La concentración molar (también llamada molaridad , concentración de cantidad o concentración de sustancia ) es una medida de la concentración de una especie química , en particular, de un soluto en una solución , en términos de cantidad de sustancia por unidad de volumen de solución. En química , la unidad más comúnmente utilizada para la molaridad es el número de moles por litro , teniendo el símbolo de unidad mol/L o mol / dm 3 en unidades SI. Una solución con una concentración de 1 mol/L se dice que es 1 molar , comúnmente designada como 1 M o 1 M. La molaridad a menudo se representa entre corchetes alrededor de la sustancia de interés; por ejemplo, la molaridad del ion hidrógeno se representa como [H + ].
La concentración molar o molaridad se expresa más comúnmente en unidades de moles de soluto por litro de solución . [1] Para uso en aplicaciones más amplias, se define como cantidad de sustancia de soluto por unidad de volumen de solución, o por unidad de volumen disponible para la especie, representada por minúsculas : [2]
Aquí, es la cantidad de soluto en moles, [3] es el número de partículas constituyentes presentes en el volumen (en litros) de la solución y es la constante de Avogadro , definida desde 2019 como exactamente 6,022 140 76 × 10 23 mol −1 . La razón es la densidad numérica .
En termodinámica, el uso de la concentración molar a menudo no es conveniente porque el volumen de la mayoría de las soluciones depende ligeramente de la temperatura debido a la expansión térmica . Este problema suele resolverse introduciendo factores de corrección de temperatura o utilizando una medida de concentración independiente de la temperatura, como la molalidad . [3]
La cantidad recíproca representa la dilución (volumen) que puede aparecer en la ley de dilución de Ostwald .
Si una entidad molecular se disocia en solución, la concentración se refiere a la fórmula química original en solución, la concentración molar a veces se llama concentración formal o formalidad ( F A ) o concentración analítica ( c A ). Por ejemplo, si una solución de carbonato de sodio ( Na 2 CO 3 ) tiene una concentración formal de c ( Na 2 CO 3 ) = 1 mol/L, las concentraciones molares son c ( Na + ) = 2 mol/L y c ( CO2-3) = 1 mol/L porque la sal se disocia en estos iones. [4]
En el Sistema Internacional de Unidades (SI), la unidad coherente para la concentración molar es mol / m 3 . Sin embargo, la mayor parte de la literatura química utiliza tradicionalmente mol / dm 3 , que es lo mismo que mol / L . Esta unidad tradicional a menudo se llama molar y se denota con la letra M, por ejemplo:
El prefijo SI " mega " (símbolo M) tiene el mismo símbolo. Sin embargo, el prefijo nunca se usa solo, por lo que "M" denota inequívocamente molar. Los submúltiplos, como "milimolar" (mM) y "nanomolar" (nM), constan de la unidad precedida por un prefijo SI :
La conversión a concentración numérica viene dada por
¿Dónde está la constante de Avogadro ?
La conversión a concentración de masa viene dada por
¿Dónde está la masa molar del constituyente ?
La conversión a fracción molar viene dada por
donde es la masa molar promedio de la solución, es la densidad de la solución.
Se puede obtener una relación más simple considerando la concentración molar total, es decir, la suma de las concentraciones molares de todos los componentes de la mezcla:
La conversión a fracción de masa viene dada por
Para mezclas binarias, la conversión a molalidad es
donde el solvente es la sustancia 1 y el soluto es la sustancia 2.
Para soluciones con más de un soluto, la conversión es
La suma de las concentraciones molares da la concentración molar total, es decir, la densidad de la mezcla dividida por la masa molar de la mezcla o, con otro nombre, el recíproco del volumen molar de la mezcla. En una solución iónica, la fuerza iónica es proporcional a la suma de la concentración molar de sales.
La suma de productos entre estas cantidades es igual a uno:
La concentración molar depende de la variación del volumen de la solución debido principalmente a la expansión térmica. En pequeños intervalos de temperatura, la dependencia es
donde es la concentración molar a una temperatura de referencia, es el coeficiente de expansión térmica de la mezcla.
El volumen de dicha solución es 104,3 ml (el volumen se puede observar directamente); su densidad se calcula en 1,07 (111,6 g/104,3 ml)
Por tanto, la concentración molar de NaCl en la solución es
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