Kalkulator molalności

W mianowniku są kilogramy rozpuszczalnika, a nie roztworu

Molalność b oblicza się, dzieląc liczbę moli substancji rozpuszczonej przez masę rozpuszczalnika w kilogramach. Jeżeli 0,25 mola związku rozpuszczono w 500 g wody, mianownik wynosi 0,500 kg, a molalność 0,50 mol/kg. Masa gotowego roztworu będzie większa, ale nie trafia do mianownika.

Najczęstszy błąd polega na użyciu masy całej mieszaniny. Dla 50 g substancji i 450 g wody roztwór waży 500 g, lecz rozpuszczalnika jest 0,450 kg. Różnica rośnie przy stężonych roztworach, dlatego trzeba opisać każde ważenie.

Liczbę moli można wyznaczyć z masy i masy molowej

Jeśli zamiast moli znasz gramy substancji, podziel jej masę przez masę molową w g/mol. Dziesięć gramów związku o masie molowej 100 g/mol to 0,10 mola. Następnie użyj tej liczby w równaniu molalności.

Masa molowa musi odpowiadać właściwej postaci chemicznej. Hydrat, sól bezwodna i związek o innej liczbie cząsteczek wody krystalizacyjnej mają inną masę molową. Sprawdź wzór na etykiecie, zamiast wpisywać wartość zapamiętaną dla podobnej nazwy.

• liczba moli substancji rozpuszczonej
• masa samego rozpuszczalnika w kilogramach
• czystość odczynnika i poprawna postać chemiczna

Molarność używa objętości całego roztworu

Molarność podaje mole substancji na litr roztworu, natomiast molalność mole na kilogram rozpuszczalnika. Nie można zamienić jednej w drugą samym przesunięciem przecinka. Potrzebna jest gęstość mieszaniny oraz informacja o składzie.

Objętości wody i rozpuszczonej substancji nie zawsze sumują się liniowo. Wlanie składników o łącznej objętości jednego litra nie gwarantuje litra roztworu. Dlatego roztwory molarne przygotowuje się w kolbie do kreski, a molalne przez ważenie rozpuszczalnika.

Skala masowa jest mniej wrażliwa na temperaturę

Masa praktycznie nie zmienia się wraz z temperaturą w typowych warunkach laboratoryjnych, podczas gdy objętość cieczy rozszerza się i kurczy. Molalność jest z tego powodu używana w zależnościach dotyczących obniżenia temperatury krzepnięcia, podwyższenia temperatury wrzenia i innych właściwości koligatywnych.

Nie oznacza to, że każde zjawisko zależy wyłącznie od molalności. Przy wysokich stężeniach pojawiają się aktywności i oddziaływania jonów. Prosty rachunek opisuje skład, ale nie gwarantuje idealnego zachowania roztworu.

Najpierw odmierz rozpuszczalnik, potem dodaj substancję

Aby przygotować roztwór 1 mol/kg, możesz odważyć 1,000 kg rozpuszczalnika i dodać 1 mol substancji. Jeżeli potrzebujesz mniejszej partii, zachowaj tę samą proporcję. Dla substancji higroskopijnej rzeczywista zawartość czystego związku może być mniejsza niż masa próbki.

Przy rozpuszczaniu wydzielającym ciepło dodawaj składnik powoli i stosuj wymagane środki ochrony. Kalkulator nie określa kolejności bezpiecznego mieszania. W szczególności rozcieńczanie stężonych kwasów wymaga właściwej procedury laboratoryjnej.

Nie pomijaj czystości odczynnika i dodatkowych rozpuszczalników

Odczynnik o czystości 98% wnosi mniej moli niż taka sama masa substancji czystej. Skoryguj masę aktywnego związku, jeśli dokładność doświadczenia tego wymaga. W mieszaninie rozpuszczalników trzeba jasno wskazać, czy mianownik obejmuje ich łączną masę.

Wynik zapisuj z jednostką mol/kg i rozsądną liczbą cyfr znaczących. Dane z wagi 0,1 g i przybliżona masa molowa nie uzasadniają ośmiu miejsc po przecinku.

Roztwór z 18,02 g glukozy i 200 g wody

Masa molowa glukozy wynosi około 180,16 g/mol, więc 18,02 g odpowiada około 0,100 mola. Rozpuszczalnika jest 0,200 kg. Molalność wynosi 0,100/0,200 = 0,500 mol/kg. Masa całego roztworu to 218,02 g, ale użycie 0,21802 kg w mianowniku dałoby błędne 0,459 mol/kg.

Jeżeli glukoza ma czystość 99%, aktywna masa wynosi około 17,84 g i liczba moli spada. Przy ćwiczeniu szkolnym często zakłada się czystość 100%, lecz w protokole laboratoryjnym trzeba zapisać klasę odczynnika i decyzję o korekcie.

Przygotowanie na zadaną molalność wymaga odwrócenia wzoru

Aby uzyskać 0,20 mol/kg w 750 g wody, potrzebujesz 0,20 × 0,750 = 0,150 mola substancji. Dla związku o masie molowej 58,44 g/mol daje to 8,766 g. Odważasz wodę i tę masę związku; nie dopełniasz roztworu do 750 ml.

Jeżeli część wody pozostanie w mokrym naczyniu lub odparuje podczas rozpuszczania, rzeczywista masa rozpuszczalnika się zmieni. Przy dokładnym przygotowaniu waż naczynie, wodę i końcową próbkę, ogranicz parowanie oraz przenieś ilościowo całą substancję.

Konwersja na inne stężenie wymaga gęstości i składu

Dla roztworu o znanej molalności można obliczyć udział masowy, jeśli znasz masę molową. Dla 1 mola substancji na 1 kg wody masa roztworu to 1000 g plus masa molowa jednego mola. Udział masowy jest ilorazem masy substancji przez tę sumę.

Aby otrzymać molarność, potrzebna jest objętość roztworu, zwykle z gęstości w danej temperaturze. Gęstość czystej wody nie wystarcza dla stężonej soli. Podaj źródło gęstości i temperaturę, a wynik oznacz jako przeliczony, nie bezpośrednio przygotowany.

Sprawdź bilans masy oraz jednostki

W arkuszu pozostaw cztery kolumny: masa próbki, czystość, masa molowa i liczba moli. W drugiej części zapisz masę rozpuszczalnika w gramach oraz po konwersji na kilogramy. Samo rozdzielenie tych pozycji zapobiega użyciu masy roztworu. Na końcu wynik mol/kg pomnóż przez kg rozpuszczalnika; powinieneś odzyskać liczbę moli.

Zachowaj cyfry z wagi do końca rachunku. Jeśli 8,766 g zaokrąglisz wcześniej do 8,8 g, różnica może być mała w ćwiczeniu, ale widoczna w analizie. Wynik końcowy zaokrąglij według najmniej dokładnego istotnego pomiaru.

Opis próbki powinien umożliwiać jej ponowne przygotowanie

Na etykiecie umieść nazwę i wzór związku, molalność, rozpuszczalnik, datę, osobę przygotowującą oraz wymagane informacje bezpieczeństwa. Jeśli użyto hydratu lub odczynnika o skorygowanej czystości, wpisz to do protokołu. Sama nazwa „0,5 m sól” jest niejednoznaczna.

Przy substancji lotnej, reaktywnej z wodą lub bardzo higroskopijnej zwykłe ważenie na otwartym powietrzu może być niewystarczające. Procedurę dobiera laboratorium. Kalkulator wykonuje stechiometrię, lecz nie określa wymaganej atmosfery, materiału naczynia i sposobu unieszkodliwienia.

Molalność jest szczególnie użyteczna, gdy zmienia się temperatura roztworu

Masa rozpuszczalnika nie rozszerza się wraz z ogrzewaniem tak jak objętość roztworu, dlatego molalność pozostaje stała po zmianie temperatury, o ile nic nie odparuje i nie zajdzie reakcja. Ta cecha ma znaczenie w obliczeniach obniżenia temperatury krzepnięcia i podwyższenia temperatury wrzenia. Zapisz jednak, czy masa dotyczy czystego rozpuszczalnika, czy całego przygotowanego roztworu, bo pomylenie tych wielkości zmienia mianownik.

Przy przygotowaniu roztworu odważ najpierw naczynie i rozpuszczalnik, a następnie dodaj obliczoną liczbę moli substancji. Jeżeli odczynnik ma czystość 98%, rzeczywista masa handlowego proszku musi być większa niż masa czystego składnika. Dla hydratów użyj masy molowej całej postaci zapisanej na etykiecie. Wynik kalkulatora warto przechowywać wraz z numerem partii, czystością oraz niepewnością wagi.