6. STĘŻENIA MOLOWE

• stężenie molowe (molowość) - określa liczbę moli danej substancji o masie molowej M znajdującej się w 1 dm³ roztworu, np.: roztwór NaOH o stężeniu 1 mol/dm³ zawiera 40 g NaOH w 1 dm³ roztworu.

. c_m = n/V_r = m_s/M^.V_r = m_s^. d_r/M^.m_r...

gdzie: n - ilość moli substancji zawartej w roztworze o objętości -V_r i gęstości - d_r

• stężenie normalne (normalność) określa liczbę gramorównoważników (vali) substancji zawartej w 1 dm³ roztworu, np.: roztwór 1 normalny H₂SO₄ zawiera 98,08g : 2 = 49,04 g H₂SO₄ w 1 dm³ roztworu.

.c_n = n_v /V_r. gdzie: n_v - ilość vali substancji zawartej w roztworze o objętości V_r

wartość 1 vala zależy od rodzaju substancji i od reakcji, w której ona uczestniczy

reakcje zobojętniania i wymiany:

kwasy H_nA 1 val = 1 mol / n np.: 1 val H₃PO₄ = 1 mol H₃PO₄ / 3

zasady Me(OH)_m 1 val = 1 mol / m np.: 1 val Ca(OH)₂ = 1 mol Ca(OH)₂ / 2

kationy Me^m+ 1 val = 1 mol / m np.: 1 val Al³⁺ = 1 mol Al³⁺ / 3

aniony A^n- 1 val = 1 mol / n np.: 1 val SO₄^2- = 1 mol SO₄^2- / 2

reakcje redox: 2MnO₄^- + 5SO₃^2- + 6H⁺ 2Mn²⁺ + 5SO₄^2- + 3H₂O

^{+7 +4 +2 +6}

utleniacz X X 1 val = 1 mol / (m-n) np.: 1 val MnO₄^- = 1 mol MnO₄^- / 5

^{m n m >n +7}

reduktor Y Y 1 val = 1 mol / (n-m) np.: 1 val SO₃^2- = 1 mol SO₃^2- / 2

^{m n n>m +4}

• stężenie molarne (molarność) określa liczbę moli substancji rozpuszczonej w 1 kg rozpuszczalnika. .c_molar = n /m_r gdzie: m_r - masa rozpuszczalnika

• ułamek molowy oznacza względną zawartość substancji rozpuszczonej w roztworze zawierającym n_s moli tej substancji i n_r moli rozpuszczalnika. Ułamki molowe substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika są równe:

.x_s = n_s /(n_s + n_r),    x_r = n_r /(n_s + n_r). 

Suma ułamków molowych w roztworze zawsze równa się jedności.

x_s + x_r = 1

• reguła mieszania: V₁ ^. c_m1 + V₂ ^. c_m2 = (V₁ + V₂) ^. c_m3.. gdzie:

V₁ i V₂ to objętości mieszanych roztworów o stężeniach odpowiednio c_m1 i c_m2,

c_m3 to stężenie roztworu uzyskanego ze zmieszania roztworów wyjściowych.

metoda „krzyża”:

Zad.1.

Oblicz stężenie molowe roztworu H₂SO₄ jeśli wiadomo, że w 500 cm³ tego roztworu znajduje się 4.9 g kwasu siarkowego(VI). Oblicz stężenie normalne tego roztworu.

Zad.2.

Ile gramów NaOH znajduje się w 300 cm³ 0,1 molowego roztworu?

Dane: c_m = 0.1 mol/dm³, V_r = 0.3 dm³, M_NaOH = 40 g/mol, m_s = ? . c_m = n/V_r = m_s/M^.V_{r .}

Rozwiązanie: Obliczamy masę molową M_NaOH , wynosi ona 40 g/mol. W celu obliczenia masy m_s wzór na c_m przekształcamy i otrzymujemy postać, która pozwala nam na obliczenie masy NaOH.

m_s = c_m ^. M_NaOH ^. V_r stąd wstawiając do wzoru dane otrzymamy:

m_s = 0.1 mol/dm^{3 .} 40 g/mol ^. 0,3 dm³ = 1.2 g NaOH

Odp.: W 300 dm³ 0,1 molowego roztworu NaOH znajduje się 1,2 g NaOH

Zad.3.

Ile gramów siarczanu(VI) żelaza(III) znajduje się w 200g 0.1 molowego roztworu tej soli, zakładając, że gęstość roztworu d_r = 1.083 g/ml ?

Zad.4.

Oblicz stężenie procentowe 12,5 molowego roztworu KOH, którego gęstość wynosi d_r = 1.48 g/cm³

Dane: c_m = 12.5 mol/dm³, d_r = 1.48 g/cm³ = 1480 g/dm³, c_p = ?

. c_p = c_m ^. M ^. 100% /d_{r ..}

Rozwiązanie: Masa molowa M_KOH = 56,11 g/mol. W/w wzór uzyskujemy z przekształcenia wzoru: c_m = m_s^. d_r/M^.m_r.wyznaczając z niego wielkość: m_s^. 100%/m_r równoważną c_p. Podstawiamy dane do tak otrzymanego wzoru na c_p i obliczamy wynik:

c_p = 12.5 mol/dm^{3 .}56.11 g/mol .100% / 1480 g/dm³ = 47.5 %.
Odp.: 12,5 molowy roztwór KOH jest 47,4%

Zad.5.

Oblicz stężenie molowe 20% roztworu HCl, wiedząc, że 1 kg tego roztworu zajmuje objętość 1108 cm³.

Zad.6.

Ile ml 0.5 molowego roztworu NaOH należy zmieszać z 50 ml 2 molowego roztworu NaOH aby otrzymać roztwór 1 molowy?

Rozwiązanie (1): stosujemy regułę mieszania: V₁ ^. c_m1 + V₂ ^. c_m2 = (V₁ + V₂) ^. c_m3..

50 ml ^. 2 mole/dm³ + V₂ ^. 0.5 mol/dm³ = (V₂ + 50 ml) ^. 1 mol/dm³

V₂ = 100 ml.

Rozwiązanie (2): stosujemy metodę „krzyża”:

V₁/V₂ = 50 ml/V₂ = 0.5/1.0 = 0.5

V₂ = 100 ml

Zad.7.

Jaką objętością wody należy rozcieńczyć 0.4 dm³ roztworu NaCl o stężeniu 0.25 mola/dm³, aby uzyskać 0.1 molowy roztwór tej soli?

Rozwiązanie:

Stosując regułę mieszania przyjmujemy, że woda to „roztwór 2” o stężeniu c_m2 = 0 moli/dm³ i objętości V₂ .

0.4 dm^{3 .} 0.25 mola/dm³ + V₂ ^. 0 mola/dm³ = (V₂ + 0.4 dm³) ^. 0.1 mola/dm³

---