Hlavní obsah

Molarita

Zavedení pojmů roztok, rozpuštěná látka a rozpouštědlo. Jakým způsobem vyjadřujeme koncentraci roztoku (pomocí molární/látkové koncentrace) a jak správně ji počítat.

Co je potřeba si zapamatovat

Směs/roztok s jednotným složením nazýváme homogenní směs/roztok neboli stejnorodá směs/roztok.
Směs s nejednotným složením nazýváme heterogenní směs.
Chemická látka, která tvoří většinu roztoku, se nazývá rozpouštědlo, ostatním složkám říkáme rozpuštěná látka.
Molární koncentrace či látková koncentrace je počet molů rozpuštěné látky na litr rozpouštědla. Vypočítáme ji následujícím způsobem:

start text, M, o, l, a, with, \', on top, r, n, ı, with, \', on top, space, k, o, n, c, e, n, t, r, a, c, e, end text, equals, start fraction, start text, m, o, l, space, r, o, z, p, u, s, with, \v, on top, t, e, with, \v, on top, n, e, with, \', on top, space, l, a, with, \', on top, t, k, y, end text, divided by, start text, l, i, t, r, space, r, o, z, t, o, k, u, end text, end fraction

Molární koncentraci můžeme využít k převádění hmotnosti či molů rozpouštěné látky a objemu rozpouštědla.

Úvod: Směsi a roztoky

V běžném životě často narážíme na látky, které jsou směsí různých prvků a složek. Příklad je i lidské tělo. Víš, že lidské tělo je zhruba z 57, percent tvořeno vodou? Jsme shluk biomolekul, plynů a anorganických iontů rozpuštěných ve vodě. Co si o tom myslíš? Mně to přijde naprosto fascinující!

Když se látky smísí tak, že je složení v celém vzorku stejné, říkáme takové směsi homogenní či stejnorodá. A naopak směsi, která nemá v celém vzorku stejné složení, říkáme heterogenní, tedy různorodá.

Homogenní směsi jsou také známy jako roztoky. Roztoky mohou obsahovat složky v pevné, kapalné i plynné formě. Často nás zajímá, jaké množství je v roztoku - tomu říkáme koncentrace. V tomto článku se podíváme na to, jak kvantitativně popsat roztoky, a povíme si o tom, jak nám taková informace může být užitečná při stechiometrických výpočtech.

Molární koncentrace

[Je molární (látková) koncentrace to stejné jako molální koncentrace (molalita)?]

Složce, která je v roztoku nejvíce zastoupena, říkáme rozpouštědlo. Jakékoli chemické složce smíchané s rozpouštědlem, říkáme rozpuštěná látka - tou mohou být plyny, kapaliny i pevné látky. Jako příklad si můžeme uvést atmosféru planety Země. Ta obsahuje 78, percent dusíku, 21, percent kyslíku a 1, percent argonu, oxidu uhličitého a dalších plynů. O atmosféře můžeme uvažovat jako o roztoku, kdy dusík je rozpouštědlem a rozpuštěnými látkami jsou kyslík, argon a oxid uhličitý.

Molární koncentraci roztoku vypočítáme takto: počet molů roztoku na litr roztoku (NE na litr rozpouštědla):

[Co je to mol?]

start text, M, o, l, a, with, \', on top, r, n, ı, with, \', on top, space, k, o, n, c, e, n, t, r, a, c, e, end text, equals, start fraction, start text, m, o, l, space, r, o, z, p, u, s, with, \v, on top, t, e, with, \v, on top, n, e, with, \', on top, space, l, a, with, \', on top, t, k, y, end text, divided by, start text, l, i, t, r, space, r, o, z, t, o, k, u, end text, end fraction

[Proč se objem roztoku liší od objemu rozpouštědla?]

Jednotkami molární kapacity jsoustart fraction, start text, m, o, l, end text, divided by, start text, l, i, t, r, end text, end fraction. Pro tento zlomek používáme také zkratku start text, M, end text. Molární koncentraci roztoku někdy zkracujeme tak, že chemické složení roztoku dáme do závorky. Například tedy molární koncentraci aniontu chloridu zapíšeme jako open bracket, start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket. Díky molární koncentraci také můžeme převádět objem roztoku na moly (nebo hmotnost) roztoku a obráceně.

Bronz je slitina a můžeme o něm uvažovat jako o tuhém roztoku 88, space, percent složky mědi a 12, space, percent složky cínu. Která složka je v případě bronzu rozpouštědlem a která rozpuštěnou látkou?

[Ukázat odpověď]

Příklad č. 1: Výpočet molární koncentrace roztoku

Představme si, že před sebou máme roztok vytvořený rozpouštěním 2, comma, 355, start text, g, end text kyseliny sírové, start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript, ve vodě. Celkový objem roztoku je 50, comma, 0, start text, m, l, end text. Jaká je molární koncentrace kyseliny sírové, open bracket, start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript, close bracket?

Abychom vypočítali molární koncentraci open bracket, start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript, close bracket, potřebujeme zjistit, kolik molů kyseliny sírové se v roztoku nachází. Objem roztoku můžeme převést na moly za použití váhy kyseliny sírové, tedy 98, comma, 08, start fraction, start text, g, end text, divided by, start text, m, o, l, end text, end fraction:

start text, m, o, l, space, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript, equals, 2, comma, 355, start cancel, start text, g, end text, end cancel, start text, space, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript, dot, start fraction, 1, start text, m, o, l, end text, divided by, 98, comma, 08, start cancel, start text, g, end text, end cancel, end fraction, equals, 0, comma, 02401, start text, m, o, l, space, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript

Doplníme moly kyseliny sírové a celkový objem roztoku do rovnice a spočítáme molární koncentraci kyseliny sírové:

$\begin{aligned} [\text H_2 \text{SO}_4]&= \dfrac{\text{moly rozpuštěné látky}}{\text{litry roztoku}}\\ \\ &=\dfrac{0{,}02401\,\text{mol}}{0{,}050\,\text l}\\ \\ &=0{,}48 \,\text M\end{aligned}$

Jaká je molární koncentrace kationů start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript v 4, comma, 8, start text, M, space, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript roztoku?

[Ukázat odpověď]

Příklad č. 2: Vytváření roztoku o určité koncentraci

Někdy potřebujeme namíchat roztok o určité koncentraci a objemu a chceme vědět, kolik rozpuštěné látky k vytvoření roztoku potřebujeme. V takovém případě musíme výpočet postavit takto:

start text, m, o, l, y, space, r, o, z, p, u, s, with, \v, on top, t, e, with, \v, on top, n, e, with, \', on top, space, l, a, with, \', on top, t, k, y, end text, equals, start text, m, o, l, a, with, \', on top, r, n, ı, with, \', on top, space, k, o, n, c, e, n, t, r, a, c, e, end text, dot, start text, l, i, t, r, y, space, r, o, z, t, o, k, u, end text

Řekněme například, že chceme vyrobit 0, comma, 250, start text, l, end text vodné roztoku za použití open bracket, start text, N, a, C, l, end text, close bracket, equals, 0, comma, 800, start text, M, end text. Jaké množství rozpuštěné látky, start text, N, a, C, l, end text, budeme potřebovat, abychom tento roztok vyrobili?

Abychom spočítali moly start text, N, a, C, l, end text potřebné pro danou koncentraci a objem, provedeme tento výpočet:

$\begin{aligned}\text{mol NaCl}&= [\text{NaCl}]\cdot{\text{l roztoku}}\\ &=0{,}800\,\dfrac{\text{mol}}{\cancel{\text l}} \cdot 0{,}250\,\cancel{\text{l}}\\ &=0{,}200\,\text {mol NaCl}\end{aligned}$

Pak vezmeme molekulární hmotnost chloridu sodného, 58, comma, 44, start fraction, start text, g, end text, divided by, start text, m, o, l, end text, end fraction, a převedeme z molů na gramy start text, N, a, C, l, end text:

start text, h, m, o, t, n, o, s, t, space, N, a, C, l, end text, equals, 0, comma, 200, start cancel, start text, m, o, l, end text, end cancel, dot, start fraction, 58, comma, 44, start text, g, end text, divided by, 1, start cancel, start text, m, o, l, end text, end cancel, end fraction, equals, 11, comma, 7, start text, g, space, N, a, C, l, end text

V praxi tyto informace můžeme využít tak, abychom vytvořili roztok podle zadání:

Krok č. 1, point, space Připrav si přesně 11, comma, 7, start text, g, end text chloridu sodného.

Krok č. 2, point, space Přesyp ho do čisté a suché baňky.

Krok č. 3, point, space Přidávej k start text, N, a, C, l, end text vodu, dokud nebude celkový objem roztoku 250, start text, m, l, end text.

Krok č. 4, point, space Míchej, dokud se start text, N, a, C, l, end text úplně nerozpustí.

Přesnost molární koncentrace závisí na tom, jakou skleněnou nádobu použijeme a s jakou přesností navážíme rozpuštěnou látku. Zvolená skleněná nádoba má vliv na objem roztoku. Pokud nejsme nároční, tak roztok smísíme v Erlenmeyerově baňce nebo v kádince. Pokud chceme dosáhnout přesnějších výsledků, například když vytváříme roztok pro chemický experiment, měli bychom rozpouštědlo a rozpuštěnou látku smíchat v odměrné baňce (na obrázku).

Shrnutí

Směs/roztok s jednotným složením nazýváme homogenní.
Směs s nejednotným složením nazýváme heterogenní.
Chemická látka, která tvoří většinu roztoku, se nazývá rozpouštědlo, ostatním složkám říkáme rozpuštěná látka.
Molární koncentrace či látková koncentrace je počet molů rozpuštěné látky na litr rozpouštědla. Vypočítáme ji následujícím způsobem:

start text, M, o, l, a, with, \', on top, r, n, ı, with, \', on top, space, k, o, n, c, e, n, t, r, a, c, e, end text, equals, start fraction, start text, m, o, l, space, r, o, z, p, u, s, with, \v, on top, t, e, with, \v, on top, n, e, with, \', on top, space, l, a, with, \', on top, t, k, y, end text, divided by, start text, l, i, t, r, space, r, o, z, t, o, k, u, end text, end fraction

Molární koncentraci můžeme využít k převádění hmotnosti či molů rozpouštěné látky a objemu rozpouštědla.

[Citace a odkazy]

Vyzkoušej to: Stechiometrie srážení

Znalost molární koncentrace je pro stechiometrické výpočty týkající se roztoků velmi užitečná. Například si vezměme srážení, ke kterému dochází mezi start text, P, b, left parenthesis, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, right parenthesis, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis a start text, K, I, end text, left parenthesis, a, q, right parenthesis. Když se tyto dva roztoky smísí, světle žlutá start text, P, b, I, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, s, right parenthesis se z roztoku vysráží. Vyvážená rovnice takovéto reakce je:

start text, P, b, left parenthesis, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, right parenthesis, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, plus, 2, start text, K, I, end text, left parenthesis, a, q, right parenthesis, right arrow, start text, P, b, I, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, s, right parenthesis, plus, 2, start text, K, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis

Pokud máme 0, comma, 1, start text, l, end text 0, comma, 10, start text, M, space, P, b, left parenthesis, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, right parenthesis, start subscript, 2, end subscript, jaký objem 0, comma, 10, start text, M, space, K, I, end text, left parenthesis, a, q, right parenthesis bychom měli přidat, aby veškerý start text, P, b, left parenthesis, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, right parenthesis, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis zreagoval?