Stężenie molowe

Stężenie molowe (molowość, molarność^{[uwaga 1]}) – jeden ze sposobów wyrażenia stężenia substancji w mieszaninie (roztworze), zdefiniowany jako stosunek liczby moli substancji do objętości całej mieszaniny^[1]:

${\displaystyle c_{B}={\frac {n_{B}}{V}}={\frac {m_{B}}{M_{B}V}}}$

gdzie: c_B – stężenie molowe składnika B; n_B – liczba moli składnika B; V – objętość mieszaniny (roztworu); m_B – masa składnika B; M_B – masa molowa składnika B

Na tę stronę wskazuje przekierowanie z „molarność”. Zobacz też: osmolarność.

Zobacz hasło stężenie molowe w Wikisłowniku

Najczęściej stężenie molowe stosuje się do roztworów ciekłych i wyraża w liczbie moli przypadającej na 1 dm³ (1 litr) mieszaniny, przy czym zamiast jednostki mol/dm³ stosuje się czasem symbol „M” czytany jako „molowy”^{[uwaga 2]}. Przykładowo o roztworze zawierającym 0,5 mola chlorku sodu w 1 dm³ można napisać, że jest to „roztwór 0,5 mol/dm³”, „roztwór 0,5 mol/l”, „roztwór 0,5 M” bądź „roztwór półmolowy”^[2][3]. Zamiast małej litery c, jako symbolu stężenia molowego, stosuje się czasem wzór cząstki w nawiasach kwadratowych, np. [NH
4NO
3] = 0,5 mol/dm³, co oznacza roztwór azotanu amonu o podanym stężeniu^[1]. Objętość jest wielkością zależną od temperatury i ciśnienia, dlatego stężenie molowe również będzie od tych parametrów zależne^[4].

Pojęcia równoznaczne i powiązane

W języku angielskim obok molar concentration stosowana jest nazwa amount concentration^[1], oznaczająca dosłownie „stężenie ilościowe” i będąca synonimem stężenia molowego. Mol jest miarą liczności materii, a więc liczby cząstek (np. atomów, cząsteczek) danego składnika w całej mieszaninie. Stężenie molowe można wyrazić więc również jako stosunek liczby cząstek danej substancji (N) do iloczynu liczby Avogadra (N_A) i objętości mieszaniny (V):

${\displaystyle c={\frac {N}{N_{A}V}}}$

W literaturze anglojęzycznej spotykane są również terminy formal concentration i formality (oznaczające dosłownie „stężenie formalne” i „formalność”). Jest to rodzaj stężenia mający ten sam wymiar co stężenie molowe (mol/dm³), jednak oznaczany jest symbolem F^{[uwaga 3]}. Tego rodzaju rozróżnienie stosowane jest w sytuacji, gdy w roztworze rozpuszczony jest związek zdysocjowany, a więc obecne są w nim jony tego związku, a nie cząsteczki (jak wynikałoby ze wzoru sumarycznego związku). Stosując tę konwencję dla 1-molowego roztworu węglanu sodu (Na
2CO
3) możliwe jest więc zapisanie stężeń molowych jonów Na+
i CO−
3 jako c(Na+
) = 2 mol/l i c(CO−
3) = 1 mol/l, ale do zapisu stężenia węglanu sodu należałoby użyć pojęcia stężenia formalnego wynoszącego c(Na
2CO
3) = 1 mol/l, gdyż użycie pojęcia stężenia molowego mogłoby sugerować, że w roztworze znajduje się tyle niezdysocjowanych cząsteczek węglanu sodu^[6][7][8]. Tego rodzaju rozróżnienia nie stosuje się w literaturze polskojęzycznej.

Uwagi

1. Pojęcie „molarność” jest niekiedy spotykane w literaturze w rozumieniu stężenia molalnego. Międzynarodowa Unia Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC) podaje natomiast termin molarity (molarność) jako synonim stężenia molowego, a molality (molalność) – stężenia molalnego.
2. Stosowane są również podwielokrotności tego symbolu (mM, μM, nM), np. „1 mM” oznacza roztwór milimolowy, a więc zawierający 10⁻³ mola w 1 dm³.
3. CRC Handbook of Chemistry and Physics podaje inną definicję: stosunek liczby moli substancji rozpuszczonej do masy roztworu^[5], a więc identyczną z definicją stężenia molalnego.

Przypisy

1. amount concentration, ''c'', [w:] A.D.A.D. McNaught A.D.A.D., A.A. Wilkinson A.A., Compendium of Chemical Terminology (Gold Book), S.J. Chalk (akt.), International Union of Pure and Applied Chemistry, wyd. 2, Oxford: Blackwell Scientific Publications, 1997, DOI: 10.1351/goldbook.A00295, ISBN 0-9678550-9-8 (ang.).
2. Jerzy Minczewski, Zygmunt Marczenko: Chemia analityczna. T. 1: Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2001, s. 26–27. ISBN 83-01-13499-2.
3. Ryszard Kocjan: 3.4. Stężenia roztworów. W: Chemia analityczna. Podręcznik dla studentów. Ryszard Kocjan (red.). Wyd. 2. Cz. 1: Analiza jakościowa. Analiza ilościowa klasyczna. Warszawa: Wydawnictwo Lekarskie PZWL, 2002, s. 48–49. ISBN 83-200-2665-2.
4. Henryk Słaby: Stężenia roztworów. W: Obliczenia chemiczne. Zbiór zadań z chemii nieorganicznej i analitycznej wraz z podstawami teoretycznymi. Alfred Śliwa (red.). Wyd. 5. Warszawa, Poznań: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1979, s. 157–158. ISBN 83-01-00009-0.
5. Thomas J.T.J. Bruno Thomas J.T.J., Paris D.N.P.D.N. Svoronos Paris D.N.P.D.N., Mass- and Volume-Based Concentration Units, [w:] CRC Handbook of Chemistry and Physics, William M.W.M. Haynes (red.), wyd. 95, Boca Raton: CRC Press, 2014, s. 8-15, ISBN 978-1-4822-0867-2 (ang.).
6. Experimental Chemistry. W: A.K. Pahari, B.S. Chauhan: Engineering Chemistry. New Delhi: Laxmi Publications, s. 470. ISBN 81-7008-956-5.
7. Solution Preparation. W: John Kenkel: Analytical Chemistry. Refresher Manual. Boca Raton: CRC Press, 1992, s. 54. ISBN 0-87371-398-2.
8. Principles of Volumetric Analysis. W: R. Gopalan: Inorganic Chemistry for Undergraduates. Hyderabad: Universities Press, 2009, s. 97. ISBN 978-81-7371-660-7.

Encyklopedie internetowe (stężenie):

• Britannica: science/molarity
• Catalana: 0124327
• DSDE: molær_koncentration