Concentratie

Een mol heeft als hoeveelheid in het laboratorium een paar nadelen:

Het is vaak een ontzettend grote hoeveelheid. Van een stof als keukenzout valt het nog mee: 58.44 gram. Maar van kristalsuiker is dat 342 gram, en van vet in boter al 890 gram. En die twee laatste stoffen zijn nog maar kleintjes in de moleculen waar de biologie mee werkt. Je kunt veel makkelijker met millimol (mmol, één duizendste mol) of bij echte grote moleculen met micromol (μmol. één miljoenste mol) werken.
Een tweede nadeel is het netjes afwegen van die hoeveelheden: kristalletje er bij, korreltje er weer van af.

Beide problemen kun je (letterlijk) oplossen door met een oplossing te werken. Door 58.44 gram keukenzout, dus 1.00 mol, in één liter water op te lossen, kun je het zout makkelijk in kleine delen van een mol afmeten en gebruiken. Neem je maar een halve liter van die oplossing, dan heb je ook maar een halve mol zout. Neem je maar 1 mL oplossing, dan heb je ook 1 mmol zout.

Uiteraard hoef je niet steeds een hele mol in een liter te doen, en je hoeft ook niet steeds een hele liter water te gebruiken. Je kunt ook maar 0.05 mol zout in 0.250 liter doen.

1 mol = heel veel

Je hebt nu nog wel een maat nodig om aan te geven hoeveel zout er in de oplossing zit. In het laboratorium wordt hiervoor meestal de mol.L^-1 (mol/L, mol per liter) gebruikt. Je geeft steeds op hoeveel mol je nodig zou hebben om een hele liter van de oplossing te maken.

Dat wil dus niet zeggen dat je steeds een hele liter maakt (je kunt ook minder maken), of maar één liter maakt. Net zo als een snelheidsmaniak een bekeuring krijgt voor een snelheid van 200 km/uur zonder in één uur 200 km afgelegd te hebben, drie en een halve kilometer in een minuut is ook genoeg, geldt dat ook voor concentraties.

Concentratie is daarmee net zo iets als snelheid. Voor snelheid deel je de afgelegde weg door de tijd die je ervoor nodig hebt, voor concentratie deel je het aantal mol door het volume waar het inzit.

Concentratie wordt weergegeven in het aantal mol per liter oplossing.

{\ce {concentratie\ =\ {\frac {aantal\ mol}{volume}}}}

Concentratie

mol.L^-1

Voorbeeld 1

In het voorbeeld hierboven van 0.05 mol zout in 0.250 liter water wordt de concentratie dan:

{\ce {concentratie\ =\ {\frac {0,05\ mol}{0,25L}}\ =\ 0,20mol/L}}

Voorbeeld 2

Vaak moet je het aantal mol eerst uitrekenen: Je lost 2.00 gram natriumhydroxyde op in 4.00 liter water. Bereken de concentratie in mol/L.

Je kunt de vergelijking voor de concentratie meteen opschrijven, zonder direct getallen in te vullen:

{\ce {c\ =\ {\frac {aantal\ mol_{Natriumhydroxide}}{volume\ oplossing}}}}

verg. 1

Je kunt vergelijking 1 uitrekenen als je het aantal mol weet, want het volume is in de opgave gegeven. Maar je weet alleen over welke stof het gaat en de massa daarvan: 2.00 gram natriumhydroxide. Als je weet over welke stof het gaat, kun je ook de molaire massa uitrekenen en de formule voor de molaire massa gebruiken:

{\ce {M\ =\ {\frac {massa}{aantal\ mol}}}}

verg. 2

Deze vergelijking rekent alleen niet uit wat je nodig hebt, je moet hem ombouwen. Je kunt hiervoor de wiskunde gebruiken of het 2-3-6-ezelsbruggetje. Je vindt dan:

{\ce {aantal\ mol\ =\ {\frac {massa_{natriumhydroxide}}{Molaire\ massa_{natriumhydroxide}}}}}

Meestal wordt voor de afgewogen massa een kleine letter "m" gebruikt. Voor de molaire massa wordt de hoofdletter "M" gebruikt en voor het aantal mol de kleine letter "n". Om aan te geven over welke massa of molaire massa het gaat wordt de formule van de stof als subscript bij het symbool gezet. Bovenstaande vergelijking wordt dan:

{\ce {n_{NaOH}\ = \ {\frac {m_{NaOH}}{M_{NaOH}}}}}

verg. 3

De massa natriumhydroxide weet je (2.00 gram), dus vergelijking 3 kun je uitrekenen als je de molaire massa weet. Dat is een kwestie van de verschillende molaire massa's van de elementen bij elkaar tellen:

{\ce {M_{NaOH}\ =\ M_{Na}\ +\ M_{O}\ +\ M_{H}}}

verg. 4

Vergelijking 4 uitrekenen is niet moeilijker dan de verschillende massa's in de tabel opzoeken. Met het resultaat kun je vergelijking 3 uitrekenen. Met het resultaat daarvan, het aantal mol, kun je nu vergelijking 1 uitrekenen.

Gebruik de knop [Ans] op je rekenmachine om het resultaat van de vergelijkingen 4 en 3 in vergelijking 3 en 1 in te vullen.

Als je het goed hebt gedaan vind je een concentratie van 0,0125 mol/L.