Co to jest stężenie roztworu?
Roztwory są jednorodnymi mieszaninami, które powstają w wyniku rozpuszczenia na poziomie molekularnym jednej lub więcej „substancji rozpuszczonych” w „rozpuszczalniku” - ośrodku rozpuszczającym. Rozpuszczalnik może również składać się z więcej niż jednej substancji, o ile one również rozpuszczają się w sobie. W zwykłym użyciu słowo rozwiązanie odnosi się do substancji rozpuszczonych w ciekłym rozpuszczalniku, chociaż szerokie zastosowanie tego słowa nie jest tak ograniczone. Naukowcy nazywają ilość substancji rozpuszczonej lub bogactwo w roztworze jego stężeniem . Istnieje wiele sposobów kwantyfikacji - lub przypisania wartości liczbowej - stężeniu roztworu.
Metody stosowane do zgłaszania stężenia różnią się w zależności od tego, czy zastosowanie jest naukowe, czy nie - a czasem w zależności od konkretnej nauki. Szczególnie wśród chemików analitycznych najczęstszą jednostką zgłaszania stężenia roztworu jest „molarność”. Termin ten pochodzi od słowa „mol”, odnoszącego się do masy cząsteczkowej określonego związku w gramach. Łatwo można zauważyć, że ponieważ ich masy cząsteczkowe różnią się, mol cukru nie jest równy wadze molowi soli.
Zastanów się, w jaki sposób przygotowuje się jeden molowy roztwór soli kuchennej. Chlorek sodu ma wzór chemiczny NaCl - jest to produkt reakcji powstały w wyniku połączenia metalu sodowego (Na) z gazowym chlorem (Cl). Masa atomowa sodu wynosi 22,99; masa atomowa chloru wynosi 35,45. Proste dodanie daje masę cząsteczkową soli jako 58,44 - to znaczy mol NaCl waży 58,44 grama. Rozpuszczenie tej ilości NaCl w wodzie w celu uzyskania litra (1,06 kwarty) roztworu daje dokładnie jeden molowy roztwór (1,0 M).
Rzadziej stężenie roztworu można wyrazić w kategoriach „normalności” lub „molowości”. Definicja normalności niewiele różni się od definicji molowości, ale obejmuje pojęcie „ekwiwalentów”. Na przykład roztwór o stężeniu 1,0 molowym w kwasie fosforowym (H 3 PO 4 ), ponieważ wytwarza on trzy jony wodoru na każdą cząsteczkę kwasu fosforowego, ma 3,0 normalne (3,0 N). Chociaż na początku może wydawać się korzystne stosowanie normalności zamiast molarności jako standardu stężenia roztworu, normalność nie jest terminem bezwzględnym, ale zależy od zastosowania roztworu. Z tego powodu Międzynarodowa Unia Chemii Czystej i Stosowanej wezwała do zaprzestania normalności w wyrażaniu stężenia roztworu.
Moliczność jest wykorzystywana nawet rzadziej niż normalność. Roztwór jest molowy (1,0 m), jeśli składa się z jednego mola substancji rozpuszczonej rozpuszczonej w kilogramie - nie roztworu - ale rozpuszczalnika. Na początku może się wydawać, że molowość nie ma szczególnie cennych właściwości, co czyni go użytecznym jako termin oznaczania stężenia roztworu. Nie dotyczy to jednak objętości, ale jedynie masy - zarówno substancji rozpuszczonej, jak i rozpuszczalnika. Oznacza to, że molowość nie jest zależna od temperatury, co czyni ją jednostką z wyboru w tych obszarach chemii, które mają właściwości „koligatywne” - te właściwości, które obejmują liczbę cząstek.