Σε μια ογκομετρική φιάλη πέφτει από πάνω μια σταγόνα, το διάλυμα στον λαιμό ανεβαίνει αργά ως τη ροζ χαραγή και ξανακατεβαίνει, σαν να το συμπληρώνουν ως τη χαραγή, ενώ στο φουσκωτό μέρος στροβιλίζονται φυσαλίδες ανάδευσης. Δεξιά γυρίζει ο ρότορας μιας φυγοκέντρου με τέσσερις δοκιμαστικούς σωλήνες, και κάτω ένας δείκτης διατρέχει την κλίμακα ως ένα mol ανά λίτρο.
Φύλλο μονάδας
Εκτός SI · αναλυτική χημεία δελτίο 1/1 · αναθ. 2026-09Mol ανά λίτρο
Μονάδα εκτός SI · μέγεθος: συγκέντρωση ποσότητας ουσίας c · 1 M = 1000 mol/m³
Ένα ζεστό διάλυμα που συμπληρώθηκε ως τη χαραγή κρυώνει πυκνότερο απ’ όσο γράφει το ημερολόγιο
Ένας παρασκευαστής διαλύει σαράντα γραμμάρια καυστικής σόδας, και η φιάλη ζεσταίνεται αισθητά στα χέρια του: η βάση εκλύει τόση θερμότητα, ώστε το διάλυμα ζεσταίνεται δέκα έως είκοσι βαθμούς, ανάλογα με το πόσο νερό υπάρχει ήδη στη φιάλη. Αν από βιασύνη συμπληρωθεί αμέσως ως τη χαραγή, το διάλυμα είναι ακόμη ζεστό και διασταλμένο, και όταν κρυώσει συστέλλεται κάτω από τη χαραγή, οπότε το ημερολόγιο γράφει «ακριβώς ένα mol ανά λίτρο», ενώ η φιάλη περιέχει λίγο περισσότερο.
Το mol ανά λίτρο είναι βολικό γιατί μετρά σωματίδια, όχι γραμμάρια: σε ένα λίτρο μονομοριακού διαλύματος οποιασδήποτε ουσίας υπάρχει ο ίδιος αριθμός μορίων, εξακόσιες δύο χιλιάδες δισεκατομμύρια δισεκατομμύρια, και γι’ αυτό οι αντιδράσεις υπολογίζονται με απλούς λόγους όγκων. Αυτή ακριβώς η ιδιότητα έκανε τη μοριακότητα μονάδα εργασίας της ογκομέτρησης, των εξετάσεων αίματος και κάθε εργαστηριακής συνταγής.
Όμως το λίτρο είναι όγκος, και ο όγκος ενός υγρού εξαρτάται από τη θερμοκρασία· γι’ αυτό σε κάθε ογκομετρική φιάλη είναι χαραγμένο «20 °C»: μόνο σε αυτή τη θερμοκρασία η χαραγή σημαίνει ό,τι γράφει. Η μοριακότητα αποδεικνύεται μέγεθος που αλλάζει ανάλογα με το δωμάτιο όπου βρίσκεται η φιάλη, και στις ακριβείς εργασίες αντικαθίσταται από τη γραμμομοριακότητα κατά βάρος, τη μολαλικότητα, που έχει κιλά στον παρονομαστή.
Όρθιο λατινικό κεφαλαίο M χωρίς τελεία, χωρισμένο από τον αριθμό με κενό: 0,1 M. Η αυστηρή γραφή είναι mol ανά λίτρο, mol/L ή mol/dm³, και στο SI mol ανά κυβικό μέτρο. Η ουσία δηλώνεται πάντα: c(NaCl) = 0,154 mol/L, γιατί συγκέντρωση χωρίς ουσία δεν σημαίνει τίποτα.
Η μοριακότητα M μετρά mol ανά λίτρο διαλύματος, η μολαλικότητα b mol ανά κιλό διαλύτη. Η πρώτη εξαρτάται από τη θερμοκρασία, γιατί το διάλυμα διαστέλλεται, η δεύτερη όχι· στο αραιό νερό σχεδόν ταυτίζονται, αλλά σε πυκνό οξύ αποκλίνουν κατά δεκάδες τοις εκατό. Και κάτι ακόμη: η κανονικότητα N του θειικού οξέος είναι διπλάσια από τη μοριακότητά του.
01 · Ορισμός
ζύγιση · φιάλη · χαραγή · θερμοκρασίαΗ συγκέντρωση ποσότητας ουσίας είναι ο λόγος της ποσότητας της διαλυμένης ουσίας προς τον όγκο του διαλύματος. Ένα mol ανά λίτρο σημαίνει ότι κάθε λίτρο του έτοιμου διαλύματος περιέχει ένα mol σωματιδίων αυτής της ουσίας, δηλαδή περίπου 6,022·10²³.
Ένα τέτοιο διάλυμα παρασκευάζεται με ζυγό και ογκομετρική φιάλη: μια ποσότητα ίση με τη γραμμομοριακή μάζα επί τον απαιτούμενο αριθμό mol μεταφέρεται στη φιάλη, διαλύεται και συμπληρώνεται με νερό ως τη χαραγή του λαιμού. Σημασία έχει ότι στον παρονομαστή βρίσκεται ο όγκος του διαλύματος, όχι του νερού: ένα λίτρο νερό συν την ουσία δίνει περισσότερο από ένα λίτρο, γι’ αυτό το νερό συμπληρώνεται ως τη χαραγή και δεν μετριέται από πριν.
Η φιάλη είναι βαθμονομημένη στους είκοσι βαθμούς. Αν το διάλυμα συμπληρωθεί ως τη χαραγή σε άλλη θερμοκρασία, ο όγκος του στους είκοσι βαθμούς θα είναι διαφορετικός: ένα ζεστό διάλυμα συστέλλεται όταν κρυώνει και η συγκέντρωση βγαίνει μεγαλύτερη από την καταγεγραμμένη, ενώ ένα κρύο διαστέλλεται όταν ζεσταίνεται και γίνεται αραιότερο. Για τα υδατικά διαλύματα η διόρθωση είναι μερικά δέκατα τοις εκατό ανά δέκα βαθμούς, πράγμα πολύ για μια ογκομέτρηση.
Η αραίωση διατηρεί τον αριθμό των mol: όση ουσία πήρε το σιφώνιο, τόση κατέληξε στη νέα φιάλη. Γι’ αυτό το γινόμενο συγκέντρωσης και όγκου είναι ίδιο πριν και μετά, και μια σειρά διαλυμάτων βαθμονόμησης φτιάχνεται από ένα μόνο πυκνό διάλυμα με απλή αριθμητική.
Αριστερά η ουσία στον ζυγό, στη μέση η ογκομετρική φιάλη, δεξιά μια δεύτερη φιάλη, όπου το σιφώνιο μεταφέρει μέρος του διαλύματος για αραίωση. Το χρώμα του διαλύματος βαθαίνει με τη συγκέντρωση κατά τον νόμο της απορρόφησης, η κεχριμπαρένια διακεκομμένη γραμμή στον λαιμό δείχνει πού θα βρεθεί ο μηνίσκος όταν το διάλυμα φτάσει τους είκοσι βαθμούς, και κίτρινοι κρύσταλλοι εμφανίζονται στον πάτο αν η ουσία είναι περισσότερη απ’ όση μπορεί να διαλύσει το νερό.
Πάρτε ένα έτοιμο διάλυμα και αλλάξτε μόνο τη θερμοκρασία του δωματίου. Η μπλε γραμμή είναι η μοριακότητά του, που πέφτει όταν το διάλυμα διαστέλλεται· η ροζ διακεκομμένη είναι η μολαλικότητα, που δεν εξαρτάται καθόλου από τη θερμοκρασία· η κεχριμπαρένια κουκκίδα είναι η θερμοκρασία σας, και η κατακόρυφη οι είκοσι βαθμοί της βαθμονόμησης.
02 · Μετατροπή
μονάδες · αραίωση · φυγόκεντροςΑπό τα γραμμάρια στα mol και από τα mol στον σωλήνα
Η πρώτη καρτέλα μετατρέπει τη συγκέντρωση σε mmol, γραμμάρια ανά λίτρο και σωματίδια ανά mL για την ουσία που επιλέξατε. Η δεύτερη υπολογίζει πόσο πυκνό διάλυμα χρειάζεται για μια σειρά αραιώσεων, και η τρίτη ποια επιτάχυνση θα δεχτεί ένας σωλήνας με αυτό το διάλυμα στη φυγόκεντρο.
Κανόνας για να θυμάστε: τα γραμμάρια ανά λίτρο είναι η μοριακότητα επί τη γραμμομοριακή μάζα, και η επιτάχυνση στη φυγόκεντρο αυξάνεται με το τετράγωνο των στροφών — διπλάσιες στροφές δίνουν τετραπλάσια δύναμη.
Στα ένυδρα άλατα η γραμμομοριακή μάζα περιλαμβάνει το νερό: ο πενταένυδρος θειικός χαλκός ζυγίζει σχεδόν 250 γραμμάρια ανά mol, ο άνυδρος μόνο 160. Με λάθος τύπο, ο παρασκευαστής κάνει λάθος στη συγκέντρωση μιάμιση φορά.
| Μέγεθος | Τιμή | Σημείωση |
|---|---|---|
| {k} | {v} | {note} |
{text}
Εννέα τάξεις μεγέθους χωρίζουν το επιτρεπόμενο ίχνος μολύβδου στο πόσιμο νερό από το ίδιο το νερό, και όλες γράφονται με μία μονάδα. Η κορυφή της κλίμακας έχει ενδιαφέρον: ένα λίτρο καθαρό νερό είναι πενήντα πεντέμισι mol νερού, ενώ το πυκνό θειικό οξύ των δεκαοκτώ mol ανά λίτρο είναι σχεδόν καθαρή ουσία: περιέχει μόνο περίπου δύο mol νερού ανά λίτρο, εννέα φορές λιγότερο από το οξύ.
04 · Όργανα μέτρησης
ογκομετρική φιάλη · προχοΐδα · φυγόκεντρος · φασματοφωτόμετροΓυαλί, σταγόνα, ρότορας και δέσμη
Ο στενός λαιμός κάνει ένα χιλιοστό ύψους να αντιστοιχεί σε μικρό κλάσμα του όγκου: για φιάλη διακοσίων πενήντα χιλιοστολίτρων η ανοχή της κλάσης A είναι δεκαπέντε εκατοστά του χιλιοστολίτρου. Το κάτω άκρο του μηνίσκου φέρεται στη χαραγή κοιτώντας αυστηρά οριζόντια.
Από την προχοΐδα προστίθεται σταγόνα σταγόνα διάλυμα γνωστής μοριακότητας, ώσπου ο δείκτης να αλλάξει χρώμα. Ο όγκος που καταναλώθηκε επί αυτή τη μοριακότητα δίνει τον αριθμό mol στο δείγμα — έτσι η μοριακότητα ενός διαλύματος μετρά ένα άλλο.
Ένα ίζημα διαχωρίζεται από το διάλυμα με φυγόκεντρο δύναμη, και τα πρωτόκολλα την αναφέρουν όχι σε στροφές αλλά ως επιτάχυνση σε g, γιατί εξαρτάται και από την ακτίνα του ρότορα. Εδώ η μοριακότητα συναντά τη στροφή ανά λεπτό: το ίδιο αιώρημα χρειάζεται διαφορετικές στροφές σε διαφορετικές φυγοκέντρους.
Η απορρόφηση ενός διαλύματος είναι ανάλογη με τη μοριακότητά του όσο δεν είναι πολύ πυκνό, γι’ αυτό ένα όργανο βαθμονομημένο με σειρά αραιώσεων διαβάζει τη συγκέντρωση απευθείας από το φως. Είναι ο ίδιος νόμος με τον οποίο βαθαίνει το χρώμα στη φιάλη του μπλοκ 01.
05 · Κανόνες γραφής
ουσία σε παρένθεση · λατινικό M · θερμοκρασία σε ακριβείς εργασίεςΣυγκέντρωση τίνος — γράφεται πάντα
Η μοριακότητα γράφεται με τον τύπο της ουσίας σε παρένθεση, όρθιο λατινικό M ή τη μονάδα mol ανά λίτρο, και στις ακριβείς εργασίες προστίθεται η θερμοκρασία στην οποία συμπληρώθηκε το διάλυμα ως τη χαραγή.
Το πρώτο λάθος δεν κατονομάζει την ουσία, και ο αριθμός δεν μετατρέπεται ούτε σε γραμμάρια ούτε σε κανονικότητα. Το δεύτερο γράφει κυριλλικό М, που οι μηχανές αναζήτησης και οι βάσεις δεδομένων δεν αναγνωρίζουν. Το τρίτο λέει «ανά λίτρο» δύο φορές. Το τέταρτο ξεχνά ότι το θειικό οξύ αποδίδει δύο πρωτόνια και η κανονικότητά του είναι διπλάσια από τη μοριακότητα. Το πέμπτο αλλάζει το κεφαλαίο σε πεζό και μαζί τη μοριακότητα σε μολαλικότητα, και το έκτο βάζει στον παρονομαστή ένα λίτρο διαλύτη αντί για ένα λίτρο διαλύματος.
06 · Γειτονικές μονάδες
mol/kg · N · mol/m³Η μοριακότητα ζει ανάμεσα σε τρεις γείτονες: τη μολαλικότητα, που δεν φοβάται τη θερμοκρασία· την κανονικότητα, που μετρά όχι μόρια αλλά αντιδρώντα σωματίδια· και τη μονάδα SI, όπου το ίδιο μέγεθος είναι αριθμητικά χίλιες φορές μεγαλύτερο.
Ποσότητα ουσίας ανά χιλιόγραμμο διαλύτη: η ζύγιση δεν εξαρτάται από τη θερμοκρασία, γι’ αυτό η θερμοχημεία και η κρυοσκοπία χρησιμοποιούν ακριβώς αυτήν.
Mol ισοδυνάμων ανά λίτρο· η IUPAC την αποθαρρύνει από καιρό, αλλά ζει ακόμη στις φιάλες ογκομετρικών διαλυμάτων της παλιάς σχολής και μπερδεύεται εύκολα με τη μοριακότητα.
Η φυγόκεντρος μετατρέπει τις στροφές σε επιτάχυνση, και ένα πρωτόκολλο καθίζησης την αναφέρει σε g· στο δελτίο της στροφής κατοικεί και το στροβοσκόπιο με το οποίο ελέγχονται οι στροφές του ρότορα.
07 · Ιστορικό μέρος
αρχείο · πώς το mol έγινε αριθμόςΑπό την υπόθεση του Avogadro σε έναν ακριβή αριθμό
{text}
Στη γραφή «ένα mol ανά λίτρο» ενώνονται δύο πολύ διαφορετικά πράγματα. Το mol ορίζεται από το 2019 με έναν ακριβή αριθμό σωματιδίων και είναι γι’ αυτό άψογο, ενώ το λίτρο της φιάλης στηρίζεται στο γυαλί, στη χαραγή και στη θερμοκρασία στην οποία μετρήθηκε. Όλη η αβεβαιότητα της μοριακότητας κατοικεί στον παρονομαστή: στην καθαρότητα της ουσίας, στην κλάση της φιάλης και στο αν το διάλυμα πρόλαβε να κρυώσει.
Γι’ αυτό τα πρότυπα διαλύματα για τον έλεγχο αναλυτικών οργάνων παρασκευάζονται όχι κατ’ όγκο αλλά κατά βάρος, και τα πιστοποιητικά δίνουν τη συγκέντρωση σε mol ανά χιλιόγραμμο. Η μοριακότητα μένει η μονάδα εργασίας της καθημερινής ανάλυσης: βολική, εποπτική και τίμια, όσο η φιάλη και το θερμόμετρο δείχνουν τους ίδιους είκοσι βαθμούς.