Моляльная концентрация: формула, примеры и удобный калькулятор

Моляльная концентрация (или моляльность) — это количество вещества (моль) на 1 кг растворителя. В отличие от молярности, которая зависит от объёма раствора, моляльность не меняется при изменении температуры, потому что масса остаётся постоянной.

Представьте, вы готовите сироп: если нагреть, объём увеличится, но сахара останется столько же. Для точных расчётов в химии (например, для коллигативных свойств: понижение точки замерзания, повышение точки кипения) используют именно моляльность.

Для быстрого пересчёта используйте Калькулятор моляльной концентрации — он выдаст результат за секунду.

Основная формула моляльной концентрации:

Где:

• Cm — моляльная концентрация (моль/кг);
• n — количество растворённого вещества (моль);
• m — масса растворителя (кг).

Чтобы найти n, используйте: n = m(вещества) / M(молярная масса вещества). Молярная масса берётся из таблицы Менделеева (например, NaCl = 58.44 г/моль).

Условие: В 500 г воды растворили 34.2 г сахарозы (C12H22O11). Найдите моляльность раствора.

Решение: Молярная масса сахарозы = 342 г/моль (12×12 + 22×1 + 11×16). n = 34.2 г / 342 г/моль = 0.1 моль. Масса растворителя = 500 г = 0.5 кг. Cm = 0.1 моль / 0.5 кг = 0.2 моль/кг.

Ответ: 0.2 m.

Условие: В 1.2 кг этанола растворили 36 г глюкозы (C6H12O6) и 58.5 г хлорида натрия (NaCl). Какова общая моляльность ионов?

Решение: M(глюкозы) = 180 г/моль, n(глюкозы) = 36/180 = 0.2 моль. M(NaCl) = 58.5 г/моль, n(NaCl) = 58.5/58.5 = 1 моль. NaCl диссоциирует на 2 иона: Na⁺ и Cl⁻, поэтому n(ионов) = 0.2 + 2 = 2.2 моль. Масса растворителя (этанол) = 1.2 кг. Cm = 2.2 / 1.2 ≈ 1.833 моль/кг.

Ответ: Примерно 1.83 m (по ионам).

Условие: Лаборант приготовил 2 л 0.5 M раствора серной кислоты (H2SO4). Плотность раствора 1.03 г/мл. Какова моляльность раствора?

Решение: n(H2SO4) = Cmolar × V = 0.5 моль/л × 2 л = 1 моль. Масса раствора = 2000 мл × 1.03 г/мл = 2060 г. Масса H2SO4 = n × M = 1 моль × 98 г/моль = 98 г. Масса растворителя (воды) = 2060 - 98 = 1962 г = 1.962 кг. Cm = 1 / 1.962 ≈ 0.510 моль/кг.

Ответ: 0.510 m.

Для проверки используйте Калькулятор моляльной концентрации.

• Путают с молярностью: помните — моляльность считает на кг растворителя, а не на литр раствора.
• Забывают перевести граммы в килограммы: масса растворителя должна быть в кг, иначе ошибка в 1000 раз.
• Игнорируют диссоциацию: для электролитов (NaCl, CaCl2) считайте общее количество ионов, а не молекул.
• Пропускают молярную массу: без неё n не найти — всегда берите из таблицы.

Чтобы проверить своё внимание, пройдите Тест на концентрацию внимания — будет полезно перед расчётами.

Попробуйте решить самостоятельно, а затем сверьте с ответами.

1. В 250 г воды растворили 25 г NaCl. Найти моляльность (M NaCl = 58.5 г/моль).
2. Сколько граммов глюкозы (M=180) нужно растворить в 400 г воды, чтобы получить 0.25 m раствор?
3. Какова моляльность раствора, если 0.5 моль KCl растворено в 300 г воды? (KCl диссоциирует на 2 иона).

Ответы: 1) 1.71 m; 2) 18 г; 3) 3.33 m.

Моляльность критична в задачах на коллигативные свойства: понижение давления пара, осмос, замерзание и кипение. Например, чтобы рассчитать, на сколько градусов понизится точка замерзания раствора хлорида кальция для посыпки дорог, используют именно моляльность. Формула: ΔT = Kf × Cm × i, где i — число ионов.

Также моляльность применяется в физической химии для расчётов активности ионных растворов. Если нужно быстро перевести концентрацию в ppm (частей на миллион), поможет Калькулятор ppm концентрации.

Для перевода молярности в моляльность и наоборот можно использовать Калькулятор молярной концентрации и затем скорректировать с учётом плотности.