Inom kemi är en lösning en homogen blandning som består av två eller flera ämnen. En molär lösning är en typ av kemisk lösning där koncentrationen uttrycks i mol löst ämne per liter lösning. Detta koncept är grundläggande i studiet av kemi, särskilt vid genomförandet av laboratorieexperiment och kemiska reaktioner.
Innan du dyker djupare in i molära lösningar är det viktigt att förstå vad en mullvad är. En mullvad är en måttenhet som används inom kemi för att uttrycka mängder av ett kemiskt ämne. En mol definieras som exakt \(6.022 \times 10^{23}\) enheter (atomer, molekyler, joner eller andra partiklar).
Det första steget för att förbereda en molär lösning är att beräkna molmassan av det lösta ämnet. Molmassa är massan av en mol av ett ämne och uttrycks i gram per mol (g/mol). Det kan beräknas genom att summera atommassorna för alla atomer i en molekyl.
Till exempel beräknas den molära massan av vatten (H2O) genom att addera atommassorna för två väteatomer och en syreatom, vilket är lika med \(2 \times 1.008\) g/mol för väte plus \(16.00\) g/ mol för syre, vilket ger en total molmassa på \(18.016\) g/mol.
När molmassan väl har bestämts är nästa steg att förbereda en molär lösning. För att framställa en 1 M (en molar) lösning av ett ämne, skulle man lösa ämnets molära massa i tillräckligt med lösningsmedel för att göra en liter lösning.
För att till exempel framställa en 1 M lösning av natriumklorid (NaCl), som har en molmassa på \(58.44\) g/mol, skulle \(58.44\) gram NaCl lösas upp i tillräckligt med vatten för att göra en slutlig volym på en liter.
Koncentrationen av en lösning uttrycks ofta i mol per liter (M). Formeln för att beräkna molariteten (M) för en lösning är:
\(M = \frac{\textrm{mol löst ämne}}{\textrm{liter lösning}}\)Till exempel, om \(0.5\) mol glukos (ett socker) löstes i \(2\) liter vatten, skulle koncentrationen av glukoslösningen vara:
\(M = \frac{0.5}{2} = 0.25\; M\)Detta betyder att glukoslösningen har en koncentration av \(0.25\) mol per liter eller \(0.25\) M.
Spädning är processen att minska koncentrationen av ett löst ämne i en lösning, vanligtvis genom att tillsätta mer lösningsmedel. Förhållandet mellan de initiala och slutliga koncentrationerna och volymerna kan uttryckas som:
\(C_1V_1 = C_2V_2\)där \(C_1\) och \(C_2\) är de initiala respektive slutliga koncentrationerna, och \(V_1\) och \(V_2\) är de initiala respektive slutliga volymerna. Denna formel är användbar för att beräkna mängden lösningsmedel som behövs för att uppnå en önskad koncentration.
Till exempel, för att späda en \(2\) M lösning av saltsyra till \(1\) M genom att dubbla dess volym, skulle du använda formeln \(C_1V_1 = C_2V_2\) . Om du antar att \(V_1\) är \(1\) liter, för att hitta \(V_2\) ändrar du formeln till \(V_2 = \frac{C_1V_1}{C_2}\) . Genom att ersätta värdena får du: \(V_2 = \frac{2 \times 1}{1} = 2\; \textrm{liter}\)
Det betyder att du skulle behöva tillsätta ytterligare \(1\) liter lösningsmedel till \(1\) liter \(2\) M saltsyralösning för att uppnå en slutlig koncentration av \(1\) M.
Föreställ dig att du genomför ett experiment som kräver en \(0.1\) M lösning av svavelsyra (H₂SO₄), och du måste förbereda \(500\) mL av denna lösning. Beräkna först den molära massan av svavelsyra, vilket är \(2 \times 1.008 + 32.07 + 4 \times 16.00 = 98.08\) g/mol. För att hitta mängden H₂SO4 som krävs för en \(0.1\) M-lösning:
\(M = \frac{\textrm{mol löst ämne}}{\textrm{liter lösning}} \implies \textrm{mol löst ämne} = M \times \textrm{liter lösning}\)Eftersom volymen måste vara i liter, omvandla \(500\) mL till \(0.5\) liter. Sedan,
\(\textrm{mol löst ämne} = 0.1 \times 0.5 = 0.05\; \textrm{mullvadar}\)För att hitta massan av H₂SO4 som krävs, multiplicera molerna med molmassan:
\(\textrm{massa} = \textrm{mullvadar} \times \textrm{molär massa} = 0.05 \times 98.08 = 4.904\; \textrm{gram}\)Lös upp \(4.904\) gram svavelsyra i tillräckligt med vatten för att göra en \(500\) ml lösning. Denna process illustrerar hur molaritet, volymer och molmassa används i praktiska laboratoriemiljöer för att förbereda specifika lösningar som krävs för experiment.
Molära lösningar är avgörande i kemi av flera skäl:
Sammanfattningsvis är molaritet ett grundläggande begrepp inom kemi som innebär att man beräknar koncentrationen av lösningar. Genom att förstå hur man beräknar och förbereder molära lösningar kan kemister kontrollera villkoren för sina experiment med stor precision, vilket leder till meningsfulla vetenskapliga upptäckter och framsteg.
