Concentración molar

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Medición de la concentración de un producto químico

Concentración molar (también llamada molaridad, concentración de cantidad o concentración de sustancia) es una medida de la concentración de una especie química, en particular de un soluto en una solución, en términos de cantidad de sustancia por unidad de volumen de solución. En química, la unidad más utilizada para la molaridad es el número de moles por litro, con el símbolo de unidad mol/L o mol/dm³ en la unidad SI. Una solución con una concentración de 1 mol/L se dice que es 1 molar, comúnmente designada como 1 M.

Definición

La concentración o molaridad molares se expresa más comúnmente en unidades de lunares de soluto por litro de solución. Para uso en aplicaciones más amplias, se define como cantidad de sustancia de soluto por volumen de solución unitaria, o por volumen unitario disponible para la especie, representada por minúscula $c$ :

{displaystyle c={frac {n}{V}}={frac {N}{N_{text{A}},V}}={frac {C}{N_{text{A}}}}.}

Aquí, $n$ es la cantidad del soluto en los lunares, $N$ es el número de partículas constituyentes presentes en volumen $V$ (en litros) de la solución, y $N_{{text{A}}}$ es la constante Avogadro, desde 2019 definida como exactamente 6.02214076×10²³mol⁻¹. La relación ${displaystyle {frac {N}{V}}}$ es la densidad número $C$ .

En termodinámica, el uso de la concentración molar a menudo no es conveniente porque el volumen de la mayoría de las soluciones depende ligeramente de la temperatura debido a la expansión térmica. Este problema generalmente se resuelve mediante la introducción de factores de corrección de temperatura o mediante el uso de una medida de concentración independiente de la temperatura, como la molalidad.

Did you mean:

The reciprocal quantity represents the dilution (volume) which can appear in Ostwald 's law of dilution.

Concentración de forma o analítica

Si una entidad molecular se disocia en solución, la concentración se refiere a la fórmula química original en solución, la concentración molar a veces se denomina concentración formal o formalidad ( F_A) o concentración analítica (c_A). Por ejemplo, si una solución de carbonato de sodio (Na₂CO₃) tiene una concentración formal de c(Na₂ CO₃) = 1 mol/L, las concentraciones molares son c(Na⁺) = 2 mol/L y c(CO2−3) = 1 mol/L porque la sal se disocia en estos iones.

Unidades

En el Sistema Internacional de Unidades (SI) la unidad coherente para la concentración molar es mol/m³. Sin embargo, esto es inconveniente para la mayoría de los propósitos de laboratorio y la mayoría de la literatura química tradicionalmente usa mol/dm³, que es lo mismo que mol/L. Esta unidad tradicional a menudo se llama molar y se denota con la letra M, por ejemplo:

mol/m³ = 10⁻³ mol/dm³ = 10⁻³ mol/L = 10⁻³M = 1 mM = 1 mmol/L.

Para evitar confusiones con el prefijo SI mega, que tiene la misma abreviatura, las minúsculas ᴍ o la M en cursiva también se usan en revistas y libros de texto.

Los submúltiplos como millimolar consisten en la unidad precedida por un prefijo SI:

Nombre	Abreviatura	Concentración
Nombre	Abreviatura	(mol/L)	(mol/m³)
millimolar	mM	10⁻³	10⁰= 1
micromolar	μM	10⁻⁶	10⁻³
nanomolar	nM	10⁻⁹	10⁻⁶
picomolar	pM	10⁻¹²	10⁻⁹
femtomolar	fM	10⁻¹⁵	10⁻¹²
attomolar	aM	10⁻¹⁸	10⁻¹⁵
zeptomolar	zM	10^{,21 - 21}	10⁻¹⁸
yoctomolar	YM	10⁻²⁴⁻ (6 partículas por 10 L)	10^{,21 - 21}
rontomolar	rM	10⁻²⁷	10⁻²⁴⁻
quectomolar	qM	10⁻³⁰	10⁻²⁷

Cantidades relacionadas

Concentración de números

La conversión a la concentración de número $C_{i}$ es dado por

{displaystyle C_{i}=c_{i}N_{text{A}},}

Donde $N_{{text{A}}}$ es la constante de Avogadro.

Concentración de masa

La conversión a la concentración masiva $rho _{i}$ es dado por

{displaystyle rho _{i}=c_{i}M_{i},}

Donde $M_{i}$ es la masa molar de los componentes $i$ .

Fracción molar

La conversión a la fracción del topo $x_{i}$ es dado por

{displaystyle x_{i}=c_{i}{frac {overline {M}}{rho }},}

Donde ${overline {M}}$ es la masa molar promedio de la solución, $rho$ es la densidad de la solución.

Se puede obtener una relación más simple considerando la concentración molar total, es decir, la suma de las concentraciones molares de todos los componentes de la mezcla:

{displaystyle x_{i}={frac {c_{i}}{c}}={frac {c_{i}}{sum _{j}c_{j}}}.}

Fracción de masa

La conversión a la fracción de masa $w_{i}$ es dado por

{displaystyle w_{i}=c_{i}{frac {M_{i}}{rho }}.}

Moralidad

Para las mezclas binarias, la conversión a la pluralidad $b_{2}$ es

{displaystyle b_{2}={frac {c_{2}}{rho -c_{1}M_{1}}},}

donde el solvente es la sustancia 1 y el soluto es la sustancia 2.

Para soluciones con más de un soluto, la conversión es

{displaystyle b_{i}={frac {c_{i}}{rho -sum _{jneq i}c_{j}M_{j}}}.}

Propiedades

Suma de concentraciones molares – relaciones de normalización

La suma de las concentraciones molares da la concentración molar total, es decir, la densidad de la mezcla dividida por la masa molar de la mezcla o, por otro nombre, el recíproco del volumen molar de la mezcla. En una solución iónica, la fuerza iónica es proporcional a la suma de la concentración molar de sales.

Suma de productos de concentraciones molares y volúmenes molares parciales

La suma de productos entre estas cantidades es igual a uno:

{displaystyle sum _{i}c_{i}{overline {V_{i}}}=1.}

Dependencia del volumen

La concentración molar depende de la variación del volumen de la solución debido principalmente a la expansión térmica. En pequeños intervalos de temperatura, la dependencia es

{displaystyle c_{i}={frac {c_{i,T_{0}}}{1+alpha Delta T}},}

Donde $c_{i,T_0}$ es la concentración molar a una temperatura de referencia, $alpha$ es el coeficiente de expansión térmica de la mezcla.

Ejemplos

11.6 g de NaCl se disuelve en 100 g de agua. La concentración de masa final ***(NaCl) es
***(NaCl) = 11.6 g/11.6 g + 100 g = 0.104 g/g = 10.4 %.
El volumen de tal solución es 104.3mL (el volumen es directamente observable); su densidad se calcula que es 1.07 (111.6g/104.3mL)
La concentración molar de NaCl en la solución es por lo tanto
c(NaCl) = 11.6 g/58 g/mol / 104.3 mL = 0,00192 mol/mL = 1,92 m/L.
Aquí, 58 g/mol es la masa molar de NaCl.
Una tarea típica en química es la preparación de 100 mL (= 0.1 L) de una solución 2 mol/L de NaCl en agua. La masa de sal necesaria es
m(NaCl) = 2 mol/L × 0.1 L × 58 g/mol = 11.6 g.
Para crear la solución, 11.6 g NaCl se coloca en un frasco volumétrico, disuelto en algún agua, seguido por la adición de más agua hasta que el volumen total alcanza 100 mL.
La densidad del agua es de aproximadamente 1000 g/L y su masa molar es de 18.02 g/mol (o 1/18.02 = 0.055 m/g). Por lo tanto, la concentración molar del agua es
c(H₂O) = 1000 g/L/18.02 g/mol Ω 55,5 ml/L.
Asimismo, la concentración de hidrógeno sólido (masa molar = 2,02 g/mol) es
c(H₂) 88 g/L/2.02 g/mol = 43,7 m/L.
La concentración de tetroxido de osmio puro (masa molar = 254.23 g/mol) es
c(OsO₄) 5,1 kg/L/254.23 g/mol = 20.1 mol/L.
Una proteína típica en bacterias, como E. coli, puede tener alrededor de 60 copias, y el volumen de una bacteria es alrededor de 10⁻¹⁵L. Así, la concentración de números C es
C = 60 / (10)⁻¹⁵ L) = 6×10¹⁶ L⁻¹.
La concentración molar es
c = C/N_A = 6×10¹⁶ L⁻¹/6×10²³ mol⁻¹ = 10⁻⁷ mol/L = 100 nmol/L.
Gamas de referencia para análisis de sangre, ordenados por concentración de molar: