Šioje mokslo srityje tai vadinama molalumas kaip medžiagos koncentracija, išreikšta kaip tirpiklio masės funkcijaŠis vienetas leidžia mums nustatyti, kiek ištirpusios medžiagos reikia kitai medžiagai ištirpinti. Verta paminėti, kad šį vienetą pripažįsta Tarptautinė vienetų sistema (SI), o jo standartizuota forma yra... mol/kg.
Tinkamai naudojant molalumą, bus įmanoma žinoti tikslią tam tikros medžiagos koncentraciją, taip pat nustatant, kas tirpiklio masėTai labai svarbu norint suprasti abiejų medžiagų (ištirpusios medžiagos ir tirpiklio) mases ir jų molines koncentracijas. Šis koncentracijos išreiškimo būdas yra ypač naudingas, kai griežta temperatūros kontrolėnes masė, skirtingai nei tūris, nekinta kintant temperatūrai ir slėgiui.
Medžiagų moliškumo nustatymo procedūra paprastai nėra tokia sudėtinga kaip moliškumo nustatymo procedūra, nes matavimo kolba nereikalinga. Daugeliu atvejų, Jums tereikia stiklinės ir analitinių svarstyklių. Norint tiksliai atlikti eksperimentą, būtina teisingai išmatuoti ištirpusios medžiagos ir tirpiklio masę.
Moliškumas turi pranašumų, palyginti su moliškumu, nes dėl savo metodų jis yra tikslesnis. Tai nepriklauso nuo tokių veiksnių kaip temperatūra ir slėgisnes jis pagrįstas tirpiklio mase, o ne tirpalo tūriu. Todėl jis labai tinka tirti Koliatyvinės savybės (pvz., virimo temperatūros padidėjimas arba užšalimo temperatūros sumažėjimas), kai labai svarbu, kad koncentracijos matavimas nesikeistų keičiantis aplinkos sąlygoms.
Moliškumas (koncentracija)
La molalumas yra apibrėžiamas kaip tirpalo koncentracijaCheminiu požiūriu tai reiškia ištirpusios medžiagos molių ir tirpiklio masės santykis arba proporcijaDažniausiai jis išreiškiamas ištirpusios medžiagos molių skaičiumi viename tirpiklio kilograme, vienetais mol/kg.
Apskritai, matematinė molalumo išraiška yra:
m = n(tirpinys) / m(tirpiklis kg)
Kur m Tai moliškumas, n(tirpinys) yra medžiagos kiekis, išreikštas ištirpusios medžiagos moliais, ir m (tirpiklis) yra tirpiklio masė, išreikšta kilogramais. Tirpalas, kurio molinė koncentracija yra 1 mol/kg, vadinamas tirpalu. 1 molinis tirpalasTačiau, vadovaujantis dabartinėmis rekomendacijomis, visada geriau nurodyti vienetą mol/kg.
Molalumas taip pat žinomas kaip terminas, vartojamas norint parodyti, kad procesas vyksta. koncentracijos mataskuris apima ištirpusios medžiagos dalies tirpiklyje didinimą arba mažinimą. Kai ištirpusios medžiagos dalis padidėja, kalbame apie koncentracija, o priešingas procesas yra žinomas kaip praskiedimas.
Norint geriau suprasti šį procesą, medžiaga, vadinama tirpus yra tas, kuris ištirpsta, o tirpiklis Tai bet kokia medžiaga, galinti ištirpinti kitas. Savo ruožtu ištirpimas Tai yra anksčiau iš dviejų paminėtų medžiagų pagaminto homogeninio mišinio rezultatas. Moliariškumo kontekste nuoroda visada bus tirpiklio masėo ne viso tirpalo tūris.
Kol yra mažiau tirpių medžiagų mišinyje, tuo mažesnė koncentracija, ir kai kalbame apie a didesnis ištirpusios medžiagos kiekis Tirpiklyje koncentracija bus didesnė. Tai reiškia, kad tirpalas yra tiesiog vienalytis mišinys tarp dviejų ar daugiau medžiagų, kurių sudėtį galima matematiškai apibūdinti skirtingais koncentracijos matais, įskaitant molingumą.
Pagrindinės su molalumu susijusios sąvokos
Norint patogiai dirbti su molalumu, naudinga įvaldyti kai kuriuos pagrindinės sprendimų sąvokostaip pat suprasti, kodėl šis koncentracijos vienetas yra toks svarbus chemijoje, pramonėje ir daugelyje kasdienių procesų.
Tirpalai: ištirpusi medžiaga, tirpiklis ir homogeninis mišinys
The sprendimai Jie yra homogeniniai mišiniai, susidarę dėl tirpus (tirpstanti medžiaga) ir tirpiklis (tirpstanti medžiaga). Šie mišiniai gali būti sudaryti iš bet kokios medžiagos būsenos: kietos, skystos arba dujinės. Homogeniškumas reiškia, kad plika akimi mišinys atrodo vienodas, nors mikroskopiniu lygmeniu tirpiklyje gali būti ištirpusių dalelių.
Pavyzdžiui, tirpale stalo druska vandenyjeTirpale druska (NaCl) yra ištirpusi medžiaga, o vanduo – tirpiklis. Metalo lydinyje, tokiame kaip bronza, ištirpusi medžiaga ir tirpiklis yra kietos medžiagos, o ore skirtingos dujos gali veikti ir kaip ištirpusios medžiagos, ir kaip tirpikliai. Visais šiais atvejais galime kalbėti apie koncentraciją, nors moliškumas daugiausia naudojamas skystuose tirpaluose.
Dirbdami su molalumu, atsižvelgiame į tirpiklio masė kaip absoliuti nuoroda. Tai reiškia, kad jei įpilame daugiau ištirpusios medžiagos nekeisdami tirpiklio masės, moliškumas padidėja; jei, priešingai, įpilame daugiau tirpiklio, moliškumas sumažėja, nes tas pats ištirpusios medžiagos molių skaičius dabar yra didesniame kilograme tirpiklio.
Formalus molalumo apibrėžimas
Molalumas (m) sprendimo apibrėžiamas kaip ištirpusios medžiagos kiekis (moliais) padalinta iš tirpiklio masė (kilogramais)Todėl bendroji išraiška yra tokia:
m = n(tirpinys) / m(tirpiklis kg) → vienetai: mol/kg
Jei sprendimas yra 3 mol/kg, dažnai apibūdinamas kaip sprendimas 3 mol/kg ištirpusios medžiagos nurodytame tirpiklyje. Tradiciškai buvo vartojami terminai „molinis“ arba simbolis „m“ (pavyzdžiui, „3 m“ arba „3 molinis“), tačiau šiuo metu rekomenduojama visada naudoti matavimo vienetą mol/kg kad būtų išvengta painiavos su kitais dydžiais.
Tirpalų, kuriuose yra daugiau nei vienas tirpiklis, moliškumą galima nustatyti atsižvelgiant į tirpiklių mišinys kaip vienas mišrus tirpiklisŠiame kontekste vienetai apibrėžiami kaip ištirpusios medžiagos molių viename mišinio kilograme.
Molalumo ir koligatyvinių savybių svarba
Viena iš pagrindinių priežasčių, kodėl moliškumas yra toks svarbus chemijoje, yra ta, kad Tai nepriklauso nuo temperatūros ar slėgiojei tirpiklio masė išlieka pastovi. Todėl tai idealus koncentracijos vienetas tyrimui Koliatyvinės savybės, tai yra, tos sprendinių savybės, kurios Jie priklauso tik nuo ištirpusių dalelių skaičiaus o ne dėl savo cheminės prigimties.
Tarp svarbiausių koligatyvinių savybių yra:
- Virimo temperatūros pakilimasKai nelakioji ištirpusi medžiaga ištirpsta tirpiklyje, tirpiklio virimo temperatūra padidėja.
- Užšalimo temperatūros depresijaTemperatūra, kurioje tirpiklis užšąla, mažėja, kai pridedama ištirpusios medžiagos.
- Garų slėgio sumažėjimasIštirpusios medžiagos buvimas sumažina gryno tirpiklio garų slėgį.
- Osmosinis slėgis: susijęs su tirpiklio praleidimu pro pusiau pralaidžią membraną dėl koncentracijos skirtumų.
Visi šie kiekiai ypač patogiai apskaičiuojami naudojant molialumą, būtent todėl, kad tirpiklio masė lieka nepakitusi esant temperatūros pokyčiams, kuris palaiko nustatytą koncentraciją stabiliai ir atkartojamai.
Moliškumas ir moliškumas
Labai dažnai painiojama molalumas su moliškumasnes jų pavadinimai panašūs ir abu matuoja koncentraciją. Tačiau tai yra skirtingos sąvokos:
- Molariškumas (m): ištirpusios medžiagos molių skaičius viename tirpiklio kilograme (mol/kg). Jis apskaičiuojamas pagal tirpiklio masė ir jis nepriklauso nuo temperatūros ir slėgio.
- Moliariškumas (M): ištirpusios medžiagos molių skaičius viename litre tirpalo (mol/l). Jis apskaičiuojamas pagal bendras tirpalo tūris ir todėl priklauso nuo temperatūros ir slėgio, nes tūris gali plėstis arba trauktis.
Vandeniniuose tirpaluose, artimuose kambario temperatūrai, skirtumas tarp tirpalo moliniai ir moliniai paprastai mažines vandens tankis yra artimas 1 kg/l. Taigi, vienas kilogramas vandens užima maždaug vieną litrą, o dydžiai mol/kg ir mol/l Praskiestuose tirpaluose moliarumas ir moliarumas gali būti identiški arba labai panašūs skaičiais. Tačiau esant ekstremalioms temperatūros sąlygoms arba naudojant ne vandenį tirpiklius, skirtumai gali būti reikšmingi, todėl tokiu atveju labai svarbu aiškiai nurodyti, ar dirbate su moliarumu, ar su moliarumu.
Praktiniai molalumo naudojimo privalumai
Pagrindinis molalumo naudojimo kaip koncentracijos mato privalumas yra tas, kad jis Tai priklauso tik nuo ištirpusios medžiagos ir tirpiklio masiųŠiems tirpalams įtakos neturi pagrįsti temperatūros ir slėgio svyravimai. Priešingai, tūrio pagrindu paruošti tirpalai (pvz., naudojant moliarinę koncentraciją) linkę keistis, kai dėl šiluminio plėtimosi ar susitraukimo keičiasi tirpalo tūris.
Daugelyje pritaikymų tai yra didelis pranašumas, nes Medžiagos masė paprastai yra svarbesnė už jos tūrį.Pavyzdžiui, skaičiuojant ribojantys reagentai cheminėje reakcijoje arba farmacijos ir maisto produktų formuliavime, kai reikalingi tikslūs veikliųjų medžiagų kiekiai tirpiklio masės vienetui.
Kitas svarbus privalumas yra tas, kad Ištirpintos medžiagos moliškumas nepriklauso nuo kitų ištirpusių medžiagų buvimo. tirpale, jei bendra tirpiklio masė išlieka pastovi. Tai palengvina sudėtingų mišinių, kuriuose vienu metu yra keli junginiai, analizę.
Pagrindinis molalumo konceptualus apribojimas yra tas, kad Tai priklauso nuo to, kuri medžiaga laikoma tirpikliu bet kuriame mišinyje. Jei yra tik viena gryna skysta medžiaga, pasirinkimas aiškus; tačiau, pavyzdžiui, alkoholio ir vandens tirpale bet kuri iš jų gali būti laikoma tirpikliu. Lydiniuose arba kietuose tirpaluose pasirinkimas dar mažiau akivaizdus. Tokiais atvejais naudojami kiti sudėties išreiškimo būdai, pvz. molinė dalis, gali būti tinkamesnis.
Tirpumas ir ryšys su moliškumu
La tirpumas Tai terminas, vartojamas didžiausiam ištirpusios medžiagos kiekiui, kuris gali egzistuoti tirpiklyje tam tikromis sąlygomis, apibrėžti. Šis kiekis visiškai priklauso nuo tokių veiksnių kaip temperatūra arba slėgistaip pat kitų ištirpusių arba suspenduotų medžiagų buvimas.
Yra riba, po kurios tirpiklis nebegali ištirpinti daugiau ištirpusios medžiagos; tą ribą tirpalas vadinamas netirpiu. prisotintaĮprastas pavyzdys galėtų būti pridėjimas cukraus stiklinėje vandensMaišant turinį, cukrus palaipsniui ištirps, bet įpylus daugiau cukraus, bus pasiektas taškas, kai jis nustos tirpti ir liks matomas, plūduriuodamas arba nusėsdamas stiklinės dugne. Šią tirpumo ribą galima pakeisti keičiant temperatūrą: kaitinant vandenį padidėja daugelio ištirpusių medžiagų tirpumas, todėl gali ištirpti daugiau; jį aušinant sumažėja ištirpusių medžiagų kiekis.
Tirpumą taip pat galima išreikšti maksimalus molalumas pasiekiama tam tikroje ištirpusios medžiagos ir tirpiklio sistemoje. Tokiu būdu galima apskaičiuoti maksimalią koncentraciją (mol/kg), kurią galima pasiekti, kol tirpalas tampa prisotintas.
Molalumo ir kitų koncentracijos matavimų išreiškimo būdai
Du egzistuoja pagrindiniai koncentracijos matavimo būdai medžiagose: priemonės kiekybinis ir kokybinisPirmasis tipas yra skaitmeninis ir naudojamas, kai norite žinoti tikslius kiekius, pvz. moliškumas, formalumas, normalumas, molalumas o las dalių už milijonąPastarieji yra pagrįsti empiriniais stebėjimais ir nepateikia tikslių verčių, o veikiau tokius vertinimus kaip „praskiestas“ arba „koncentruotas“.
Kiekybinė koncentracija
Šis koncentracijos matavimo tipas dažniausiai naudojamas daugiausia moksliniai eksperimentai ir pramoniniai procesaines jie yra tikslūs ir rodo tikslius tirpale esančių medžiagų kiekius. Mokslo, farmacijos, maisto ar tyrimų pramonės reikmėms kokybinės koncentracijos nepakanka, nes Jie nenurodo tikslių kiekių ir yra pagrįsti subjektyviais įspūdžiais.
Kiekybiniai sprendimo terminai yra šie:
- Normalumas (N): skaičius ištirpusių medžiagų ekvivalentai esantis 1 litre tirpalo, kurį galima išreikšti kaip ištirpusios medžiagos ekvivalentus litre tirpalo. Pagrindinė jo savybė yra ta, kad tirpalo tūrisNormalumas daugiausia naudojamas rūgščių-šarmų reakcijose ir redokso reakcijose, kur naudinga dirbti su cheminiais ekvivalentais.
- Moliškumas: skaičius ištirpusios medžiagos molių vienam tirpiklio kilogramuikuris išreiškiamas kaip: ištirpusios medžiagos moliai / tirpiklio kilogramams. Pagrindinė jo savybė yra susijusi su tirpiklio svoris ir todėl nepriklauso nuo temperatūros ir slėgio.
- Molarizmas: skaičius ištirpusios medžiagos molių, esančių 1 litre tirpalokurį galima išreikšti kaip: ištirpusios medžiagos moliai/litre tirpalo. Svarbiausia jo savybė yra bendras tirpalo tūrisTodėl jis kinta priklausomai nuo temperatūros ir slėgio pokyčių.
- Svorio procentai: vienetų ištirpusios medžiagos masė, esanti 100 tirpalo masės vienetųkurį galima išreikšti kaip: gramai ištirpusios medžiagos / 100 gramų tirpalo. Čia aktuali savybė yra bendras tirpalo svoris.
- Koncentracija pagal svorį: ištirpusios medžiagos masė, esanti tirpalo tūrio vienetaskuris išreiškiamas kaip: gramai ištirpusios medžiagos/litre tirpalo. Pagrindinė jo savybė yra tirpalo tūrisnors jis išreiškiamas masės atžvilgiu.
Koncentracijos išreiškimo būdai šiais kiekybiniais metodais apima masės procentai, tūris-tūris y masės ir tūrio, taip pat ir jau žinomus molalumas, moliškumas, formalumas, normalumas ir molinė dalisKai ištirpusios medžiagos kiekis yra labai mažas, naudojamos tokios išraiškos kaip milijoninės dalys (ppm), milijardinės dalys (ppb) o trilijono dalių (ppt)kurie rodo, kiek ištirpusios medžiagos dalių yra milijone, milijarde ar trilijone viso mišinio dalių.
Kokybinė koncentracija
Šis tirpiklio koncentracijos apibūdinimo metodas nenaudoja tikslių skaitinių metodų, todėl rezultatai nėra tikslūs, o apytiksliai. empirinisTai yra vertinimai, pagrįsti stebėjimu arba patirtimi, ir jie turi savo klasifikaciją, priklausomai nuo susikaupimo laipsnio. Tarp jų yra kategorijos nesotusis tirpalas, prisotinta y persotintas, taip pat aprašymus praskiestas o susikaupęs.
Nesotieji, sotieji ir persotieji
Tirpalų arba homogeninių mišinių koncentracijos gali būti klasifikuojamos pagal tirpumą, atsižvelgiant į tai, ar ištirpusi medžiaga yra visiškai ištirpusi tirpiklyje ir kokiu santykiniu kiekiu:
- Persotintas tirpalas: Tai reiškia tirpalą, kuriame yra daugiau ištirpusios medžiagos, nei galėtų ištirpti įprastai pusiausvyros sąlygomis. Tai paprastai pasiekiama kaitinant mišinį, siekiant padidinti tirpumą ir ištirpinti daugiau ištirpusios medžiagos nei įprastai. Atsargiai aušinant tirpale galima išlaikyti šį ištirpusios medžiagos perteklių, nors jis yra metastabilioje būsenoje. Bet koks trikdis (nedidelis judėjimas, sėklos kristalas, temperatūros pokytis) gali sukelti greitą pertekliaus kristalizaciją, tirpalą paverčiant sočiu tirpalu.
- Sotusis tirpalas: Mišinys laikomas prisotintu, kai jame yra pusiausvyra tarp ištirpusios medžiagos ir tirpiklioTai yra, kai ištirpusios medžiagos kiekis yra didžiausias įmanomas esant tam tikrai temperatūrai ir slėgiui. Tokiomis sąlygomis pridėjus daugiau ištirpusios medžiagos, ištirpusios medžiagos kiekis nepadidėja; perteklius nusėda kietos medžiagos pavidalu.
- Nesočiųjų tirpalas: Šio tipo tirpalo sudėtyje yra mažiau ištirpusios medžiagos, nei tirpiklis gali ištirpintiKitaip tariant, vis dar yra „pajėgumas“ įterpti daugiau ištirpusios medžiagos, neatsirandant neištirpusios kietos medžiagos.
Kitaip tariant, nesotieji tirpalai turi mažesnis ištirpusios medžiagos kiekis ką jie gali ištirpinti tam tikroje temperatūroje; sočiosiose yra didžiausias ištirpusios medžiagos kiekis kad tirpiklis gali išlaikyti ištirpusį pusiausvyroje; o persotintieji susitinka daugiau ištirpusios medžiagos nei leidžiama pusiausvyros būsenoje, tam tikroje temperatūroje, išlikdamas tik metastabilioje būsenoje.
Praskiestas arba koncentruotas
Šie terminai dažniausiai vartojami šnekamojoje kalboje. praskiestas tirpalas Jis išsiskiria tuo, kad pateikia mažas ištirpusių medžiagų kiekis tirpiklio atžvilgiu, o tirpalas susikaupęs dovanos santykinai didelis ištirpusių medžiagų kiekisKalbame apie „santykinius lygius“, nes šie aprašymai yra empiriniai, be konkrečių skaitinių verčių. Kasdienis pavyzdys galėtų būti limonadas: jei jame yra mažai citrinos sulčių ir cukraus, mes jį suvokiame kaip praskiestą; jei jame yra daug, mes jį suvokiame kaip koncentruotą.
Norint geriau suprasti, ką reiškia šie tirpalų tipai, cheminiu požiūriu galima priimti šiuos apibrėžimus:
- Praskiestas tirpalas: yra tas, kuriame randama ištirpusi medžiaga mažos proporcijos tirpiklio tūrio arba masės atžvilgiu, per tam tikrą intervalą.
- Koncentruotas tirpalas: yra tas, kuriame ištirpusios medžiagos kiekis yra palyginti aukštas palyginti su tirpikliu, nors nebūtinai prisotintas.
Žingsnis po žingsnio molalumo skaičiavimas
Tirpalo moliškumo apskaičiavimas apima susiejimą ištirpusios medžiagos kiekis moliais su tirpiklio masė kilogramaisTai paprasta operacija, tačiau geriausia laikytis aiškios sekos, kad būtų išvengta įrenginio klaidų.
Bendroji molalumo formulė
Visais atvejais naudojama formulė yra tokia:
m = n(tirpinys) / m(tirpiklis kg)
Molalumui apskaičiuoti reikalingi duomenys
Paprašius apskaičiuoti tam tikro tirpalo moliškumą, būtina turėti šiuos duomenis:
- Ištirpusios medžiagos masė (paprastai gramais) arba tiesiogiai ištirpusios medžiagos moliai.
- Molekulinė masė arba molinė masė ištirpusios medžiagos, kad prireikus būtų galima konvertuoti iš gramų į molius.
- Tirpiklio masėkuris, norint taikyti formulę, turi būti išreikštas kilogramais.
Kai kuriose problemose taip pat pateikiama: bendras tirpalo kiekisTačiau molalumui iš tikrųjų svarbiausia yra tirpiklio masėne viso tirpalo tūris ar masė.
Molališkumo skaičiavimo su sieros rūgštimi pavyzdys
Tarkime, kad norime apskaičiuoti tirpalo moliškumą sieros rūgštis (H2SO4)Žinome, kad jo molekulinė masė yra 98 g/mol. Jei turime 80 g sieros rūgšties ištirpęs 400 g vandensMes elgtumėmės taip:
- Ištirpusios medžiagos molių skaičiaus (n) apskaičiavimasIštirpusios medžiagos masę (80 g) padalijame iš jos molinės masės (98 g/mol):
n = 80 g / 98 g·mol-1 ≈ 0,82 mol H₂2SO4. - Tirpiklio masės konvertavimas į kilogramus400 g vandens atitinka 0,4 kg.
- Molalumo formulės taikymas:
m = n(ištirpinta medžiaga) / m(tirpiklis kg) = 0,82 mol / 0,4 kg = 2,05 mol/kg.
Todėl likvidavimas turės moliškumas maždaug 2,05 mol/kg iš H2SO4 vandenyje
Praktinės molalumo problemos
Praktiškai moliškumo pratimai paprastai atliekami pagal panašų modelį kaip ir ankstesniame pavyzdyje. Pradedant nuo ištirpusios medžiagos ir tirpiklio masės duomenų (arba molių ir molinės masės), konversijos taikomos naudojant matmenų analizė kad būtų gauti atitinkami mol/kg vienetai.
Tipiniai problemų pavyzdžiai:
- Apskaičiuokite susidariusio tirpalo moliškumą, kai MgCl2 ištirpinta vandenyje, iš druskos masės ir sunaudoto vandens masės.
- Nustatykite tirpalo moliškumą etanolis, ištirpintas acetonežinant etanolio molinę masę ir acetono, naudojamo kaip tirpiklis, masę.
- Apskaičiuokite skaičių gramų NaCl būtina paruošti tam tikro moliškumo tirpalą iš tam tikros vandens masės kaip tirpiklio.
Alternatyvūs būdai žinoti koncentraciją
Nors molalumas yra labai naudingas būdas išreikšti koncentraciją, yra ir kitų priemonių bei praktinės svarstyklės Šios formulės naudojamos įvairiose mokslo ir pramonės srityse tirpalų sudėčiai apibūdinti. Kai kurios yra pagrįstos panašiais principais, o kitos skirtos konkrečioms taikymo sritims, pavyzdžiui, maisto ar farmacijos pramonei.
„Baumé“ skalė
La Baumé skalė Jį maždaug m. sukūrė vaistininkas ir chemikas Antoine'as Baumé. 1768, sutampant su laikotarpiu, kai jis vystė savo aerometrasJų pagrindinis tikslas buvo skystų medžiagų koncentracijai matuotiypač rūgštys ir sirupai. Vertės išreiškiamos Baumé laipsniai, kurie kartais pateikiami kaip B, Bé o °Bé, ir gaunami palyginus skysčio tankį su vandens tankiu.
Praktiškai, kiek Kuo aukštesnis Baumé laipsnisKuo didesnis tankis, tuo didesnė tikimybė, kad jis bus labiau koncentruotas išmatuotas tirpalas. Ši skalė buvo plačiai naudojama farmacijos ir maisto pramonės šakose, kol nebuvo plačiai pritaikyti modernesni tankio ir koncentracijos matavimo metodai.
Brikso skalė
La Brikso skalė Jis naudojamas matuoti sacharozės kiekis (arba, plačiau tariant, tirpūs cukrūs) tirpale. Jo vienetai yra Brikso laipsniai (°Bx)25 °Bx vertė reiškia, kad tirpale yra [neskaidrių] dalelių. 25 gramai sacharozės 100 gramų tirpaloTodėl tai yra būdas išreikšti masės procentą, kurio centre yra cukrus.
Norint nustatyti sacharozės kiekį skystyje, reikia sacharometras UN refraktometrasPrietaisai, matuojantys tirpalo tankį arba lūžio rodiklį. Brikso skalė dažniausiai naudojama pramonėje Vaisių sultys, gaivieji gėrimai, vynai ir daugelyje saldžių produktų, nes tai yra tiesioginis cukraus kiekio, taigi ir produkto skonio, tekstūros bei išsilaikymo rodiklis.
Brikso skalė pagrįsta panašiais principais kaip ir kitos skalės, pvz. rutuliavimas arba PlatonasVisi šie prietaisai skirti cukrų koncentracijai tirpaluose matuoti. Nors tai nėra moliškumo matas, yra ryšys tarp °Bx vertės ir ištirpusios medžiagos kiekio, kurį galima išreikšti mol/kg, jei žinomos esančių cukrų molinės masės.
Tankis
La tankis Tai fizinė savybė, apibrėžiama kaip medžiagos masė tūrio vienete, paprastai išreiškiamas g/ml arba kg/m²3Nors tai nėra griežtai koncentracijos matas, jis yra susijęs su kompozicija tirpalų, todėl esant pastoviai temperatūrai ir slėgiui, labiau koncentruoto tirpalo tankis paprastai yra didesnis nei atitinkamo praskiesto tirpalo.
Kai kuriuose kontekstuose jie naudojami tankio ir koncentracijos konversijos lentelės Tam tikroms tirpiklio ir tirpiklio sistemoms moliarumui arba moliarumui įvertinti galima naudoti tankį, nors šiuos metodus daugiausia pakeitė tiesioginiai metodai. Nepaisant to, tankis išlieka svarbiu kokybės kontrolės parametru daugelyje pramonės šakų.
Šiose procedūrose naudojamų procentų apibrėžimai
Los procentais Jie yra dar vienas labai įprastas būdas išreikšti tirpalo koncentraciją. Dažniausiai naudojami tirpalų koncentracijai nustatyti yra šie: masė-masė, tūris-tūris y masės ir tūriokiekvienas su savo savybėmis ir tipiniu panaudojimu.
Tūrio ir tūrio procentinė dalis (% v/v)
Šis procentas naudojamas suprasti ir išreikšti ištirpusios medžiagos tūris šimtui tirpalo tūrio vienetųTai ypač svarbu mišiniuose skysčiai vienas su kitu, arba kai kuriuose dujų tirpaluose skysčiuose, kur tūris yra lengviau valdomas parametras nei masė.
Įprastas santykis išreiškiamas taip:
% v/v = (ištirpusios medžiagos tūris / bendras tirpalo tūris) × 100
Masės procentinė dalis (% m/m)
Procentas masė-masė yra apibrėžiamas kaip ištirpusios medžiagos masė šimtui tirpalo masės vienetųPavyzdžiui, jei 20 g druskos sumaišoma su 80 g vandens, bendra tirpalo masė yra 100 g, taigi druskos masės procentinė dalis yra 20 %.
Bendroji išraiška yra tokia:
% m/m = (ištirpusios medžiagos masė / bendra tirpalo masė) × 100
Masės ir tūrio procentinė dalis (% m/v)
Procentas masės ir tūrio Jis apjungia abi sąvokas ir yra išreiškiamas kaip ištirpusios medžiagos masė 100 tirpalo tūrio vienetųJis dažniausiai naudojamas vandeniniuose tirpaluose, ypač tokiuose kontekstuose kaip vaistų gamyba, kur jis nurodo, pavyzdžiui, kiek gramų veikliosios medžiagos yra 100 ml tirpalo.
Jo bendroji formulė yra tokia:
% m/t = (ištirpusios medžiagos masė / tirpalo tūris) × 100
Nors iš šios informacijos galima spręsti, tirpalo tankisNepatartina šių dviejų sąvokų painioti be aiškumo, nes tai gali sukelti painiavą. Tankis apibrėžiamas kaip tirpalo masė, padalyta iš tirpalo tūrio, o masės ir tūrio koncentracija susieja tik ištirpusios medžiagos masę su tirpalo tūriu.
Norint teisingai apskaičiuoti šiuos procentus, svarbu nepamiršti dviejų pagrindinių idėjų:
- La trijų taisyklė Tai yra pagrindinė matematinė priemonė kiekiams ir procentams susieti šiuose kontekstuose.
- Visais atvejais ištirpusios medžiagos masės ir tirpiklio masės suma yra lygus bendra tirpalo masė.
Kiti susiję koncentracijos vienetai
Be molalumo, chemijoje naudojami ir kiti įprasti koncentracijos vienetai, kurių kiekvienas turi specifinį pritaikymą. Jų supratimas padeda nuspręsti, kada naudoti molalumą, o kada – kitus vienetus.
Normalus
La normalumas, atstovaujama raide N, apibrėžiamas kaip ištirpusios medžiagos ekvivalentų skaičius viename litre tirpaloTai ypač naudingas koncentracijos matas rūgščių-šarmų reakcijos y redoksaskur reakcijos pajėgumas priklauso nuo cheminių ekvivalentų, o ne nuo bendro molių skaičiaus.
Kai kuriose programose minima Redokso normalumas...kuri atsižvelgia į oksidatorių ir reduktorių vaidmenį. Nors šiandien mokslinėje literatūroje normalumas vartojamas rečiau, palyginti su moliarumu, jis išlieka aktualus laboratoriniuose stechiometriniuose skaičiavimuose ir klasikinėje tūrinėje analizėje.
Molarizmas
La moliškumas (M), taip pat žinomas kaip molinė koncentracija, apibrėžiamas kaip ištirpusios medžiagos kiekis (moliais) viename litro tirpaloTai dažniausiai chemijoje naudojamas koncentracijos vienetas tirpalams apibūdinti, kuriuose bendras tūris Tai dažniausiai naudojamas parametras, ypač stechiometrinėse reakcijose, atliekamose esant pastoviam tūriui.
Pagrindinis jo trūkumas, palyginti su molalumu, yra tas, kad Tai priklauso nuo temperatūrosKadangi tirpalo tūris gali keistis dėl šiluminio plėtimosi, moliškumas suteikia nuoseklesnius rezultatus tais atvejais, kai temperatūra gali labai skirtis.
Formalumas
La formalumas Tai reiškia formulės-gramo molių skaičius ištirpusios medžiagos, esančios viename litre tirpalo. Jis daugiausia naudojamas, kai ištirpusi medžiaga Jis nelieka chemiškai nepakitęs tirpale (pavyzdžiui, kai jis disocijuojasi į jonus), bet norite atsižvelgti į bendrą pridėtos cheminės medžiagos kiekį pagal pradinę formulę.
Nors šiandien tai yra retesnis vienetas nei moliarumas ar molalumas, jis vis dar turi vertę tais atvejais, kai svarbu apibūdinti pradinę tirpalo sudėtį, neatsižvelgiant į tai, į kokias rūšis tirpi medžiaga disocijuoja.
Molalumas kaip šių vienetų papildymas
Priešingai nei šie vienetai, molalumas Jis suteikia pranašumą, kad remiantis tirpiklio maseDėl to jis labai atsparus temperatūros ir slėgio pokyčiams. Todėl jis dažnai yra pageidaujamas tiriant Koliatyvinės savybės, pramoniniuose procesuose, kuriems reikalinga griežta šiluminė kontrolė, ir taikymuose, kur masės tikslumas būti teikiamas pirmenybė prieš tūrio matavimą.
Praktinis molalumo pritaikymas realiame gyvenime
Nors molalumas gali atrodyti kaip grynai akademinė sąvoka, ji egzistuoja. labai specifinės programos kasdieniame gyvenime ir įvairiuose pramonės sektoriuose. Gebėjimas tiksliai apibūdinti koncentraciją kaip masės funkciją daro jį pagrindiniu įrankiu daugelyje procesų.
Maisto ir gėrimų pramonė
Maisto pramonėje teisingas tirpalų paruošimas kontroliuoja tokias svarbias savybes kaip skonis, tekstūra ir išsaugojimasPavyzdžiui, gaminant ledus ar šerbetą, ištirpusio cukraus kiekis turi įtakos mišinio užšalimo temperatūrai: didesnis ištirpusių medžiagų kiekis leidžia jam pasiekti aukštesnę užšalimo temperatūrą. kreminės tekstūros neleisdamas vandeniui susidaryti dideliems ledo kristalams. Šį ryšį kiekybiškai apibūdina užšalimo taško depresija, kuris tiesiogiai priklauso nuo ištirpusios medžiagos moliškumo.
Panašiai, gaminant saldžius gėrimus, sirupus ir koncentruotas sultis, žinant cukrų molinę koncentraciją, galima kontroliuoti saldumą ir klampumą, taip pat produkto mikrobiologinį stabilumą.
Farmacijos pramonė ir medicininiai sprendimai
Farmacijos pramonėje molalumas naudojamas ruošiant intraveniniai tirpalai, serumai, buferiniai tirpalai ir kiti produktai, kuriuose ištirpusios medžiagos koncentracija tirpiklio masės vienete turi būti tiksliai suderintasTeisingas moliarumas užtikrina, kad tirpalai yra izotoninis su kūno skysčiais, kai reikia, vengiant pažeisti ląsteles ir audinius.
Be to, formuluojant skystus vaistus, molariškumas padeda tiksliai apibrėžti kiekį aktyvus principas tirpiklio masės vienetui, o tai yra labai svarbu siekiant užtikrinti terapinis veiksmingumas ir saugumas iš paciento.
Moksliniai tyrimai ir laboratorijos
Mokslinių tyrimų laboratorijose molalumas yra būtinas ruošiant standartiniai sprendimai Šie zondai skirti prietaisų kalibravimui, kiekybinei analizei atlikti arba fizikocheminėms savybėms tirti. Jų nepriklausomumas nuo temperatūros leidžia gauti patikimesnius rezultatus, net kai aplinkos sąlygos šiek tiek pasikeičia.
Pavyzdžiui, tiriant variaciją Virimo taškas į sušalimas Tirpiklyje su skirtingomis ištirpusiomis medžiagomis molingumas dažnai naudojamas koncentracijai apibūdinti, užtikrinant, kad bet koks pastebėtas išmatuotos savybės pokytis būtų susijęs su ištirpusia medžiaga, o ne su netyčiniais koncentracijos pokyčiais.
Pramoniniai cheminiai procesai
Chemijos pramonėje darbas su moliarumu padeda optimizuoti žaliavų naudojimątiksliai reguliuojant reikalingų reagentų kiekį pagal tirpiklio masę. Taip gaunamas mažiau atliekų, Vienas didesnis reakcijų efektyvumas ir daugeliu atvejų – žymiai sutaupyti ekonominių išlaidų.
Taip pat ir procesuose, kuriuose darbinė temperatūra kinta kontroliuojamos egzoterminės arba endoterminės reakcijos), moliškumas leidžia stabiliai stebėti koncentraciją, išvengiant klaidų, atsirandančių dėl galimų tūrio svyravimų.
Apmąstymai ir rekomendacijos molalumo mokymuisi
Molalumo supratimas neapsiriboja vien formulės įsiminimu; reikia suprasti jos esmę. fizinis pojūtis ir pranašumai prieš kitus vienetusNorint sustiprinti šias žinias, labai naudinga praktikuotis su skirtingais pavyzdžiais ir palyginti savo rezultatus su tais, kurie gauti naudojant molinę koncentraciją arba procentus.
- Patartina praktikos skaičiavimas molališkumo su skirtingais ištirpusiais junginiais ir tirpikliais, keičiant jų kiekius ir tikrinant, kaip kinta m vertė.
- El uSO vizualiniai ištekliai (Lentelės, diagramos ir grafikai) padeda palyginti molalumą su kitais koncentracijos vienetais, parodant, kuriuose kontekstuose kiekvienas yra pranašesnis.
- Aptariant realius pavyzdžius, kur molarumas vaidina svarbų vaidmenį (maistas, vaistai, valymo priemonės, druskos tirpalai), sustiprinamas jo suvokimas. praktinis aktualumas.
Moliškumas, suprantamas kaip ištirpusios medžiagos molių skaičius viename tirpiklio kilograme, sudaro pagrindinė priemonė tiksliai apibūdinti tirpalų koncentracijąDėl nepriklausomumo nuo temperatūros ir slėgio, naudingumo tiriant koligatyvines savybes ir aktualumo pramonėje bei farmacijoje šis dydis yra būtinas visiems, norintiems įvaldyti tirpalų chemiją ir pritaikyti šias žinias tiek laboratorijoje, tiek kasdieniame gyvenime.