மோலாரிட்டி, நீர்த்தல், கரைசல் வினைக்கணிதம்

மோலாரிட்டி ஒரு லிட்டர் கரைசலுக்கான மோல்களை எண்ணுகிறது

அளவுச் செறிவு என்றும் அழைக்கப்படும் மோலாரிட்டி என்பது, மோலில் கரைபொருளின் அளவை லிட்டரில் கரைசலின் கனஅளவால் வகுத்தது: c = n/V, mol/L-இல், பெரும்பாலும் M என எழுதப்படும். 0.250 mol/L குளுக்கோஸ் கரைசலின் இறுதி கரைசலின் ஒவ்வொரு லிட்டரிலும் 0.250 mol குளுக்கோஸ் உள்ளது. சதுர அடைப்புக்குறிகள் ஓர் இனத்தின் மோலார் செறிவைக் குறிக்கின்றன, [Cl⁻] போல.

கனஅளவு என்பது கரைசலின் கனஅளவு, கரைப்பானின் அல்ல. ஒரு கரைபொருளை சரியாக 1.000 L நீரில் கரைத்தால் மொத்தக் கனஅளவு பொதுவாக 1.000 L ஆக இருக்காது; எனவே அளக்கப்பட்ட கனஅளவு நீரைச் சேர்ப்பதற்குப் பதிலாக, கனஅளவுக் குடுவையில் அளவுத்திருத்தக் குறி வரை கரைசல்கள் தயாரிக்கப்படுகின்றன.

வலிமையான மின்பகுளிக்கு, அயனிச் செறிவுகள் வாய்ப்பாட்டிலிருந்து தெரியவரும். 0.150 mol/L CaCl₂ கரைசல் Ca²⁺-இல் 0.150 mol/L-உம் Cl⁻-இல் 0.300 mol/L-உம் கொண்டது, ஏனெனில் ஒவ்வொரு வாய்ப்பாட்டு அலகும் இரண்டு குளோரைடு அயனிகளை வெளியிடுகிறது. கரைசல்கள் சூடாக்கும்போது விரிவடைவதால், மோலாரிட்டியும் வெப்பநிலையுடன் சிறிது மாறுகிறது.

நிறுக்கப்பட்ட திண்மத்திலிருந்து கரைசலைத் தயாரித்தல்

தேவையான அளவு n = c × V; நிறுக்க வேண்டிய நிறை n × M, இங்கு M மோலார் நிறை. திண்மத்தை நிறுத்து, இறுதிக் கனஅளவை விடக் குறைவான நீரில் கரைத்து, முகவையை அலசி அதை கனஅளவுக் குடுவைக்கு மாற்றி, குறி வரை நீர்த்து, தலைகீழாக்கிக் கலக்குங்கள்.

தீர்த்த எடுத்துக்காட்டு: நீல நிறப் படிகங்களான காப்பர்(II) சல்பேட்டு ஐந்துநீரேற்று, CuSO₄·5H₂O-இலிருந்து 0.0800 mol/L காப்பர்(II) சல்பேட்டு 250.0 mL தயாரிக்க வேண்டும். இரண்டு தசமங்களுக்கு முழுமையாக்கிய IUPAC நிலையான அணு எடைகளுடன் (Cu 63.55, S 32.06, O 16.00, H 1.01), நீரேற்றின் மோலார் நிறை 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. நிறை = 0.02000 mol × 249.71 g/mol = 4.994 g; எனவே ஐந்துநீரேற்றில் 4.99 g நிறுக்கவும். ஒவ்வொரு வாய்ப்பாட்டு அலகும் இன்னும் ஒரு Cu²⁺-ஐயும் ஒரு SO₄²⁻-ஐயும் வழங்குகிறது, ஆனால் நீரேற்று நீர் நீங்கள் நிறுக்கும் நிறையில் சேர்கிறது. நீரற்ற மோலார் நிறையான 159.61 g/mol-ஐப் பயன்படுத்தி 3.19 g நீரேற்றை நிறுத்திருந்தால், கரைசல் 0.0511 mol/L மட்டுமே இருக்கும், அதாவது ஏறத்தாழ 36% அதிகமாக நீர்த்ததாக.

C₁V₁ = C₂V₂ கொண்டு மூலக் கரைசலை நீர்த்தல்

கரைப்பானைச் சேர்ப்பது கனஅளவை மாற்றுகிறது, கரைபொருளின் அளவை மாற்றாது. நீர்த்தலுக்கு முன்பும் பின்பும் n = cV என்பதால், C₁V₁ = C₂V₂; இங்கு 1 மூலக் கரைசலையும் 2 நீர்த்த கரைசலையும் குறிக்கிறது. இரு கனஅளவுகளும் ஒரே அலகைப் பயன்படுத்தினால், எந்தக் கனஅளவு அலகும் செயல்படும், ஏனெனில் அலகுகள் நீங்கிவிடும்.

தீர்த்த எடுத்துக்காட்டு: உங்களுக்கு 0.360 mol/L சோடியம் குளோரைடு 500.0 mL தேவை, உங்களிடம் 2.40 mol/L மூலக் கரைசல் உள்ளது. V₁ = C₂V₂ ÷ C₁ = (0.360 mol/L × 500.0 mL) ÷ 2.40 mol/L = 75.0 mL. சரிபார்ப்பு: மூலக் கரைசல் 2.40 ÷ 0.360 = 6.67 மடங்கு செறிவானது; எனவே இறுதிக் கனஅளவின் ஏறத்தாழ ஏழில் ஒரு பங்கு தேவை, 500.0 mL ÷ 6.67 = 75.0 mL.

75.0 mL மூலக் கரைசலை 500-mL கனஅளவுக் குடுவையில் அளந்து, குறி வரை நீர்த்துங்கள். வெறுமனே 425.0 mL நீரைச் சேர்க்காதீர்கள்: கரைசல்களின் கனஅளவுகள் கண்டிப்பாகக் கூட்டப்படுவதில்லை, C₂ இறுதிக் கனஅளவைக் குறிக்கிறது. செறிவான அமிலத்தை நீர்க்கச் செய்யும்போது, அமிலத்தில் நீரைச் சேர்ப்பதற்குப் பதிலாக நீரில் அமிலத்தைச் சேருங்கள், ஏனெனில் வெளியாகும் வெப்பம் தெறிப்பை ஏற்படுத்தக்கூடும்.

கரைசல் வினைக்கணிதம்: கனஅளவிலிருந்து மோல்களுக்கும் மீண்டும் திரும்பவும்

கரைசல்களுக்கு இடையிலான வினைகளில், n = c × V மூலம் மோலாரிட்டி கனஅளவை மோலாக மாற்றுகிறது. சமநிலைப்படுத்தப்பட்ட சமன்பாட்டிலிருந்து வரும் மோல் விகிதம் நிறை அடிப்படையிலான வினைக்கணிதத்தில் பயன்படுவது போலவே துல்லியமாகப் பொருந்துகிறது; தேவைப்பட்டால் இரண்டாவது மோலாரிட்டி மீண்டும் கனஅளவாக மாற்றுகிறது.

தீர்த்த எடுத்துக்காட்டு: 0.0850 mol/L சோடியம் சல்பேட்டு 40.0 mL-இலிருந்து அனைத்து சல்பேட்டையும் வீழ்படிவாக்க 0.125 mol/L பேரியம் குளோரைடு எவ்வளவு கனஅளவு தேவை, எவ்வளவு நிறை பேரியம் சல்பேட்டு உருவாகும்? நிகர அயனிச் சமன்பாடு Ba²⁺(aq) + SO₄²⁻(aq) → BaSO₄(s). n(SO₄²⁻) = 0.0850 mol/L × 0.0400 L = 3.40 × 10⁻³ mol. விகிதம் 1:1, ஒவ்வொரு BaCl₂-உம் ஒரு Ba²⁺-ஐ வழங்குகிறது; எனவே V = 3.40 × 10⁻³ mol ÷ 0.125 mol/L = 0.0272 L, அதாவது 27.2 mL.

BaSO₄-இன் மோலார் நிறை (Ba 137.33, S 32.06, O 16.00) 233.39 g/mol; எனவே உருவாகும் நிறை 3.40 × 10⁻³ mol × 233.39 g/mol = 0.794 g. ஒவ்வொரு விடைக்கும் 0.0850 mol/L, 40.0 mL, 0.125 mol/L ஆகியவற்றால் நிர்ணயிக்கப்பட்ட மூன்று குறிப்பிடத்தக்க இலக்கங்கள் உள்ளன.

டைட்ரேஷன்: பியூரெட் அளவீட்டைச் செறிவாக மாற்றுதல்

டைட்ரேஷனில், அறியப்பட்ட செறிவுள்ள கரைசல், அதாவது டைட்ரண்ட், வினை முடியும் வரை, அளக்கப்பட்ட கனஅளவு மாதிரியில் பியூரெட்டிலிருந்து சேர்க்கப்படுகிறது. சமான புள்ளி என்பது சேர்க்கப்பட்ட டைட்ரண்டின் அளவு, வினைக்கணித விகிதத்தில் மாதிரிக்குச் சமமாகும் இடம். முடிவுப் புள்ளி என்பது நிறங்காட்டி நிறம் மாறும் இடம்; பொருத்தமான நிறங்காட்டி இரண்டையும் கிட்டத்தட்ட ஒன்றாகப் பொருந்தச் செய்கிறது.

தீர்த்த எடுத்துக்காட்டு: அறியப்படாத செறிவுள்ள பேரியம் ஹைட்ராக்சைடு கரைசலின் 20.00 mL மாதிரி, பீனால்ப்தலீன் முடிவுப் புள்ளியை அடைய 0.1208 mol/L ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலத்தின் 28.36 mL தேவைப்படுகிறது. 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, நான்கு குறிப்பிடத்தக்க இலக்கங்களுக்கு.

2 என்ற காரணி முக்கியம். வினையை 1:1 எனக் கருதினால் 0.1713 mol/L கிடைக்கும், இது உண்மை மதிப்பின் இருமடங்கு; இதனால்தான் டைட்ரேஷன்களுக்கு C₁V₁ = C₂V₂ பயன்படுத்தக் கூடாது. டைட்ரண்டின் சொந்தச் செறிவு முன்கூட்டியே தரப்படுத்தலால் நிறுவப்படுகிறது; நிறுக்கப்பட்ட முதன்மைத் தரப்பொருளுடன் அதை டைட்ரேஷன் செய்கிறார்கள்; அமிலங்களுக்கு சோடியம் கார்பனேட்டு பொதுவான தேர்வு.

செறிவுத் தவறுகளும் அவற்றைக் கண்டறியும் வழிகளும்

பெரும்பாலான செறிவுப் பிழைகள் அலகுப் பிழைகள் அல்லது அமைப்புப் பிழைகள். ஒவ்வோர் அளவிலும் அலகுகளை எழுதுவதும், முடிவு எதிர்பார்க்கப்படும் திசையில் நகர்கிறதா என்று சரிபார்ப்பதும் கிட்டத்தட்ட அவை அனைத்தையும் பிடித்துவிடும்.

நீர்த்த கரைசல் அதன் மூலக் கரைசலை விடக் குறைந்த செறிவு உடையதாக இருக்க வேண்டும்; நீரேற்றுக்கு நிறுக்கும் நிறை நீரற்ற உப்புக்கானதை விடப் பெரிதாக இருக்க வேண்டும்; டைட்ரண்ட் கனஅளவு பியூரெட்டின் வரம்புக்குள் இருக்க வேண்டும். இவற்றில் எதையேனும் மீறும் முடிவு மறுபரிசீலனைக்குரியது.

• n = c × V-இல், c mol/L-இல் இருக்கும்போது, மில்லிலிட்டரைப் பயன்படுத்துதல். முதலில் லிட்டராக மாற்றுங்கள்; mL × mol/L மோலைத் தராது.
• இறுதிக் கரைசல் கனஅளவுக்குப் பதிலாகக் கரைப்பானின் கனஅளவைப் பயன்படுத்துதல்.
• நீரேற்றுக்கு நீரற்ற மோலார் நிறையைப் பயன்படுத்துதல்.
• C₁V₁ = C₂V₂-ஐ ஒரு வினைக்குப் பயன்படுத்துதல். அது நீர்த்தலை மட்டுமே விவரிக்கிறது; வினைகளுக்கு மோல்கள் மற்றும் மோல் விகிதம் வழியாகச் செல்லுங்கள்.
• 0.150 mol/L CaCl₂-ஐ Cl⁻-இல் 0.150 mol/L எனக் கருதுவது போல, அயனி மடங்கைப் புறக்கணித்தல்.
• இறுதிக் கனஅளவுக்கு நீர்க்கச் செய்வதற்குப் பதிலாக, இறுதிக் கனஅளவு நீரைச் சேர்த்தல்.