此条目页的主題是體積莫耳濃度(
Molarity)。关于重量莫耳濃度(
Molality),請見「
重量摩尔浓度」。
體積莫耳濃度(英語:molarity,通常以大寫M表示)是化學的一種通用濃度單位,體積莫耳濃度
[注 1]定義為指构成溶液的某组分
的物质的量
除以溶液的體積
[1][注 2]:
。
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。
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
|
攸摩尔每升
|
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
:
![{\displaystyle C_{i}=c_{i}\cdot N_{\rm {A}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/55ba57c413e65d8ea3cff324ddea306460af1a3d)
为阿伏伽德罗常数,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
,
![{\displaystyle \rho _{i}=c_{i}\cdot M_{i}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/bb0775db23ecf30988490a86282efbe7328e4666)
為溶質
的莫耳質量。
莫耳分數[编辑]
體積莫耳濃度换算為莫耳分數
:
![{\displaystyle x_{i}=c_{i}\cdot {\overline {M}}/\rho }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ea2a37a5f5ba44d7b4137d95ae59eb073228759d)
是溶液的平均莫耳質量,
是溶液的密度。
质量分数[编辑]
与质量分数
的换算:
![{\displaystyle w_{i}=c_{i}\cdot M_{i}/\rho }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/74a81d7624685b31b88575555339c9f8f1058db0)
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:
![{\displaystyle b_{1}={\frac {c_{1}}{\rho -c_{1}\cdot M_{1}}}\,}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/f8a315be06e54aad7ea679a0711bef3e22819b83)
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:
![{\displaystyle b_{i}={\frac {c_{i}}{\rho -\sum c_{i}\cdot M_{i}}}\,}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/33e166d263a39368067855a7a717a03661be0dff)
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
,或用另一個名稱表示就是混合物莫耳體積
的倒数。
![{\displaystyle \sum c_{i}=\rho \sum x_{i}/{\overline {M}}=\rho /{\overline {M}}=n\rho /m=n/V=1/V_{m}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a7faa9014d579a29a5190b335a3a57aeb9f58d78)
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
[3]
两边同时除以
,这样如果各组分的体积摩尔浓度已知,又得知
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。
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
(NaCl)为:
![{\displaystyle \rho _{\text{NaCl}}={\frac {11.6{\text{g}}}{11.6{\text{g}}+100{\text{g}}}}=0.10411.6{\text{g/g}}=10.4\%}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/17e28c048c5160050d542707662736639143ff5f)
溶液密度为1.07g/mL,那么它的体积为:
![{\displaystyle V={\frac {11.6{\text{g}}+100{\text{g}}}{1.07{\text{g/mL}}}}=104.3{\text{mL}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/aaf6a78017aadaed71288cd9616d5e372f6a6222)
因此氯化钠溶液的体积摩尔浓度为:
![{\displaystyle c_{\text{NaCl}}={\frac {\frac {11.6{\text{g}}}{58{\text{g/mol}}}}{104.3{\text{mL}}}}=0.00192{\text{mol/mL}}=1.92{\text{mol/L}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/47ed44ae7b8d47c902e74078fc19f3839863f153)
这里氯化钠的摩尔质量为58g/mol。
例2:化学中一个典型的任务是配制100mL (=0.1 L) 2mol/L的NaCl水溶液,所需氯化钠的质量为:
![{\displaystyle m_{\text{NaCl}}=2{\text{mol/L}}\times 0.1{\text{L}}\times 58.5{\text{g/mol}}=11.7{\text{g}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/07beeca404fe3d9eaec1194e81aa2cab91c4f26b)
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18.02g/mol(
mol/g)。因此水的体积摩尔浓度为:
![{\displaystyle c_{{\text{H}}_{2}{\text{O}}}={\frac {1000{\text{g/L}}}{18.02{\text{g/mol}}}}=55.5{\text{mol/L}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d8fe43139450b2742cb815d615c61f61112947b2)
- ^ 在化学动力学中,B组分的體積莫耳濃度常用符號
表示
- ^ 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]