Γραμμομοριακότητα κατ΄ όγκο

Η γραμμομοριακότητα κατ΄ όγκο ενός διαλύματος ή Molarity ή μοριακότητα κατ'όγκο (μονάδες : mol/L ή molar ή M) δηλώνει τον αριθμό των moles μιας διαλυμένης ουσίας ανά λίτρο διαλύματος. Η συγκέντρωση συμβολίζεται με C ή με [διαλυμένη ουσία] και δίνεται από τη σχέση :

C={\frac {n}{V}}

όπου :

n

= τα moles της διαλυμένης ουσίας (mol)

V

= ο όγκος του διαλύματος (L)

Απαραίτητη προϋπόθεση βέβαια για να έχει νόημα η έννοια της συγκέντρωσης είναι η διαλυμένη ουσία να μην αντιδρά με το διαλύτη. Αν υπάρχουν πολλές διαλυμένες ουσίες, τότε η συγκέντρωση αναφέρεται χωριστά σε κάθε διαλυμένη ουσία και μπορεί να είναι διαφορετική για κάθε μια απ' αυτές.
Η παρασκευή ενός διαλύματος γνωστής συγκέντρωσης κάποιας καθαρής στερεάς ουσίας σε υγρό διαλύτη, συνεπάγεται τη ζύγιση με ακρίβεια της ουσίας που πρόκειται να διαλυθεί και την προσθήκη της σε ογκομετρική φιάλη με μικρή ποσότητα (λιγότερη των 1000 mL) διαλύτη. Μετά τη διάλυση της ουσίας, προστίθεται καθαρός διαλύτης μέχρι τη χαραγή της φιάλης.
Αν θέλουμε να παρασκευάσουμε διάλυμα γνωστής συγκέντρωσης κάποιας υγρής ουσίας σε υγρό διαλύτη, πρέπει πρώτα να υπολογίσουμε τη μάζα της ουσίας από τη συγκέντρωση και μετά μέσω της πυκνότητας να υπολογίσουμε τον όγκο της ουσίας που θα μεταφέρουμε σε ογκομετρική φιάλη, στην οποία θα προσθέσουμε καθαρό διαλύτη μέχρι τη χαραγή.
Η συγκέντρωση, αλλά και κάθε άλλη έκφραση περιεκτικότητας ενός διαλύματος, δε μεταβάλλεται σε επιμέρους τμήματα του διαλύματος. Αυτό σημαίνει ότι αν διαθέτουμε π.χ. 300 mL διαλύματος 2 Μ και απομονώσουμε π.χ. 200 mL από το διάλυμα αυτό, η συγκέντρωση στο τμήμα των 200 mL αλλά και στα υπόλοιπα 100 mL θα παραμείνει 2 Μ.
Παραδείγματα :

Ένα διάλυμα νιτρικού οξέος (ΗΝΟ₃) 0,2 Μ περιέχει διαλυμένα 0,2 mol νιτρικού οξέος σε 1000 mL διαλύματος. Για τη συγκέντρωση του διαλύματος αυτού χρησιμοποιείται και ο συμβολισμός C = 0,2 Μ ή C = 0,2 mol/L ή [ΗΝΟ₃] = 0,2 Μ.
Για να παρασκευάσουμε υδατικό διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου (NaOH) 0,01 Μ αρκεί να διαλύσουμε 0,01 mol NaOH (που είναι 0,4 g) σε 1000 mL νερού. Ο όγκος του νερού δεν θα αλλάξει αισθητά, οπότε το διάλυμα θα έχει όγκο 1000 mL.
'Οταν σε ένα διάλυμα περιέχονται 2 mol διαλυμένης ουσίας σε 4 L διαλύματος, η συγκέντρωση είναι C = 2/4 = 0,5 mol/L.
Νερό μάζας 1 Kg σε συνηθισμένες συνθήκες έχει πυκνότητα 1 Kg/L. Άρα ο όγκος του θα είναι 1 L. Το νερό έχει σχετική μοριακή μάζα 18,0153 και επομένως τα moles στα 1000 g θα είναι 1000/18,0153 = 55,5 mol. Έτσι, η συγκέντρωση του νερού σε καθαρό νερό είναι C = 55,5/1 = 55,5 mol/L.

Μονάδες

Στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων (SI) η μονάδα συγκέντρωσης είναι mol/m³. Η μονάδα αυτή δε χρησιμοποιείται στην πράξη και αντικαθίσταται από το mol/dm³, που είναι ταυτόσημο με το mol/L. Αυτή η μονάδα συχνά συμβολίζεται με το κεφαλαίο γράμμα Μ. Έτσι έχουμε :

mol/m³ = 10^-3 mol/dm³ = 10^-3 mol/L = 10^-3 M = 1 mM

Οι εκφράσεις "millimolar" και "micromolar" αναφέρονται στο mM και στο μM (10^-3 mol/L and 10^-6 mol/L), αντίστοιχα.
Στην παρασκευή φαρμάκων όπου η συγκέντρωση της δραστικής ουσίας είναι κρίσιμο μέγεθος, χρησιμοποιούνται υποπολλαπλάσια όπως χιλιοστό του mole/λίτρο (mmol/L, mM), εκατομμυριοστό του mole/λίτρο (μmol/L, μM) ή δισεκατομμυριοστό του mole/λίτρο (nmol/L, nM).

Όνομα	Συμβολισμός	Συγκέντρωση
Υποπολλαπλάσια συγκέντρωσης
Millimolar	mM	10^-3 Μ
Micromolar	μM	10^-6 Μ
Nanomolar	nM	10^-9 Μ
Picomolar	pM	10^-12 Μ
Femtomolar	fM	10^-15 Μ
Attomolar	aM	10^-18 Μ
Zeptomolar	zM	10^-21 M
Yoctomolar	yM	10^-24 M (1 μόριο σε 1.6 L)

Αραίωση - Συμπύκνωση διαλύματος

Όταν ένα διάλυμα αραιώνεται με προσθήκη καθαρού διαλύτη, η συγκέντρωσή του μειώνεται διότι η ίδια διαλυμένη ουσία είναι διαλυμένη πλέον σε μεγαλύτερο όγκο. Σ' αυτή την περίπτωση η συγκέντρωση μπορεί να υπολογισθεί από τη σχέση :

C_{1}\cdot V_{1}=C_{2}\cdot V_{2}

όπου : C₁ = η συγκέντρωση του αρχικού διαλύματος πριν την αραίωση (M)
V₁ = ο όγκος του αρχικού διαλύματος (L)
C₂ = η συγκέντρωση του αραιωμένου διαλύματος (M)
V₂ = ο όγκος του αραιωμένου διαλύματος (L)
Ισχύει : $V_{2}=V_{1}+V$ όπου V o όγκος του διαλύτη που προστέθηκε για να επιτευχθεί η αραίωση.
Όταν ένα διάλυμα συμπυκνώνεται, η συγκέντρωσή του αυξάνεται διότι η ίδια ποσότητα διαλυμένης ουσίας βρίσκεται σε μικρότερο όγκο. Η συμπύκνωση ενός διαλύματος επιτυγχάνεται συνήθως με εξάτμιση διαλύτη και η συγκέντρωσή του μπορεί να υπολογισθεί από την ίδια σχέση :

C_{1}\cdot V_{1}=C_{2}\cdot V_{2}

όπου : C₁ = η συγκέντρωση του αρχικού διαλύματος πριν τη συμπύκνωση (M)
V₁ = ο όγκος του αρχικού διαλύματος (L)
C₂ = η συγκέντρωση του συμπυκνωμένου διαλύματος (M)
V₂ = ο όγκος του συμπυκνωμένου διαλύματος (L)
Ισχύει : $V_{2}=V_{1}-V$ όπου V o όγκος του διαλύτη που αφαιρέθηκε.
Αν η συμπύκνωση πραγματοποιείται με προσθήκη διαλυμένης ουσίας, τότε για να υπολογίσουμε τη συγκέντρωση του συμπυκνωμένου διαλύματος χρησιμοποιούμε τη σχέση : $C={\frac {n}{V}}$ όπου n είναι τα συνολικά moles δηλ. αυτά που υπήρχαν αρχικά και αυτά που προστέθηκαν.

Ανάμιξη διαλυμάτων

Όταν ανακατεύονται διαλύματα της ίδιας ουσίας με συγκεντρώσεις C₁, C₂, C₃ κλπ. και όγκους V₁, V₂, V₃ κλπ. αντίστοιχα, τότε το τελικό διάλυμα θα έχει όγκο V που θα είναι το άθροισμα των όγκων των αρχικών διαλυμάτων και συγκέντρωση C. Τα προηγούμενα μεγέθη συνδέονται με τη σχέση :

C_{1}\cdot V_{1}+C_{2}\cdot V_{2}+C_{3}\cdot V_{3}+...=C\cdot V

Ισχύει : $V=V_{1}+V_{2}+V_{3}+...$

Δείτε επίσης

Πηγές

Βασιλικιώτης Γ. Σ. "Ποσοτική Ανάλυση", Θεσσαλονίκη 1980.
Μπαζάκης Ι. Α. "Γενική Χημεία", Αθήνα.
Μανουσάκης Γ.Ε. "Γενική και Ανόργανη Χημεία", Τόμοι 1ος και 2ος, Θεσσαλονίκη 1981.
Μανωλκίδης Κ., Μπέζας Κ. "Χημικές Αντιδράσεις", Αθήνα 1976.
Γιαννακουδάκης Δ. Α. "Φυσική Χημεία Ομογενών και Ετερογενών Συστημάτων", Θεσσαλονίκη 1986.