什麼是體積莫耳濃度轉重量莫耳濃度計算器?
這個工具可以把體積莫耳濃度(每公升溶液所含溶質莫耳數,mol/L)換算成重量莫耳濃度(每公斤溶劑所含溶質莫耳數,mol/kg)。這兩種濃度單位之所以不同,是因為體積莫耳濃度以整體溶液的體積為基準,重量莫耳濃度則只以溶劑的質量為基準。要在兩者之間轉換,必須知道溶液的密度以及溶質的莫耳質量。
使用方法
輸入體積莫耳濃度(M,單位 mol/L)、實測的溶液密度(ρ,單位 g/mL),以及溶質的莫耳質量(MW,單位 g/mol)。計算器會回傳以 mol/kg 表示的重量莫耳濃度,並一併顯示每公升溶液中所含的溶劑質量。
公式詳解
以 1 公升(1000 mL)溶液為例,它的總質量為 \(1000 \cdot \rho\) 公克,其中含有 \(M\) 莫耳的溶質,溶質質量為 \(M \cdot MW\) 公克。因此溶劑的質量就是(\(1000 \cdot \rho - M \cdot MW\))公克 =(\(1000 \cdot \rho - M \cdot MW\))/1000 公斤。重量莫耳濃度即為溶質莫耳數除以溶劑公斤數:
$$m = \frac{1000 \cdot \text{M (mol/L)}}{1000 \cdot \text{$\rho$ (g/mL)} - \text{M} \cdot \text{MW (g/mol)}}$$
實際範例
一份 1 mol/L 的 NaCl 溶液(MW = 58.44 g/mol),密度為 1.05 g/mL。溶劑質量為 \((1000 \times 1.05 - 1 \times 58.44)/1000 = 0.99156\) 公斤。重量莫耳濃度 = \(1 / 0.99156 \approx\) 1.0085 mol/kg。由於部分溶液質量來自溶質,因此重量莫耳濃度會略大於體積莫耳濃度。
常見問題
為什麼體積莫耳濃度和重量莫耳濃度會不一樣?體積莫耳濃度以溶液體積為基準(會隨溫度變化),重量莫耳濃度則以溶劑質量為基準(不受溫度影響),所以兩者只有在非常稀的水溶液中才會接近相等。
該用哪個密度?請使用整體溶液的實測密度,而不是純溶劑的密度。
計算結果可能出現負值或無法定義嗎?如果 \(M \cdot MW\) 大於 \(1000 \cdot \rho\),代表輸入的數據在物理上互相矛盾,請重新確認莫耳質量與密度是否正確。