Đối với các kiến thức về hóa học trong chương trình trung học cơ sở, trung học phổ thông thì nồng độ mol là một trong những kiến thức cơ bản mà người học cần nắm bắt và hiểu rõ về nó. Nồng độ mol được ký hiệu là CM (được tính bằng phần trăm), được xem là một nồng độ đo lường số gam chất tan trong 100 gam dung dịch. Nồng độ mol có công thức tính riêng, có đặc điểm riêng và việc tìm hiểu về nó sẽ giúp cho người nghiên cứu khoa học hóa học cũng như người ứng dụng khoa học hóa học biết được các nguyên lý và đảm bảo an toàn khi thực hiện.
Luật sư tư vấn pháp luật miễn phí qua điện thoại 24/7: 1900.6568
1. Nồng độ mol là gì?
Khi bạn nhìn xung quanh, ngay cả khi bạn đang ngồi ở nhà, bạn sẽ nhận thấy nhiều đồ vật khác nhau. Phần lớn các vật liệu này không phải là nguyên chất . Trên thực tế, chúng là hỗn hợp.
Hỗn hợp bao gồm một tập hợp các hợp chất khác nhau. Đôi khi, số lượng phần tử có thể khá cao, hoặc đôi khi khá thấp, nhưng miễn là có nhiều hơn một phần tử trong một đối tượng, thì nó là một hỗn hợp. Nước cam trong ly, tách trà, chất tẩy rửa trong phòng tắm hoặc sữa – tất cả những chất này đều là hỗn hợp.
Tuy nhiên, hỗn hợp không chỉ giới hạn ở chất lỏng, chất rắn và chất khí đều có thể là hỗn hợp; ngay cả các sinh vật sinh học cũng là một hỗn hợp rất phức tạp của các phân tử, khí và ion hòa tan trong nước.
Trong hóa học, có hai loại hỗn hợp:
– Hỗn hợp đồng nhất – Các thành phần được phân bố đồng đều trong toàn bộ hỗn hợp, và chỉ có một giai đoạn vật chất được quan sát thấy. Chúng còn được gọi là dung dịch và có thể xảy ra ở trạng thái rắn, lỏng hoặc khí . Không thể tách các thành phần hỗn hợp một cách đơn giản mà không xảy ra biến đổi hóa học đối với bất kỳ thành phần nào. Ví dụ: nước đường, nước rửa chén, thép, nước rửa kính chắn gió, không khí.
– Hỗn hợp không đồng nhất – Các thành phần của hỗn hợp phân bố không đồng nhất và có thể có các vùng có tính chất khác nhau. Các mẫu khác nhau của hỗn hợp không giống nhau . Ít nhất hai pha luôn luôn tồn tại trong hỗn hợp và thường có thể tách chúng về mặt vật lý. Một vài ví dụ về các chất đó: máu, bê tông, đá viên ở cola, bánh pizza ,.
Nồng độ là một trong những thông số nổi tiếng nhất và quan trọng nhất đối với bất kỳ ai làm việc với bất kỳ chất hoặc phản ứng hóa học nào. Nó đo lượng một chất bị hòa tan trong một thể tích dung dịch nhất định.
Các nhà hóa học sử dụng nhiều đơn vị khác nhau để mô tả nồng độ. Tuy nhiên, thuật ngữ nồng độ mol , là cách phổ biến nhất để biểu thị nồng độ. Khi các chất phản ứng (hợp chất) được biểu thị bằng đơn vị mol , nó cho phép chúng được viết bằng số nguyên trong các phản ứng hóa họ
Các dung dịch thường được sử dụng trong phòng thí nghiệm hóa học. Dung dịch là một hỗn hợp đồng nhất bao gồm một hoặc nhiều chất tan được hòa tan trong dung môi. Có nhiều cách để biểu thị lượng chất tan trong dung dịch. Nồng độ của dung dịch cho biết lượng thành phần hóa học (chất tan, ion hoặc hạt) so với lượng dung dịch. Lượng của cấu tử có thể được cho dưới dạng khối lượng, lượng tính bằng mol, thể tích hoặc số lượng thực thể. Rất phổ biến đối với lượng dung dịch được biểu thị bằng khối lượng hoặc thể tích. Một loại nồng độ cụ thể thường được tính toán là nồng độ mol, còn được gọi là nồng độ mol hoặc nồng độ lượng. Nồng độ mol của một dung dịch là tỷ lệ số mol của chất tan trong một lít dung dịch. Nồng độ mol đôi khi được gọi đơn giản là nồng độ, mặc dù thuật ngữ nồng độ có thể dùng để chỉ các đại lượng khác.
Nồng độ mol của dung dịch là thuật ngữ cho ta biết số mol chất tan có trong 1 lít dung dịch.
3. Công thức tính số mol, nồng độ mol:
Công thức tính nồng độ mol:
CM= n/v (mol/l), trong đó: n là số mol chất tan; v là thể tích dung dịch, biểu thị bằng lít (l).
Mol là đơn vị đo trong hệ SI của lượng chất. Định nghĩa hiện tại được thông qua vào năm 1971 và dựa trên carbon-12. Nó nói rằng:
“Số mol là lượng chất của một hệ có chứa nhiều thực thể cơ bản nhất có nguyên tử trong 0,012 kg cacbon-12; ký hiệu của nó là” mol “. Khi sử dụng mol, các thực thể cơ bản phải được chỉ định và có thể là nguyên tử, phân tử, ion, electron, các hạt khác hoặc các nhóm cụ thể của các hạt đó. “
Theo đó khối lượng mol của cacbon-12 chính xác là 12 gam trên một mol, M (¹²C) = 12 g / mol. Từ “chất” trong định nghĩa phải chỉ rõ (được thay thế bằng tên của) chất liên quan trong một ứng dụng cụ thể, ví dụ, lượng clorua (HCl) hoặc lượng carbon dioxide (CO₂). Điều quan trọng là phải luôn đưa ra một đặc điểm kỹ thuật chính xác của thực thể có liên quan (như đã lưu ý trong phần thứ hai của định nghĩa mol). Điều này nên được thực hiện bằng cách cung cấp công thức hóa học thực nghiệm của hợp chất liên quan.
Mol là một trong những đơn vị được sử dụng nhiều nhất trong phòng thí nghiệm. Việc sử dụng nó là thường xuyên và hầu như tất cả các dung dịch được sử dụng để điều chế các chất hóa học hoặc cho các mục đích sử dụng khác được biểu thị bằng đơn vị nồng độ mol. Nhiều khi, nó cũng được sử dụng để biểu thị lượng chất trong phân tích hóa lý, đặc biệt là trong ngành thực phẩm và dược phẩm.
Bước đầu tiên để xác định nồng độ mol là tìm khối lượng của chất tan đó là gam của chất bị hòa tan. Các bài toán thường nêu khối lượng, mặc dù chúng ta có thể phải chuyển đổi sang gam từ một số đơn vị khác.
Ngoài ra, để tìm số mol của một chất tan, trước tiên chúng ta cần tính khối lượng mol của chất đó. Đối với công thức hóa học của chất tan, chúng ta phải sử dụng khối lượng nguyên tử của các nguyên tố. Đối với bất kỳ nguyên tố nào xuất hiện nhiều lần, chúng ta phải nhân khối lượng với số nguyên tử mỗi phân tử của nguyên tố đó.
Ví dụ, giả sử axit axetic là . Ở đây, phân tử có tổng số hai nguyên tử cacbon, hai nguyên tử oxy và bốn nguyên tử hydro . Chúng ta sẽ nhân khối lượng nguyên tử của cacbon với 2, oxi với 2 và hiđro với 4 rồi cộng kết quả để có tổng khối lượng mol tính bằng gam trên mol.CH3COOH
Vì khối lượng nguyên tử của cacbon, oxy và hydro lần lượt là 12,01, 16,00 và 1,008. Sau khi nhân khối lượng và số lượng ta được
( 12,01 × 2 ) + ( 16,00 × 2 ) + ( 1,008 × 4 )
= 60,05 gam mỗi mol.
Bây giờ, để tính số mol của chất tan, chúng ta sẽ chia khối lượng theo gam cho gam trên mol. Ví dụ, chúng ta có 10g axit axetic. Sau đó, bằng cách chia 10g cho 60,05 g mỗi mol sẽ được 0,1665 mol chất tan.
Để tính nồng độ mol, chúng ta sẽ tìm nồng độ mol bằng cách chia số mol cho lít nước đã sử dụng trong dung dịch. Ví dụ, axit axetic ở đây được hòa tan hoàn toàn trong 1,25 L nước. Sau đó chia 0,1665 mol cho 1,25 L để được nồng độ mol, sẽ là 0,1332 M.
3. Ví dụ về công thức và cách tính nồng độ mol:
Ví dụ 1: 10 g KCl được hòa tan trong 250 mL nước cất, tính nồng độ mol.
Đầu tiên, khối lượng phân tử của KCl là 74,55 g / mol, sau đó có thể áp dụng công thức:
[M] = (10 g / (74,55 g / mol * 0,25 L) = 0,54 M
Lưu ý rằng, thể tích được chuyển đổi từ mL sang L và ký hiệu [M] có nghĩa là nồng độ.
Ví dụ 2: Cần bao nhiêu gam NaBr để điều chế 100 ml dung dịch 0,5M trong nước?
Khối lượng phân tử của NaBr là 102,89 g / mol. Công thức bôi trơn cho phép thực hiện tính toán này:
mol = M * L và g = mol * MW
mol NaBr = 0,5 M * 0,1 L = 0,05 mol và g NaBr = 0,05 mol * 102,89 g / mol = 5,15 g NaBr
Ví dụ 3:
