质量摩尔浓度是什么意思

质量摩尔浓度是什么意思

质量摩尔浓度（Molality）是化学中用于表示溶液浓度的一种物理量，它描述了溶质的物质的量与溶剂质量之间的关系。

定义与公式

质量摩尔浓度 $b$（或 $m$）定义为溶质的物质的量（$n_{\text{溶质}}$）除以溶剂的质量（$m_{\text{溶剂}}$），单位是 mol/kg（摩尔每千克）。

例如：
将 0.5 mol 的蔗糖溶解在 1 kg 水中，该溶液的质量摩尔浓度就是 0.5 mol/kg。

与物质的量浓度（摩尔浓度）的区别

物质的量浓度（Molarity）$c$ 是溶质的物质的量除以 溶液的体积（单位通常为 mol/L），而质量摩尔浓度是除以 溶剂的质量。
关键区别：

质量摩尔浓度不受温度影响（因为质量不随温度变化），而物质的量浓度会随温度改变（体积受热胀冷缩影响）。

质量摩尔浓度在涉及沸点升高、凝固点降低等依数性计算时更方便，因为这些性质直接取决于溶质粒子数与溶剂质量的比例。

举例

计算：
将 58.5 g NaCl（1 mol）溶解在 1 kg 水中，质量摩尔浓度 = $1 \, \text{mol/kg}$。
（注意：若考虑 NaCl 完全电离，依数性计算中需乘以粒子数因子 i ≈ 2，但浓度定义中仍用 1 mol/kg）

对比：
若将 1 mol NaCl 溶于水并配成 1 L 溶液，其物质的量浓度约为 1 mol/L，但质量摩尔浓度需要知道溶剂的质量。
假设溶液密度 ≈ 1.1 kg/L，则溶剂质量 ≈ 1100 g - 58.5 g ≈ 1041.5 g = 1.0415 kg，质量摩尔浓度 ≈ $1 / 1.0415 \approx 0.96 \, \text{mol/kg}$。

主要应用

物理化学实验：凝固点降低法测分子量（因为 $\Delta T_f = K_f \cdot b$）。

热力学计算：活度、稀溶液性质研究。

温度变化较大的实验：避免体积变化导致的浓度不确定度。

简而言之，质量摩尔浓度是一个基于溶剂质量的浓度单位，在科学研究和工程中用于需要精确、温度无关的浓度表达的场合。