Suurin osa laboratorioiden reaktioista suoritetaan erilaisilla liuoksilla. Siksi on oleellista tietää, miten aineen määrä sanotaan, kun se on liuoksen muodossa. Tietyn aineen määrä tietyssä tilavuudessa tai tietyn liuoksen pitoisuus voidaan ilmaista molaarisuuden, molalityn, normaaliuden jne.
Molaarisuus vs Molality
Ero molaarisuuden ja molaarisuuden välillä on se, että molaarisuus keskittyy liuenneen aineen moolien lukumäärään litraa kohti annettua liuosta, kun taas molaarisuus käsittelee liuenneen aineen moolia per kg liuotinta. Molaarisuutta edustaa 'M' tai Molaari tai mol/L, kun taas molaarisuutta edustaa 'm' tai Molal tai mol/kg.
Liuoksen molaarisuus riippuu lämpötilasta ja muuttuu käänteisesti sen mukana. Jos lämpötilaa nostetaan, molaarisuus pienenee, kun taas jos lämpötilaa lasketaan, molaarisuus kasvaa. Molaarisuuden arvoon vaikuttaa myös paineen muutos. Molaarisuuden arvo ei ole tarkka tai tarkka.
Liuoksen molaalisuus on riippumaton lämpötilan ja paineen muutoksesta. Tämä johtuu siitä, että lämpötilan ja paineen muutokset eivät vaikuta liuenneen aineen massaan. Molaliteetin arvo on melko tarkka ja tarkka. Liuoksen molaalisuus riippuu liuottimen massasta.
Molaarisuuden ja molaliteetin vertailutaulukko
| Vertailuparametrit | Molaarisuus | Molality |
| Määritelmä | Se määritellään liuenneen aineen moolina liuotettuna litraan liuosta. | Se määritellään liuenneen aineen moolina liuotettuna 1 kg:aan liuosta |
| SI-yksikkö | mol/l | mol/kg |
| Mittaus | Se mitataan liuoksen tilavuuden avulla. | Se mitataan liuottimen massan avulla. |
| Lämpötila | Lämpötilan muutokset vaikuttavat siihen | Älä vaikuta lämpötilan muutoksilla. |
| Merkitty | M | m |
| Tarkkuus | Se on epätarkka eikä luotettava. | Se on tarkka ja tarkka. |
| Paine | Kaikki paineen muutokset vaikuttavat siihen | Älä vaikuta paineen muutoksilla. |
Mikä on Molarity?
Tietyn liuenneen aineen moolimäärä, joka on liuennut tiettyyn litraan liuosta, tunnetaan molaarisuutena. Molaarisuutta edustaa symboli "M". Alla on kaava molaarisuuden laskemiseksi matemaattisesti -
litraa
Molaarisuuden standardiyksikkö on moolia/l tai molaari tai M. Tarkastellaan alla olevaa esimerkkiä – 0,25 mol/l natriumhydroksidiliuosta tarkoittaa, että 0,25 mol natriumhydroksidia on liuennut 1 litraan (tai 1 kuutiometriin) ratkaisu.
Kun annetun liuoksen tilavuus kasvaa liuoksen lämpötilan noustessa, myös liuoksen molaarisuus pienenee sen mukana, kun taas liuoksen tilavuus pienenee lämpötilan laskiessa. Siten liuoksen molaarisuus kasvaa lämpötilan laskiessa.
Monimutkaisille ongelmille annettu yhtälö M1V2 = M2V2 käytetään ratkaisun molaarisuuden selvittämiseen. Esimerkiksi – Liuota 4 g natriumhydroksidia 250 ml:aan vettä. Mikä on yllä olevan liuoksen molaarisuus?
Ratkaisu – Natriumhydroksidin massa = 4,0 g
Natriumhydroksidin moolimassa, NaOH = 23 (Na) + 16 (O) + 1 (H) = 40,0 g/mol
Veden tilavuus litroina = 250/1000 = 0,25 l
Moolimäärä = natriumhydroksidin massa / natriumhydroksidin moolimassa
= 4/40 = 0,1 mol
Molaarisuus = natriumhydroksidin moolimäärä / liuoksen tilavuus litroina
Mikä on Molality?
Liuenneen aineen moolimäärä kilogrammaa liuotinta kohti tunnetaan molalitynä. Se on merkitty symbolilla "m". Alla on kaava molaliteetin laskemiseksi matemaattisesti -
Molaalisuus = Tietyn liuenneen aineen moolit / Tietyn liuottimen massa kg
Molaliteetin standardimittayksikkö on moolia/kg tai molaalia tai m. Tarkastellaan alla olevaa esimerkkiä – 1,0 mol/kg kaliumkloridiliuosta tarkoittaa, että 1 mol (74,5 g) kaliumkloridia liukenee 1 kg:aan liuosta.
Lämpötilan muutos ei vaikuta siihen, koska massa pysyy vakiona tai lämpötila ei vaikuta siihen.
Harkitse seuraavaa esimerkkiä ymmärtääksesi paremmin – Kun 2,5 g etaanihappoa liuotetaan 75 g:aan bentseeniä.
Ratkaisu – Etaanihapon moolimassa = 60 g/mol
Moolia etaanihappoa = 2,5/60 = 0,0417 mol
Bentseenin massa kg = 7/1000 kg
Etaanihapon molaarisuus = Etaanihapon moolit / Bentseenin massa
= 0,0417 × 1000 / 75 = 0,556 mol/kg
Tärkeimmät erot molaarisuuden ja molaarisuuden välillä
Johtopäätös
Molemmat edellä mainitut termit, molaarisuus ja molality, ovat osa kemiallisen liuoksen konsentraatiota. Merkittävä ero näiden kahden termin välillä kapenee massa vs tilavuus. Liuoksen molaarisuus on kiinnostunut liuenneen aineen moolien määrästä tietyn liuoksen tilavuudessa, kun taas molaarisuus on kiinnostunut liuenneen aineen moolien määrästä yhdessä liuottimen massan kanssa.
Termiä molaarisuus edustaa tai merkitään "M", kun taas molaarisuus on edustettuna tai merkitään "m". Paineen muutos vaikuttaa molaarisuuden muutoksiin, mutta molaalisuuden arvoon. Sama koskee siis lämpötilan muutosta, joka vaikuttaa molaarisuuden arvoon, mutta ei molaarisuuteen. Uskotaan, että molaarisuuden arvo ei ole tarkka ja täsmällinen, mutta molaarisuuden arvo on tarkempi, tarkempi ja luotettavampi.
Viitteet
- https://www.mdpi.com/2218-0532/77/4/817
- https://acp.copernicus.org/articles/18/11125/2018/
