Jak obliczyć stężenie molalne roztworu?
Stężenie molalne, czyli molalność, oblicza się jako iloraz liczby moli substancji rozpuszczonej i masy rozpuszczalnika wyrażonej w kilogramach. Wzór to m = n / mr, a jednostką wyniku jest mol/kg.
Stężenie molalne – definicja i wzór
Stężenie molalne określa, ile moli substancji rozpuszczonej przypada na 1 kg rozpuszczalnika. Rozpuszczalnik to składnik roztworu, w którym znajduje się substancja rozpuszczona, na przykład woda w roztworze soli.
Wzór na molalność ma postać:
m = n / mr
gdzie:
- m – stężenie molalne w mol/kg,
- n – liczba moli substancji rozpuszczonej,
- mr – masa rozpuszczalnika w kilogramach.
W mianowniku znajduje się wyłącznie masa rozpuszczalnika, a nie masa całego roztworu. To najważniejsza różnica między molalnością a niektórymi innymi sposobami wyrażania stężenia.
Jak obliczyć stężenie molalne krok po kroku?
Gdy znasz masę substancji, jej masę molową oraz masę rozpuszczalnika, wykonaj następujące obliczenia:
- Ustal masę substancji rozpuszczonej.
- Oblicz liczbę moli ze wzoru n = ms / M, gdzie ms oznacza masę substancji, a M jej masę molową.
- Przelicz masę rozpuszczalnika na kilogramy. Na przykład 200 g to 0,200 kg.
- Podziel liczbę moli przez masę rozpuszczalnika w kilogramach.
Przed podstawieniem danych sprawdź jednostki. Masa substancji może być podana w gramach, ale masa rozpuszczalnika w podstawowym wzorze musi być wyrażona w kilogramach. Masa molowa powinna mieć jednostkę g/mol, jeśli masa substancji jest podana w gramach.
Przykład obliczenia molalności
Oblicz stężenie molalne roztworu przygotowanego przez rozpuszczenie 10 g chlorku sodu (NaCl) w 200 g wody.
Dane potrzebne do obliczeń:
- masa NaCl – 10 g,
- masa molowa NaCl – około 58,44 g/mol,
- masa wody – 200 g = 0,200 kg.
Obliczenia wykonujemy w kolejności:
- Liczba moli NaCl wynosi n = 10 g / 58,44 g/mol ≈ 0,171 mol.
- Masę wody przeliczamy na kilogramy: 200 g = 0,200 kg.
- Podstawiamy dane do wzoru: m = 0,171 mol / 0,200 kg.
- Otrzymujemy wynik: m ≈ 0,855 mol/kg.
Stężenie molalne tego roztworu wynosi około 0,855 mol/kg. W obliczeniu wykorzystano masę samej wody, nie masę roztworu zawierającego wodę i NaCl.
Molalność a stężenie molowe
Molalność często myli się ze stężeniem molowym, nazywanym też molarnością. Obie wielkości opisują ilość substancji w roztworze, ale mają różne mianowniki.
| Cecha | Stężenie molalne | Stężenie molowe |
|---|---|---|
| Jednostka | mol/kg | mol/dm3 |
| Mianownik | Masa rozpuszczalnika | Objętość roztworu |
| Wpływ temperatury | Wartość nie zależy od temperatury, jeśli masa składników pozostaje stała | Wartość może zmieniać się wraz z temperaturą, ponieważ zmienia się objętość roztworu |
Według terminologii IUPAC molalność oznacza się terminem molality i wyraża w mol/kg, natomiast molarity odnosi się do stężenia molowego wyrażanego w mol/dm3. W zadaniach sprawdź więc, czy mianownikiem jest masa rozpuszczalnika, czy objętość całego roztworu.
Najkrótszy schemat obliczeń wygląda tak: najpierw wyznacz liczbę moli substancji, następnie przelicz masę rozpuszczalnika na kilogramy i podziel pierwszą wartość przez drugą.
