Kas ir šķīduma koncentrācija?

Metodes, ko izmanto, lai ziņotu par koncentrāciju, atšķiras atkarībā no tā, vai lietojums ir zinātnisks vai nē, un dažreiz atkarībā no konkrētās zinātnes. Īpaši analītisko ķīmiķu vidū visizplatītākā vienība šķīduma koncentrācijas ziņošanai ir “molaritāte”. Šis termins ir atvasināts no vārda “mols”, kas attiecas uz konkrēta savienojuma molekulmasu gramos. Var skaidri redzēt, ka, tā kā to molekulmasa atšķiras, cukura mols pēc svara nav vienāds ar sāls molu.

Apsveriet, kā tiek sagatavots viena molāra galda sāls šķīdums. Nātrija hlorīda ķīmiskā formula ir NaCl – tas ir reakcijas produkts, ko iegūst, savienojot nātrija (Na) metālu ar hlora (Cl) gāzi. Nātrija atomu svars ir 22.99; hlora atomu svars ir 35.45. Vienkārša pievienošana dod sāls molekulmasu 58.44, tas ir, viens mols NaCl sver 58.44 gramus. Izšķīdinot šo NaCl daudzumu ūdenī, lai iegūtu litru (1.06 kvartus) šķīduma, tiek iegūts tieši viens molārs šķīdums (1.0 M).

Retāk šķīduma koncentrāciju var izteikt kā “normalitāti” vai “molalitāti”. Normalitātes definīcija daudz neatšķiras no molaritātes definīcijas, bet ietver jēdzienu “ekvivalenti”. Piemēram, šķīdumam, kas ir 1.0 molārs fosforskābē (H3PO4), jo tas rada trīs ūdeņraža jonus uz katru fosforskābes molekulu, ir 3.0 normāls (3.0 N). Lai gan sākotnēji varētu šķist izdevīgi kā šķīduma koncentrācijas standartu izmantot normālu molaritātes vietā, normalitāte nav absolūts termins, bet gan ir atkarīgs no šķīduma izmantošanas. Šī iemesla dēļ Starptautiskā tīrās un lietišķās ķīmijas savienība ir mudinājusi pārtraukt normālu šķīduma koncentrācijas izteikšanu.

Molalitāte tiek izmantota vēl retāk nekā parasti. Šķīdums ir viens mols (1.0 m), ja tas sastāv no viena mola izšķīdušās vielas, kas izšķīdināta kilogramā — nevis šķīduma, bet gan šķīdinātāja. Sākumā varētu šķist, ka molalitāte nepiešķir īpaši vērtīgas īpašības, padarot to noderīgu kā terminu šķīduma koncentrācijai. Tomēr tas neattiecas uz tilpumu, bet tikai uz svaru – gan šķīdinātajai vielai, gan šķīdinātājam. Tas nozīmē, ka molalitāte nav atkarīga no temperatūras, padarot to par izvēles vienību tajās ķīmijas jomās, kurās ir “koligatīvās” īpašības — tās īpašības, kas saistītas ar daļiņu skaitu.