شیمی دنیایی از ترکیبات شیمیایی و محلول هاست. محلول های مختلف می توانند غلظت مختلفی از مواد را داشته باشند. برای انجام بسیاری از واکنش‌های شیمیایی یا انجام آزمایش، دانستن غلظت محلول امری ضروری بشمار می‌آید. دانستن غلظت در هر بخشی چه صنعتی و چه دارویی بسیار مهم است. یکی از واحدهای اندازه گیری غلظت مولاریتی یا غلظت مولار است. غلظت بر اساس مولاریتی یکی از رایج ترین واحد های غلظت در شیمی بشمار می آید. غلظت مولار یا مولاریتی نسبت مول های یک حل شونده در یک لیتر از محلول است که با علامت (M) شناخته می‌شود. واحد ملاریتی در سیستم بین المللی، مول بر سانتی متر مکعب و مول بر دسی متر مکعب است، اما مول بر لیتر هم واحد رایجی است. در ادامه این مقاله به فرمول مولاریتی و نحوه محاسبه آن در محلول ها می پردازیم. همچنین مزایا و معایب مولاریتی نیز در این مقاله بررسی خواهند شد.
نشریه علمی جهان شیمی فیزیک به بررسی بسیاری از مفاهیم علمی پرداخته است. در ادامه به بررسی یکی از مفاهیم مرتبط با غلظت می پردازیم. با ما با شناخت و بررسی مولاریتی همراه باشید.
فهرست
شناخت محلول ها و غلظت
محلول ها را درواقع می توان به عنوان مخلوطی همگن دانست. ترکیب یک محلول و خواص آن در تمامی حجم ماده یکسان است. محلول‌ها هم به شکل مصنوعی قابل تهیه‌اند و هم موارد بسیاری از آن‌ها در طبیعت یافته می‌شوند. محلول ها از اجزای تشکیل دهنده ساخته‌شده‌اند. مقادیر نسبی این اجزا در یک مخلوط با نام غلظت شناخته می‌شوند. جزئی از مخلوط همگن که غلظت آن به طور مشخص از سایر اجزای مخلوط بیشتر است را حلال می گویند. حلال محیطی خواهد بود برای سایر اجزا که در آن پراکنده یا حل شوند. محلول های آبی درواقع حلالشان آب است و بسیار هم فراوان هستند.
حال به واژه حل شونده می رسیم. ماده ای که در یک محلول، مقدار بسیار کمتری از آن نسبت به حلال وجود داشته دارد، حل‌شونده نامیده می شود. غلظت های حل شونده با عبارتی کیفی همچون رقیق و غلیظ توصیف می شود. همچنین غلظت محلول را می توان بر اساس مولاریتی یا غلطت مولار نیز بیان نمود. برای این منظور باید به مقدار مول ماده حل شونده دسترسی داشت.
تعریف و مفهوم مولاریتی
برای اندازه گیری و بیان غلظت یک محلول در علم شیمی روش های مختلفی وجود دارد. مولاریتی یکی از رایج ترین روش های بیان غلظت در علم شیمی بوده و در موارد مختلف کاربرد دارد. مولاریتی نسبت تعداد مول از یک جسم حل شده در یک لیتر محلول است. کمیت مولاریتی یا غلظت بر حسب مول، همان‌طور که از نامش پیداست، تعداد مول جز مورد نظر در یک ليتر محلول را نشان می‌دهد. مولاریتی را می توان طبق رابطه زیر به دست آورد:
حجم کل محلول به لیتر / تعداد مول های ماده حل شونده = مولاریتی
در فرمول ذکر شده، مول با نسبت جرم حل شونده بر جرم مولی حل شونده برابر است. شاید این سوال مطرح باشد که جرم مولی ترکیب چیست و چگونه محاسبه می گردد. برای دانستن این سوال و محاسبه مول و جرم مولی ترکیبات می توانید به مقاله‌ای کامل در رابطه با جرم مولی در نشریه علمی جهان شیمی فیزیک مراجعه نمایید.
محاسبه مولاریتی با جایگزینی (جرم مولی حل شونده /جرم حل شونده) به جای مول به صورت دیگری هم امکان پذیر خواهد بود. که در ادامه به آن فرمول نیز اشاره شده است.
(حجم حلال به لیتر) × (جرم مولی ماده حل شونده) / جرم ماده حل شونده = مولاریتی
واحد مولاریتی
اگر به فرمول بالا دقت کنید، متوجه می شوید که غلظت مولار یا مولاریتی در سیستم SI را می توان با واحد مول بر متر مکعب (mol/m3)، مول بر دسی متر مکعب (mol/dm3) بیان نمود. اما به طور معمول از واحد مول بر لیتر (mol/L) نیز برای بیان این غلظت استفاده می شود. در کشور ما ایران نیز از واحد مول بر لیتر برای بیان غلظت مولاریتی محلول ها استفاده می شود.
مزایا و معایب مولاریتی
مزایا
برای بیان غلظت استفاده از مولاریتی دو مزیت بزرگ دارد. اولین مزیت استفاده آسان و راحت مولاریتی است. در این حالت می توان املاح در گرم اندازه گیری و سپس به مول تبدیل نمود و در آخر در حجم مخلوط و بیان نمود.
مزیت دیگر مولاریتی در این است که از مجموع غلظت های مولی، غلظت مولار کل را می توان به دست آورد. این مزیت انجام محاسبات چگالی و قدرت یونی را ممکن می سازد.
معایب
از معایب غلظت مولار یا مولاریتی تاثیر پذیری آن نسبت به دما است و این می تواند باعث تغییر غلظت گردد. حجم مایعات تا حدود زیادی تحت تأثیر دما قرار دارد. بنابراین همه اندازه گیری ها باید در یک دما انجام شوند. اغلب می توان تمام اندازه گیری ها را در دمای اتاق انجام داد. با توجه به این مطلب بعد از محلول سازی و هنگام نوشتن مقدار مولاریتی، باید درجه حرارت را گزارش نمود. در ساختن محلول ها اگر از حلال گرم یا سرد استفاده شود، ممکن است کمی تغییر حالت یابد، اما محلول نهایی باید در دمای دیگری ذخیره سازی شود.
محاسبه مول و گرم با استفاده از مولاریتی
با توجه به تعاریف مولاریتی و توجه به معادله آن، این نتیجه حاصل می شود که می‌توان با استفاده از غلظت مولاریتی و پارامتر های دیگر، تعداد مول هر جز در محلول و یا حجم محلول را محاسبه نمود. جالب است بدانید وقتی که غلظت یک محلول بر اساس مولاریتی یا غلظت مولار بیان می شود، آنگاه محاسبه مقدار حل شونده در آن محلول بسیار ساده خواهد بود. برای مثال یک لیتر محلول ۴ مولار را در نظر بگیرید. این محلول ۴ مول ماده حل شده داراست. ۵۰۰ میلی لیتر از این محلول هم دارای ۲ مول ماده حل شده است. به همین ترتیب ۱۰۰ میلی لیتر از همین محلول نیز دارای دارای ۰٫۴ مول ماده حل شده خواهد بود.
نکات مهم در محاسبات مولاریتی
فرمول زیر را در نظر گرفته و سپس به نکات توجه نمایید.
وزن مولکولی / گرم حل شونده = تعداد مول مولکول حل شونده
- اگر حل شونده به صورت مولکولی باشد، تعداد مول مولکول مورد نظر باید در محاسبه درج شود. درواقع محاسبات باید بر مبنای آن صورت پذیرد.
- درصورتی که حل شونده یون باشد، در فرمول بالا به جای وزن مولکولی، وزن یون در فرمول درج شده و تعداد مول یون حل شونده به دست می آید.
- اگر حل شونده به صورت اتمی باشد، تعداد مول اتم مورد نظر از جایگزینی وزن اتمی به جای وزن مولکولی در فرمول بالا محاسبه می شود.
سخن آخر
در این مقاله به توضیح و بررسی یکی از واحد های غلظت به نام مولاریتی پرداخته شد. همچنین بسیاری از مباحث مرتبط با آن نیز شرح داده شد. نشریه علمی جهان شیمی فیزیک همواره با بررسی موارد پرکاربرد علمی سعی بر افزایش اطلاعات خواننده دارد. با ما همراه باشید.