體積莫爾濃度

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體積莫耳濃度英语molarity),也称为體積莫耳濃度體積莫耳濃度。它是化學的一種通用濃度單位,體積莫耳濃度c_i[注 1]定義為指构成溶液的某组分i物质的量n_i除以溶液的體積V[1][注 2]

c_i = \frac {n_i}{V}

在大多數情况下,體積莫耳濃度指溶質的體積莫耳濃度,即溶質的物質的量除以溶液的體積。

单位[编辑]

國際單位制中,體積莫耳濃度的單位是mol/m3。但是mol/L是更為常用的單位。1mol/L的體積莫耳濃度也能寫作1 molar或1M。

1 mol/L = 1 mol/dm3 = 1 mol dm−3 = 1 M = 1000 mol/m3

國際單位制前缀常用于表示體積莫耳濃度。以下表格中列出了常用單位:

名称 缩写 浓度 浓度(国际单位制)
毫莫耳每升 mM 10−3 mol/dm3 100 mol/m3
微莫耳每升 μM 10−6 mol/dm3 10−3 mol/m3
纳摩尔每升 nM 10−9 mol/dm3 10−6 mol/m3
皮摩尔每升 pM 10−12 mol/dm3 10−9 mol/m3
飞摩尔每升 fM 10−15 mol/dm3 10−12 mol/m3
阿摩尔每升 aM 10−18 mol/dm3 10−15 mol/m3
介摩尔每升 zM 10−21 mol/dm3 10−18 mol/m3
攸摩尔 yM[2] 10−24 mol/dm3
(每1.6升含有1個分子)
10−21 mol/m3

相关换算[编辑]

數量換算[编辑]

體積莫耳濃度换算為數量濃度C_i:

C_i = c_i \cdot N_{\rm A}

N_{\rm A}阿伏伽德罗常数,约为6.022×1023 mol−1

質量換算[编辑]

體積莫耳濃度换算為質量濃度\rho_i

\rho_i = c_i \cdot M_i

M_i為溶質i的莫耳質量。

莫耳分數[编辑]

體積莫耳濃度换算為莫耳分數x_i

x_i = c_i \cdot \overline{M} / \rho

\overline{M}是溶液的平均莫耳質量,\rho是溶液的密度。

质量分数[编辑]

与质量分数w_i的换算:

w_i = c_i \cdot M_i / \rho

重量莫耳濃度[编辑]

體積莫耳濃度与重量莫耳濃度(對于仅有一種溶質的體系)的换算:

 b_1 = \frac{{c_1}}{{\rho - c_1 \cdot M_1}} \,

溶质用下标1表示。

對于由多種溶種构成的溶液,相關换算為:

 b_i = \frac{{c_i}}{{\rho - \sum c_i \cdot M_i}} \,

性质[编辑]

體積莫耳濃度的總和 - 归一化关系[编辑]

體積莫耳濃度加和後得到的是總體積莫耳濃度,也就是混合物的密度除以混合物的平均莫耳質量\overline{M},或用另一個名稱表示就是混合物莫耳體積V_m的倒数。

\sum c_i= \rho\sum x_i/ \overline{M}=\rho/ \overline{M}=n \rho/ m = n/V = 1/V_m

體積莫耳濃度和偏莫耳體積的乘积[编辑]

由偏摩尔量的加和关系有

V = \sum_i n_i \bar{V_i}[3]

两边同时除以V

\sum_i c_i \bar{V_i} = 1,这样如果各组分的体积摩尔浓度已知,又得知n_{i-1}种物质的偏摩尔体积,可求得剩余组分的偏摩尔体积。

对体积的依赖性[编辑]

体积摩尔浓度取决于溶液的体积。由于热膨胀会使溶液的体积发生变化,所以同一溶液的体积摩尔浓度在不同温度下会发生变化。

举例[编辑]

例1:当11.6克氯化钠溶于100g水形成溶液后,溶液的质量浓度\rho(NaCl)为:

\rho(NaCl) = 11.6 g / (11.6 g + 100 g) = 0.104 g/g = 10.4 %

溶液密度为1.07 g/mL,那么它的体积为:

V = (11.6 g + 100 g) / (1.07 g/mL) = 104.3 mL

因此氯化钠溶液的体积摩尔浓度为:

c(NaCl) = (11.6 g / 58 g/mol) / 104.3 mL = 0.00192 mol/mL = 1.92 mol/L

这里氯化钠的摩尔质量为58 g/mol。

例2:化学中一个典型的任务是配制100 mL (= 0.1 L) 2 mol/L的NaCl水溶液,所需氯化钠的质量为:

m(NaCl) = 2 mol/L * 0.1 L * 58 g/mol = 11.6 g

为配制这种溶液,需将11.6g氯化钠用少量的水溶解后加入容量瓶中,接着再向容量瓶中加水直至总体积达到100mL。

例3:水的密度约为1000g/L,它的摩尔质量为18.02 g/mol(1/18.02=0.055 mol/g)。因此水的体积摩尔浓度为:

c(H2O) = 1000 g/L / (18.02 g/mol) = 55.5 mol/L

参见[编辑]

注释[编辑]

  1. ^ 在化学动力学中,B组分的體積莫耳濃度常用符號[B]表示
  2. ^ 溶液的體積不等同于溶劑的體積,1升溶液所含的溶劑通常略多于或少于1升,因為溶質溶解的過程會使得液體的體積增大或减少。

参考资料[编辑]

  1. ^ (英文)國際純粹與應用化學聯合會."amount concentration, c".化学术语总目录 在线版本.
  2. ^ David Bradley. How low can you go? The Y to Y. 
  3. ^ 傅献彩等. 物理化学 第五版. 高等教育出版社. 2005年.7月: 211页.