Molyarlik, suyultirish va eritma stexiometriyasi

Molyarlik eritmaning har bir litridagi molni sanaydi

Molyarlik, boshqacha aytganda miqdor konsentratsiyasi, erigan moddaning moldagi miqdorining eritma hajmiga litrlarda bo'linganidir: c = n/V, mol/L da, ko'pincha M deb yoziladi. 0.250 mol/L glyukoza eritmasi yakuniy eritmaning har bir litrida 0.250 mol glyukozani o'z ichiga oladi. Kvadrat qavslar zarrachaning molyar konsentratsiyasini bildiradi, masalan [Cl⁻].

Hajm erituvchining emas, eritmaning hajmi. Erigan moddani aynan 1.000 L suvda eritish odatda 1.000 L bo'lmagan umumiy hajm beradi, shuning uchun eritmalar o'lchangan hajmdagi suv qo'shish bilan emas, hajmli kolbadagi daraja belgisigacha to'ldirib tayyorlanadi.

Kuchli elektrolit uchun ionlar konsentratsiyasi formuladan kelib chiqadi. 0.150 mol/L CaCl₂ eritmasida Ca²⁺ 0.150 mol/L, Cl⁻ esa 0.300 mol/L, chunki har bir formula birligi ikkita xlorid ionini ajratadi. Molyarlik haroratga qarab ham biroz o'zgaradi, chunki eritmalar qizdirilganda kengayadi.

Tortilgan qattiq moddadan eritma tayyorlash

Kerakli miqdor n = c × V, tortiladigan massa esa n × M, bunda M — molyar massa. Qattiq moddani torting, uni yakuniy hajmdan kamroq suvda eriting, stakanni kolbaga chayib, hajmli kolbaga o'tkazing, belgigacha suyultiring va ag'darib aralashtiring.

Yechilgan misol: mis(II) sulfat pentagidratning ko'k kristallari, CuSO₄·5H₂O, dan 250.0 mL 0.0800 mol/L mis(II) sulfat eritmasini tayyorlang. IUPAC standart atom og'irliklarini ikki o'nli xonagacha yaxlitlab (Cu 63.55, S 32.06, O 16.00, H 1.01), gidratning molyar massasi 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. Massa = 0.02000 mol × 249.71 g/mol = 4.994 g, shuning uchun pentagidratdan 4.99 g torting. Har bir formula birligi hamon bitta Cu²⁺ va bitta SO₄²⁻ beradi, lekin kristallanish suvi tortadigan massangizga qo'shiladi. Agar suvsiz molyar massadan, 159.61 g/mol, foydalanib gidratdan 3.19 g tortsangiz, eritma faqat 0.0511 mol/L bo'lardi, ya'ni taxminan 36% ga ortiqcha suyuq.

Asosiy eritmani C₁V₁ = C₂V₂ bilan suyultirish

Erituvchi qo'shish hajmni o'zgartiradi, erigan modda miqdorini emas. Suyultirishdan oldin ham, keyin ham n = cV bo'lgani uchun C₁V₁ = C₂V₂, bunda 1 asosiy eritmaga, 2 suyultirilgan eritmaga tegishli. Ikkala hajm ham bir xil birlikda bo'lsa, istalgan hajm birligi ishlaydi, chunki birliklar qisqaradi.

Yechilgan misol: sizga 500.0 mL 0.360 mol/L natriy xlorid kerak va sizda 2.40 mol/L asosiy eritma bor. V₁ = C₂V₂ ÷ C₁ = (0.360 mol/L × 500.0 mL) ÷ 2.40 mol/L = 75.0 mL. Tekshirish: asosiy eritma 2.40 ÷ 0.360 = 6.67 barobar konsentratsiyalangan, shuning uchun sizga yakuniy hajmning taxminan yettidan biri kerak, va 500.0 mL ÷ 6.67 = 75.0 mL.

75.0 mL asosiy eritmani 500 mL li hajmli kolbaga o'lchab quying va belgigacha suyultiring. Shunchaki 425.0 mL suv qo'shmang: eritmalar hajmlari qat'iy qo'shilmaydi va C₂ yakuniy hajmga tegishli. Konsentrlangan kislotani suyultirganda kislotani suvga quying, suvni kislotaga emas, chunki ajralgan issiqlik sachrashga sabab bo'lishi mumkin.

Eritma stexiometriyasi: hajmdan molga va orqaga

Eritmalar orasidagi reaksiyalarda molyarlik hajmni n = c × V orqali molga o'zgartiradi. Tenglashtirilgan tenglamadagi mol nisbati massaga asoslangan stexiometriyadagi kabi aynan qo'llanadi, ikkinchi molyarlik esa kerak bo'lsa yana hajmga o'zgartiradi.

Yechilgan misol: 40.0 mL 0.0850 mol/L natriy sulfatdagi barcha sulfatni cho'ktirish uchun qancha hajm 0.125 mol/L bariy xlorid kerak va qancha massa bariy sulfat hosil bo'ladi? Qisqartirilgan ionli tenglama: Ba²⁺(aq) + SO₄²⁻(aq) → BaSO₄(s). n(SO₄²⁻) = 0.0850 mol/L × 0.0400 L = 3.40 × 10⁻³ mol. Nisbat 1:1, har bir BaCl₂ bitta Ba²⁺ beradi, demak V = 3.40 × 10⁻³ mol ÷ 0.125 mol/L = 0.0272 L, ya'ni 27.2 mL.

BaSO₄ ning molyar massasi (Ba 137.33, S 32.06, O 16.00) 233.39 g/mol, shuning uchun hosil bo'lgan massa 3.40 × 10⁻³ mol × 233.39 g/mol = 0.794 g. Har bir javobda uchta muhim raqam bor, ular 0.0850 mol/L, 40.0 mL va 0.125 mol/L bilan belgilanadi.

Titrlash: byuretka ko'rsatkichini konsentratsiyaga aylantirish

Titrlashda konsentratsiyasi ma'lum eritma, titrant, byuretkadan reaksiya tugaguncha o'lchangan hajmdagi namunaga qo'shiladi. Ekvivalentlik nuqtasi — qo'shilgan titrant miqdori namunaga stexiometrik nisbatda mos keladigan nuqta. Oxirgi nuqta — indikator rangi o'zgaradigan nuqta, mos indikator ikkalasini deyarli ustma-ust tushiradi.

Yechilgan misol: konsentratsiyasi noma'lum bariy gidroksid eritmasining 20.00 mL namunasi fenolftalein oxirgi nuqtasiga yetish uchun 28.36 mL 0.1208 mol/L xlorid kislota talab qiladi. 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, to'rtta muhim raqamgacha.

2 koeffitsiyenti muhim. Reaksiyani 1:1 deb hisoblash 0.1713 mol/L ni berardi, bu haqiqiy qiymatdan ikki barobar ko'p; shuning uchun C₁V₁ = C₂V₂ ni titrlash uchun ishlatmaslik kerak. Titrantning o'z konsentratsiyasi oldindan standartlash orqali, ya'ni tortilgan birlamchi standartga qarshi titrlash orqali aniqlanadi; kislotalar uchun natriy karbonat keng tarqalgan tanlov.

Konsentratsiya xatolari va ularni qanday sezish

Konsentratsiya xatolarining ko'pi birlik yoki tuzilish xatolaridir. Har bir miqdorga birlik yozish va natija kutilgan yo'nalishda o'zgarishini tekshirish deyarli barchasini aniqlaydi.

Suyultirilgan eritma o'zining asosiy eritmasidan kamroq konsentratsiyalangan bo'lishi kerak, gidrat uchun tortilgan massa suvsiz tuzdagidan katta bo'lishi kerak, titrant hajmi esa byuretka diapazoniga tushishi kerak. Bulardan birortasini buzadigan natijaga qayta nazar tashlash kerak.

• n = c × V da c mol/L bo'lganda millilitrdan foydalanish. Avval litrga o'zgartiring; mL × mol/L mol bermaydi.
• Eritmaning yakuniy hajmi o'rniga erituvchi hajmidan foydalanish.
• Gidrat uchun suvsiz molyar massadan foydalanish.
• C₁V₁ = C₂V₂ ni reaksiyaga qo'llash. U faqat suyultirishni tasvirlaydi; reaksiyalar uchun mol va mol nisbati orqali o'ting.
• Ion karraligini unutish, masalan 0.150 mol/L CaCl₂ ni Cl⁻ bo'yicha 0.150 mol/L deb hisoblash.
• Yakuniy hajmgacha suyultirish o'rniga yakuniy hajmdagi suvni qo'shish.