Lösningars halt
Hur anger man en halt av något?
- Halt = koncentration
- Procent
- Sockerbitar/tekopp
- Fler...?
Koncentration = antal/volym
- Som i antal sockerbitar/tekopp.
- Många sockerbitar = hög koncentration.
- Få sockerbitar = låg koncentration.
Masshalt
Man löser 1 g NaCl i 0,250 dm3 vatten. Hur stor blir masshalten?
Svar: \(\frac {1\text{g}}{0,250\text{dm}^3} = 4\text{g/dm}^3 = 4\text{g/l}\)
Masshalten i %
Hur stor blir masshalten i procent om man löser 25,0 g rörsocker i 100,0 g vatten?
Svar: \(\frac {25\text{g}}{(25+100)\text{g}} = 0,200 = 20,0\%\)
Molaritet
Anger hur många mol per liter det finns i en viss lösning.
\[\text{koncentration} = \frac {\text{substansmängd}}{\text{volym}} \hspace{100cm}\]
\[c = \frac {n}{V} \hspace{100cm}\]
vilken enhet får koncentrationen här då?
- mol/l = mol/dm3 = M
- Enheten "M" kallas "molar".
- En NaCl-lösning som har koncentrationen 0,25 M kallas "0,25-molar".
Räkneexempel 1
Man löser 10,7 g rörsocker, C12H22O11 i lite vatten, och späder upp till 125 cm3. Vilken koncentration, i mol/dm3 får lösningen?
Lösning
\[c = \frac {n}{V} \hspace{100cm}\]
\(V = 0,125\text{dm}^3\) (OBS: Enheten!)
\[n = \frac {m}{M} = \frac {10,7\text{g}}{342\text{g/mol}} = 0,0312865\text{mol} \hspace{100cm}\]
\[c = \frac {0,0312865\text{mol}}{0,125\text{dm}^3} = 0,250292397\text{mol/dm}^3 \approx 0,250\text{M} \hspace{100cm}\]
Totalkoncentration och partikelkoncentration
När ett salt (eller en syra) löses i vatten bildas det andra partiklar än de man hade från början. Det frigörs nämligen joner.
Exempel: Upplösning av magnesiumklorid, MgCl2:
\[ \text{MgCl}_2\xrightarrow{\text{[H}_2\text{O]}} \text{Mg}^{2+}\text(\text{aq}) + 2\text{Cl}^-\text{(aq)} \hspace{100cm}\]
Låt oss säga att man löst upp 0,1 mol MgCl2 i 1 dm3 vatten. Då är totalkoncentrationen magnesiumklorid \(c_{\text{MgCl}_2} = 0,1\text{mol/dm}^3\). Vi kan också säga något om partikelkoncentrationerna, dvs. koncentrationerna [Mg2+], [Cl–] och [MgCl2]:
- [Mg2+] = 0,1 mol/dm3 eftersom \(n_{\text{MgCl}_2} : n_{\text{Mg}^{2+}} = 1:1\)
- [Cl–] = 0,2 mol/dm3 eftersom \(n_{\text{MgCl}_2} : n_{\text{Cl}^-} = 1:2\)
- [MgCl2] = 0 mol/dm3 eftersom alla MgCl2-partiklar har lösts upp.
Räkneexempel 2
I 4,00 dm3 magnesiumnitratlösning finns 162 g av saltet magnesiumnitrat, Mg(NO3)2. Beräkna lösningens totalkoncentration i M, samt [Mg2+] och [NO\( _3^-\)].
Lösning
Totalkoncentrationen ges av
\[c_{\text{Mg(NO}_3)_2} = \frac {n_{\text{(Mg(NO}_3)_2}}{V_{\text{(Mg(NO}_3)_2}} \hspace{100cm}\]
Vi känner volymen men inte substansmängden. Den får vi beräkna!
\[\begin{aligned} n_{\text{Mg(NO}_3)_2} &= \frac {m_{\text{Mg(NO}_3)_2}}{M_{\text{Mg(NO}_3)_2}} = \hspace{100cm} \\ &= \frac {162\text{g}}{(24,31+(14,0+16,0\cdot3)\cdot 2)\text{g/mol}} = 1,0923067\text{mol} \end{aligned}\]
Nu kan vi beräkna totalkoncentrationen:
\[\begin{aligned} c_{\text{Mg(NO}_3)_2} &= \frac {1,0923067\text{mol}}{4,00\text{dm}^3} = \hspace{100cm} \\ &= 0,27307666\text{mol/dm}^3 \approx 0,273\text{M} \end{aligned}\]
[Mg2+] och [NO\( _3^-\)] är koncentrationerna av just de jonerna. När magnesiumnitraten löses i vattnet sker det enligt följande formel:
\[\text{Mg(NO}_3)_2\xrightarrow{\text{[H}_2\text{O]}} \text{Mg}^{2+}\text(\text{aq}) + 2\text{NO}_3^{-}\text{(aq)} \hspace{100cm}\]
Vi ser att för varje Mg(NO3)2 som löses upp, så bildas det 1 st Mg2+. Därför får vi:
\[[\text{Mg}^{2+}]=c_{\text{Mg(NO}_3)_2} = 0,273\text{M} \hspace{100cm}\]
Men vi ser också att för varje Mg(NO3)2 som löses upp, så bildas det 2 st \({\sf \text{NO}_3^-}\). Det betyder att koncentrationen nitratjoner blir dubbelt så stor som koncentrationen magnesiumnitrat:
\[[\text{NO}_3^{-}]=2c_{\text{Mg(NO}_3)_2} = 2 \cdot 0,273\text{M} = 0,546 \text{M} \hspace{100cm}\]