تبدیل مولاریته به نرمالیته و بالعکس

مولاریته چیست؟

برای شروع بحث ابتدا باید به تعریف مولاریته و نرمالیته بپردازیم تا بتوانیم به رابطه بین آن ها پی ببریم و سپس به روابط تبدیلی آن ها دست پیدا کنیم. اما برای شروع، مولاریته چیست؟ وقتی می گوییم غلظت یک ماده ای 1 مولار است یعنی چه؟

برای پاسخ به این سوال ابتدا باید به این سوال پاسخ دهیم که مول چیست؟

در ساده ترین عبارت، یک مول برابر با $6.02\times 10^{23}$ ذره از آن ماده است. به عنوان مثال، یک مول هیدروژن یعنی تعداد $6.02\times 10^{23}$ مولکول $H_{2}$ اما این عدد از کجا آمده است؟

برای اولین بار، آمادئو آووگادرو محاسبه کرد که در 1 گرم گاز هیدروژن چه تعداد مولکول هیدروژن وجود دارد؟ او بود که این عدد را محاسبه کرد و بعدا به صورت استاندارد جهانی در آمد.

حال می توانیم به تعریف مولاریته بپردازیم؛ مولاریته عبارت است از غلظت معادل با حل کردن یک مول از ماده در یک لیتر حلال. این تعریف به صورت ریاضیاتی به شکل زیر نشان داده می شود و داریم:

$\large M=\frac{n}{L}$

نرمالیته چیست؟

نرمالیته هم یکی از تعاریفی است که توسط آن می توان غلظت مواد را گزارش کرد. نرمالیته هر ماده برابر با مقدار گرم یا تعداد مولی از آن ماده است که در یک محلول یک لیتری ارزش 1 اکی والان دارد. ارزش 1 اکی والان دارد یعنی چه؟

فرض کنید که در یک ظرف 1 مول هیدروکلریک اسید () داشته باشیم. چند مول سدیم هیدروکسید یا همان سود () لازم است تا همه اسید را به نمک سدیم کلرید () تبدیل کند؟ مشخصا یک مول، چون واکنش به صورت زیر انجام می شود.

$\large HCl+NaOH\rightarrow NaCl+H_{2}O$

بنابراین گفته می شود که برای این واکنش، هیدروکلریک اسید و سود، هر کدام 1 اکی والان (وزن هم ارز) هستند؛ یعنی در محیط واکنش ما، هر کدام یک واحد اثر گذاری دارند؛ یا به عبارت ساده تر، ارزش هر کدامشان صرفا 1واحد است (1 واحد اسید با 1 واحد سود واکنش می دهد).

حالا ممکن است که این وزن هم ارز (وزن اکی والان) در مورد ماده دیگری متفاوت باشد؛ یا اصلا درباره همان ماده خاص، در شرایط مختلف هم این عدد متفاوت شود. به عنوان مثال، پتاسیم پرمنگنات را در نظر بگیرید:

در شرایط اسیدی، واکنش به صورت زیر است:

$\large MnO_{4}^{-}+8H^{+}+5e^{-}\rightarrow Mn^{+2}+4H_{2}O$

در شرایط خنثی و بازی، واکنش به صورت زیر است:

$\large MnO_{4}^{-}+2H_{2}O+3e^{-}\rightarrow MnO_{2}+4OH^{-}$

همانطور که مشاهده می کنید، واکنش ها برای ساده تر شدن به صورت خلاصه آورده شده اند؛ در واکنش اول، به ازای هر مول پتاسیم پرمنگنات، 5 الکترون آزاد می شود و در واکنش دوم 3 الکترون، از آنجایی که پتاسیم پرمنگنات یک ماده اکسنده است؛ پس این الکترون های مصرف شده باعث رخداد اکسایش در ماده دیگر می شود.

به زبان بسیار ساده، هر یک مول پتاسیم پرمنگنات در محیط اسیدی، 5 واحد و در محیط بازی یا خنثی، 3 واحد اثر گذاری دارد. پس وزن هم ارز آن به صورت 5 در محیط اسیدی و 3 در محیط بازی یا خنثی، تعریف می شود.

رابطه بین مولاریته و نرمالیته

این رابطه به دو صورت زیر آورده می شود:

ابتدا فرم ساده تر آن را به صورت زیر داریم؛ این رابطه بیان می کند که اگر مولاریته در تعداد مول وزن هم ارز (اکی والان) ضرب شود؛ نرمالیته را به ما می دهد:

$\large N=nM$

این فرمول زمانی استفاده می شود که شما مولاریته ماده تان و مول های اکی والان آن را بدانید. اما در صورتی که این اطلاعات را نداشته باشید، رابطه زیر را استفاده کنید:

$\large N=\frac{10\times d\times %p}{W}$