Metabeskrivning (154): Beräkna molaritet från massa och volym, hitta massan för en målkoncentration, eller späd ut med C1V1 = C2V2. Arbetat NaCl-exempel inkluderat.
Molaritetskalkylatorn omvandlar mellan lösningskoncentration, löst ämnesmassa, molmassa och lösningsvolym. Ange tre av dessa delar för att lösa den fjärde, eller använd utspädningsläget som tillämpar C1V1 = C2V2 för stock-till-arbets-lösningar. Resultaten visar molar, molaritet i mol/L och aritmetiken med enheter namngivna i varje steg.
Beräkna molaritet från massa och volym
Molaritet (M) är mol löst ämne per liter färdig lösning. Dividera lösningsmassa med molmassa för att få molar, och dividera sedan dessa mol med lösningsvolymen i liter. Massa kan vara gram eller milligram, volym mL eller L, och molmassa g/mol, så enhetsomvandlingar hålls inom ett arbetsflöde.
moles = mass (g) / molar mass (g/mol)
M = moles / volume (L)Volym betyder den slutgiltiga lösningsvolymen efter blandning och fört till marken, inte volymen av lösningsmedel som hällts först. En volymflaska på 250 mL fylld till linjen är 0.250 L även om fasta ämnet låg i mindre vatten innan det späddes ut till volymen. Graderade cylindrar är grövre och grövre metoder; använd dem för ungefärligt arbete, inte för standarder som kalibrerar en titrering.
Om molmassa är okänd, öppna syskonsidan med molekylvikt för formeln och returnera sedan med det g/mol-värdet. Fel molmassa är det vanligaste tysta felet vid handförberedelse. Ett 2%-fel i molmassa blir ett 2%-fel i M utan andra varningsflaggor på balansutskriften.
Koncentrationer visas ibland som millimolar (mM). En millimolar är lika med 0.001 mol/L. Kalkylatorn kan visa mM bredvid M när resultatet är litet, vilket gör spektrofotometerrecept läsbara utan att ändra den underliggande aritmetiken.
Beräkna den massa som behövs för en mål-molaritet
Målkoncentration och kolvvolym fastställer vägmassan när molmassan är känd. Multiplicera molaritet med volym i liter, sedan med molmassa i gram per mol. Den produkten är grammen som ska läggas på balansen innan den löses upp och späds ut till markeringen på volymkolven.
mass (g) = M (mol/L) × volume (L) × molar mass (g/mol)Det är vägmålet för fasta lösta ämnen som löser sig rent. Hygroskopiska salter tar upp vatten från luften; väg snabbt från en torr flaska eller korrigera efter kända hydratformler så att det vattenfria molantalet förblir ärligt. Att lämna en skål med vattenfritt CuSO4 öppen på en fuktig bänk ändrar den effektiva formelns massa mot en hydrat utan att etiketten på flaskan ändras.
För vätskor som säljs efter densitet och renhet, omvandla volymen av standardvätska till mol med densitet och massfraktion innan samma M-definition tillämpas. Koncentrerade syror som skickas som massprocent behöver det extra steget; massläget för detta verktyg är för fall där lösningen vägs som fast ämne eller där massa redan är känd.
Renheten spelar roll. Ett reagens märkt 98%-analys bidrar endast med 0.98 gram ren förening per gram vikt. Dividera den ideala massan med analysfraktionen när proceduren kräver den korrigeringen. Undervisningslaboratorier ignorerar ofta analys för NaCl; analytiska metoder bör inte göra det.
Beräkna en utspädning
Utspädning håller mängden löst ämne konstant medan lösningsmedlet ökar, så koncentrationen minskar proportionellt mot volymförhållandet. Relationen C1V1 = C2V2 kopplar lagerkoncentration och aliquotvolym till önskad koncentration och slutlig volym. Ange tre valfria värden; Molaritetskalkylatorn löser det fjärde och namnger varje enhet i den ersatta raden.
C1 × V1 = C2 × V2C1 och V1 är lagerkoncentrationen och aliquotvolymen som tas ut. C2 och V2 är önskad koncentration och slutvolym efter utspädning. Koncentrationsenheter måste matcha på båda sidor; volymerna måste matcha varandra (både mL eller båda L). Att blanda mL på ena sidan med L på den andra är ett klassiskt misstag som är tusen gånger fel.
Exempelväg: 1.00 M stock, behöver 100 mL av 0.100 M fungerande lösning.
V1 = (C2 × V2) / C1 = (0.100 × 100) / 1.00 = 10.0 mLPipettera 10.0 mL lager i en 100 mL volymkolv och späd ut till märket med lösningsmedel. Kalkylatorn rapporterar V1 när C1, C2 och V2 matas in, eller C2 när aliquot och slutvolym är kända.
Seriella utspädningar multiplicerar faktorer. Två steg 1:10 ger totalt 1:100. Ange varje steg separat när du dokumenterar förberedelser så att ett märkningsfel kan spåras. För mycket stora utspädningsfaktorer föredra två eller tre måttliga steg framför en extrem mikropipettöverföring som ligger vid gränsen för pipettnoggrannhet.
Späd aldrig ut genom att gissa "ungefär hälften." Uppmätta V1 och en markerad V2 utgör hela kvalitetskontrollen för arbetskoncentrationen när kolven förbereddes noggrant.
Förbered 500 mL av 0.1 M NaCl
En standardundervisningsförberedelse kräver en halv liter 0.1 M natriumklorid. Med molmassa 58.44 g/mol är vägmålet strax under tre gram. Gå molens väg en gång framåt och en gång bakåt så att flasketiketten och miniräknaren stämmer överens innan det fasta ämnet når vattnet.
Natriumkloridmolmassa är 58.44 g/mol. Mål: 0.100 M i 0.500 L.
1. Hitta mullvadar som behövs. `` moles = M × V = 0.100 mol/L × 0.500 L = 0.0500 mol ``
2. Konvertera mullvadar till gram. `` mass = 0.0500 mol × 58.44 g/mol = 2.922 g ≈ 2.92 g ``
3. Lös upp och späd ut. Väg cirka 2.92 g NaCl, överför till en 500 mL volymkolv, lös upp i lite vatten, fyll sedan till 500 mL-märket och blanda.
Kontrollera framåtriktningen. 2.92 g / 58.44 g/mol ≈ 0.0500 mol; 0.0500 mol / 0.500 L = 0.100 M. Molaritetskalkylatorn bör återge den slingan när massa, molmassa och volym matas in.
Bordssalt är inte reagens NaCl. Livsmedelskvalitetssalt innehåller antiklumpningsmedel; analytiskt arbete använder ACS-klassat NaCl och ett torkat prov när proceduren kräver det.
Särskilja molaritet från molalitet och normalitet
Tre koncentrationsord låter lika och är inte utbytbara. Molaritet delar mol med liter lösning. Molalitet delar mol med kilogram lösning. Normalitet delar ekvivalenter med liter lösning och beror på vilken reaktion som definierar en ekvivalent. Blandning av etiketter ger prydlig aritmetik kopplad till fel fysisk storhet.
| Mått | Definition | Temperaturnotering |
|---|---|---|
| Molaritet (M) | mollöst ämne / L-lösning | Ändras något med T när volymen expanderar |
| Molalitet (m) | mol löst ämne / kg lösningsmedel | Oberoende av lösningsvolym |
| Normalitet (N) | ekvivalenter / L-lösning | Det beror på vilken reaktion som väljs |
För utspädda vattenlösningar nära rumstemperatur är molaritet och molalitet numeriskt nära eftersom en liter vatten har en massa nära ett kilogram. Koncentrerade lösningar divergerar. En 5 M sockersirap är långt ifrån 5 molal när lösta ämnet upptar en stor del av kolven. Osmometri och kokpunktshöjning föredrar molalitet; volymglas och de flesta våtlabbrecept föredrar molaritet.
Normalitet för syror räknar ofta sura väten: 1 M H2SO4 är 2 N för syra-bas-titrering som använder båda protonen. Redoxnormalitet beror på överförda elektroner, vilka kan ändras mellan reaktioner för samma flaska. Föredra molaritet i moderna protokoll om inte en äldre metod fortfarande specificerar N, och skriv reaktionen bredvid vilket N-värde som helst som måste stanna.
Massprocent och ppm besvarar återigen olika frågor. De är användbara på analyscertifikat; de är inte M. Konvertera genom täthet och molmassa när ett protokoll kräver molaritet från en massprocentstock.
Praktiska anteckningar för lösningsförberedelse
Lösningsförberedelsens kvalitet beror på glasvaruns temperatur, lösnings- och sedan utspädningsordning och skriftliga antaganden om molmassa. Volymkolvar kalibreras vid en markerad temperatur, vanligtvis 20 °C, så en varm kolv fylld till linjen håller en annan verklig volym än vad det etsade numret antyder. Ta kolv och lösningsmedel nära laboratorietemperatur innan slutlig fyllning när toleranserna är snäva.
Lös upp fasta ämnen innan du fyller till märket. Att tillsätta en stor kristallmängd i en nästan full kolv kan överskjuta volymen och underskatta molariteten. Envisa lösta ämnen löses mer pålitligt i en bägare vid omrörning, och överförs sedan kvantitativt med sköljvatten till kolven. Sköljvatten räknas till slutvolymen först när allt är i kolven och menisken är stel.
Registrera partinummer och molmassan som antagits på förberedelsebladet. Om en senare referens uppdaterar NaCl från 58.44 till ett annat avrundat värde, dokumenterar den gamla flasketiketten fortfarande vad som vägdes. Datum, initialer och mål M på etiketten förhindrar att en veckogammal flaska behandlas som färsk kolv utan att tveka.
Blandningsordningen kan spela roll för värme. Att späda ut koncentrerad svavelsyra innebär syra i vatten vid omrörning, aldrig vatten i koncentrerad syra. Koncentrationskalkylatorn ersätter inte säkerhetsregler för exoterma utspädningar; den dimensionerar endast volymerna efter att säker progrej har valts.
Vanliga frågor
Hur beräknar man molaritet från massa?
Molaritet från massa börjar med att dela gram löst ämne med molmassa för att få molar, och sedan dividera mol med lösningsvolymen i liter. Skrivet kompakt är M lika med (massa / molmassa) / V. Behåll massa och molmassa i gram och g/mol så att mol tar ut sig rent, och omvandla milliliter till liter före den slutliga delningen.
Hur mycket NaCl behövs för 500 mL av 0.1 M-lösning?
Ungefär 2.92 g NaCl krävs för 500 mL av 0.1 M-lösning när molmassa tas som 58.44 g/mol. Banan är 0.1 mol/L × 0.5 L × 58.44 g/mol = 2.922 g, vilket avrundas till 2.92 g på en typisk analytisk balansvisning för denna förberedelse.
Vad är utspädningsformeln?
Utspädningsformeln är C1V1 = C2V2, vilket säger att mol löst ämne förblir konstanta när endast lösningsmedel tillsätts. C1 och V1 beskriver materialet; C2 och V2 beskriver den utspädda lösningen. Lös för vilken koncentration eller volym som är okänd, och håll koncentrationsenheter och volymenheter matchade på båda sidor av ekvationen.
Är molaritet samma sak som koncentration?
Molaritet är en koncentrationsenhet, mol per liter, inte en synonym för varje koncentrationsmått. Massprocent, milligram per liter, ppm och molalitet är andra koncentrationsspråk. Skriv enheten bredvid varje tal så att ett 0.1-värde inte är tvetydigt mellan 0.1 M och 0.1% w/w.
Varför använda en volymkolv istället för en graderad cylinder?
En volymflaska tillverkas och kalibreras för en exakt total volym vid en angiven temperatur, vilket matchar hur molaritet definierar liter lösning. Graderade cylindrar upplöser grövre inkrementer och passar ungefärliga volymer, sköljningar och icke-kritiska utspädningar. Standarder, titranter och kalibreringslösningar hör hemma i volymetrisk glasutrustning när koncentrationen måste litas på.
Påverkar temperaturen molariteten?
Temperaturen påverkar molariteten eftersom lösningsvolymen expanderar eller krymper medan molantalet förblir konstant, så M driver något med T. Molaliteten undviker denna drift genom att använda lösningsmedelsmassa istället för lösningsvolym. För rutinmässigt vattenarbete nära 20 °C är effekten liten; för precist arbete, kontrollera temperaturen eller notera förhållandena på förberedelseposten.
Kan kalkylatorn omvandla molalitet till molaritet?
Molalitet omvandlas till molaritet endast när densitet (eller ett motsvarande par av lösningsmedelsmassa och lösningsvolym) är tillgänglig. Utan densitet är omvandlingen underdeterminerad eftersom molaliteten aldrig mätte den lösningsvolym som molariteten kräver. Ange densitet när verktyget erbjuder det fältet; annars behåll resultatet i molala enheter.
Vad händer om lösningen är en hydrat?
Hydratlösa ämnen måste vägas med hydratens molmassa så att kristallisationsvatten ingår i fasta ämnet på vågen. Att använda vattenfri molmassa vid skopning av ett hydrat underdosera lösningen och ger en låg sann molaritet. Kontrollera flaskan för ·xH2O-notation innan du beräknar målmassan.
Hur exakt bör massan vara?
Massprecisionen bör matcha glasvaran och metodens koncentrationstolerans. En klass-A 500 mL-kolv riktad mot 0.1 M motiverar vanligtvis vägning till 0.01 g eller bättre. En köksvåg med 1 g upplösning är fel verktyg för den kolven; volymosäkerheten skulle då domineras av en rå massa.
Sammanfattning
Molaritetskalkylatorn löser M = mol per liter från massa och volym, omarrangerar till en vägande massa för en målkoncentration, och tillämpar C1V1 = C2V2 för utspädningar. Exemplet 500 mL av 0.1 M NaCl behöver cirka 2.92 g vid 58.44 g/mol.
Håll molariteten åtskild från molalitet och normalitet, och behandla den slutliga markeringen på volymflaskan som volymen som går in i formeln.