Hva er løsningskonsentrasjon?
En løsning er en homogen blanding: det oppløste stoffet (salt) løst molekyl for molekyl i løsemidlet (vann). Konsentrasjon besvarer det eneste spørsmålet som da teller kjemisk — hvor tett er det? — fordi reaksjoner skjer partikkel til partikkel, og en tett løsning reagerer i et annet tempo enn en tynn. Hver konsentrasjonsenhet som noen gang er funnet opp, er bare en brøk: noe-per-noe. Les de to nokene nøye, så vil ingen enhet noen gang overraske en.
Den ene regelen å huske: sjekk både telleren og nevneren. Mol per liter løsning (M) og mol per kilogram løsemiddel (m) skiller seg med mer enn en bokstav — nevnerne måler ulike ting.
Molaritet, molalitet, normalitet: tre nevnere
Molaritet (M) er mol oppløst stoff per liter løsning — laboratoriets arbeidshest, fordi pipetter og målekolber måler volum. Svakheten: volumet utvider seg med temperaturen, så 1,0000 M ved 20 °C er ikke 1,0000 M ved 40 °C. Molalitet (m) deler på kilogram løsemiddel, som varme ikke endrer — derfor insisterer kolligative beregninger (frysepunktsnedsettelse, kokepunktsøkning) på den. Normalitet (N) teller ekvivalenter per liter i stedet for mol: ett mol H2SO4 gir to syreekvivalenter, så 0,5 M H2SO4 er 1 N — panelets felt for ekvivalenter (H2SO4 = 2, HCl = 1, H3PO4 = 3) er nettopp den konverteringen. For å lage 1 L 0,1 M NaCl: vei 5,844 g, løs opp i litt mindre enn en liter, og fyll deretter nøyaktig til 1,000 L i en målekolbe — endelig volum, ikke tilsatt vann.
Fortynning: molene man starter med, er molene man beholder
Fortynning tilsetter løsemiddel, aldri oppløst stoff, så mol bevares: C1V1 = C2V2 er ikke noe annet enn «mol før = mol etter» med volumet delt ut. Fortynningspanelets eksempel: 10 M stamløsning, 50 mL tatt, fortynnet til 250 mL — den femdoblede volumøkningen kutter konsentrasjonen nøyaktig femdobbelt, C2 = 2,0000 M med en fortynningsfaktor på 5,0×. Det samme regnskapet, kjørt baklengs, forteller hvor mye stamløsning man skal måle for en målkonsentrasjon — det daglige brødet i bufferfremstilling.
Prosent og ppm: konsentrasjon i dagligtalen
Prosentløsninger er forhold per hundre, i tre varianter som aldri må forveksles: w/v (gram fast stoff per 100 mL løsning — standard i biologilaboratorier), v/v (mL per 100 mL, brukt for væske i væske, som etanol), og w/w (gram per 100 g, immun mot volumsammentrekning). Prosentpanelets eksempel: 5 g løst opp til 100 mL er 5 % (w/v) = 50 g/L. For svært fortynnede vandige løsninger overtar ppm — definert for vann som mg/L, fordi en liter fortynnet løsning veier i praksis et kilogram. PPM-panelet konverterer ett eksempel overalt: 1 ppm = 1000 ppb = 106 ppt = 0,0001 % = 1 mg/L.
Broen via molmassen
Konsentrasjoner oppgis i mol, men flasker og vekter snakker gram, og oversettelsen mellom dem er molmassen. NaCl veier 58,440 g/mol (panelet beregner det fra de samme atommassene som molmasse-siden), så å løse opp 58,440 g og fortynne til nøyaktig 1 L gir 1,0000 M — det er hele oppskriften på en standardløsning. Molaritetspanelet tar imot enten en formel (masse beregnet av den innebygde tolkeren) eller en ren masse, og rapporterer deretter mol, molaritet, normalitet eller ppm side om side.
Vanlige misforståelser
- M og m er den samme enheten. Liter løsning mot kilogram løsemiddel: for fortynnet vann ved romtemperatur sammenfaller de nesten, og det er nettopp derfor panelet merker molalitetsresultatet som en tilnærmelse.
- ppm betyr det samme overalt. mg/L er en vannspesifikk snarvei. I gassblandinger og faste stoffer er ppm strengt en masse/masse- (eller mol/mol-) brøk.
- Fortynning endrer mengden oppløst stoff. Bare konsentrasjonen. Eksemplets 50 mL 10 M stamløsning og dens 250 mL 2 M produkt inneholder de samme 0,50 mol.
- Volum er additive. 50 mL etanol + 50 mL vann gir omtrent 97 mL — blanding trekker seg sammen. Derfor spesifiserer v/v-prosenter «fortynn til volum» i stedet for «tilsett».
Relaterte verktøy: Molmasse (oversetteren mellom gram og mol), Likningsbalanserer (støkiometri på disse molene) og Syre-base (der konsentrasjoner blir til pH).
