Molarite Nedir? Formülü, Birimleri ve Hesaplama

Molaritenin tanımı ve anlamı

Molarite, çözeltide bulunan çözünen maddenin mol sayısının çözeltinin son hacmine oranıdır. Başka bir ifadeyle, çözeltinin 1 litresinde kaç mol çözünen madde bulunduğunu gösteren nicel derişim ölçüsüdür. Örneğin 1,0 M sodyum klorür çözeltisinde, çözeltinin her 1 litresinde 1,0 mol sodyum klorür bulunur.

Molaritenin temelinde “madde miktarı / hacim” karşılaştırması vardır. Aynı miktarda çözünen madde daha büyük bir son hacme yayılırsa birim hacimdeki madde miktarı azalır ve molarite düşer. Tersine, aynı hacimde daha fazla mol çözünen madde bulunursa molarite artar. Bu nedenle molarite, yalnızca çözünen maddenin ne kadar olduğunu değil, bu miktarın çözeltinin toplam hacmine nasıl dağıldığını da anlatır.

Örneğin 0,50 mol glikozun son hacmi 2,0 L olan bir çözeltide molarite 0,25 M'dir. Aynı 0,50 mol glikoz 1,0 L son hacimde bulunsaydı molarite 0,50 M olurdu. Çözünen madde miktarı aynı kalmasına rağmen hacmin iki katına çıkması, birim hacme düşen mol sayısını yarıya indirmiştir.

Molarite formülü ve birimleri

Molarite, M = n/V formülüyle hesaplanır. Burada M molariteyi, n çözünen maddenin mol sayısını, V ise çözeltinin litre cinsinden son hacmini gösterir. Molaritenin birimi mol/L'dir ve bu birim çoğu zaman büyük M harfiyle kısaltılır.

Formülde hacmin litre olması gerekir. Örneğin 0,20 mol çözünen madde içeren 0,50 L çözeltinin molaritesi M = 0,20 mol / 0,50 L = 0,40 mol/L, yani 0,40 M olur. Sonuç, çözeltinin her litresinde 0,40 mol çözünen madde bulunduğu anlamına gelir.

Formül, bilinmeyen başka bir büyüklüğü bulmak için de düzenlenebilir: n = M x V ve V = n/M. Örneğin 0,75 M derişimli 2,0 L çözeltideki çözünen madde miktarı n = 0,75 mol/L x 2,0 L = 1,5 mol olur. Litre birimi molaritedeki litreyle sadeleşir ve sonuç mol cinsinden çıkar.

Mol sayısı ve çözeltinin son hacmi

Molarite hesabında paydaki n, çözünen maddenin mol sayısıdır. Soru bu değeri doğrudan verebilir; değer gram cinsinden verilmişse önce mol sayısına çevrilir. Bunun için maddenin kütlesi mol kütlesine bölünür: n = m/Mm. Burada m kütleyi, Mm mol kütlesini ifade eder.

Paydadaki V, çözünen madde eklendikten ve gerekli miktarda çözücü kullanıldıktan sonra elde edilen çözeltinin son toplam hacmidir. Bu hacim, yalnızca başlangıçta kullanılan çözücünün hacmi olarak alınmaz. Örneğin 0,10 mol çözünen maddeyle hazırlanan çözeltinin son hacmi 250 mL ise hesaplamada kullanılacak hacim 250 mL'nin litre karşılığı olan 0,250 L'dir. Molarite böylece 0,10 / 0,250 = 0,40 M bulunur.

Sorularda “çözeltinin hacmi” açıkça veriliyorsa doğrudan bu değer kullanılır. Yalnızca çözücünün hacmi verildiğinde, bunu otomatik olarak çözeltinin son hacmi kabul etmek doğru olmayabilir; molarite için gerekli büyüklük hazırlama sonunda oluşan toplam çözelti hacmidir.

Çözünen madde, çözücü ve çözelti ayrımı

Çözünen madde, çözücü içinde dağılan bileşendir. Çözücü, çözünen maddenin dağıldığı ortamdır ve çoğu çözeltide miktarı daha fazladır. Çözünen madde ile çözücünün birlikte oluşturduğu homojen karışım ise çözeltidir. Çözücü su olduğunda bu tür çözeltiye sulu çözelti denir.

Molarite formülündeki n, çözünen maddenin mol sayısını; V ise çözünen madde ile çözücünün birlikte oluşturduğu çözeltinin toplam son hacmini gösterir. Bu ayrım önemlidir çünkü çözücünün başlangıç hacmi ile çözeltinin son hacmi aynı kavram değildir. Örneğin bir miktar tuz suya eklendiğinde molarite, tuzun mol sayısının yalnızca suyun hacmine değil, hazırlanan tuzlu çözeltinin son hacmine bölünmesiyle bulunur.

0,20 mol şekerin su içinde çözülmesiyle son hacmi 1,0 L olan bir çözelti hazırlanırsa molarite 0,20 M'dir. Burada şeker çözünen madde, su çözücü, şeker ve suyun oluşturduğu 1,0 L'lik homojen karışım çözeltidir. Farklı derişim birimleri, bu makalenin kapsamı dışındaki ayrı hesaplama yöntemleriyle ele alınır.

Molarite birim dönüşümleri ve temel hesaplama yaklaşımı

Molarite hesabından önce verilen büyüklükler uygun birimlere dönüştürülür. Hacim litre cinsinden olmalıdır: 1 L = 1000 mL olduğundan V(L) = V(mL) / 1000 bağıntısı kullanılır. Örneğin 300 mL, 0,300 L'ye; 750 mL ise 0,750 L'ye eşittir.

Çözünen maddenin kütlesi gram cinsinden verildiğinde gram doğrudan molarite formülüne yazılmaz. Önce n = m/Mm bağıntısıyla mol sayısı bulunur; ardından bu değer litre cinsinden son hacme bölünür. Böylece temel çözüm sırası şöyledir: verilen kütleyi mole çevir, hacmi litreye çevir, sonra M = n/V formülünde yerine koy.

Örneğin 5,85 g sodyum klorürün mol kütlesi 58,5 g/mol ve çözeltinin son hacmi 500 mL olsun. Önce n = 5,85 g / 58,5 g/mol = 0,100 mol bulunur. Hacim 500 mL = 0,500 L olduğundan M = 0,100 mol / 0,500 L = 0,200 M olur. Birim kontrolü de sonucu doğrular: mol / L, molarite birimidir.

Hacim litreye çevrilmeden 500 sayısını doğrudan kullanmak sonucu 1000 kat küçültebilir. Benzer biçimde gram ile molü karıştırmak da yanlış sonuca götürür. Bu yüzden işlemden önce hangi büyüklüğün verildiğini ve her birinin birimini yazmak gerekir.

Molaritenin sıcaklığa bağlı değişimi

Molarite hacme bağlı bir derişim olduğundan sıcaklık değişimi sonucu değişebilir. Sıcaklık, çözeltinin hacmini değiştirirse çözünen maddenin mol sayısı aynı kalsa bile M = n/V oranı da değişir. Bu nedenle molarite, sıcaklıktan bağımsız bir derişim ifadesi değildir.

Seyreltme ile molarite arasındaki ilişki

Seyreltme, çözeltiye çözücü eklenerek derişimin azaltılmasıdır; çözünen maddenin mol sayısı değişmezken çözeltinin hacmi artar ve molarite azalır. Seyreltme hesaplamaları ile belirli molaritede çözelti hazırlama işlemleri ayrı bir konuda incelenir.