మోలారిటీ, విలనం, ద్రావణ స్టాయికియోమెట్రీ

మోలారిటీ ఒక లీటరు ద్రావణంలోని మోల్‌లను లెక్కిస్తుంది

మోలారిటీ, పరిమాణ గాఢత అని కూడా పిలుస్తారు, అంటే మోల్‌లలో ద్రావిత పరిమాణాన్ని లీటర్లలో ద్రావణ ఘనపరిమాణంతో భాగించడం: c = n/V, mol/L లో, తరచుగా M అని రాస్తారు. 0.250 mol/L గ్లూకోజ్ ద్రావణంలో తుది ద్రావణం ప్రతి లీటరులో 0.250 mol గ్లూకోజ్ ఉంటుంది. చతురస్ర కుండలీకరణాలు ఒక జాతి మోలార్ గాఢతను సూచిస్తాయి, [Cl⁻] లో లాగా.

ఘనపరిమాణం అంటే ద్రావణి ఘనపరిమాణం కాదు, ద్రావణం ఘనపరిమాణం. ఒక ద్రావితాన్ని సరిగ్గా 1.000 L నీటిలో కరిగిస్తే మొత్తం ఘనపరిమాణం సాధారణంగా 1.000 L కాదు, కాబట్టి కొలిచిన నీటి ఘనపరిమాణాన్ని కలపడం కాక, ఘనపరిమాణ ఫ్లాస్క్‌లో క్రమాంకన గుర్తు వరకు ద్రావణాలను తయారుచేస్తారు.

బలమైన విద్యుద్విశ్లేష్యానికి, అయాన్ గాఢతలు సూత్రం నుండి వస్తాయి. 0.150 mol/L CaCl₂ ద్రావణం Ca²⁺ లో 0.150 mol/L, Cl⁻ లో 0.300 mol/L, ఎందుకంటే ప్రతి సూత్ర యూనిట్ రెండు క్లోరైడ్ అయాన్‌లను విడుదల చేస్తుంది. ద్రావణాలు వేడి చేసినప్పుడు వ్యాకోచిస్తాయి కాబట్టి మోలారిటీ కూడా ఉష్ణోగ్రతతో కొద్దిగా మారుతుంది.

తూచిన ఘన పదార్థం నుండి ద్రావణాన్ని తయారుచేయడం

అవసరమైన పరిమాణం n = c × V, తూచాల్సిన ద్రవ్యరాశి n × M, ఇక్కడ M మోలార్ ద్రవ్యరాశి. ఘన పదార్థాన్ని తూచి, తుది ఘనపరిమాణం కంటే తక్కువ నీటిలో కరిగించి, బీకర్‌ను ఫ్లాస్క్‌లోకి కడుగుతూ ఘనపరిమాణ ఫ్లాస్క్‌లోకి బదిలీ చేసి, గుర్తు వరకు విలీనం చేసి, తిప్పడం ద్వారా కలపండి.

సాధన ఉదాహరణ: కాపర్(II) సల్ఫేట్ పెంటాహైడ్రేట్, CuSO₄·5H₂O, నీలం స్ఫటికాల నుండి 0.0800 mol/L కాపర్(II) సల్ఫేట్ 250.0 mL తయారుచేయండి. రెండు దశాంశాలకు పూర్తి చేసిన IUPAC ప్రామాణిక పరమాణు భారాలతో (Cu 63.55, S 32.06, O 16.00, H 1.01), హైడ్రేట్ మోలార్ ద్రవ్యరాశి 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. ద్రవ్యరాశి = 0.02000 mol × 249.71 g/mol = 4.994 g, కాబట్టి పెంటాహైడ్రేట్‌ను 4.99 g తూచండి. ప్రతి సూత్ర యూనిట్ ఇప్పటికీ ఒక Cu²⁺, ఒక SO₄²⁻ ఇస్తుంది, కానీ జలీకరణ నీరు మీరు తూచే ద్రవ్యరాశికి చేరుతుంది. మీరు నిర్జల మోలార్ ద్రవ్యరాశి 159.61 g/mol ఉపయోగించి, హైడ్రేట్‌ను 3.19 g తూచి ఉంటే, ద్రావణం కేవలం 0.0511 mol/L అయ్యేది, సుమారు 36% ఎక్కువ విలీనంగా.

C₁V₁ = C₂V₂ తో మూల ద్రావణాన్ని విలీనం చేయడం

ద్రావణిని కలిపితే ఘనపరిమాణం మారుతుంది కానీ ద్రావిత పరిమాణం మారదు. విలనానికి ముందు, తర్వాత n = cV కాబట్టి, C₁V₁ = C₂V₂, ఇక్కడ 1 మూల ద్రావణాన్ని, 2 విలీన ద్రావణాన్ని సూచిస్తాయి. రెండు ఘనపరిమాణాలూ ఒకే ప్రమాణం వాడితే ఏ ఘనపరిమాణ ప్రమాణమైనా పనిచేస్తుంది, ఎందుకంటే ప్రమాణాలు రద్దవుతాయి.

సాధన ఉదాహరణ: మీకు 0.360 mol/L సోడియం క్లోరైడ్ 500.0 mL కావాలి, 2.40 mol/L మూల ద్రావణం ఉంది. V₁ = C₂V₂ ÷ C₁ = (0.360 mol/L × 500.0 mL) ÷ 2.40 mol/L = 75.0 mL. తనిఖీ: మూల ద్రావణం 2.40 ÷ 0.360 = 6.67 రెట్లు గాఢమైనది, కాబట్టి మీకు తుది ఘనపరిమాణంలో సుమారు ఏడో వంతు కావాలి, 500.0 mL ÷ 6.67 = 75.0 mL.

75.0 mL మూల ద్రావణాన్ని 500-mL ఘనపరిమాణ ఫ్లాస్క్‌లోకి కొలిచి, గుర్తు వరకు విలీనం చేయండి. కేవలం 425.0 mL నీటిని కలపకండి: ద్రావణాల ఘనపరిమాణాలు ఖచ్చితంగా సంకలనీయం కావు, C₂ తుది ఘనపరిమాణాన్ని సూచిస్తుంది. గాఢ ఆమ్లాన్ని విలీనం చేసేటప్పుడు, ఆమ్లంలోకి నీటిని కాక, నీటిలోకి ఆమ్లాన్ని కలపండి, ఎందుకంటే విడుదలయ్యే ఉష్ణం చిందేలా చేయవచ్చు.

ద్రావణ స్టాయికియోమెట్రీ: ఘనపరిమాణం నుండి మోల్‌లకు, తిరిగి వెనక్కు

ద్రావణాల మధ్య చర్యలలో, మోలారిటీ n = c × V ద్వారా ఘనపరిమాణాన్ని మోల్‌లుగా మారుస్తుంది. సమతుల్య సమీకరణంలోని మోల్ నిష్పత్తి ద్రవ్యరాశి ఆధారిత స్టాయికియోమెట్రీలో లాగానే వర్తిస్తుంది, అవసరమైతే రెండో మోలారిటీ తిరిగి ఘనపరిమాణంగా మారుస్తుంది.

సాధన ఉదాహరణ: 0.0850 mol/L సోడియం సల్ఫేట్ 40.0 mL నుండి సల్ఫేట్ అంతటినీ అవక్షేపించడానికి 0.125 mol/L బేరియం క్లోరైడ్ ఎంత ఘనపరిమాణం కావాలి, ఎంత ద్రవ్యరాశి బేరియం సల్ఫేట్ ఏర్పడుతుంది? నికర అయానిక సమీకరణం Ba²⁺(aq) + SO₄²⁻(aq) → BaSO₄(s). n(SO₄²⁻) = 0.0850 mol/L × 0.0400 L = 3.40 × 10⁻³ mol. నిష్పత్తి 1:1, ప్రతి BaCl₂ ఒక Ba²⁺ ఇస్తుంది, కాబట్టి V = 3.40 × 10⁻³ mol ÷ 0.125 mol/L = 0.0272 L, అంటే 27.2 mL.

BaSO₄ మోలార్ ద్రవ్యరాశి (Ba 137.33, S 32.06, O 16.00) 233.39 g/mol, కాబట్టి ఏర్పడిన ద్రవ్యరాశి 3.40 × 10⁻³ mol × 233.39 g/mol = 0.794 g. ప్రతి సమాధానానికి మూడు సార్థక అంకెలు ఉన్నాయి, అవి 0.0850 mol/L, 40.0 mL, 0.125 mol/L ద్వారా నిర్ణయించబడతాయి.

టైట్రేషన్: బ్యూరెట్ రీడింగ్‌ను గాఢతగా మార్చడం

టైట్రేషన్‌లో, తెలిసిన గాఢత గల ద్రావణం, అంటే టైట్రాంట్, కొలిచిన నమూనా ఘనపరిమాణానికి చర్య పూర్తయ్యే వరకు బ్యూరెట్ నుండి కలపబడుతుంది. తుల్యతా బిందువు అంటే కలిపిన టైట్రాంట్ పరిమాణం స్టాయికియోమెట్రిక్ నిష్పత్తిలో నమూనాకు సరిపోయే చోటు. అంత్య బిందువు అంటే సూచిక రంగు మారే చోటు; తగిన సూచిక ఈ రెండింటినీ దాదాపు ఒకటిగా చేస్తుంది.

సాధన ఉదాహరణ: తెలియని గాఢత గల బేరియం హైడ్రాక్సైడ్ ద్రావణం 20.00 mL నమూనా, ఫినాఫ్తలీన్ అంత్య బిందువు చేరడానికి 0.1208 mol/L హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం 28.36 mL కావాలి. 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, నాలుగు సార్థక అంకెలకు.

2 అనే కారకం ముఖ్యమైనది. చర్యను 1:1 గా పరిగణిస్తే 0.1713 mol/L వస్తుంది, నిజమైన విలువకు రెట్టింపు; అందుకే టైట్రేషన్‌లకు C₁V₁ = C₂V₂ ఉపయోగించకూడదు. టైట్రాంట్ సొంత గాఢతను ముందుగానే ప్రామాణీకరణ ద్వారా నిర్ధారిస్తారు, తూచిన ప్రాథమిక ప్రమాణానికి వ్యతిరేకంగా టైట్రేట్ చేస్తూ; ఆమ్లాలకు సోడియం కార్బొనేట్ సాధారణ ఎంపిక.

గాఢత తప్పులు, వాటిని గుర్తించే మార్గాలు

చాలా గాఢత తప్పులు ప్రమాణ లేదా ఏర్పాటు తప్పులు. ప్రతి రాశిపై ప్రమాణాలు రాయడం, ఫలితం ఆశించిన దిశలో కదులుతోందో సరిచూడడం దాదాపు అన్నింటినీ పట్టుకుంటుంది.

విలీన ద్రావణం దాని మూల ద్రావణం కంటే తక్కువ గాఢత కలిగి ఉండాలి, హైడ్రేట్ కోసం తూచిన ద్రవ్యరాశి నిర్జల లవణం కంటే ఎక్కువగా ఉండాలి, టైట్రాంట్ ఘనపరిమాణం బ్యూరెట్ పరిధిలో ఉండాలి. వీటిలో ఏదైనా ఉల్లంఘించే ఫలితాన్ని రెండోసారి చూడాలి.

• c mol/L లో ఉన్నప్పుడు n = c × V లో మిల్లీలీటర్లను ఉపయోగించడం. ముందు లీటర్లకు మార్చండి; mL × mol/L మోల్‌లను ఇవ్వదు.
• తుది ద్రావణ ఘనపరిమాణానికి బదులు ద్రావణి ఘనపరిమాణాన్ని ఉపయోగించడం.
• హైడ్రేట్‌కు నిర్జల మోలార్ ద్రవ్యరాశిని ఉపయోగించడం.
• C₁V₁ = C₂V₂ ను చర్యకు వర్తింపజేయడం. అది విలనాన్ని మాత్రమే వివరిస్తుంది; చర్యలకు మోల్‌లు, మోల్ నిష్పత్తి ద్వారా వెళ్లండి.
• అయాన్ బహుళత్వాన్ని మర్చిపోవడం, 0.150 mol/L CaCl₂ ను Cl⁻ లో 0.150 mol/L గా పరిగణించడం వంటిది.
• తుది ఘనపరిమాణం వరకు విలీనం చేయకుండా తుది ఘనపరిమాణమంత నీటిని కలపడం.