Vad är lösningskoncentration?

Lösningar är homogena blandningar som resulterar från upplösning, på molekylär nivå, av en eller flera ”lösta ämnen” i ”lösningsmedlet” – det upplösande mediet. Lösningsmedlet kan också bestå av mer än en substans, så länge de också löser sig i varandra. I vanlig användning avser ordet lösning ämnen lösta i ett flytande lösningsmedel, även om den breda användningen av ordet inte är så begränsad. Forskare kallar kvantitet eller rikedom av lösta ämnen i en lösning för dess lösningskoncentration. Det finns ett antal sätt att kvantifiera – eller tilldela ett numeriskt värde till – lösningskoncentration.

Metoder som används för att rapportera koncentration varierar, beroende på om användningen är vetenskaplig eller inte – och ibland beroende på den specifika vetenskapen. Särskilt bland analytiska kemister är den vanligaste enheten för att rapportera lösningskoncentration ”molaritet”. Denna term härrör från ordet ”mol”, som syftar på en viss förenings molekylvikt i gram. Det kan lätt ses att, eftersom deras molekylvikter skiljer sig, är en mol socker inte lika i vikt som en mol salt.

Tänk på hur en enmolar lösning av bordssalt framställs. Natriumklorid har den kemiska formeln NaCl – det är reaktionsprodukten som produceras genom att kombinera natrium (Na) metall med klor (Cl) gas. Atomvikten för natrium är 22.99; klor atomvikt är 35.45. Enkel tillsats ger saltets molekylvikt som 58.44 – det vill säga en mol NaCl väger 58.44 gram. Att lösa denna mängd NaCl i vatten för att göra en liter (1.06 liter) lösning resulterar i en exakt en molär lösning (1.0 M).

Mer sällan kan lösningskoncentrationen uttryckas i termer av ”normalitet” eller ”molalitet”. Definitionen för normalitet skiljer sig inte mycket från den för molaritet, men innehåller begreppet ”ekvivalenter”. Som ett exempel, en lösning som är 1.0 molar i fosforsyra (H3PO4), eftersom den producerar tre vätejoner för varje molekyl av fosforsyra, är 3.0 normal (3.0 N). Även om det till en början kan verka fördelaktigt att använda normalitet istället för molaritet som standard för lösningskoncentration, är normalitet inte en absolut term, utan beror på användningen av lösningen. Av denna anledning har International Union of Pure and Applied Chemistry uppmanat till att upphöra med normalitet vid uttryck av lösningskoncentration.

Molalitet används ännu mer sällan än normalitet. En lösning är en molal (1.0 m) om den består av en mol löst ämne löst i ett kilogram – inte lösning – utan lösningsmedel. Till en början kan det tyckas att molalitet inte ger några särskilt värdefulla egenskaper som gör den användbar som en term för lösningskoncentration. Det handlar dock inte om volym, utan bara vikt – för både löst ämne och lösningsmedel. Detta betyder att molalitet inte är temperaturberoende, vilket gör den till den valda enheten inom de områden av kemi som involverar ”koligativa” egenskaper – de egenskaper som involverar antal partiklar.