MOLARIDAD: CONCENTRACIÓ, UNITATS, CÀLCUL, EXERCICIS - QUIMICA - 2025

La molaritat és la concentració d'una solució expressada en mols de el solut per litre de solució. És abreujada com M i expressa una relació entre la massa de l'solut i el volum de la solució (m / v); encara que en forma tradicional aquesta relació és expressada com a pes a volum.

Un mol és el nombre d'àtoms o molècules continguts en el pes atòmic o molecular; s'expressa en grams / mol. Un mol equival a 6,02 · 10 ²³ àtoms o molècules, conegut com el nombre d'Avogadro.

Fórmula de la molaritat. Font: Gabriel Bolívar.

Existeixen altres formes d'expressar la relació entre la massa d'un solut i el volum, entre elles: la relació percentual entre la massa de l'solut i el volum de la solució, i la normalitat. Aquesta última s'expressa com el nombre d'equivalents d'un solut per litre de solució.

Mentrestant, la molalitat, que es defineix com el nombre de mols per quilograms de solvent, usualment aigua, expressa una relació entre la massa de l'solut i la massa de l'solvent (m / m).

La forma d'expressió de la concentració d'una solució en parts per milió (ppm), expressa una relació entre una part de l'solut i un milió de parts de la solució, usant-generalment per expressar una relació massa-massa (m / m). Però pot expressar una relació massa-volum (m / v).

La concentració molar, a més de expressar-se en mols per litre, pot expressar-se com milimols / litre (solució milimolar); micromoles / litre (solució micromolar); etc.

Els problemes de molaritat poden ser resolts utilitzant un mètode analític i mitjançant l'ús de "la regla de tres". L'elecció d'un mètode dependrà de l'habilitat que es tingui en l'ús d'un dels mètodes.

concentració molar

És utilitzada per expressar la concentració d'un solut en un volum determinat de solució.

M = n / V (1)

On M és igual a la molaritat, n és el nombre de mols, i V el volum de la solució. Llavors, la molaritat d'una solució és el nombre de mols de solut per volum de solució expressat en litres.

D'altra banda el nombre de mols és

n = m / PM (2)

M és la massa de l'solut dissolt i PM seva massa molar.

Substituint (2) a (1):

M = (m / PM) / V

unitats

La unitat en el Sistema Internacional per a la concentració molar és mol / m ³. Això correspon a una solució milimolar, perquè un m ³ equival a 1.000 litres. A les branques de la química i la biologia es sol expressar la concentració molar com mols / L. Aquesta unitat s'expressa amb la M (majúscula).

Una solució d'un mol / L, equival a una solució M; una solució de 10 ^-3 mols / L, equival a 1mM (milimolar); i una solució de 10 ^-6 mols / L, equival a 1μM (micromolar).

Com calcular la molaritat?

És convenient utilitzar les expressions assenyalades anteriorment, perquè això assegura que el resultat d'aplicar la fórmula donarà en mols / litres, la qual és la definició de concentració molar.

Llavors, per calcular la molaritat d'una solució cal expressar la concentració de l'solut en g / L. Esbrinar després el pes molecular de l'solut (g / mol) i trobar el quocient entre la concentració i el pes molecular. El resultat obtingut és la molaritat expressada en mols / litre.

Passar de la molaritat a la molalitat

Una dada necessari per passar de la molaritat a la molalitat és conèixer la densitat de la solució. Això permet conèixer la massa de la solució, requisit imprescindible per al càlcul de la molalitat.

primer pas

Primer cal passar de la concentració molar a grams / litres. Per a això només cal multiplicar la molaritat de la solució pel pes molecular de l'solut.

Grams / litre de l'solut = molaritat (mols / litre) · pes molecular de l'solut (grams / mol).

Això permet obtenir la massa de l'solut en 1 L de solució.

segon pas

Després cal calcular la massa de la solució. Per a això, s'utilitza la densitat de la mateixa. Usualment la densitat s'expressa en grams / centímetre cúbic o mil·lilitre.

Massa de la solució (g) = volum de la solució (ml) · densitat (g / ml)

tercer pas

Obtenció de la massa de l'solvent. Com la massa de la solució és igual a la massa de l'solut més la massa de l'solvent, per obtenir la massa de l'últim n'hi ha prou amb sostreure de la massa de la solució (pas 2) la massa de l'solut (pas 1).

quart pas

Finalment cal passar la massa de l'solut (g) de la solució a la massa de solut que correspon a 1.000 go 1 kg de solvent. Per a això, n'hi hauria prou amb fer una regla de tres senzilla o una altra operació matemàtica equivalent.

cinquè pas

Dividir g de solut / 1000 g de solvent entre pes molecular de l'solut (g / mol) per obtenir la molalitat de la solució.

exemple numèric

Una solució 3 M de glucosa (pes molecular 180 g / mol) té una densitat de 1,15 g / ml. Calcular la molalitat d'aquesta solució.

Calculem primer els grams de glucosa dissolts en un litre de dissolució:

g / L = 3 mols / L · 180 g / mol

= 540 g / L

Després, calculem la massa de la solució a partir de la seva densitat:

g de la solució (massa) = 1.000 ml · 1,15 g / ml

= 1.150 g

La massa de solvent ve donada per la diferència:

Massa de l'solvent = massa de la solució - massa de l'solut

= 1.150 g - 540 g

= 610 g

Però 610 g no són 1000 g de solvent com estipula la definició de molalitat. Per tant, s'ha de calcular quants grams de glucosa estan dissolts en 1000 g de solvent:

Massa de solut = 540 g solut · (1.000 g solvent / 610 g de solvent)

= 885,25 g

I finalment es calcula la molalitat retornant els grams a mols:

Molalitat = (885,25 g de solut / 180 g / mol)

= 4,92 mol solut / kg de solvent

= 4,92 m

problemes resolts

problema 1

Quina quantitat de sulfat cúpric serà necessari per preparar 500 ml d'una solució 0,4 M? Expressar el resultat en grams. Pes molecular de l'sulfat cúpric (CuSO ₄): 160 g / mol.

Determinem primer els mols que han d'estar dissolts en tal solució:

M = n / V

n = M · V

n = (0,4 mols / L) · 0,5 L

= 0,2 mols

Coneixent llavors el nombre de mols de sulfat cúpric es pot obtenir la seva massa

n = m / PM

m = n · pes molecular

m = 0,2 mols · 160 g / mol

= 32 g de CuSO ₄

És a dir, que 32 grams d'aquesta sal han dissoldre en 500 ml de solvent.

problema 2

Quin volum d'una solució es necessita perquè a l'dissoldre 0,4 mols de solut aquesta tingui una concentració de 0,25 M?

El volum de la solució s'obté de l'concepte de molaritat

M = n / V

V = n / M

V = 0,4 mols / (0,25 mols / L)

= 1,6 L

Vol dir que la solució ha de tenir un volum de 1,6 litres per obtenir-tal concentració de 0,25 M.

problema 3

Una massa de 8 g hidròxid de sodi (NaOH) es troba dissolta en 60 g d'una solució que té una densitat de 1,6 g / ml. Quina serà la molaritat de la solució? Pes molecular de l'hidròxid de sodi: 40 g / mol.

S'han de calcular primer els mols de NaOH:

n = m / PM

= 8 g hidròxid de sodi / (40 g / mol)

= 0,2 mols

Ara es procedeix a calcular el volum de la solució:

m = V · d

v = 60 g / (1,6 g / ml)

v = 37,5 mL

Per obtenir la molaritat s'ha de col·locar el volum de la solució en litres:

V = 37,5 ml · 10 ^-3 L / ml

= 0,0375 L

M = 0,2 mols / 0,0375 L

5,33 mols / L

5,33 M

problema 4

Calcular la molaritat d'una solució d'àcid clorhídric (HCl) amb una densitat 1,25 g / ml i un 35% de concentració, expressada massa / massa. Pes molecular de l'àcid clorhídric: 36,5 g / mol.

Es determina la massa d'àcid clorhídric a l'35%

m = V · d

m = 1.000 ml · 1,25 g / ml

= 1.250 g

Però no tot és HCl, sinó que també hi ha aigua:

massa HCl = 1.250 g · (35/100)

= 437,5 g

El que és igual a dir que en un litre de solució de HCl a l'35% hi ha 437,5 grams de HCl.

Després, es calculen els mols de HCl, per tot seguit determinar la molaritat:

n = m / PM

n = (437,5 g / L) / (36,5 g / mol)

= 11,98 mols / L

Molaridad = 11,98 M

problema 5

Calcular la molaritat d'una solució que conté 5 g de NaCl en 2 L de solució. Pes molecular de l'clorur de sodi: 58,5 g / mol.

Es poden obtenir els mols / L de NaCl en un sol pas:

molaritat = (5 g NaCl / 2 L solució) x (1 mol NaCl / 58,5 g NaCl)

= 0,043 mols / L

Molaridad = 0,043 M

Un altre procediment podria ser:

g / L de NaCl = 5 g / 2 L

= 2,5 g / L

mols / L = (2,5 g / L) / (58,5 g / mol)

= 0,043 mols / L

= 0,043 M

referències

1. Rodríguez, M. (2007). Química. Fundació Editorial Salesiana
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8va ed.). Cengage Learning.
3. Wikipedia. (2019). Molaridad. Recuperat de: es.wikipedia.org
4. Atarés Horta. (Sf). Molaritat i molalitat.. Recuperat de: riunet.upv.es
5. Softchools. (2019). Molarity formula. Recuperat de: softschools.com