмал нь эцсийн уусмалын литр бүрд 0.250 mol глюкоз агуулна. Дөрвөлжин хаалт нь [Cl⁻] шиг төрлийн молийн концентрацийг тэмдэглэнэ.

Эзлэхүүн нь уусагчийн биш, уусмалын эзлэхүүн. Уусагдагч бодисыг яг 1.000 L усанд уусгахад нийт эзлэхүүн ерөнхийдөө 1.000 L болдоггүй, иймээс уусмалыг хэмжсэн эзлэхүүнтэй ус нэмэх замаар биш эзлэхүүн хэмжигч колбын шалгуурын тэмдэг хүртэл нөхөж бэлтгэдэг.

Хүчтэй электролитын хувьд ионы концентраци томьёоноос гарна. 0.150 mol/L CaCl₂ уусмал нь Ca²⁺-д 0.150 mol/L, Cl⁻-д 0.300 mol/L, учир нь томьёоны нэгж бүр хоёр хлоридын ион ялгаруулдаг. Уусмал халахад тэлдэг тул моляр концентраци температураас бага зэрэг хамаарч өөрчлөгддөг.

Жигнэсэн хатуу бодисоос уусмал бэлтгэх

Шаардлагатай хэмжээ n = c × V, жигнэх масс n × M, энд M нь молийн масс. Хатуу бодисыг жигнэж, эцсийн эзлэхүүнээс бага усанд уусгаж, стаканыг колбонд зайж эзлэхүүн хэмжигч колбонд шилжүүлж, тэмдэг хүртэл шингэрүүлж, эргүүлэн хольж.

Бодит жишээ: зэс(II) сульфатын пентагидрат CuSO₄·5H₂O-ийн хөх талстаас 0.0800 mol/L зэс(II) сульфатын 250.0 mL бэлтгэ. Аравтын хоёр оронд бөөрөнхийлсөн IUPAC-ийн стандарт атомын жингээр (Cu 63.55, S 32.06, O 16.00, H 1.01) гидратын молийн масс 63.55 + 32.06 + 4(16.00) + 5(18.02) = 249.71 g/mol.

n = 0.0800 mol/L × 0.2500 L = 0.02000 mol. Масс = 0.02000 mol × 249.71 g/mol = 4.994 g, иймээс пентагидратаас 4.99 g жигнэ. Томьёоны нэгж бүр нэг Cu²⁺ ба нэг SO₄²⁻ нийлүүлсээр байх боловч талстжсан ус нь таны жигнэх массад нэмэгдэнэ. Хэрэв усгүй молийн масс 159.61 g/mol-ийг ашиглан гидратаас 3.19 g жигнэсэн бол уусмал ердөө 0.0511 mol/L болж, ойролцоогоор 36% хэт шингэн байх байсан.

C₁V₁ = C₂V₂-аар анхны уусмалыг шингэрүүлэх

Уусагч нэмэх нь эзлэхүүнийг өөрчилдөг боловч уусагдагч бодисын хэмжээг өөрчилдөггүй. Шингэрүүлэхийн өмнө ба дараа n = cV тул C₁V₁ = C₂V₂, энд 1 нь анхны уусмал, 2 нь шингэрүүлсэн уусмалыг заана. Хоёр эзлэхүүн ижил нэгжтэй бол аль ч эзлэхүүний нэгж ажиллана, учир нь нэгжүүд хураагдана.

Бодит жишээ: танд 0.360 mol/L натрийн хлоридын 500.0 mL хэрэгтэй, 2.40 mol/L анхны уусмал байна. V₁ = C₂V₂ ÷ C₁ = (0.360 mol/L × 500.0 mL) ÷ 2.40 mol/L = 75.0 mL. Шалгалт: анхны уусмал 2.40 ÷ 0.360 = 6.67 дахин өтгөн, иймээс танд эцсийн эзлэхүүний долоогийн нэг орчим хэрэгтэй, 500.0 mL ÷ 6.67 = 75.0 mL.

75.0 mL анхны уусмалыг 500-mL эзлэхүүн хэмжигч колбонд хэмжиж хийгээд тэмдэг хүртэл шингэрүүл. Зүгээр л 425.0 mL ус нэмж болохгүй: уусмалуудын эзлэхүүн хатуу нэмэгддэггүй бөгөөд C₂ нь эцсийн эзлэхүүнд хамаарна. Өтгөн хүчлийг шингэрүүлэхдээ ус руу хүчил нэм, хүчил рүү ус бүү нэм, учир нь ялгарах дулаан цацаж болно.

Уусмалын стехиометр: эзлэхүүнээс моль руу, буцаад

Уусмалуудын хоорондын урвалд моляр концентраци эзлэхүүнийг n = c × V-ээр моль руу хөрвүүлнэ. Тэнцүүлсэн тэгшитгэлийн молийн харьцаа массад суурилсан стехиометрт яг адил хэрэглэгдэх бөгөөд шаардлагатай бол хоёр дахь моляр концентраци эзлэхүүн рүү буцааж хөрвүүлнэ.

Бодит жишээ: 0.125 mol/L барийн хлоридын ямар эзлэхүүн 0.0850 mol/L натрийн сульфатын 40.0 mL доторх бүх сульфатыг тунадасжуулах вэ, мөн хэдэн массын барийн сульфат үүсэх вэ? Цэвэр ионы тэгшитгэл Ba²⁺(aq) + SO₄²⁻(aq) → BaSO₄(s). n(SO₄²⁻) = 0.0850 mol/L × 0.0400 L = 3.40 × 10⁻³ mol. Харьцаа 1:1, BaCl₂ бүр нэг Ba²⁺ нийлүүлдэг тул V = 3.40 × 10⁻³ mol ÷ 0.125 mol/L = 0.0272 L, өөрөөр 27.2 mL.

BaSO₄-ийн молийн масс (Ba 137.33, S 32.06, O 16.00) 233.39 g/mol, иймээс үүссэн масс 3.40 × 10⁻³ mol × 233.39 g/mol = 0.794 g. Хариулт бүр 0.0850 mol/L, 40.0 mL, 0.125 mol/L-ээр тодорхойлогдох ач холбогдолтой гурван цифртэй.

Титрлэлт: бюреткийн заалтыг концентраци болгох

Титрлэлтэнд концентраци нь мэдэгдэж буй уусмалыг, титрантыг, бюреткээс хэмжсэн эзлэхүүнтэй дээжинд урвал дуустал нэмнэ. Эквивалентын цэг нь нэмсэн титрантын хэмжээ дээжтэй стехиометрийн харьцаагаар таарах цэг. Төгсгөлийн цэг нь заалт өнгө өөрчлөх цэг бөгөөд тохиромжтой заалт хоёрыг бараг давхцуулдаг.

Бодит жишээ: концентраци нь үл мэдэгдэх барийн гидроксидын уусмалын 20.00 mL дээж нь фенолфталеины төгсгөлийн цэгт хүрэхийн тулд 0.1208 mol/L давсны хүчлийн 28.36 mL шаардана. 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, ач холбогдолтой дөрвөн цифртэй.

2 гэсэн үржигдэхүүн чухал. Урвалыг 1:1 гэж үзвэл 0.1713 mol/L гарах байсан, энэ нь үнэн утгаас хоёр дахин их бөгөөд иймээс титрлэлтэд C₁V₁ = C₂V₂-ийг хэрэглэж болохгүй. Титрантын өөрийн концентрацийг урьдчилан стандартчилалаар, жигнэсэн анхдагч стандартын эсрэг титрлэж тогтоодог; хүчлүүдэд натрийн карбонат түгээмэл сонголт.

Концентрацийн алдаанууд ба тэдгээрийг хэрхэн олж харах

Концентрацийн ихэнх алдаа нь нэгж эсвэл зохиомжийн алдаа. Хэмжигдэхүүн бүрт нэгж бичиж, үр дүн хүлээгдэж буй чиглэлд шилжиж байгааг шалгах нь бараг бүгдийг нь барина.

Шингэрүүлсэн уусмал нь анхны уусмалаасаа бага концентрацитай байх ёстой, гидратад жигнэсэн масс усгүй давсныхаас их байх ёстой, мөн титрантын эзлэхүүн бюреткийн хүрээнд байх ёстой. Эдгээрийн аль нэгийг зөрчсөн үр дүн дахин нягтлахад үнэтэй.

• n = c × V-д c нь mol/L үед миллилитр ашиглах. Эхлээд литр руу хөрвүүл; mL × mol/L нь mol өгдөггүй.
• Уусмалын эцсийн эзлэхүүний оронд уусагчийн эзлэхүүнийг ашиглах.
• Гидратад усгүй молийн массыг ашиглах.
• C₁V₁ = C₂V₂-ийг урвалд хэрэглэх. Энэ нь зөвхөн шингэрүүлэлтийг дүрсэлдэг; урвалуудад моль болон молийн харьцаагаар яв.
• Ионы олон дахин байдлыг мартах, жишээлбэл 0.150 mol/L CaCl₂-ийг Cl⁻-д 0.150 mol/L гэж үзэх.
• Эцсийн эзлэхүүн хүртэл шингэрүүлэхийн оронд эцсийн эзлэхүүнтэй тэнцэх ус нэмэх.