مولالیته (Molality)، یا غلظت مولال (Molal) نوعی از غلظت می باشد که در علم شیمی برای تعیین غلظت محلول ها به کار می رود.
مولالیته که با نماد m نشان داده می شود، با تعداد مول های حل شونده در یک کیلوگرم حلال تعریف می شود.
تعریف و مفهوم مولالیته:
کمیت های زیادی برای بیان غلظت محلول در علم شیمی وجود دارند. به عنوان مثال از آنجایی که در آزمایشگاه، تهیه یک محلول مولار با سرعت و سادگی انجام می شود، بنابراین برای انجام کارهای معمولی و روزمره از مولاریته بهره می برند.
در حالی که برای انجام کارهای خیلی دقیق آزمایشگاهی و به خاطر کاهش دادن خطای حجم که در اثر تغییرات دما به وجود می آید، مولالیته را بر مولاریته ترجیح می دهند. زیرا همانطور که می دانید، متاسفانه غلظت مولار یا همان مولاریته با تغییر دما اندکی تغییر می کند.
لازم به ذکر است که تعدادی از خواص محلول ها به جای آنکه به ماهیت محلول وابسته باشند به غلظت ذرات ماده حل شده در آن بستگی دارند. بنابراین در محاسبات این خواص از جمله خواص کولیگاتیو، بهتر است از کمیت هایی استفاده شود که به دما وابسته نیستند.
بر خلاف مولاریته، مولالیته یک محلول معین با تغییر دما تغییر نمی کند. زیرا در این حالت محلول بر مبنای جرم اجزای سازنده آن تهیه شده است، در نتیجه تغییر دما، تغییری در وزن ایجاد نخواهد کرد.
در واقع مولال به نسبت تعداد مول از یک جسم حل شده به جرم حلال برحسب کیلوگرم گفته می شود. این کمیت نشان دهنده تعداد مول جز مورد نظر در یک کیلوگرم از حلال می باشد.با توجه به فرمول زیر مشخص می شود که مولال در سیستم SI با واحد مول بر کیلوگرم (mol/kg) گزارش می شود.
جرم حلال بر حسب کیلوگرم یا کیلوگرم حلال / تعداد مول های حل شونده = مولاریته
مثال:
مولالیته محلول 10 گرم سدیم هیدروکسید در 500 گرم آب چقدر است؟
مول یا گرم با استفاده از مولالیته:
لازم به ذکر است که با توجه به تعریف مولالیته و معادله مربوط به آن، می توان تعداد مول هر جز در محلول و یا جرم حلال را نیز محاسبه کرد. در واقع، تعداد مول جز مورد نظر در محلول برابر با حاصلضرب مولالیته آن جز در جرم حلال بر حسب کیلوگرم می باشد.
تهیه محلول های مولال:
برای تهیه یک محلول مولال از یک ترکیب مورد نظر، ابتدا جرم مولکولی ترکیب مورد نظر را محاسبه می کنید. بعد از آن، وزنی معادل جرم مولکولی به دست آمده را بر حسب گرم با ترازو دقیق وزن کرده و در 1000 گرم از حلال حل نمایید.
روش کار به این صورت است که در ابتدا یک بالن حجم سنجی یک لیتری انتخاب می شود. سپس آن را تا خط نشانه یک لیتر با حلال پر می کنند و بعد به آن یک مول از حل شونده مورد نظر اضافه نموده و هم می زنند. به همین جهت محلول های یک مولال جرم بیشتری نسبت به محلول های یک مولار دارند، بنابراین مقداری رقیقتر می باشند زیرا در حقیقت حجم بیشتری دارند.
به عنوان مثال برای تهیه یک محلول 1 مولال از اسید سولفوریک باید میزان گرم 98/08 (وزن مولکولی اسید سولفوریک برابر با 98/08 می باشد) از اسید سولفوریک را برداشته و در یک کیلوگرم آب حل کنید.
لازم به ذکر است که به طور معمول در آزمایشگاه ها برای تهیه محلول های مولال از محلول های غلیظ اسید یا باز استفاده می کنند. در واقع در این حالت، ابتدا با استفاده از رابطه چگالی و بازآرایی آن وزن را به حجم تبدیل می کنند.
از این رو حجم معین و مشخصی از محلول را که برابر با وزن مولکولی آن محلول می باشد، به وسیله وسایل حجم سنجی مانند پیپت یا استوانه مدرج برداشته و در نهایت در 1000 گرم آب حل می کنند تا یک محلول مولال به دست آید. نوجه داشته باشید که دقت محاسبات به دقیق بودن غلظت محلول های مولال وابسته می باشد، در حقیقت به دقیق بودن ترازوی مورد استفاده و همچنین دقت وسایل حجم سنجی بستگی دارد.
در تهیه محلول های مولال، حجم نهایی محلول به دست آمده اهمیت چندانی ندارد. زیرا در تمامی محلول های آبی یک مولال تهیه شده، از حل شدن اجزای مورد نظر مختلف در 1000 گرم آب، حجم های متفاوتی به دست می آید. توجه داشته باشید که تمامی این محلول ها کسرهای مولی یکسانی از مواد حل شده و حلال دارند.
از طرفی، در محلول های خیلی رقیق آبی، به دلیل آنکه چگالی آب در 25 درجه سانتیگراد در حدود یک می باشد، بنابراین مولالیته تقریبا با مولاریته برابر می باشد. زیرا با توجه به رابطه دانسیته، یک کیلوگرم آب به طور تقریبی حجمی برابر با یک لیتر اشغال می کند. لازم به ذکر است که این تقریب در محلول های غلیظ، حلال هایی غیر از آب و یا وقتیکه دمای محلول تغییر کند (به دلیل تغییر چگالی محلول) معتبر نمی باشد.
مزیت محلول های مولال:
اشکال غلظت هایی که بر اساس حجم محلول محاسبه می شوند (مانند مولاریته و نرمالیته) اینست که این چنین غلظت هایی با تغییر دما اندکی تغییر می کنند. اما بر عکس آنها مولالیته مستقل از درجه حرارت می باشد، زیرا محلول های مولال بر اساس جرم اجزای سازنده آن تهیه می شوند. همانطور که می دانید جرم با دما تغییر نمی کند. از این رو، از یک محلول یک مولال که در 30 درجه سانتیگراد تهیه شده است، می توان در 100 درجه نیز به شرطی که هیچ مقدار از ماده حل شده یا حلال آن بر اثر گرما از بین نرود، استفاده کرد.
کاربرد مولالیته:
بیشترین استفاده از مولالیته برای تعیین غلظت محلول های غلیظ و یا زمان هایی که دمای محلول تغییر کند (زیرا همان طور که می دانید جرم حل شونده و یا حلال بر اثر تغییر دما تغییر نمی کند) می باشد. علاوه بر موارد ذکر شده، از مولالیته در موارد اندازه گیری نقطه جوش، اندازه گیری نقطه ذوب و مطالعه خواص کولیگاتیو نیز کمک می گیرند.
همچنین غلظت محلول هایی که حلال آنها غیر از آب باشد نیز معمولا با مولالیته بیان می شوند. اگر حلال به کار رفته در این محلول ها یکسان باشد، بنابراین کسر مولی جز حل شده و کسر مولی حلال در همه محلول های یک مولال یکسان خواهد بود.
حال توجه داشته باشید که در یک محلول یک مولال از محلول تترا کلرید کربن، کسر مولی جز حل شده 0/133 و کسر مولی حلال برابر با 0/867 می باشد. از آنجایی که وزن مولکولی تتراکلرید کربن با وزن مولکولی آب برابر و یکسان نمی باشد، پس تعداد مول های تتراکلرید کربن در یک کیلوگرم آن برابر با تعداد مول های آب در یک کیلوگرم آب نخواهد بود.
تفاوت بین مولالیته و مولاریته:
در هنگام تهیه محلول 1 مولار، در ابتدا 1 مول از ماده مورد نظر را در بالن ژوژه می ریزند، سپس و کم کم تا حجم 1000 میلی لیتر به آن آب اضافه می کنند. در حالی که برای تهیه محلول 1 مولال، در ابتدای کار 1000 گرم از آّب را برداشته و سپس به آن 1 مول از ماده مورد نظر را اضافه می کنند. از این جهت، محلول 1 مولال جرم بیشتری نسبت به محلول 1 مولار دارد و چون حجم بیشتری دارد پس مقداری رقیق تر می باشد.
می توان با یک مثال ساده تفاوت مولاریته و مولالیته را به خوبی متوجه شد. یک لیتر محلول 1 مولار و همچنین یک لیتر محلول 1 مولال سدیم هیدرو اکسید (سود سوز آور) تهیه نمایید. جرم مولی سدیم هیدرو اکسید برابر با 40 گرم می باشد.
تهیه محلول یک مولار:
در ابتدا یک بالن ژوژه یک لیتری انتخاب کرده و آن را تا نیمه با آب مقطر پر می کنند. یک مول (چهل گرم) سدیم هیدرو اکسید را به بالن اضافه نموده و هم می زنند تا کاملا حل شود. در نهایت با آب مقطر آن را به حجم یک لیتر می رسانند.
تهیه محلول یک مولال:
در ابتدا یک بالن ژوژه یک لیتری انتخاب کرده و آن را تا خط نشانه یک لیتر با آب مقطر پر می کنند. توجه داشته باشید یک لیتر تمام پر می شود، زیرا چگالی آب برابر با 1 است، پس یک لیتر آن یک کیلوگرم می شود. یک مول (چهل گرم) سدیم هیدرو اکسید را به بالن اضافه نموده و هم می زنند تا کاملا حل شود. در اینجا مقدار محلول از خط نشانه بالاتر می رود و وزن نهایی آن یک کیلو و چهل گرم می شود.
مثال تبدیل مولاریته به مولالیته و بر عکس آن:
مولالیته یک محلول 18 مولار اسید سولفوریک (H2SO4) را محاسبه کنید. توجه داشته باشید که چگالی محلول 1/84 گرم بر سانتی متر مکعب می باشد. جرم مولی اسید سولفوریک برابر با 98 گرم می باشد.
|
|
|
|
| نماد اعتماد الکترونیک | نشان ملی ثبت | گواهی شامد ارشاد |
© کلیه حقوق مادی و معنوی این وب سایت متعلق به داده پردازان هومان پویان می باشد.
