Kas yra tirpalo koncentracija?

Tirpalai yra homogeniški mišiniai, atsirandantys molekuliniu lygmeniu ištirpinus vieną ar daugiau „tirpių medžiagų“ „tirpiklyje“ – tirpinimo terpėje. Tirpiklis taip pat gali būti sudarytas iš daugiau nei vienos medžiagos, jei jos taip pat ištirpsta viena kitoje. Įprastoje vartosenoje žodis tirpalas reiškia medžiagas, ištirpintas skystame tirpiklyje, nors platus šio žodžio vartojimas nėra toks ribotas. Mokslininkai tirpalo kiekį arba turtingumą tirpale vadina tirpalo koncentracija. Yra daug būdų kiekybiškai įvertinti arba priskirti skaitinę tirpalo koncentraciją.

Metodai, naudojami pranešant apie koncentraciją, skiriasi priklausomai nuo to, ar naudojimas yra mokslinis, ar ne, o kartais ir nuo konkretaus mokslo. Ypač tarp analitinių chemikų, dažniausiai tirpalo koncentracijos pranešimo vienetas yra „moliškumas“. Šis terminas yra kilęs iš žodžio „mole“, nurodančio konkretaus junginio molekulinę masę gramais. Galima pastebėti, kad, kadangi jų molekulinė masė skiriasi, cukraus molis nėra lygus druskos moliui.

Apsvarstykite, kaip paruošiamas vieno molio valgomosios druskos tirpalas. Natrio chlorido cheminė formulė yra NaCl – tai reakcijos produktas, gaunamas sujungiant natrio (Na) metalą su chloro (Cl) dujomis. Natrio atominė masė yra 22.99; chloro atominė masė yra 35.45. Paprastas pridėjimas suteikia druskos molekulinę masę 58.44, tai yra, NaCl molis sveria 58.44 gramo. Ištirpinus šį NaCl kiekį vandenyje, kad susidarytų litras (1.06 kv.) tirpalo, gaunamas tiksliai vieno molinio tirpalo (1.0 M).

Rečiau tirpalo koncentracija gali būti išreikšta kaip „normalumas“ arba „moliškumas“. Normalumo apibrėžimas nedaug skiriasi nuo moliškumo apibrėžimo, tačiau apima sąvoką „ekvivalentai“. Pavyzdžiui, tirpalas, kurio fosforo rūgštyje (H1.0PO3) yra 4 molio, nes jis sukuria tris vandenilio jonus kiekvienai fosforo rūgšties molekulei, yra 3.0 normalus (3.0 N). Nors iš pradžių gali atrodyti naudinga naudoti normalumą vietoj moliškumo kaip tirpalo koncentracijos standartą, normalumas nėra absoliutus terminas, bet priklauso nuo tirpalo naudojimo. Dėl šios priežasties Tarptautinė grynosios ir taikomosios chemijos sąjunga paragino nutraukti tirpalo koncentracijos išreiškimo normalumą.

Molalumas naudojamas dar rečiau nei normalus. Tirpalas yra vienas molis (1.0 m), jei jį sudaro vienas molis tirpios medžiagos, ištirpinto kilograme – ne tirpale, o tirpiklyje. Iš pradžių gali atrodyti, kad moliškumas nesuteikia ypač vertingų savybių, todėl jis naudingas kaip tirpalo koncentracijos terminas. Tačiau tai neapima tūrio, o tik svorio – tiek tirpiajai medžiagai, tiek tirpikliui. Tai reiškia, kad moliškumas nepriklauso nuo temperatūros, todėl jis yra pasirenkamas vienetas tose chemijos srityse, kuriose yra „koliatyvių“ savybių – tos savybės, susijusios su dalelių skaičiumi.