16. Моль. Молярная масса. Молярная масса эквивалента. Эквивалент.

17. Закон Авогадро: Следствия из закона Авогадро. Плотность одного газа по другому

18. Уравнение Клапейрона-Менделеева для идеальных газов.

19. Закон сохранения массы и энергии.

20. Закон постоянства состава: дальтониды, бертолиды.

21. Закон эквивалентов (три формы).

Практические задачи/задания

6. Сколько молекул содержится в 62 г кислорода при н.у.?

7. Определить молярную массу эквивалента металла, если при сгорании 432 его грамм образуется 464 грамм оксида.

8. Оксид марганца содержит 22,56 % кислорода. Вычислите молярную массу эквивалента марганца в оксиде и составьте формулу.

9. Какой объем занимают 16 г кислорода при 20 ◦С, давлении 250 мм. рт. ст. (760 мм. рт.ст.= 1 атм = 101,3 кПа)?

10. При н.у 300 мл газа имеют массу 0,857 г. Определите молярную массу газа, его плотность по воздуху.

Часть 4. Теоретическая неорганическая химия. Строение атома, химические связи

22. Размеры, заряды и массы атомов и нуклонов. Атомная орбиталь Число электронов, протонов и нейтронов в электронейтральном атоме. Масса атома (его массовое число).

23. Современные представления о строении атома в соответствии с принципом наименьшей энергии, правило Клечковского, принципом Паули и правилом Гунда. Правило Клечковского. Принцип Паули.

24. Правило Гунда. Уравнение Луи Де Бройля, h- постоянная Планка. Уравнение Планка Перио-дический закон Д.И. Менделеева Свойства элементов и их соединений в периодической зависимости от заряда атомных ядер элементов. Изобары. Изотоны. Изотопы.

25. Сродство к электрону Еср. Энергия ионизации атомов Еион Химическая связь. Причина обра-зования хим. Связи. Энергия связи и длина связи. Ковалентная (или объединённая) химическая связь. Насыщаемость. Направленность связи. Пространственная конфигурация молекул при различном типе гибридизации, валентный угол.

26. Ионная связь. Ее свойства. Металлическая связь. Межмолекулярное взаимодействие: ион-дипольное; диполь-дипольное (ориентационное); индукционное; дисперсионное. Ван дер Ваальсовы силы. Водородная связь

27. Гидрофильно-гидрофобное взаимодействие. Агрегатное состояние Твёрдые вещества кристаллические и аморфные. Анизотропность. Изотропность. Жидкое состояние. Жидко-кристаллическое состояние. Газ, пар. Плазма.

Практические задачи/задания

11. Указать тип химической связи, тип гибридизации центрального атома, валентный угол и форму у молекул и ионов: ВСl 3 , СН 4 , РО 4 3- , РF 5 , [ PСl 4 ] + , NO 2 - , АsO 4, NH 5, SH 6.

12. Сравните значения валентных углов молекул и объясните характер их изменения в ряду СН 4 - 109,5 0 ; H 3 N - I07,3 0 ; Н 2 О – 104,5 0 .

13. Какой атом завершается электронной формулой 4s 2 4p 4 ?

Сколько электронов, протонов, нейтронов в наиболее растпространенном изотопе электронейтральном атоме с такой электронной формулой?

Часть 5. Способы выражения концентраций растворов. Определение рН растворов

28. Признаки химической реакции при растворении вещества.

29. Основные способы выражения концентраций растворов: массовая доля W, молярная концентрация С, молярная концентрация эквивалента Сэ, моляльная концентрация b, титр Т.

30. Водоро́дный показа́тель, pH. Сильные кислоты, сильные основания.

31. Степень диссоциации для сильных и слабых электролитов.

32. Расчет рН для кислот. Расчет рН для оснований (гидроксидов). Буферные растворы.

33. Гидролиз солей. рН среды при различных случаях гидролиза.

Практические задачи/задания

14. Составьте ионные и молекулярные уравнения гидролиза соли MnCl 2 . Укажите реакцию среды.

15. Вычислите рН 0,02 М раствора Н 2 CO 3 (константу диссоциации взять в справочнике).

16. Сколько мл 30%-ного раствора МgCO 3 (плотность взять в справочнике) нужно для приготовления 500 мл раствора с Сэ = 0,1 моль/л?

17. Произведение растворимости раствора МgCO 3 взять в справочнике. Вычислите концентрацию ионов Мg в насыщенном растворе соли.

18. Какова массовая доля NaСl в растворе с Сэ = 0,1 моль/л (плотность в справочнике)?

Толковый словарь Даля

Жен. тля (от малый) крошечный сумеречник (бабочка), метличка; гусеничка его, которая точит меха и шерстяную одежу, Tinca. Есть моль шубная, платяная, сырная, хлебная, овощная. Моль пропадает от хмелю, камфары. | Моль овощная, тля, мотылица,… … Толковый словарь Даля

1. МОЛЬ, и; ж. Небольшая бабочка, гусеница которой является вредителем шерстяных вещей, хлебных зёрен и растений. 2. МОЛЬ, и; ж.; МОЛЬ, я; м. Спец. Лес, сплавляемый по реке брёвнами, не связанными в плот. По реке плыла м. Пробираться на лодке… … Энциклопедический словарь

МОЛЬ - единица количества вещества в СИ, определяемая как количество вещества, содержащее столько же формульных (структурных) единиц этого вещества (атомов, молекул, ионов, электронов и др.), сколько содержится атомов в 12 г изотопа углерода 12 (12С);… … Большая политехническая энциклопедия

Источено молью.. Словарь русских синонимов и сходных по смыслу выражений. под. ред. Н. Абрамова, М.: Русские словари, 1999. моль тля, мотылица Словарь русских синонимов … Словарь синонимов

1) название пива в Нимвегене. 2) шерстяная материя. 3) у пчеловодов: сплетение вверху улья. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. моль 1 ит. molle мягкий) муз. то же, что минор 1 (противоп. дур). 2… … Словарь иностранных слов русского языка

моль - Ед. кол ва вещ ва, т.е. величины, оценив. кол вом содерж. в физич. системе тождест. структур, элементов (атомов, молекул, ионов и др. частиц или их специфич. групп), м. равен кол ву вещ ва системы, содерж. столько же структурных элементов… … Справочник технического переводчика

МОЛЬ (Mohl) Хуго фон (1805 1872), немецкий ботаник, пионер в исследовании анатомии и физиологии КЛЕТОК растений. Сформулировал гипотезу о том, что ядро клетки окружено гранулированным коллоидным веществом, которое в 1846 г. он назвал… … Научно-технический энциклопедический словарь

МОЛЬ, и, жен. Маленькая бабочка, гусеница к рой является вредителем меха, шерсти, хлебных зёрен, растений. Молью изъедено (также перен.: о чём н. явно устарелом, отжившем; неод.). | прил. молевый, ая, ое. II. МОЛЬ, я, муж. (спец.). Сплав леса… … Толковый словарь Ожегова

- (моль, mol), ед. СИ кол ва в ва. В 1 М. содержится столько молекул (атомов, ионов или к. л. др. структурных элементов в ва), сколько атомов содержится в 0,012 кг 12С (нуклида углерода атомной массой 12), (см. АВОГАДРО ПОСТОЯННАЯ). Физический… … Физическая энциклопедия

МОЛЬ, в знач. неизм. прил. (муз.). То же, что мольный. Соната а моль. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

Книги

• Моль для г L амура , Лидия Скрябина. Это психологический роман о любви, о деньгах и о любви к деньгам. О том, как прежде запретные и осуждаемые томительно-сладостные идеи "личного обогащения" вломилисьв жизнь современной…

Задача 3.1.1 Сколько молей сульфида железа (II) содержится в 8,8 г FeS?

Решение: Определяем молярную массу (М) сульфида железа (II).

М(FeS) = 56+32=88 г/моль

Рассчитаем, сколько молей содержится в 8,8 г FeS

Задача 3.1.2 Сколько молекул содержится в 54 г воды? Чему равна масса одной молекулы воды?

Решение: Определяем молярную массу воды.

М(Н 2 О) = 18 г/моль

Следовательно, в 54 г воды содержится 54/18 = 3 моль Н 2 О. Один моль любого вещества содержит 6,02  10 23 молекул. Тогда в 3 молях (54г Н 2 О) содержится 6,02  10 23  3 = 18,06  10 23 молекул.

Определим массу одной молекулы воды.

Задача 3.1.3 Сколько молей и молекул содержится в 1 м 3 любого газа при нормальных условиях?

Решение: 1 моль любого газа при нормальных условиях занимает объем 22,4 л. Следовательно, в 1м 3 (=1000л) будет содержаться 44,6 молей газа:

1 моль любого газа содержит 6,02  10 23 молекул. Из этого следует, что в 1 м 3 любого газа при нормальных условиях содержится

6,02  10 23  44,6 = 2,68  10 25 молекул.

Задача 3.1.4 Выразите в молях: а) 6,02  10 23 молекул С 2 Н 2 ;

б) 1,80  10 24 атомов азота; в) 3,01  10 23 молекул NH 3 . Какова молярная масса указанных веществ?

Решение: Моль – это количество вещества, в котором содержится число частиц любого определенного вида, равное постоянной Авогадро. Отсюда:

а)

б)

в)

Масса моля вещества выражается в г/моль . Молярная масса вещества в граммах численно равна его относительной молекулярной (атомной) массе, выраженной в а.е.м.

Следовательно, молярные массы данных веществ равны:

а) М(С 2 Н 2) = 26 г/моль; б) М(N) = 14 г/моль;

в) М(NH 3) = 17 г/моль;

Задача 3.1.5 Определить молярную массу газа, если при нормальных условиях0,824г его занимают объем0,260л.

Решение: При нормальных условиях 1 моль любого газа занимает объем 22,4 л. Вычислив массу 22,4 л данного газа, мы узнаем его молярную массу.

0,824 г газа занимают объем 0,260 л

Х г газа занимают объем 22,4 л

Следовательно, молярная масса газа равна 71 г/моль.

3.2 Эквивалент. Фактор эквивалентности. Молярная масса эквивалентов.

Задача 3.2.1 Вычислите эквивалент, фактор эквивалентности и молярную массу эквивалентов Н 3 РО 4 при реакциях обмена, в результате которых образуются кислые и нормальные соли.

Решение Запишем уравнения реакций взаимодействия фосфорной кислоты со щелочью:

Н 2 РО 4 + NaOH = NaH 2 PO 4 + H 2 O; (1)

Н 2 РО 4 Н 2 РО 4 + 2NaOH = Na 2 HPO 4 + 2H 2 O; (2)

Н 2 РО 4 + 3NaOH = Na 3 PO 4 + 3H 2 O; (3)

Т.к. фосфорная кислота трехосновная кислота, она образует две кислые соли: NaH 2 PO 4 - дигидрофосфат натрия и Na 2 HPO 4 - гидрофосфат натрия и одну среднюю соль Na 3 PO 4 - фосфат натрия.

В реакции (1) фосфорная кислота обменивает на металл один атом водорода, т.е. ведет себя как одноосновная кислота, поэтому

f э (Н 3 РО 4) в реакции (1) равен 1;

Э(Н 3 РО 4) = Н 3 РО 4 ; М (1 Н 3 РО 4) = 98 г/моль.

В реакции (2) фосфорная кислота обменивает на металл три атома f э (Н 3 РО 4)водорода, т.е. ведет себя как двухосновная кислота, поэтомуf э (Н 3 РО 4)в реакции (2) равен1/2;

Э(Н 3 РО 4) = 1/2Н 3 РО 4 ; М (1/2 Н 3 РО 4) = 49 г/моль.

В реакции (3) фосфорная кислота ведет себя как трехосновная кислота, поэтому f э (Н 3 РО 4) в данной реакции равен 1/3;

Э(Н 3 РО 4) = 1/3Н 3 РО 4 ; М (1/3 Н 3 РО 4) = 32,67 г/моль.

Задача 3.2.2 Избытком гидроксида калия подействовали на растворы: а) дигидрофосфата калия; б) нитрата дигидроксовисмута (III). Напишите уравнения реакций этих веществ сКОН и определите их эквивалентные и молярные массы эквивалентов.

Решение: Запишем уравнения происходящих реакций:

КН 2 РО 4 + 2КОН = К 3 РО 4 + 2 Н 2 О

Bi(OH) 2 NO 3 + KOH = Bi(OH) 3 + KNO 3

Дигидрофосфат калия при взаимодействии с КОНобменивает на металл два атома водорода, т.е. f э солиКН 2 РО 4 = 1/2;

Э(КН 2 РО 4) = 1/2 КН 2 РО 4 ;

М(1/2 КН 2 РО 4) = 1/2 (39 + 2 + 31 +64) = 68г/моль

Нитрат дигидроксовисмута (III) при реакции сКОНобменивает одну группуNO 3 - на ионОН - ,т.е. в молекуле основной соли перестраивается одна связь, следовательно:

Э(Bi(OH) 2 NO 3) = Bi(OH) 2 NO 3 ;

М(1 Bi(OH) 2 NO 3) = 305 г/моль

Тема "Равновесие"

Обычно задачи на эту тему оказываются трудными, потому что для их решения конкретные знания химии сами по себе не помогают; но от абитуриента требуется “математическое видение” проблемы и перевод химических величин (моль) в достаточно простые алгебраические выражения. Не все готовы к тому, что на экзамене по химии им придется не вспоминать вызубренное, а мыслить "по математически".

Приведенные ниже задачи взяты из сборника: Кузьменко Н.Е., Еремин В.В., Чуранов С.С., Сборник конкурсных задач по химии – М.: Экзамен, 2001 – 576 с. ; в [квадратных скобках] указаны страницы, где находятся условия и решения (ответы).

Задачи

1. (Химфак-97, вариант ПО-97-1[стр.290])
Один моль аммиака поместили в сосуд объемом 20 л и нагрели до 600 0 C. Давление в сосуде оказалось равным 435 кПа. Рассчитайте степень разложения аммиака.

2. (Химфак-весна-98; ВКНМ-98; Химфак-заочн.-99, вариант СО-98-1 [стр. 93])
Смешали по три моля веществ А, В, С. После установления равновесия А + В = 2С в системе обнаружили 5 молей вещества С. Рассчитайте константу равновесия. Определите равновесный состав смеси (в мольных %), полученной смешением веществ А, В, С в мольном соотношении 3:2:1 при той же температуре.

3. (Химфак-весна-93; Химфак-заочн.-94; Химфак-весна-94; ВКНМ-96, вариант 171-94-2 [стр. 55]. Это одна из самых трудных конкурсных задач Химфака МГУ)
Имеется смесь азота и водорода, которая на 5% легче гелия. После пропускания смеси над нагретым катализатором образовался аммиак, в результате чего смесь стала тяжелее гелия при тех же условиях. Рассчитайте область допустимых значений для выхода реакции.

Тема "Равновесие"

1 . [Сборник, стр. 560]
Количество (моль) газов после реакции: PV/RT = 435*20/(8,31*873) = 1,20 моль
Если разложилось х моль аммиака, то схема разложения: NH 3 (1-х) N 2 (х/2) + H 2 (3х/2)
Из уравнения: 1,20 моль = (1-x) + x/2 + 3x/2 = 1+x
получим x = 0,2 моль.
Ответ: Степень разложения аммиака 20%

2 . [Сборник, стр. 412]

К = (1+2х) 2 /{(3-х)(2-х)} = 6,25
х = 1,115

Ответ: Мольные доли веществ в равновесной смеси:
(А) = (3-1,115)/6 = 0,314 ;
(В) = (2-1,115)/6 = 0,148 ;
(С)=0,538

3 . [Сборник, стр. 371]
Пусть в исходной смеси было X моль N 2 и Y моль H 2 .
Средняя молярная масса смеси на 5% легче гелия или 0,95*4:
М ср. = (28X + 2Y)/(X + Y) = 0,95*4 = 3,8 ;
Тогда Y = 13,44X
Реакция: N 2 + 3 H 2 = 2 NH 3
Если прореагировало a моль N 2 и 3a моль H 2 , получим после реакции:
(X - a) + (Y - 3a) + 2a = 14,44X - 2a (моль)
Масса смеси после реакции (выразим через Х, так как Y = 13,44X):
28X + 2Y = 54,9 X г
Средняя молярная масса смеси после реакции > 4 г/моль (по условию):
М ср. = 54,9X/(14,44X - 2a) > 4 ;
тогда: a > 0,3575X
Выход реакции – это доля прореагировавшего азота (коэффицент в реакции 1): a/X;
Смесь станет тяжелее гелия (М ср. > 4) при a/X > 35,75%
Ответ: выход аммиака больше 35,75%

Тема "Равновесие в растворах"
Задачи

Тема "равновесие в растворах" считается трудной, поскольку в ней используются понятия, входящие только в программу для школ и классов с углубленным изучением химии – произведение растворимости и рН. Но главная трудность не в самих достаточно простых формулах, а в умении ими пользоваться в широком диапазоне условий задач.

Задачи 2002 года взяты из издаваемого на Химическом факультете ежегодно сборника задач прошедшего учебного года: "Письменный экзамен по химии МГУ-2002" Хим. ф-т МГУ, 2002 год.

Задачи

1) (Химический ф-т, 2002) В 500 мл насыщенного раствора Zn 3 (PO 4) 2 содержится 2,47*10 –7 моль фосфат-ионов. Вычислите растворимость соли в моль/л и произведение растворимости Zn 3 (PO 4) 2
2) (ВКНМ-96, вариант ЮМ-96-1, [стр. 240]) Определите молярную концентрацию насыщенного раствора гидроксида железа (II) при 25 0 С, если его произведение растворимости при этой температуре равно 1*10 –15
3) (Хим. ф-т, 1993, вариант 171-93-4 [стр. 49]) Уксусную кислоту массой 25 г растворяют в воде, и объем раствора доводят до 1 л. Определите концентрацию ионов H + в полученном растворе, если константа диссоциации уксусной кислоты равна 1,8*10 –5 . Изменением концентрации кислоты при диссоциации пренебречь.
4) (Ф-т фундам. медицины - 2002) Константа диссоциации уксусной кислоты равна 1,75*10 –5 . Вычислите: а) рН 0,1 М раствора этой кислоты; б) рН раствора, содержащего 0,1 моль/л этой кислоты и 0,1 моль/л ацетата натрия

Решения:

1) (сборн. 2002, стр. 44)
В 1 л содержится фосфат-ионов: 2,47*10 –7 (1000/500) = 4,94*10 –7 моль/л. В растворе будет содержаться в 2 раза меньше, чем фосфат-ионов, формульных единиц фосфата цинка Zn 3 (PO 4) 2: 4,94*10 –7 /2 = 2,47*10 –7 моль/л
Произведение растворимости определяется как константа гетерогенного равновесия при допущении, что малорастворимое вещество переходит в раствор только в виде ионов.
Тогда для процесса:

приняв за с молярную концентрацию гидроксида железа, получим:

(с)(2с) 2 = 4с 3 = 1*10 –15
Тогда с = (0,25 . 10 –15) 1/3 = (250 . 10 –18) 1/3 = 6,3 . 10 –6 (моль/л)
Ответ: с(Fe(OH) 2) = 6,3*10 –6 моль/л

3. [Сборник, стр. 361]
Уксусная кислота – слабая, и концентрация ионов H + в ее растворе не равна концентрации кислоты, как в случае разбавленных растворов сильных кислот.
Диссоциацию уксусной кислоты можно упрощенно записать в виде равновесия: CH 3 COOH H + + CH 3 COO –
Константа равновесия, она же константа диссоциации:
K д = {}/
В 1л содержится 25/60 = 0,417 моль к-ты; обозначим степень ее диссоциации, равную отношению продиссоциировавших молекул к общему числу молекул в растворе. Концентрация ионов H + (моль/л) определяется из концентрации кислоты и степени ее диссоциации : = с .Поскольку величина нам неизвестна, ее нужно выразить через известные величины – концентрацию кислоты с и константу ее диссоциации K д.
Если концентрация кислоты c , то при диссоциации получится с моль ионов H + и столько же ионов CH 3 COO – . В растворе останется (1-)с моль CH 3 COOH.
Тогда константа диссоциации:

При малой степени диссоциации ( << 1) можно приближенно считать, что (1-)с равна с . Тогда K д 2 с; (K д /с) 1/2:
(K д /с) 1/2 = 6,6 . 10 –3 ; = с = 6,6 . 10 –3. 0,417 = 2,74*10 –3 моль/л
Ответ: 2,74*10 –3 моль/л

4) (сборн. 2002, стр. 59)
Это – типичная задача на тему "Буферные растворы". Но вряд ли абитуриенты знают (и не обязаны знать) готовые формулы для расчетов рН буферных растворов – такой темы нет ни в школьной программе, ни в программе для поступающих в МГУ. Поэтому для расчетов нужно применять только известные выражения для константы равновесия слабой кислоты, величину ионного произведения воды и определение рН: рН = - lg, где запись в квадратных скобках означает, что концентрации выражены в моль/л.

а) Константа диссоциации уксусной кислоты:

K д = /
Так как = , можно записать: 2 = K д . Поскольку уксусная кислота – слабый электролит с маленькой константой диссоциации, можно пренебречь тем, что часть исходной кислоты продиссоциировала, и приравнять концентрацию кислоты в выражении для константы равновесия к исходной (общей) концентрации: С CH3COOH .

Тогда получим: 2 = K д С CH3COOH ;
= (K д С CH3COOH) 1/2 = (1,75 . 10 –5 . 10 –1) 1/2 = 1,32 . 10 –3 ; рН = - lg = 2,88

б) Ацетат натрия (соль) в отличие от уксусной кислоты диссоциирует полностью. Поэтому в формуле для константы диссоциации, описывающей равновесие, получим: K д = / ;
С CH3COOH ; = C CH3COONa = 0,1 моль/л.
Тогда: = K д. С CH3COOH / C CH3COONa = 1,75 . 10 –5 . 10 –1 / 10 –1 = 1,75 . 10 –5 ;
pH = 4,76
Ответ: а) рН = 2,88; б) рН = 4,76

Конвертер длины и расстояния Конвертер массы Конвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питания Конвертер площади Конвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептах Конвертер температуры Конвертер давления, механического напряжения, модуля Юнга Конвертер энергии и работы Конвертер мощности Конвертер силы Конвертер времени Конвертер линейной скорости Плоский угол Конвертер тепловой эффективности и топливной экономичности Конвертер чисел в различных системах счисления Конвертер единиц измерения количества информации Курсы валют Размеры женской одежды и обуви Размеры мужской одежды и обуви Конвертер угловой скорости и частоты вращения Конвертер ускорения Конвертер углового ускорения Конвертер плотности Конвертер удельного объема Конвертер момента инерции Конвертер момента силы Конвертер вращающего момента Конвертер удельной теплоты сгорания (по массе) Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему) Конвертер разности температур Конвертер коэффициента теплового расширения Конвертер термического сопротивления Конвертер удельной теплопроводности Конвертер удельной теплоёмкости Конвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излучения Конвертер плотности теплового потока Конвертер коэффициента теплоотдачи Конвертер объёмного расхода Конвертер массового расхода Конвертер молярного расхода Конвертер плотности потока массы Конвертер молярной концентрации Конвертер массовой концентрации в растворе Конвертер динамической (абсолютной) вязкости Конвертер кинематической вязкости Конвертер поверхностного натяжения Конвертер паропроницаемости Конвертер плотности потока водяного пара Конвертер уровня звука Конвертер чувствительности микрофонов Конвертер уровня звукового давления (SPL) Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давления Конвертер яркости Конвертер силы света Конвертер освещённости Конвертер разрешения в компьютерной графике Конвертер частоты и длины волны Оптическая сила в диоптриях и фокусное расстояние Оптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×) Конвертер электрического заряда Конвертер линейной плотности заряда Конвертер поверхностной плотности заряда Конвертер объемной плотности заряда Конвертер электрического тока Конвертер линейной плотности тока Конвертер поверхностной плотности тока Конвертер напряжённости электрического поля Конвертер электростатического потенциала и напряжения Конвертер электрического сопротивления Конвертер удельного электрического сопротивления Конвертер электрической проводимости Конвертер удельной электрической проводимости Электрическая емкость Конвертер индуктивности Конвертер Американского калибра проводов Уровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицах Конвертер магнитодвижущей силы Конвертер напряженности магнитного поля Конвертер магнитного потока Конвертер магнитной индукции Радиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излучения Радиоактивность. Конвертер радиоактивного распада Радиация. Конвертер экспозиционной дозы Радиация. Конвертер поглощённой дозы Конвертер десятичных приставок Передача данных Конвертер единиц типографики и обработки изображений Конвертер единиц измерения объема лесоматериалов Вычисление молярной массы Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

1 моль на литр [моль/л] = 1000 моль на метр³ [моль/м³]

Исходная величина

Преобразованная величина

моль на метр³ моль на литр моль на сантиметр³ моль на миллиметр³ киломоль на метр³ киломоль на литр киломоль на сантиметр³ киломоль на миллиметр³ миллимоль на метр³ миллимоль на литр миллимоль на сантиметр³ миллимоль на миллиметр³ моль на куб. дециметр молярный миллимолярный микромолярный наномолярный Пикомолярный Фемтомолярный Аттомолярный зептомолярный йоктомолярный

Подробнее о молярной концентрации

Общие сведения

Концентрацию раствора можно измерять разными способами, например как отношение массы растворенного вещества к общему объему раствора. В этой статье мы рассмотрим молярную концентрацию , которую измеряют как отношение между количеством вещества в молях к общему объему раствора. В нашем случае вещество - это растворимое вещество, а объем мы измеряем для всего раствора, даже если в нем растворены другие вещества. Количество вещества - это число элементарных составляющих, например атомов или молекул вещества. Так как даже в малом количестве вещества обычно большое число элементарных составляющих, то для измерения количества вещества используют специальные единицы, моли. Один моль равен числу атомов в 12 г углерода-12, то есть это приблизительно 6×10²³ атомов.

Использовать моли удобно в случае, если мы работаем с количеством вещества настолько малым, что его количество легко можно измерить домашними или промышленными приборами. Иначе пришлось бы работать с очень большими числами, что неудобно, или с очень маленьким весом или объемом, которые трудно найти без специализированного лабораторного оборудования. Чаще всего при работе с молями используют атомы, хотя возможно использовать и другие частицы, например молекулы или электроны. Следует помнить, что если используются не атомы, то необходимо это указать. Иногда молярную концентрацию также называют молярностью .

Следует не путать молярность с моляльностью . В отличии от молярности, моляльность - это отношение количества растворимого вещества к массе растворителя, а не к массе всего раствора. Когда растворитель - вода, а количество растворимого вещества по сравнению с количеством воды мало, то молярность и моляльность похожи по значению, но в остальных случаях они обычно отличаются.

Факторы, влияющие на молярную концентрацию

Молярная концентрация зависит от температуры, хотя эта зависимость сильнее для одних и слабее для других растворов, в зависимости от того, какие вещества в них растворены. Некоторые растворители при повышении температуры расширяются. В этом случае, если растворенные в этих растворителях вещества не расширяются вместе с растворителем, то молярная концентрация всего раствора понижается. С другой стороны, в некоторых случаях с повышением температуры растворитель испаряется, а количество растворимого вещества не меняется - в этом случае концентрация раствора увеличится. Иногда происходит наоборот. Иногда изменение температуры влияет на то, как растворяется растворимое вещество. Например, часть или все растворимое вещество перестает растворяться, и концентрация раствора уменьшается.

Единицы

Молярную концентрацию измеряют в молях на единицу объема, например молях на литр или молях на кубический метр. Моли на кубический метр - это единица СИ. Молярность можно также измерять, используя и другие единицы объема.

Как найти молярную концентрацию

Чтобы найти молярную концентрацию необходимо знать количество и объем вещества. Количество вещества можно вычислить, используя химическую формулу этого вещества и информацию об общей массе этого вещества в растворе. То есть, чтобы узнать количество раствора в молях, узнаем из таблицы Менделеева атомную массу каждого атома в растворе, а потом разделим общую массу вещества на общую атомную массу атомов в молекуле. Перед тем, как складывать вместе атомную массу следует убедиться, что мы умножили массу каждого атома на количество атомов в молекуле, которую мы рассматриваем.

Можно производить вычисления и в обратном порядке. Если известна молярная концентрация раствора и формула растворимого вещества, то можно узнать количество растворителя в растворе, в молях и граммах.

Примеры

Найдем молярность раствора из 20 литров воды и 3-х столовых ложек соды. В одной столовой ложке - примерно 17 грамм, а в трех - 51 грамм. Сода - это гидрокарбонат натрия, формула которого - NaHCO₃. В этом примере мы будем использовать атомы для вычисления молярности, поэтому найдем атомную массу составляющих натрия (Na), водорода (H), углерода (C) и кислорода (O).

Na: 22.989769
H: 1.00794
C: 12.0107
O: 15.9994

Так как кислород в формуле - O₃, то необходимо умножить атомную массу кислорода на 3. Получим 47,9982. Теперь сложим массы всех атомов и получим 84,006609. Атомную массу указывают в таблице Менделеева в атомных единицах массы, или а. е. м. Наши вычисления тоже в этих единицах. Одна а. е. м. равна массе одного моля вещества в граммах. То есть, в нашем примере - масса одного моля NaHCO₃ равна 84,006609 грамма. В нашей задаче - 51 грамм соды. Найдем молярную массу, разделив 51 грамм на массу одного моля, то есть на 84 грамма, и получим 0,6 моля.

Получается, что наш раствор - это 0,6 моля соды, растворенные в 20 литрах воды. Разделим это количество соды на общий объем раствора, то есть 0,6 моля / 20 л = 0.03 моль/л. Так как в растворе использовали большое количество растворителя и малое количество растворимого вещества, то его концентрация мала.

Рассмотрим другой пример. Найдем молярную концентрацию одного кусочка сахара в чашке чая. Столовый сахар состоит из сахарозы. Сначала найдем вес одного моля сахарозы, формула которой - C₁₂H₂₂O₁₁. Используя таблицу Менделеева, найдем атомные массы и определим массу одного моля сахарозы: 12×12 + 22×1 + 11×16 = 342 грамм. В одном кубике сахара 4 грамма, что дает нам 4/342 = 0,01 молей. В одной чашке около 237 миллилитров чая, значит концентрация сахара в одной чашке чая равна 0,01 моля / 237 миллилитров × 1000 (чтобы перевести миллилитры в литры) = 0,049 моля на литр.

Применение

Молярную концентрацию широко используют в вычислениях, связанных с химическими реакциями. Раздел химии, в котором рассчитывают соотношения между веществами в химических реакциях и часто работают с молями, называется стехиометрией . Молярную концентрацию можно найти по химической формуле конечного продукта, который потом становится растворимым веществом, как в примере с раствором соды, но можно также вначале найти это вещество по формулам химической реакции, во время которой оно образуется. Для этого нужно знать формулы веществ, участвующих в этой химической реакции. Решив уравнение химической реакции, узнаем формулу молекулы растворяемого вещества, а потом найдем массу молекулы и молярную концентрацию с помощью таблицы Менделеева, как в примерах выше. Конечно, можно производить вычисления и в обратном порядке, используя информацию о молярной концентрации вещества.

Рассмотрим простой пример. На этот раз смешаем соду с уксусом, чтобы увидеть интересную химическую реакцию. И уксус, и соду легко найти - наверняка они есть у вас на кухне. Как уже упоминалось выше, формула соды - NaHCO₃. Уксус - это не чистое вещество, а 5% раствор уксусной кислоты в воде. Формула уксусной кислоты - CH₃COOH. Концентрация уксусной кислоты в уксусе может быть больше или меньше 5%, в зависимости от производителя и страны, в которой она сделана, так как в разных странах концентрация уксуса разная. В этом эксперименте можно не беспокоиться о химических реакциях воды с другими веществами, так как вода не реагирует с содой. Нам важен только объем воды, когда позже мы будем вычислять концентрацию раствора.

Вначале решим уравнение для химической реакции между содой и уксусной кислотой:

NaHCO₃ + CH₃COOH → NaC₂H₃O₂ + H₂CO₃

Продукт реакции - H₂CO₃, вещество, которое из-за низкой стабильности снова вступает в химическую реакцию.

H₂CO₃ → H₂O + CO₂

В результате реакции получаем воду (H₂O), углекислый газ (CO₂) и ацетат натрия (NaC₂H₃O₂). Смешаем полученный ацетат натрия с водой и найдем молярную концентрацию этого раствора, так же, как перед этим мы находили концентрацию сахара в чае и концентрацию соды в воде. При вычислении объема воды необходимо учитывать и воду, в которой растворена уксусная кислота. Ацетат натрия - интересное вещество. Его используют в химических грелках, например в грелках для рук.

Используя стехиометрию для вычисления количества веществ, вступающих в химическую реакцию, или продуктов реакции, для которых мы позже будем находить молярную концентрацию, следует заметить, что только ограниченное количество вещества может вступать в реакцию с другими веществами. Это также влияет на количество конечного продукта. Если молярная концентрация известна, то, наоборот, можно определить количество исходных продуктов методом обратного расчета. Этот метод нередко используют на практике, при расчетах, связанных с химическими реакциями.

При использовании рецептов, будь то в кулинарии, в изготовлении лекарств, или при создании идеальной среды для аквариумных рыбок, необходимо знать концентрацию. В повседневной жизни чаще всего удобнее использовать граммы, но в фармацевтике и химии чаще используют молярную концентрацию.

В фармацевтике

При создании лекарств молярная концентрация очень важна, так как от нее зависит, как лекарство влияет на организм. Если концентрация слишком высока, то лекарства могут быть даже смертельны. С другой стороны, если концентрация слишком мала, то лекарство неэффективно. Кроме этого, концентрация важна при обмене жидкостей через клеточные мембраны в организме. При определении концентрации жидкости, которая должна либо проходить, либо, наоборот, не проходить через мембраны, используют либо молярную концентрацию, либо с ее помощью находят осмотическую концентрацию . Осмотическую концентрацию используют чаще, чем молярную. Если концентрация вещества, например лекарства, выше с одной стороны мембраны, по сравнению с концентрацией с другой стороны мембраны, например, внутри глаза, то более концентрированный раствор переместится через мембрану туда, где концентрация меньше. Такой поток раствора через мембрану нередко проблематичен. Например, если жидкость перемещается внутрь клетки, к примеру, в кровеносную клетку, то возможно, что из-за этого переполнения жидкостью мембрана будет повреждена и разорвется. Утечка жидкости из клетки тоже проблематична, так как из-за этого нарушится работоспособность клетки. Любое вызванное медикаментами течение жидкости через мембрану из клетки или в клетку желательно предотвратить, и для этого концентрацию лекарства стараются сделать похожей на концентрацию жидкости в организме, например в крови.

Стоит заметить, что в некоторых случаях молярная и осмотическая концентрация равны, но это не всегда так. Это зависит от того, распалось ли растворенное в воде вещество на ионы в процессе электролитической диссоциации . Вычисляя осмотическую концентрацию, учитывают частицы в общем, в то время как при вычислении молярной концентрации учитывают только определенные частицы, например молекулы. Поэтому если, например, мы работаем с молекулами, но вещество распалось на ионы, то молекул будет меньше общего числа частиц (включая и молекулы и ионы), и значит и молярная концентрация будет ниже осмотической. Чтобы перевести молярную концентрацию в осмотическую, нужно знать физические свойства раствора.

В изготовлении лекарственных препаратов фармацевты также учитывают тоничность раствора. Тоничность - свойство раствора, которое зависит от концентрации. В отличие от осмотической концентрации, тоничность - это концентрация веществ, которые не пропускает мембрана. Процесс осмоса заставляет растворы с большей концентрацией перемещаться в растворы с меньшей концентрацией, но если мембрана предотвращает это движение, не пропуская через себя раствор, то возникает давление на мембрану. Такое давление обычно проблематично. Если лекарство предназначено для того, чтобы проникнуть в кровь или другую жидкость в организме, то необходимо уравновесить тоничность этого лекарства с тоничностью жидкости в организме, чтобы избежать осмотического давления на мембраны в организме.

Чтобы уравновесить тоничность, лекарственные препараты нередко растворяют в изотоническом растворе . Изотонический раствор - это раствор столовой соли (NaCL) в воде с такой концентрацией, которая позволяет уравновесить тоничность жидкости в организме и тоничность смеси этого раствора и лекарства. Обычно изотонический раствор хранят в стерильных контейнерах, и вливают его внутривенно. Иногда его используют в чистом виде, а иногда - как смесь с лекарством.

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.