مول، جرم مولی و مولاریته
یاد میگیریم غلظت را چطور عدد کنیم و چرا شیمیدانها بهجای گرم، مول میشمارند.
در پایان این درس میتوانید
- بگویی مول چیست و چرا شمارش با آن راحتتر از گرم است.
- جرم مولی یک ترکیب را از جرم اتمی اجزایش حساب کنی.
- مولاریته را از مقدار ماده و حجم محلول به دست بیاوری.
- جرم لازم برای ساختن محلولی با غلظت معین را حساب کنی.
- رابطهٔ غلظت با شدت رنگ محلول را توضیح دهی.
اگر بگویم «ده گرم نمک در آب حل کن»، چند ذره نمک حل کردهای؟ نمیدانی، چون هر ذره جرم خودش را دارد. اما واکنش شیمیایی با ذرهها سر و کار دارد، نه با گرم. برای همین شیمیدانها واحدی ساختند که ذره میشمارد: مول.
مول یعنی یک دستهٔ بزرگ
یک مول از هر ماده، تعداد ثابتی ذره دارد — عددی بسیار بزرگ در حدود ۶ ضربدر ۱۰ به توان ۲۳. درست مثل «دوجین» که همیشه ۱۲ تاست، فرقی نمیکند تخممرغ باشد یا مداد. تفاوت اینجاست که یک مول از مواد مختلف، جرمهای مختلفی دارد.
جرم مولی
جرم یک مول از هر ماده را جرم مولی مینامیم و بر حسب گرم بر مول مینویسیم. آن را از جدول تناوبی میسازیم:
- نمک خوراکی: سدیم حدود ۲۳ بهعلاوهٔ کلر حدود ۳۵٫۵ میشود ۵۸٫۵ گرم بر مول.
- کات کبود: نزدیک ۱۶۰ گرم بر مول.
- شکر: نزدیک ۳۴۲ گرم بر مول، چون مولکول بزرگی است.
مولاریته: غلظت به زبان مول
M = n / V
مولاریته یعنی چند مول ماده در هر لیتر محلول حل شده است. توجه کن که مخرج، حجم محلول است نه حجم آب — چون خود ماده هم جا اشغال میکند.
یک مثال عددی حلشده
میخواهی نیم لیتر محلول کات کبود با غلظت ۱ مول بر لیتر بسازی. چند گرم کات کبود لازم داری؟
- مقدار ماده برابر غلظت ضربدر حجم است: ۱ ضربدر ۰٫۵ میشود ۰٫۵ مول.
- جرم برابر مقدار ماده ضربدر جرم مولی است: ۰٫۵ ضربدر ۱۶۰ میشود ۸۰ گرم.
پس ۸۰ گرم کات کبود را در آب حل میکنی و حجم را با آب به دقیقاً نیم لیتر میرسانی.
رنگ، سنجهٔ رایگان غلظت
محلول کات کبود آبی است و پرمنگنات بنفش. هرچه غلظت بالاتر برود رنگ پررنگتر میشود، چون در هر سانتیمتر از مسیر نور، ذرات بیشتری جلوی آن قرار میگیرند. دستگاهی به نام رنگسنج دقیقاً همین را اندازه میگیرد و از رویش غلظت را میگوید — بدون آنکه لازم باشد چیزی وزن شود.
نمک و شکر بیرنگاند، پس این روش برای آنها کار نمیکند. برای هر مسئله باید ابزار درستش را انتخاب کرد.
یک اشتباه رایج
خیلیها فکر میکنند برای ساختن یک لیتر محلول، باید ماده را در یک لیتر آب حل کرد. این غلط است. باید ماده را در مقدار کمتری آب حل کنی و بعد حجم کل را با آب به یک لیتر برسانی. چون خود ماده هم جا میگیرد؛ اگر ۸۰ گرم کات کبود در یک لیتر آب بریزی، حجم نهایی کمی بیشتر از یک لیتر میشود و غلظت کمتر از آنچه میخواستی درمیآید.
برای همین در آزمایشگاه از بالن ژوژه استفاده میکنند: ظرفی با گردن باریک و یک خط نشانه. ماده را ته آن حل میکنند و بعد تا خط، آب میریزند.
کجا به کار میآید
سرم بیمارستانی باید غلظتی دقیقاً برابر خون داشته باشد، وگرنه گلبولها متورم یا چروکیده میشوند. داروی تزریقی، کود گلخانه و محلول باتری همه با همین حساب ساخته میشوند. حتی در آشپزی هم بیآنکه بدانی همین کار را میکنی: نسبت نمک به آبِ ترشی، اگر کم باشد ترشی کپک میزند و اگر زیاد باشد سبزیجات چروکیده میشوند.
رابطههای کلیدی
مأموریت شبیهسازی
مقدار ماده و حجم را جدا جدا عوض کن و ببین کدامیک غلظت را بالا و کدام پایین میبرد.
- با کات کبود، ۰٫۵ مول و حجم ۰٫۵ لیتر شروع کن و مولاریته و جرم را یادداشت کن.
- مقدار ماده را دو برابر کن و بررسی کن مولاریته هم دو برابر میشود.
- مقدار ماده را برگردان و حجم را دو برابر کن؛ ببین مولاریته نصف میشود.
- مادهٔ حلشونده را به شکر تغییر بده و ببین با همان مقدار مول، جرم چقدر بیشتر میشود.
- با کات کبود، غلظت را کمکم بالا ببر و لحظهای را پیدا کن که شدت رنگ به بیشترین مقدار میرسد.
آزمون این درس
۵ پرسش چهارگزینهای. پس از ثبت، پاسخ درست و توضیح هر پرسش را میبینید. میتوانید هر چند بار که خواستید تلاش کنید؛ بهترین نمره در کارنامه ثبت میشود.