Հիմնական նյութ

Դասընթաց․ (8-րդ դասարան. քիմիա) > Բաժին 2

Դաս 1: Խառնուրդներ և լուծույթներ

Մոլայնություն

Լուծույթի, լուծվող նյութի և լուծիչի սահմանումը։ Ինչպես կարելի է մոլայնության միջոցով քանակապես արտահայտել լուծվող նյութի կոնցենտրացիան, ինչպես նաև մոլայնության հետ կապված հաշվարկներ։

Հիմնական դրույթներ

Միատարր բաղադրությամբ խառնուրդները կոչվում են համասեռ խառնուրդներ կամ լուծույթներ։
Այն խառնուրդները, որոնց բաղադրությունը միատարր չէ, կոչվում են անհամասեռ խառնուրդներ։
Այն քիմիական նյութը, որը լուծույթում առկա է ամենամեծ քանակությամբ, կոչվում է լուծիչ, իսկ մյուս բաղադիչները կոչվում են լուծված նյութեր։
Մոլայնությունը կամ մոլային կոնցենտրացիան 1 լիտր լուծույթում լուծված նյութի մոլերի թիվն է՝ նյութաքանակը, որը կարելի է հաշվել՝ օգտագործելով հետևյալ հավասարումը․

$Մոլայնություն = \frac{Լուծված նյութի քանակ (մոլ)}{Լուծույթի ծավալ (լ)}$ ‍

Մոլային կոնցենտրացիան կարող է օգտագործվել լուծված նյութի զանգվածի կամ մոլերի թվի և լուծույթի ծավալի միջև փոխարկումներ կատարելու համար:

Ներածություն․ խառնուրդներ և լուծույթներ

Առօրյա կյանքում մենք հաճախ ենք հանդիպում տարբեր նյութերից բաղկացած խառնուրդների։ Խառնուրդի օրինակ է նաև մարդու մարմինը: Իսկ դու գիտեի՞ր, որ մարդու մարմինը, ըստ զանգվածի, մոտավորապես

57 %

-ով բաղկացած է ջրից։ Մենք հիմնականում կենսամոլեկուլների, գազերի և ջրում լուծված անօրգանական իոնների խառնուրդ ենք: Չգիտեմ դուք ինչպես եք վերաբերում սրան, բայց ես ապշեցուցիչ եմ համարում:

Չհաշված հանգստացողներին՝ ծովափնյա ավազն ու օվկիանոսի ջուրը նույնպես խառնուրդներ են: Բոնդի ծովափի նկարի աղբյուրը՝ flickr կայքի penreyes օգտատեր, CC BY 2,0

Եթե նյութերը միմյանց հետ այնպես են խառնվում, որ ամբողջ նմուշում բաղադրությունը նույնն է լինում, դրանք կոչվում են համասեռ խառնուրդներ։ ԵՎ հակառակը՝ խառնուրդը, որը չունի միատարր բաղադրություն, կոչվում է անհամասեռ։

Համասեռ խառնուրդները նաև հայտնի են որպես լուծույթներ և կարող են պարունակել բաղադրիչներ պինդ, հեղուկ և/կամ գազային վիճակում։ Մենք հաճախ ցանկանում ենք հաշվել որոշակի ծավալով լուծույթում առկա լուծված նյութի քանակը, որը կոչվում է այդ նյութի կոնցենտրացիա։ Այս հոդվածում մենք կտեսնենք, թե ինչպես կարելի է քանակապես նկարագրել լուծույթները, և կքննարկենք, թե ինչպես է կարելի օգտագործել այդ տեղեկատվությունը ստեխիոմետրիկ հաշվարկներ կատարելիս։

Մոլային կոնցենտրացիա

Իհարկե, ոչ։

Մոլային կոնցենտրացիան նույնն է, ինչ մոլայնությունը, բայց մոլայնությունն ու մոլալությունը նույնը չեն։ Դրանք լուծույթում լուծված նյութը քանակապես բնութագրելու տարբեր ձևեր են, և լուծույթի մոլային կոնցենտրացիան փոխարկելի չէ մոլալությանը։ Այս հոդվածում մենք քննարկում ենք միայն մոլայնությունը։

Վերջիններիս տարբերությունների մասին ավելին իմանալու համար դիտիր այս տեսանյութը մոլայնություն vs. մոլալություն։

Լուծույթի այն բաղադրիչը, որն ամենամեծ քանակություններով է առկա լուծույթում, կոչվում է լուծիչ։ Ցանկացած քիմիական նյութ, որը խառնվել է լուծիչի հետ, կոչվում է լուծված նյութ: Լուծված նյութերը կարող են լինել գազեր, հեղուկներ կամ պինդ նյութեր։ Օրինակ՝ Երկրի մթնոլորտը խառնուրդ է՝ բաղկացած

78 %

-ը ազոտ գազից,

21 %

-ը թթվածին գազից ու

1 %

-ը արգոնից, ածխածնի երկօքսիդ և այլ գազերից։ Մենք կարող ենք ասել, որ մթնոլորտը լուծույթ է, որում ազոտ գազը լուծիչն է, իսկ լուծված նյութերը թթվածինը, արգոնը և ածխածնի երկօքսիդն են։

Լուծված նյութի մոլայնությունը կամ մոլային կոնցենտրացիան լուծված նյութի մոլերի թիվն է 1 լիտր լուծույթում (բայց ոչ 1 լիտր լուծիչում)․

$Մոլայնություն = \frac{Լուծված նյութի քանակ (մոլ)}{Լուծույթի ծավալ (լ)}$ ‍

Դուք կարող եք մտածել դա այն պատճառով է, որ մենք հաշվի չենք առել լուծված նյութի ծավալը: Բայց իրականում, եթե նույնիսկ լուծիչի ծավալին գումարենք լուծված նյութի ծավալը, մենք միևնույնն է կարող ենք ստանալ ընդհանուր ծավալ, որը կտարբերվի լուծույթի ծավալից։

Սա բացատրվում է, նրանով որ խառնուրդի ծավալը կախված է խառնուրդում առկա մոլեկուլների միջև գործող միջմոլեկուլային ուժերից։ Սա հատկապես ճիշտ է հեղուկ լուծույթների համար, որտեղ մոլեկուլները միմյանց ավելի մոտ են գտնվում և հետևաբար ավելի ուժեղ են փոխազդում, քան գազային լուծույթներում։ Լուծիչի մոլեկուլների միջև միջմոլեկուլային ուժերը հավանաբար կտարբերվեն լուծիչի և լուծված նյութի մոլեկուլների միջև գործող միջմոլեկուլային ուժերից։ Այս փոխազդեցությունների բնույթից կախված լուծույթի ծավալը կարող է ՝ լուծիչի և լուծված նյութի գումարային ծավալից ավել կամ պակաս լինել։

Խենթություն է թվում, բայց սա է քիմիան։

Մոլայնության չափման միավորը

\frac{մոլ}{լ}

-ն է, կրճատ կարելի է ասել մոլային կամ

M

(կարդացվում է մոլային)։ Լուծված նյութի մոլային կոնցենտրացիան հաճախ կրճատ ներկայացվում է որպես տվյալ նյութի քիմիական բանաձևը՝ գրված քառակուսի փակագծերում։ Օրինակ՝ լուծույթում քլորիդ իոնների կոնցենտրացիան կարող է գրվել որպես

[{Cl}^{-}]

։ Մոլային կոնցենտրացիան մեզ թույլ է տալիս կատարել փոխարկումներ լուծույթի ծավալի և լուծված նյութի մոլերի կամ զանգվածի միջև:

Յուրացված գիտելիքի ստուգում․ բրոնզը համաձուլվածք է, որը կարող է դիտարկվել որպես ~ $88 %$ ‍ պղնձից և $12 %$ ‍ անագից բաղկացած պինդ լուծույթ։ Ո՞րն է լուծիչն ու լուծված նյութը բրոնզում։

Օրինակ 1․Լուծված նյութի մոլային կոնցենտրացիայի հաշվարկը

Եկեք դիտարկենք մի լուծույթ, որը ստացվում է

2, 355 գ

ծծմբական թթուն՝

H_{2} {SO}_{4}

, ջրում լուծելիս։ Լուծույթի ընդհանուր ծավալը

50, 0 մլ

է։ Ինչի՞ է հավասար ծծմբական թթվի մոլային կոնցենտրացիան՝

[H_{2} {SO}_{4}]

-ը։

[H_{2} {SO}_{4}]

գնտնելու համար պետք է պարզենք, թե լուծույթում քանի մոլ ծծմբական թթու կա։ Մենք կարող ենք լուծված նյութի զանգվածը փոխարկել մոլերի՝ օգտագործելով ծծմբական թթվի մոլային զանգվածը՝

98, 08 \frac{գ}{մոլ}

$H_{2} {SO}_{4} (մ ո լ) = 2, 355 գ H_{2} {SO}_{4} \times \frac{1 մոլ}{98, 08 գ} = 0,024 01 {մոլ H}_{2} {SO}_{4}$ ‍

Այժմ մենք կարող ենք ծծմբական թթվի մոլերի թիվը և լուծույթի ընդհանուր ծավալի արժեքը տեղադրել մոլային կոնցենտրացիայի հավասարման մեջ ծծմբական թթվի մոլային կոնցենտրացիան հաշվելու համար։

$\begin{aligned} [H_{2} {SO}_{4}] & = \frac{լուծված նյութի քանակ (մոլ)}{լուծույթի ծավալ (լ)} \\ = \frac{0,024 01 մոլ}{0,050 լ} \\ = 0, 48 Մ \end{aligned}$ ‍

Յուրացված գիտելիքի ստուգում․ Ինչի՞ է հավասար $H^{+}$ ‍-ի իոնների մոլային կոնցենտրացիան $4, 8 {Մ H}_{2} {SO}_{4}$ ‍-ի լուծույթում։

Այս հարցին պատասխանելիս պետք է մտածել, թե ինչ է տեղի ունենում լուծույթում։ Քանի որ ծծմբական թթուն ուժեղ թթու է, այն լուծույթում ամբողջովին դիսոցվում է բաղադրիչ իոնների՝

H^{+} (լ - թ)

{SO}_{4}^{-} (լ - թ)

։ Սա կարելի է գրել նաև հետևյալ կերպ․

H_{2} {SO}_{4} (լ - թ) \to 2 H^{+} (լ - թ) + {SO}_{4}^{2 -} (լ - թ)

Այս հավասարեցված հավասարումից մենք կարող ենք տեսնել, որ լուծույթում ծծմբական թթվի յուրաքանչյուր մեկ մոլից ստանում ենք

2

մոլ

H^{+} (լ - թ)

: Օգտագործելով այս հարաբերությունը՝

H^{+} (լ - թ)

-ի մոլային կոնցենտրացիան հավասար կլինի.

[H^{+} (լ - թ)] = 4, 8 {M H}_{2} {SO}_{4} \times \frac{2 {մոլ H}^{+}}{1 {մոլ H}_{2} {SO}_{4}} = 9, 6 {M H}^{+} (լ - թ)

Դա է պատճառը, որ

H^{+} (լ - թ)

-ի մոլային կոնցենտրացիան երկու անգամ մեծ է

H_{2} {SO}_{4}

-ի մոլային կոնցենտրացիայից։

Օրինակ 2. Որոշակի կոնցենտրացիայով լուծույթի պատրաստում

Երբեմն պետք է պատրաստել լուծույթ, որի կոնցենտրացիան և ծավալը տրված են լինում, և մենք ցանկանում ենք իմանալ, թե ինչքան նյութ է անհրաժեշտ լուծել լուծիչում՝ այդ լուծույթը պատրաստելու համար։ Այդ պարագայում մենք կարող ենք ձևափոխել մոլայնության հավասարումը՝ լուծված նյութի մոլերի թիվը ստանալու համար։

$Լուծված նյութի քանակ (մոլ) = Մոլայնություն \times Լուծույթի ծավալ (լ)$ ‍

Օրինակ՝ ենթադրենք ուզում ենք պատրաստել կերակրի աղի՝

[NaCl] = 0, 800 Մ

0,250 լ

ջրային լուծույթ։ Քանի՞ գրամ

NaCl

մեզ անհրաժեշտ կլիներ՝ այս լուծույթը պատրաստելու համար։

Մենք կարող ենք օգտագործել մոլայնության ձևափոխված հավասարումը

NaCl

-ի մոլերը հաշվելու համար, ինչն անհրաժեշտ է որոշակի կոնցենտրացիայով և որոշակի ծավալով լուծույթ ստանալու համար։

$\begin{aligned} NaCl (մոլ) & = [NaCl] \times Լուծույթի ծավալ \\ = 0, 800 \frac{մոլ}{լ} \cdot 0,250 լ \\ = 0,200 մոլ NaCl \end{aligned}$ ‍

Ապա մենք կարող ենք օգտագործել նատրիումի քլորիդի մոլային զանգվածը՝

58, 44 \frac{գ}{մոլ}

NaCl

-ի մոլերը գրամների փոխարկելու համար.

$NaCl-ի զանգված = 0,200 մոլ \cdot \frac{58, 44 գ}{1 մոլ} = 11, 7 գ NaCl$ ‍

Գործնականում մենք կարող ենք օգտագործել այս տեղեկատվությունը լուծույթը հետևյալ կերպ պատրաստելու համար.

Քայլ

1.

Կշռենք

11, 7 գ

նատրիումի քլորիդ:

Քայլ

2.

Նատրիումի քլորիդը տեղափոխենք մաքուր չոր անոթի մեջ։

Քայլ

3.

NaCl

-ի վրա ջուր ավելացնելով՝ լուծույթի ընդհանուր ծավալը հասցնենք

250 մլ

-ի:

Քայլ

4.

Այնքան խառնենք, մինչև

NaCl

-ը ամբողջությամբ լուծվի։

Մեր կողմից պատրաստվող լուծույթի մոլային կոնցենտրացիայի ճշտությունը կախված է ինչպես ապակյա անոթների ընտրությունից, այնպես էլ լուծվող նյութը կշռելու համար օգտագործվող կշեռքի ճշտությունից: Ապակյա անոթը որոշում է մեր լուծույթի ծավալի ճշտությունը։ Եթե մենք շատ բծախնդիր չլինենք ընտրության հարցում, ապա կարող ենք լուծույթը խառնել Էրլենմեերի փորձանոթի կամ քիմիական բաժակի մեջ։ Եթե ցանկանում ենք չափազանց ճշգրիտ լինել, ինչպես, օրինակ՝ վերլուծական (անալիտիկ) քիմիայի փորձի համար ստանդարտ լուծույթ պատրաստելիս, ապա լուծիչն ու լուծված նյութը հավանաբար պետք է խառնել ծավալաչափ կոլբում (տե՛ս նկարը ստորև):

Ամփոփում

Միատարր բաղադրությամբ խառնուրդները կոչվում են համասեռ լուծույթներ։
Այն խառնուրդները, որոնց բաղադրությունը միատարր չէ, կոչվում են անհամասեռ խառնուրդներ։
Այն քիմիական միացությունը, որն ամենամեծ քանակությամբ է առկա լուծույթում, կոչվում է լուծիչ, իսկ մյուս բաղադիչները կոչվում են լուծված նյութեր։
Մեկ լիտր լուծույթում լուծված նյութի մոլերի թիվը կոչվում է մոլայնություն կամ մոլային կոնցենտրացիա, որը կարելի է հաշվել՝ ըստ հետևյալ հավասարման․

$Մոլայնություն = \frac{Լուծված նյութի քանակ (մոլ)}{Լուծույթի ծավալ (լ)}$ ‍

Մոլային կոնցենտրացիան կարող է օգտագործվել լուծված նյութի զանգվածի կամ մոլերի թվի և լուծույթի ծավալի միջև փոխարկումներ կատարելու համար:

Հղումներ

Այս ուսումնական նյութը վերցված է հետևյալ հոդվածներից․

“Molarity” Boundless Chemistry-ից, CC BY-SA 4.0.
"Molarity" UC Davis ChemWiki-ից, CC BY-NC-SA 3.0 US.

Փոփոխված հոդվածի արտոնագիրն է՝ CC-BY-NC-SA 4,0։

Այլ հղումներ

“Atmosphere of Earth” Wikipedia-ից

"Lab glassware" Wikimedia Commons-ից, CC BY 3.0

Փորձիր սա․ նստվածքագոյացման ռեակցիայի ստեխիոմետրիան

Մոլային կոնցենտրացիան կարևոր հասկացություն է լուծույթում տեղի ունեցող ռեակցիաների ստեխիոմետրիկ հաշվարկների համար։ Այդպիսի ռեակցիաներից են նստվածքագոյացման և չեզոքացման ռեակցիաները: Օրինակ՝ դիտարկենք

{Pb(NO}_{3})_{2} (լ - թ)

-ի և

KI (լ - թ)

-ի միջև ընթացող նստվածքագոյացման ռեակցիան։ Երբ այս երկու լուծույթները խառնվում են,

{PbI}_{2} (պ)

-ի վառ դեղին նստվածքն է առաջանում։ Այս ռեակցիայի հավասարեցված հավասարումն է.

${Pb(NO}_{3})_{2} (լ - թ) + 2 KI (լ - թ) \to {PbI}_{2} (պ) + 2 {KNO}_{3} (լ - թ)$ ‍

Եթե ունենք $0, 1 լ$ ‍ $0, 10 {Մ Pb(NO}_{3})_{2}$ ‍, ի՞նչ ծավալով $0, 10 M KI (լ - թ)$ ‍ պետք է ավելացնենք, որպեսզի ամբողջությամբ փոխազդի ${Pb(NO}_{3})_{2} (լ - թ)$ ‍-ի հետ։

Հավասարեցված ռեակցիայի ստեխիոմետրիայից մենք իմանում ենք, որ ամեն

1 {մոլ Pb(NO}_{3})_{2}

-ի համար անհրաժեշտ է

2

մոլ

KI

։ Եթե

KI

-ի մոլերը հաշվելու համար օգտագործում ենք ստեխիոեմետրիկ գործակիցների հարաբերությունը, ստանում ենք․

0,010 {մոլ Pb(NO}_{3})_{2} \cdot \frac{2 մոլ KI}{1 {մոլ Pb(NO}_{3})_{2}} = 0,020 մոլ KI

Դա նշանակում է, որ մեզ պետք է

0,020 մոլ KI

Մենք կարող ենք ձևափոխել մոլային կոնցենտրացիայի հավասարումը՝

KI

-ի լուծույթի անհրաժեշտ ծավալը որոշելու համար.

$Լուծված նյութի քանակ (մոլ) = Մոլայնություն \times Լուծույթի ծավալ (լ)$ ‍

Եթե երկու մասերն էլ բաժանում ենք լուծույթի մոլային կոնցենտրացիայի վրա, ստանում ենք.

$Լուծույթի ծավալ (լ) = \frac{Լուծված նյութի քանակ (մոլ)}{Մոլայնություն}$ ‍

Ապա մենք կարող ենք տեղադրել կոնցենտրացիայի և լուծված նյութի հայտնի մոլերի արժեքները։

$\begin{aligned} Լուծույթի ծավալ (լ) & = \frac{Լուծված նյութի մոլերի թիվ}{Մոլայնություն} \\ = \frac{0,020 մոլ}{0, 10 Մ KI} \\ = 0, 20 լ KI \end{aligned}$ ‍

Հետևաբար

100 մլ

ծավալով

0, 10 {Մ Pb(NO}_{3})_{2}

-ի լուծույթի հետ ամբողջովին փոխազդելու համար մեզ անհրաժեշտ է

0, 10 Մ KI

-ի

0, 20 լ

լուծույթ:

Ուզո՞ւմ ես միանալ խոսակցությանը։

Մուտք գործել

Դասակարգել ըստ

Առայժմ հրապարակումներ չկան։

Անգլերեն հասկանո՞ւմ ես: Սեղմիր այստեղ և ավելի շատ քննարկումներ կգտնես «Քան» ակադեմիայի անգլերեն կայքում: