Kepekatan dan kemolaran larutan

Halaman ini meliputi satu standard kandungan Tingkatan 4 sahaja: kepekatan dan kemolaran larutan. Ia menukar idea kualitatif larutan “pekat” atau “cair” menjadi nombor yang tepat, yang kemudian anda gunakan dalam setiap pengiraan pentitratan dan pencairan kemudian dalam bab. Dua unit diperiksa, gram per desimeter padu dan mol per desimeter padu, jadi kemahirannya ialah mengetahui kedua-duanya dan menukar dengan bersih antaranya.

Apa maksud kepekatan

Kepekatan sesuatu larutan ialah kuantiti bahan terlarut yang dilarutkan dalam isi padu larutan tertentu. Ada dua cara menyatakannya dalam Kimia SPM (kod 4541):

• Kepekatan dalam g dm⁻³, jisim bahan terlarut (dalam gram) yang dilarutkan dalam 1 dm³ larutan.
• Kemolaran (kepekatan molar) dalam mol dm⁻³, bilangan mol bahan terlarut yang dilarutkan dalam 1 dm³ larutan.

Unit dm³ (desimeter padu) ialah isi padu yang sama dengan satu liter, dan 1 dm³ = 1000 cm³. Kerana kebanyakan isi padu makmal disukat dalam cm³, menukar cm³ kepada dm³ (bahagi dengan 1000) ialah langkah yang paling kerap pelajar lupa.

Dua formula utama

Kepekatan dalam gram per desimeter padu ialah:

Kepekatan (g dm⁻³) = jisim bahan terlarut (g) ÷ isi padu larutan (dm³)

Kemolaran ialah idea yang sama tetapi dikira dalam mol:

Kemolaran (mol dm⁻³) = bilangan mol bahan terlarut (mol) ÷ isi padu larutan (dm³)

Kedua-duanya menggunakan isi padu larutan, bukan isi padu air yang ditambah, perbezaan kecil tetapi penting.

Menghubungkan dua unit

Kerana mol dan jisim dihubungkan oleh jisim molar, dua unit kepekatan dihubungkan dengan cara yang sama:

Kepekatan (g dm⁻³) = kemolaran (mol dm⁻³) × jisim molar (g mol⁻¹)

dan, disusun semula,

Kemolaran (mol dm⁻³) = kepekatan (g dm⁻³) ÷ jisim molar (g mol⁻¹)

Jadi resipi bagi mana-mana penukaran ialah: cari jisim molar, kemudian darab (mol → g) atau bahagi (g → mol). Ini tepatnya penghubung jisim–mol daripada bab Konsep Mol, digunakan per desimeter padu.

Contoh penyelesaian

Soalan. 4.0 g natrium hidroksida, NaOH, dilarutkan dalam air untuk membuat 250 cm³ larutan. Kira (a) kepekatan dalam g dm⁻³, (b) kemolaran dalam mol dm⁻³. [Ar: Na = 23, O = 16, H = 1]

Langkah 1, Tukar isi padu kepada dm³. Isi padu = 250 cm³ ÷ 1000 = 0.25 dm³.

Langkah 2, Kepekatan dalam g dm⁻³. Kepekatan = jisim ÷ isi padu = 4.0 g ÷ 0.25 dm³ = 16 g dm⁻³.

Langkah 3, Cari jisim molar NaOH. M = 23 + 16 + 1 = 40 g mol⁻¹.

Langkah 4, Kemolaran dalam mol dm⁻³. Kemolaran = kepekatan ÷ jisim molar = 16 ÷ 40 = 0.4 mol dm⁻³. (Semak: mol = 4.0 ÷ 40 = 0.1 mol; kemolaran = 0.1 ÷ 0.25 = 0.4 mol dm⁻³.)

Jawapan. (a) 16 g dm⁻³. (b) 0.4 mol dm⁻³.

Soalan latihan

Soalan. Larutan kuprum(II) sulfat, CuSO₄, mempunyai kemolaran 0.2 mol dm⁻³. (a) Kira kepekatannya dalam g dm⁻³. (b) Berapakah jisim CuSO₄ yang terdapat dalam 500 cm³ larutan ini? [Ar: Cu = 64, S = 32, O = 16]

Jawapan. Jisim molar CuSO₄ = 64 + 32 + (4 × 16) = 160 g mol⁻¹. (a) Kepekatan = kemolaran × jisim molar = 0.2 × 160 = 32 g dm⁻³. (b) Isi padu = 500 cm³ = 0.5 dm³; jisim = kepekatan × isi padu = 32 × 0.5 = 16 g (atau: mol = 0.2 × 0.5 = 0.1 mol; jisim = 0.1 × 160 = 16 g).

Petua peperiksaan

Tukar isi padu kepada dm³ sebelum anda membahagi, membahagi dengan isi padu dalam cm³ ialah punca tunggal terbesar markah hilang pada standard ini, dan ia menjadikan jawapan 1000 kali terlalu kecil. Tulis jisim molar dengan unitnya, g mol⁻¹, dan semak bahawa unit akhir anda sepadan dengan apa yang diminta soalan (g dm⁻³ atau mol dm⁻³). Jika soalan mencampurkan dua unit, tentukan yang mana ia mahu dahulu, kemudian tukar sekali di hujung dan bukan berulang-alik di tengah pengiraan.

Memilih laluan yang betul

Setiap soalan pada standard ini ialah rantaian pendek yang dibina daripada tiga kuantiti, jisim, mol dan isi padu, campur jisim molar. Gariskan apa yang diberi dan apa yang dikehendaki, kemudian pilih laluan terpendek. Jika diberi jisim dan isi padu serta diminta kemolaran, pergi jisim → mol (bahagi dengan jisim molar) → kemolaran (bahagi dengan isi padu dalam dm³). Jika diberi kemolaran dan diminta jisim dalam isi padu tertentu, pergi kemolaran × isi padu → mol → jisim (× jisim molar). Menyusun rantaian dalam langkah berlabel bermakna pemeriksa boleh memberi markah kaedah walaupun satu langkah aritmetik tergelincir.

Variasi biasa memberi anda kepekatan dan bertanya cara membuat larutan yang lebih cair atau lebih pekat, iaitu jambatan kepada standard seterusnya. Buat masa ini, tetapkan definisi: kepekatan ialah amaun per unit isi padu, kemolaran mengira amaun itu dalam mol, dan jisim molar ialah satu-satunya perkara yang anda perlukan untuk bergerak antara gram dan mol. Segala dalam pentitratan dan pencairan dibina atas tiga ayat ini.

Kedudukan dalam bab

Ini standard kandungan 6.3 bab Asid, Bes dan Garam. Ia membekalkan unit yang digunakan dalam larutan piawai, pencairan dan pentitratan, dan ia menggunakan semula kemahiran jisim–mol daripada bab Konsep Mol. Latih penukaran dalam contoh penyelesaian dan uji diri anda dengan soalan latihan. Dalam kelas 1-ke-1 Kimia SPM dalam talian kami, diajar dalam bahasa Inggeris, dari RM50/jam, guru kami melatih penukaran cm³-ke-dm³ sehingga automatik, kerana tabiat tunggal itu melindungi markah dalam setiap pengiraan kemudian dalam bab.

Ringkasan pantas

• Kepekatan = amaun bahan terlarut per isi padu larutan.
• Kepekatan (g dm⁻³) = jisim ÷ isi padu (dm³); kemolaran (mol dm⁻³) = mol ÷ isi padu (dm³).
• Tukar antara unit dengan jisim molar: g dm⁻³ = mol dm⁻³ × jisim molar.
• Sentiasa tukar cm³ kepada dm³ (÷ 1000) sebelum membahagi.