Не путать с
Молярностью.
Моляльность - это мера количества молей растворенного вещества в растворе, соответствующем 1 кг или 1000 г растворителя. Это контрастирует с определением молярности, которое основано на заданном объеме раствора.
Обычно используемая единица измерения моляльности в химии - моль / кг. Раствор с концентрацией 1 моль / кг также иногда обозначается как 1 моль. Единица моль / кг требует, чтобы молярная масса выражалась в кг / моль вместо обычных г / моль или кг / кмоль.
СОДЕРЖАНИЕ
- 1 Определение
- 2 Происхождение
- 3 шт.
- 4 Рекомендации по использованию
- 5 Отношение к другим композиционным величинам
- 5.1 Массовая доля
- 5.2 Молярная доля
- 5.3 Молярная концентрация (молярность)
- 5.4 Массовая концентрация
- 5.5 Равные отношения
- 5.6 Пример преобразования
- 5.7 Осмоляльность
- 6 Связь с кажущимися (молярными) свойствами
- 6.1 Связь с кажущимися молярными свойствами и коэффициентами активности
- 7 Моляльность тройного или многокомпонентного раствора
- 7.1 Из моляльностей бинарных растворов
- 8 ссылки
Определение
Моляльность ( б), из раствора определяется как количество вещества (в молях ) растворенного вещества, п растворенного вещества, деленный на массу (в кг ) в растворителе, м растворитель:
В случае растворов с более чем одним растворителем молярность может быть определена для смешанного растворителя, рассматриваемого как чистый псевдорастворитель. Вместо моль растворенного вещества на килограмм растворителя, как в бинарном случае, единицы определяются как моль растворенного вещества на килограмм смешанного растворителя.
Источник
Термин молярность образуется по аналогии с молярностью, которая представляет собой молярную концентрацию раствора. Самое раннее известное использование моляльности интенсивного свойства и прилагательной единицы, ныне устаревшего моляля, по-видимому, было опубликовано Г. Н. Льюисом и М. Рэндаллом в публикации 1923 г. « Термодинамика и свободные энергии химических веществ». Хотя эти два термина можно путать друг с другом, молярность и молярность разбавленного водного раствора почти одинаковы, поскольку один килограмм воды (растворителя) занимает объем 1 литра при комнатной температуре и небольшое количество растворенного вещества. мало влияет на громкость.
Ед. изм
СИ единица для моляльности является моль на килограмм растворителя.
Раствор с моляльностью 3 моль / кг часто описываются как «3 моляльных», «3 м» или «3 м ». Однако, следуя системе единиц СИ, Национальный институт стандартов и технологий, орган США по измерениям, считает термин «моляль» и символ единицы измерения «м» устаревшими и предлагает моль / кг или связанную с ним единицу измерения. СИ. Эта рекомендация еще не получила повсеместного применения в академических кругах.
Соображения по использованию
- Преимущества
Основное преимущество использования моляльности в качестве меры концентрации состоит в том, что моляльность зависит только от масс растворенного вещества и растворителя, на которые не влияют изменения температуры и давления. Напротив, растворы, приготовленные объемным способом (например, молярная концентрация или массовая концентрация ), вероятно, изменятся при изменении температуры и давления. Во многих применениях это является значительным преимуществом, поскольку масса или количество вещества часто более важны, чем его объем (например, в проблеме с ограничивающим реагентом ).
Еще одним преимуществом моляльности является тот факт, что моляльность одного растворенного вещества в растворе не зависит от присутствия или отсутствия других растворенных веществ.
- Проблемные зоны
В отличие от всех других композиционных свойств, перечисленных в разделе «Отношения» (ниже), моляльность зависит от выбора вещества, которое будет называться «растворителем» в произвольной смеси. Если в смеси есть только одно чистое жидкое вещество, выбор очевиден, но не все растворы так однозначны: в водно-спиртовом растворе любой из них можно назвать растворителем; в сплаве или твердом растворе нет четкого выбора, и все составляющие можно рассматривать одинаково. В таких ситуациях масса или мольная доля являются предпочтительными характеристиками состава.
Отношение к другим композиционным величинам
В дальнейшем растворитель может быть подвергнут такой же обработке, что и другие составляющие раствора, так что молярность растворителя n- абсолютного раствора, скажем, b 0, оказывается не более чем обратной величиной его молярной доли. масса, M 0 (выражается в кг / моль):
Для растворенных веществ выражение моляльности аналогично:
Выражения, связывающие молярности с массовыми долями и массовыми концентрациями, содержат молярные массы растворенных веществ M i:
Аналогичным образом, приведенные ниже равенства получены из определений молярностей и других величин состава.
Мольную долю растворителя можно получить из определения, разделив числитель и знаменатель на количество растворителя n 0:
Затем сумма отношений других мольных количеств к количеству растворителя заменяется выражениями, приведенными ниже, содержащими молярности:
давая результат
Массовая доля
Преобразование в массовую долю, w 1, растворенного вещества в растворе с одним растворенным веществом, составляет
где b 1 - молярность, а M 1 - молярная масса растворенного вещества.
В более общем смысле, для раствора n- абсолютного / одного растворителя, позволяя b i и w i быть, соответственно, моляльностью и массовой долей i -го растворенного вещества,
где M i - молярная масса i- го растворенного вещества, а w 0 - массовая доля растворителя, которая может быть выражена как функция молярностей, так и функция других массовых долей,
Замена дает:
Мольная доля
Преобразования в и из мольной доли, х 1 мольной доли растворенного вещества в одном-растворенном веществе раствора
где M 0 - молярная масса растворителя.
В более общем смысле, для раствора n- абсолютного / одного растворителя, позволяя x i быть мольной долей i- го растворенного вещества,
где x 0 - мольная доля растворителя, выражаемая как функция молярностей, так и функция других мольных долей:
Замена дает:
Молярная концентрация (молярность)
Преобразования в и из молярной концентрации, с 1, для одного растворенного вещества растворов
где ρ - массовая плотность раствора, b 1 - моляльность, а M 1 - молярная масса (в кг / моль) растворенного вещества.
Для решений с n растворенными веществами преобразования имеют вид
где молярная концентрация растворителя c 0 выражается как функция молярностей, а также функция других молярностей:
Замена дает:
Массовая концентрация
Преобразования в и из массовой концентрации, ρ растворенного вещества, из одного-растворенного вещества раствора
или
где ρ - массовая плотность раствора, b 1 - моляльность, а M 1 - молярная масса растворенного вещества.
Для общего n- абсолютного раствора массовая концентрация i- го растворенного вещества, ρ i, связана с его моляльностью, b i, следующим образом:
где массовая концентрация растворителя ρ 0 выражается как функция молярностей, а также как функция других массовых концентраций:
Замена дает:
Равные отношения
В качестве альтернативы, можно использовать только последние два уравнения, приведенные для свойств состава растворителя в каждом из предыдущих разделов, вместе с соотношениями, приведенными ниже, для получения остальных свойств в этом наборе:
где i и j - индексы, представляющие все составляющие, n растворенных веществ плюс растворитель.
Пример конвертации
Кислотная смесь состоит из 0,76, 0,04 и 0,20 массовых долей 70% HNO 3, 49% HF и H 2 O, где проценты относятся к массовым долям кислот в бутылках, несущих остаток H 2 O. Первая стадия определяет массовые доли составляющих:
Приблизительные молярные массы в кг / моль:
Сначала определите моляльность растворителя в моль / кг,
и используйте это, чтобы получить все остальные, используя равные отношения:
Фактически, b H 2 O компенсируется, потому что он не нужен. В этом случае существует более прямое уравнение: мы используем его для определения моляльности HF:
Мольные доли могут быть получены из этого результата:
Осмоляльность
Осмоляльность - это разновидность моляльности, которая учитывает только растворенные вещества, которые влияют на осмотическое давление раствора. Он измеряется в осмолях растворенного вещества на килограмм воды. Эта единица измерения часто используется в медицинских лабораторных результатах вместо осмолярности, потому что ее можно измерить простым понижением точки замерзания раствора или криоскопией (см. Также: осмостат и коллигативные свойства ).
Связь с кажущимися (молярными) свойствами
Моляльность появляется в выражении кажущегося (молярного) объема растворенного вещества как функции моляльности b этого растворенного вещества (и плотности раствора и растворителя):
Для многокомпонентных систем соотношение немного изменяется на сумму молярностей растворенных веществ. Также можно определить общую молярность и средний кажущийся молярный объем для растворенных веществ вместе, а также среднюю молярную массу растворенных веществ, как если бы они были одним растворенным веществом. В этом случае первое равенство сверху модифицируется средней молярной массой M псевдоабсолютного вместо молярной массы отдельного растворенного вещества:
- ,
- , У I, J быть отношения с участием molalities растворенных веществ I, J и общее моляльность б Т.
Сумма молярностей продуктов - кажущиеся молярные объемы растворенных веществ в их бинарных растворах равняется произведению между суммой молярностей растворенных веществ и кажущимся молярным объемом в трехкомпонентном или многокомпонентном растворе.
- ,
Связь с кажущимися молярными свойствами и коэффициентами активности
Для концентрированных ионных растворов коэффициент активности электролита делится на электрическую и статистическую составляющие.
Статистическая часть включает в себя молярность b, индекс гидратации h, количество ионов в результате диссоциации и отношение r a между кажущимся молярным объемом электролита и молярным объемом воды.
Статистическая часть коэффициента активности концентрированного раствора составляет:
- ,
Моляльность тройного или многокомпонентного раствора
Моляльность растворенных веществ b 1, b 2 в тройном растворе, полученном смешиванием двух бинарных водных растворов с разными растворенными веществами (например, сахар и соль или две разные соли), отличается от исходной моляльности растворенных веществ b ii в их бинарных растворах..
Рассчитывается содержание растворителя в массовых долях w 01 и w 02 из каждого смешиваемого раствора масс m s1 и m s2 как функция исходной моляльности. Затем количество (моль) растворенного вещества из каждого бинарного раствора делится на сумму масс воды после смешивания:
Массовые доли каждого растворенного вещества в исходных растворах w 11 и w 22 выражаются как функция исходных молярностей b 11, b 22 :
Эти выражения массовых долей подставляются в окончательные молялитеты.
Результаты для тройного решения могут быть распространены на многокомпонентный раствор (с более чем двумя растворенными веществами).
Из моляльностей бинарных растворов
Моляльность растворенных веществ в тройном растворе может быть выражена также через моляльность в бинарных растворах и их массы:
Моляльность бинарного раствора:
Массы растворенных веществ, определенные из молярностей растворенных веществ и масс воды, могут быть подставлены в выражения масс растворов:
Аналогично для массы второго раствора:
Отсюда можно получить массы воды, которые необходимо суммировать в знаменателе моляльностей растворенных веществ в тройных растворах.
Таким образом, тройные моляльности:
использованная литература