體積莫耳濃度

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]定義為指構成溶液的某組分物質的量除以溶液的體積[1][注 2]

在大多數情況下,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。

單位

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

國際單位制前綴常用於表示體積莫耳濃度。以下表格中列出了常用單位:

名稱 縮寫 濃度 濃度(國際單位制)
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
納摩爾每升 nM 10−9 mol/dm3 10−6 mol/m3
皮摩爾每升 pM 10−12 mol/dm3 10−9 mol/m3
飛摩爾每升 fM 10−15 mol/dm3 10−12 mol/m3
阿摩爾每升 aM 10−18 mol/dm3 10−15 mol/m3
介摩爾每升 zM 10−21 mol/dm3 10−18 mol/m3
攸摩爾每升 yM[2] 10−24 mol/dm3
(每1.6升含有1個分子)
10−21 mol/m3

相關換算

數量換算

體積莫耳濃度換算為數量濃度 :

 

 阿伏伽德羅常數,約為6.022×1023 mol−1

質量換算

體積莫耳濃度換算為質量濃度 

 

 為溶質 的莫耳質量。

莫耳分數

體積莫耳濃度換算為莫耳分數 

 

 是溶液的平均莫耳質量, 是溶液的密度。

質量分數

與質量分數 的換算:

 

重量莫耳濃度

體積莫耳濃度與重量莫耳濃度(對於僅有一種溶質的體系)的換算:

 

溶質用下標1表示。

對於由多種溶種構成的溶液,相關換算為:

 

性質

體積莫耳濃度的總和 - 歸一化關係

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 的倒數。

 

體積莫耳濃度和偏莫耳體積的乘積

由偏摩爾量的加和關係有

 [3]

兩邊同時除以 

 ,這樣如果各組分的體積摩爾濃度已知,又得知 種物質的偏摩爾體積,可求得剩餘組分的偏摩爾體積。

對體積的依賴性

體積摩爾濃度取決於溶液的體積。由於熱膨脹會使溶液的體積發生變化,所以同一溶液的體積摩爾濃度在不同溫度下會發生變化。

舉例

例1:當11.6克氯化鈉溶於100g水形成溶液後,溶液的質量濃度 (NaCl)為:

 

溶液密度為1.07g/mL,那麼它的體積為:

 

因此氯化鈉溶液的體積摩爾濃度為:

 

這裡氯化鈉的摩爾質量為58g/mol。

例2:化學中一個典型的任務是配製100mL (=0.1 L) 2mol/L的NaCl水溶液,所需氯化鈉的質量為:

 

為配製這種溶液,需將11.6g氯化鈉用少量的水溶解後加入容量瓶中,接着再向容量瓶中加水直至總體積達到100mL。

例3:水的密度約為1000g/L,它的摩爾質量為18.02g/mol( mol/g)。因此水的體積摩爾濃度為:

 

參見

注釋

  1. ^ 在化學動力學中,B組分的體積莫耳濃度常用符號 表示
  2. ^ 溶液的體積不等同於溶劑的體積,1升溶液所含的溶劑通常略多於或少於1升,因為溶質溶解的過程會使得液體的體積增大或減少。

參考資料

  1. ^ 國際純化學和應用化學聯合會化學術語概略,第二版。(金皮書)(1997)。在線校正版: (2006–) "amount concentration, c"。doi:10.1351/goldbook.A00295
  2. ^ David Bradley. How low can you go? The Y to Y. [2012-10-01]. (原始內容存檔於2016-04-03). 
  3. ^ 傅獻彩等. 物理化学 第五版. 高等教育出版社. 2005年7月: 211頁.