Mittapulloon putoaa ylhäältä pisara, liuos kaulassa nousee hitaasti vaaleanpunaiseen merkkiin ja laskee taas, kuin sitä täytettäisiin merkkiin, ja pullon pyöreässä osassa kiertää sekoituskuplia. Oikealla pyörii sentrifugin roottori neljän koeputken kanssa, ja alhaalla merkki kulkee asteikkoa pitkin yhteen mooliin litrassa.
Yksikkösivu
SI:n ulkopuolinen · analyyttinen kemia lehti 1/1 · päiv. 2026-09Mooli litrassa
SI:n ulkopuolinen yksikkö · suure: ainemääräkonsentraatio c · 1 M = 1000 mol/m³
Kuuma merkkiin täytetty liuos jäähtyy väkevämmäksi kuin päiväkirjassa lukee
Laborantti liuottaa neljäkymmentä grammaa lipeää, ja pullo lämpenee selvästi hänen käsissään: lipeä vapauttaa niin paljon lämpöä, että liuos lämpenee kymmenen–kaksikymmentä astetta sen mukaan, paljonko vettä pullossa jo on. Jos kiireessä täyttää heti merkkiin, liuos on vielä kuuma ja laajentunut, ja jäähtyessään se kutistuu merkin alle, joten päiväkirjaan tulee ”täsmälleen yksi mooli litrassa”, vaikka pullossa on hieman enemmän.
Mooli litrassa on kätevä, koska se laskee hiukkasia eikä grammoja: litrassa minkä tahansa aineen yksimolaarista liuosta on sama määrä molekyylejä, kuusisataakaksi triljardia, ja siksi reaktioita voi laskea yksinkertaisilla tilavuussuhteilla. Juuri tämä ominaisuus teki molaarisuudesta titrauksen, verikokeiden ja jokaisen laboratorio-ohjeen työyksikön.
Mutta litra on tilavuus, ja nesteen tilavuus riippuu lämpötilasta; siksi jokaiseen mittapulloon on syövytetty ”20 °C”: vain siinä lämpötilassa merkki tarkoittaa sitä, mitä siihen on kirjoitettu. Molaarisuus osoittautuu suureeksi, joka muuttuu sen huoneen mukaan, jossa pullo on, ja tarkoissa töissä se korvataan molaalisuudella, jonka nimittäjässä ovat kilogrammat.
Pysty latinalainen iso M ilman pistettä, luvusta välilyönnillä erotettuna: 0,1 M. Tarkka merkintä on mooli litrassa, mol/l tai mol/dm³, ja SI:ssä mooli kuutiometrissä. Aine ilmoitetaan aina: c(NaCl) = 0,154 mol/l, sillä konsentraatio ilman ainetta ei tarkoita mitään.
Molaarisuus M laskee mooleja liuoslitraa kohden, molaalisuus b mooleja liuotinkilogrammaa kohden. Ensimmäinen riippuu lämpötilasta, koska liuos laajenee, jälkimmäinen ei; laimeassa vedessä ne lähes yhtyvät, mutta väkevässä hapossa ne eroavat kymmeniä prosentteja. Ja vielä: rikkihapon normaalisuus N on kaksinkertainen sen molaarisuuteen nähden.
01 · Määritelmä
punnitus · pullo · merkki · lämpötilaAinemääräkonsentraatio on liuenneen aineen ainemäärän suhde liuoksen tilavuuteen. Mooli litrassa tarkoittaa, että jokainen litra valmista liuosta sisältää moolin tämän aineen hiukkasia, noin 6,022·10²³ kappaletta.
Tällainen liuos valmistetaan vaa’alla ja mittapullolla: punnittu määrä, joka on moolimassa kerrottuna tarvittavalla moolimäärällä, siirretään pulloon, liuotetaan ja täytetään vedellä kaulan merkkiin. Olennaista on, että nimittäjässä on liuoksen eikä veden tilavuus: litra vettä plus punnittu aine on enemmän kuin litra, ja siksi vettä lisätään merkkiin eikä mitata etukäteen.
Pullo on kalibroitu kahdessakymmenessä asteessa. Jos liuos täytetään merkkiin toisessa lämpötilassa, sen tilavuus kahdessakymmenessä asteessa on eri: lämmin liuos kutistuu jäähtyessään ja konsentraatio nousee kirjattua suuremmaksi, kylmä laajenee lämmetessään ja laimenee. Vesiliuoksilla korjaus on muutamia prosentin kymmenyksiä kymmentä astetta kohden, mikä titrauksessa on jo paljon.
Laimennus säilyttää moolimäärän: niin paljon ainetta kuin pipetti otti, päätyi uuteen pulloon. Siksi konsentraation ja tilavuuden tulo on sama ennen ja jälkeen, ja kalibrointiliuosten sarja saadaan yhdestä kantaliuoksesta yksinkertaisella laskennalla.
Vasemmalla punnittu aine vaa’alla, keskellä mittapullo, oikealla toinen pullo, johon pipetti siirtää osan liuoksesta laimennettavaksi. Liuoksen väri tummuu konsentraation mukana absorptiolain mukaisesti, meripihkan värinen katkoviiva kaulassa näyttää, missä meniski on, kun liuos saavuttaa kaksikymmentä astetta, ja pohjalle ilmestyy keltaisia kiteitä, jos ainetta on enemmän kuin vesi pystyy liuottamaan.
Otetaan valmis liuos ja muutetaan vain huoneen lämpötilaa. Sininen viiva on sen molaarisuus, joka laskee liuoksen laajetessa; vaaleanpunainen katkoviiva on molaalisuus, joka ei riipu lämpötilasta lainkaan; meripihkan värinen piste on sinun lämpötilasi, ja pystyviiva on kalibroinnin kaksikymmentä astetta.
02 · Muunnos
yksiköt · laimennus · sentrifugiGrammoista mooleihin ja mooleista koeputkeen
Ensimmäinen välilehti muuntaa konsentraation millimooleiksi, grammoiksi litrassa ja hiukkasiksi millilitrassa valitulle aineelle. Toinen laskee, paljonko kantaliuosta laimennussarjaan tarvitaan, ja kolmas, millaisen kiihtyvyyden tämän liuoksen koeputki kokee sentrifugissa.
Muistisääntö: grammat litrassa ovat molaarisuus kertaa moolimassa, ja kiihtyvyys sentrifugissa kasvaa kierrosnopeuden neliönä — kaksinkertainen nopeus antaa nelinkertaisen voiman.
Kidehydraateissa moolimassa sisältää veden: kuparisulfaattipentahydraatti painaa lähes 250 grammaa moolia kohden, vedetön kuparisulfaatti vain 160. Väärällä kaavalla laborantti erehtyy konsentraatiossa puolitoistakertaisesti.
| Suure | Arvo | Huomautus |
|---|---|---|
| {k} | {v} | {note} |
{text}
Yhdeksän suuruusluokkaa erottaa juomaveden sallitun lyijyjäämän itse vedestä, ja kaikki kirjoitetaan samalla yksiköllä. Asteikon huippu on erikoinen: litra puhdasta vettä on viisikymmentäviisi ja puoli moolia vettä, kun taas väkevä rikkihappo, kahdeksantoista moolia litrassa, on lähes puhdas aine: siinä on vain noin kaksi moolia vettä litrassa, yhdeksän kertaa vähemmän kuin happoa.
04 · Mittalaitteet
mittapullo · byretti · sentrifugi · spektrofotometriLasi, pisara, roottori ja säde
Kapea kaula saa millimetrin korkeuden vastaamaan pientä osaa tilavuudesta: kahdensadanviidenkymmenen millilitran pullolla A-luokan toleranssi on viisitoista sadasosamillilitraa. Meniskin alareuna asetetaan merkkiin katsoen tarkasti vaakatasosta.
Byretistä lisätään pisaroittain tunnetun molaarisuuden liuosta, kunnes indikaattori vaihtaa väriä. Kulunut tilavuus kerrottuna tällä molaarisuudella antaa näytteen moolimäärän — näin yhden liuoksen molaarisuus mittaa toisen.
Sakka erotetaan liuoksesta keskipakovoimalla, ja ohjeet ilmoittavat sen ei kierroksina vaan kiihtyvyytenä g:nä, koska se riippuu myös roottorin säteestä. Tässä molaarisuus kohtaa kierroksen minuutissa: sama suspensio vaatii eri sentrifugeissa eri kierrosnopeudet.
Liuoksen absorbanssi on verrannollinen sen molaarisuuteen, kunhan se ei ole liian väkevä, ja siksi laimennussarjalla kalibroitu laite lukee konsentraation suoraan valosta. Se on sama laki, jonka mukaan väri tummuu lohkon 01 pullossa.
05 · Kirjoitussäännöt
aine sulkeissa · latinalainen M · lämpötila tarkoissa töissäMinkä konsentraatio — aina kirjoitettuna
Molaarisuus kirjoitetaan aineen kaava sulkeissa, pysty latinalainen M tai yksikkö mooli litrassa, ja tarkoissa töissä lisätään lämpötila, jossa liuos täytettiin merkkiin.
Ensimmäinen virhe ei nimeä ainetta, eikä lukua voi muuntaa grammoiksi eikä normaalisuudeksi. Toinen kirjoittaa kyrillisen М:n, jota hakukoneet ja tietokannat eivät tunnista. Kolmas sanoo ”litrassa” kahdesti. Neljäs unohtaa, että rikkihappo luovuttaa kaksi protonia ja sen normaalisuus on kaksinkertainen molaarisuuteen nähden. Viides vaihtaa ison kirjaimen pieneksi ja samalla molaarisuuden molaalisuudeksi, ja kuudes panee nimittäjään litran liuotinta liuoslitran sijaan.
06 · Naapuriyksiköt
mol/kg · N · mol/m³Molaarisuus elää kolmen naapurin keskellä: molaalisuuden, joka ei pelkää lämpötilaa; normaalisuuden, joka ei laske molekyylejä vaan reagoivia hiukkasia; ja SI-yksikön, jossa sama suure on lukuarvoltaan tuhat kertaa suurempi.
Ainemäärä liuotinkilogrammaa kohden: punnitus ei riipu lämpötilasta, ja siksi termokemia ja kryoskopia käyttävät juuri sitä.
Ekvivalenttimoolit litrassa; IUPAC on kauan neuvonut välttämään sitä, mutta se elää yhä vanhan koulukunnan titrausliuospulloissa, ja sen sekoittaa helposti molaarisuuteen.
Sentrifugi muuntaa kierrokset kiihtyvyydeksi, ja sedimentaatio-ohje ilmoittaa sen g:nä; kierroksen lehdellä asuu myös stroboskooppi, jolla roottorin nopeus tarkistetaan.
07 · Historiallinen osa
arkisto · miten moolista tuli lukuAvogadron hypoteesista tarkkaan lukuun
{text}
Merkinnässä ”yksi mooli litrassa” yhdistyy kaksi hyvin erilaista asiaa. Mooli on vuodesta 2019 määritelty tarkalla hiukkasmäärällä ja on siksi moitteeton, kun taas pullon litra nojaa lasiin, merkkiin ja lämpötilaan, jossa se mitattiin. Koko molaarisuuden epävarmuus asuu nimittäjässä: punnitun aineen puhtaudessa, pullon luokassa ja siinä, ehtikö liuos jäähtyä.
Siksi analyysilaitteiden tarkistamiseen tarkoitetut standardiliuokset valmistetaan ei tilavuuden vaan massan mukaan, ja sertifikaatit ilmoittavat konsentraation mooleina kilogrammaa kohden. Molaarisuus pysyy arkisen analyysin työyksikkönä: kätevä, havainnollinen ja rehellinen, kunhan pullo ja lämpömittari näyttävät samaa kahtakymmentä astetta.