Molariteti, holla dhe stekiometria e tretësirave

Molariteti numëron mole për litër tretësirë

Molariteti, i quajtur edhe përqendrim i sasisë, është sasia e lëndës së tretur në mole pjesëtuar me vëllimin e tretësirës në litra: c = n/V, në mol/L, shpesh shkruar M. Një tretësirë glukoze 0.250 mol/L përmban 0.250 mol glukozë në çdo litër të tretësirës përfundimtare. Kllapat katrore shënojnë përqendrimin molar të një specieje, si te [Cl⁻].

Vëllimi është vëllimi i tretësirës, jo i tretësit. Tretja e një lënde në saktësisht 1.000 L ujë përgjithësisht jep një vëllim total që nuk është 1.000 L, ndaj tretësirat plotësohen deri te vija e kalibrimit në një balonë vëllimore dhe jo duke shtuar një vëllim të matur uji.

Për një elektrolit të fortë, përqendrimet e joneve rrjedhin nga formula. Një tretësirë CaCl₂ 0.150 mol/L është 0.150 mol/L në Ca²⁺ dhe 0.300 mol/L në Cl⁻, sepse çdo njësi formule çliron dy jone klorur. Molariteti ndryshon pak edhe me temperaturën, sepse tretësirat zgjerohen kur ngrohen.

Përgatitja e një tretësire nga një lëndë e ngurtë e peshuar

Sasia e nevojshme është n = c × V dhe masa për t'u peshuar është n × M, ku M është masa molare. Pesho lëndën e ngurtë, tres në më pak ujë se vëllimi përfundimtar, transferoje në një balonë vëllimore duke shpëlarë gotën në balonë, plotëso deri te vija dhe përzie duke e kthyer përmbys.

Shembull i zgjidhur: përgatit 250.0 mL sulfat bakri(II) 0.0800 mol/L nga kristale blu të pentahidratit të sulfatit të bakrit(II), CuSO₄·5H₂O. Me peshat atomike standarde të IUPAC-ut të rrumbullakuara me dy shifra pas presjes (Cu 63.55, S 32.06, O 16.00, H 1.01), masa molare e hidratit është 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. Masa = 0.02000 mol × 249.71 g/mol = 4.994 g, ndaj pesho 4.99 g pentahidrat. Çdo njësi formule përsëri ofron një Cu²⁺ dhe një SO₄²⁻, por uji i hidratimit i shton masës që peshon. Po të përdorje masën molare anhidër, 159.61 g/mol, dhe të peshoje 3.19 g hidrat, tretësira do të ishte vetëm 0.0511 mol/L, rreth 36% tepër e holluar.

Holla e një tretësire bazë me C₁V₁ = C₂V₂

Shtimi i tretësit ndryshon vëllimin por jo sasinë e lëndës së tretur. Meqenëse n = cV para dhe pas hollimit, C₁V₁ = C₂V₂, ku 1 i referohet tretësirës bazë dhe 2 tretësirës së holluar. Çdo njësi vëllimi vlen nëse të dy vëllimet përdorin të njëjtën, sepse njësitë thjeshtohen.

Shembull i zgjidhur: të duhen 500.0 mL klorur natriumi 0.360 mol/L dhe ke një tretësirë bazë 2.40 mol/L. V₁ = C₂V₂ ÷ C₁ = (0.360 mol/L × 500.0 mL) ÷ 2.40 mol/L = 75.0 mL. Kontroll: tretësira bazë është 2.40 ÷ 0.360 = 6.67 herë më e përqendruar, ndaj të duhet rreth një e shtata e vëllimit përfundimtar, dhe 500.0 mL ÷ 6.67 = 75.0 mL.

Mat 75.0 mL tretësirë bazë në një balonë vëllimore 500 mL dhe plotëso deri te vija. Mos shto thjesht 425.0 mL ujë: vëllimet e tretësirave nuk mblidhen rreptësisht dhe C₂ i referohet vëllimit përfundimtar. Kur hollon një acid të përqendruar, shto acidin në ujë dhe jo ujin në acid, sepse nxehtësia e çliruar mund të shkaktojë spërkatje.

Stekiometria e tretësirave: nga vëllimi te molet dhe anasjelltas

Në reaksionet mes tretësirave, molariteti e shndërron vëllimin në mole përmes n = c × V. Raporti i moleve nga ekuacioni i barazuar zbatohet pastaj saktësisht si në stekiometrinë me bazë masën, dhe një molaritet i dytë e kthen sërish në vëllim nëse duhet.

Shembull i zgjidhur: sa vëllim klorur bariumi 0.125 mol/L precipiton gjithë sulfatin nga 40.0 mL sulfat natriumi 0.0850 mol/L, dhe sa masë sulfat bariumi formohet? Ekuacioni jonik neto është Ba²⁺(aq) + SO₄²⁻(aq) → BaSO₄(s). n(SO₄²⁻) = 0.0850 mol/L × 0.0400 L = 3.40 × 10⁻³ mol. Raporti është 1:1 dhe çdo BaCl₂ ofron një Ba²⁺, ndaj V = 3.40 × 10⁻³ mol ÷ 0.125 mol/L = 0.0272 L, ose 27.2 mL.

Masa molare e BaSO₄ (Ba 137.33, S 32.06, O 16.00) është 233.39 g/mol, ndaj masa e formuar është 3.40 × 10⁻³ mol × 233.39 g/mol = 0.794 g. Çdo përgjigje ka tri shifra domethënëse, të përcaktuara nga 0.0850 mol/L, 40.0 mL dhe 0.125 mol/L.

Titrimi: shndërrimi i leximit të byretës në përqendrim

Në një titrim, një tretësirë me përqendrim të njohur, titruesi, shtohet nga një byretë në një vëllim të matur mostre deri sa reaksioni të përfundojë. Pika e ekuivalencës është aty ku sasia e titruesit të shtuar përputhet me mostrën sipas raportit stekiometrik. Pika përfundimtare është aty ku treguesi ndryshon ngjyrë, dhe një tregues i përshtatshëm i bën të dyja gati të përputhen.

Shembull i zgjidhur: një mostër 20.00 mL tretësirë hidroksidi bariumi me përqendrim të panjohur kërkon 28.36 mL acid klorhidrik 0.1208 mol/L për të arritur pikën përfundimtare me fenolftaleinë. 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, me katër shifra domethënëse.

Faktori 2 ka rëndësi. Trajtimi i reaksionit si 1:1 do të jepte 0.1713 mol/L, dyfishin e vlerës së vërtetë, prandaj C₁V₁ = C₂V₂ nuk duhet përdorur për titrime. Përqendrimi i vetë titruesit përcaktohet paraprakisht me standardizim, duke e titruar ndaj një standardi parësor të peshuar; karbonati i natriumit është zgjedhje e zakonshme për acidet.

Gabimet e përqendrimit dhe si t'i dallosh

Shumica e gabimeve të përqendrimit janë gabime njësish ose ndërtimi. Shkrimi i njësive te çdo madhësi dhe kontrolli që rezultati lëviz në drejtimin e pritur i kap pothuajse të gjitha.

Një tretësirë e holluar duhet të jetë më pak e përqendruar se tretësira bazë, masa e peshuar për një hidrat duhet të jetë më e madhe se për kripën anhidër, dhe vëllimi i titruesit duhet të bjerë brenda kufijve të byretës. Një rezultat që thyen ndonjërën nga këto meriton një shikim të dytë.

• Përdorimi i mililitrave te n = c × V me c në mol/L. Shndërro më parë në litra; mL × mol/L nuk jep mol.
• Përdorimi i vëllimit të tretësit në vend të vëllimit përfundimtar të tretësirës.
• Përdorimi i masës molare anhidër për një hidrat.
• Zbatimi i C₁V₁ = C₂V₂ te një reaksion. Ai përshkruan vetëm hollimin; për reaksionet, kalo përmes moleve dhe raportit të moleve.
• Harrimi i shumësisë së joneve, si trajtimi i CaCl₂ 0.150 mol/L sikur të ishte 0.150 mol/L në Cl⁻.
• Shtimi i vëllimit përfundimtar të ujit në vend që të hollosh deri te vëllimi përfundimtar.