Stężenie molowe

Stężenie molowe (molowość, molarność[a]) – jeden ze sposobów wyrażenia stężenia substancji w mieszaninie (roztworze), zdefiniowany jako stosunek liczby moli substancji do objętości całej mieszaniny[1]:

gdzie: cB – stężenie molowe składnika B; nB – liczba moli składnika B; V – objętość mieszaniny (roztworu); mB – masa składnika B; MB – masa molowa składnika B

Najczęściej stężenie molowe stosuje się do roztworów ciekłych i wyraża w liczbie moli przypadającej na 1 dm³ (1 litr) mieszaniny, przy czym zamiast jednostki mol/dm³ stosuje się czasem symbol „M” czytany jako „molowy”[b]. Przykładowo o roztworze zawierającym 0,5 mola chlorku sodu w 1 dm³ można napisać, że jest to „roztwór 0,5 mol/dm³”, „roztwór 0,5 mol/l”, „roztwór 0,5 M” bądź „roztwór półmolowy”[2][3]. Zamiast małej litery c, jako symbolu stężenia molowego, stosuje się czasem wzór cząstki w nawiasach kwadratowych, np. [NH
4NO
3] = 0,5 mol/dm³, co oznacza roztwór azotanu amonu o podanym stężeniu[1]. Objętość jest wielkością zależną od temperatury i ciśnienia, dlatego stężenie molowe również będzie od tych parametrów zależne[4].

Pojęcia równoznaczne i powiązane

W języku angielskim obok molar concentration stosowana jest nazwa amount concentration[1], oznaczająca dosłownie „stężenie ilościowe” i będąca synonimem stężenia molowego. Mol jest miarą liczności materii, a więc liczby cząstek (np. atomów, cząsteczek) danego składnika w całej mieszaninie. Stężenie molowe można wyrazić więc również jako stosunek liczby cząstek danej substancji (N) do iloczynu liczby Avogadra (NA) i objętości mieszaniny (V):

W literaturze anglojęzycznej spotykane są również terminy formal concentration i formality (oznaczające dosłownie „stężenie formalne” i „formalność”). Jest to rodzaj stężenia mający ten sam wymiar co stężenie molowe (mol/dm³), jednak oznaczany jest symbolem F[c]. Tego rodzaju rozróżnienie stosowane jest w sytuacji, gdy w roztworze rozpuszczony jest związek zdysocjowany, a więc obecne są w nim jony tego związku, a nie cząsteczki (jak wynikałoby ze wzoru sumarycznego związku). Stosując tę konwencję dla 1-molowego roztworu węglanu sodu (Na
2CO
3) możliwe jest więc zapisanie stężeń molowych jonów Na+
 i CO−
3 jako c(Na+
) = 2 mol/l i c(CO−
3) = 1 mol/l, ale do zapisu stężenia węglanu sodu należałoby użyć pojęcia stężenia formalnego wynoszącego c(Na
2CO
3) = 1 mol/l, gdyż użycie pojęcia stężenia molowego mogłoby sugerować, że w roztworze znajduje się tyle niezdysocjowanych cząsteczek węglanu sodu[6][7][8]. Tego rodzaju rozróżnienia nie stosuje się w literaturze polskojęzycznej.

Uwagi

  1. ↑ Pojęcie „molarność” jest niekiedy spotykane w literaturze w rozumieniu stężenia molalnego. Międzynarodowa Unia Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC) podaje natomiast termin molarity (molarność) jako synonim stężenia molowego, a molality (molalność) – stężenia molalnego.
  2. ↑ Stosowane są również podwielokrotności tego symbolu (mM, μM, nM), np. „1 mM” oznacza roztwór milimolowy, a więc zawierający 10−3 mola w 1 dm³.
  3. ↑ CRC Handbook of Chemistry and Physics podaje inną definicję: stosunek liczby moli substancji rozpuszczonej do masy roztworu[5], a więc identyczną z definicją stężenia molalnego.

Przypisy

  1. ↑ a b c amount concentration, ''c'', [w:] A.D. McNaught, A. Wilkinson, Compendium of Chemical Terminology (Gold Book), S.J. Chalk (akt.), International Union of Pure and Applied Chemistry, wyd. 2, Oxford: Blackwell Scientific Publications, 1997, DOI: 10.1351/goldbook.A00295, ISBN 0-9678550-9-8 (ang.).
  2. ↑ Jerzy Minczewski, Zygmunt Marczenko: Chemia analityczna. T. 1: Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2001, s. 26–27. ISBN 83-01-13499-2.
  3. ↑ Ryszard Kocjan: 3.4. Stężenia roztworów. W: Chemia analityczna. Podręcznik dla studentów. Ryszard Kocjan (red.). Wyd. 2. Cz. 1: Analiza jakościowa. Analiza ilościowa klasyczna. Warszawa: Wydawnictwo Lekarskie PZWL, 2002, s. 48–49. ISBN 83-200-2665-2.
  4. ↑ Henryk Słaby: Stężenia roztworów. W: Obliczenia chemiczne. Zbiór zadań z chemii nieorganicznej i analitycznej wraz z podstawami teoretycznymi. Alfred Śliwa (red.). Wyd. 5. Warszawa, Poznań: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1979, s. 157–158. ISBN 83-01-00009-0.
  5. ↑ Thomas J. Bruno, Paris D.N. Svoronos, Mass- and Volume-Based Concentration Units, [w:] CRC Handbook of Chemistry and Physics, William M. Haynes (red.), wyd. 95, Boca Raton: CRC Press, 2014, s. 8-15, ISBN 978-1-4822-0867-2 (ang.).
  6. ↑ Experimental Chemistry. W: A.K. Pahari, B.S. Chauhan: Engineering Chemistry. New Delhi: Laxmi Publications, s. 470. ISBN 81-7008-956-5.
  7. ↑ Solution Preparation. W: John Kenkel: Analytical Chemistry. Refresher Manual. Boca Raton: CRC Press, 1992, s. 54. ISBN 0-87371-398-2.
  8. ↑ Principles of Volumetric Analysis. W: R. Gopalan: Inorganic Chemistry for Undergraduates. Hyderabad: Universities Press, 2009, s. 97. ISBN 9788171716607.
Sposoby wyrażania stężeń

Media użyte na tej stronie

Redirect arrow without text.svg
Redirect arrow, to be used in redirected articles in Wikipedias written from left to right. Without text.