مولاریته چیست؟ چه مفهومی دارد؟ چگونه محاسبه می شود؟

یکی از پرکاربرد ترین مفاهیم در شیمی مفهوم مولاریته است. این که بدانیم مفهوم مولاریته دقیقا چیست و چه کاربردی دارد از اصول اساسی بوده و جزو پایه های علمی ما به حساب می آید. بیشتر دانشجویان درباره مفهوم دقیق مولار و مولاریته دچار ابهام های کوچک و بزرگی هستند و ما قصد داریم تا در این مقاله به بررسی و شرح دقیق آن بپردازیم.

مولاریته چیست؟

در ابتدا باید بپرسیم که مفهوم مولاریته چیست و به طور دقیق چه چیزی را بیان می کند؟ همانطور که می دانید مولاریته به معنای تعداد مول های یک ماده مشخص در حجم یک لیتری از حلال را بیان می کند. مثلا محلول 0.1 مولار سدیم تیوسولفات به معنی این است که در یک لیتر آب، 0.1 مول از سدیم تیوسولفات حل شده است.

این ساده ترین و البته دقیق ترین مفهوم از مولاریته است. می توان چنین گفت که مولاریته یکی از واحد های سنجش غلظت یک ماده بوده و مقدار ماده موجود در حجم مشخصی از حلال را محاسبه می کند. همانطور که می دانید؛ تعریف مول به نحوی بیان کننده تعداد ذرات یک ماده مشخص است. بنابراین می توان چنین پنداشت که مولاریته به نحوی تعداد ذرات یک حل شونده در محیط حلال را نشان می دهد.

این دقیییییق ترین تعبیر از مفهوم مولاریته است و ما را به عمق معنایی آن می برد. در ادامه به این معادلات می پردازیم تا درک این مطلب را برایتان آسان تر کند.

فرمول مولاریته چگونه است؟

در بالا گفتیم که تعداد مول هر ماده ای بیان کننده تعداد ذرات آن ماده است و همچنین گفتیم که غلظت مولار هر ماده ای به نحوی بیان کننده تعداد ذرات آن ماده در محیط حلال است. حال نوبت آن است تا مفهوم غلظت مولار (مولاریته) را در قالب فرمول های مختلف بیان کنیم.

همه ما می دانیم که مول به صورت زیر تعریف می شود. در این معادله m مقدار ماده ای است که ما در اختیار داریم و M بیان گر جرم مولی ماده می باشد.

همچنین می دانیم که مولاریته به صورت زیر تعریف می شود. در این معادله mol بیان گر تعداد مول ماده حل شونده و V بیان گر حجم حلال بر حسب لیتر است. یعنی زمانی که یک لیتر حلال داشته باشیم این عدد مساوی 1 بوده و اگر نیم لیتر داشته باشیم بنابراین این مقدار دقیقا نصف یک لیتر است بنابراین مقدار V برابر با 0.5 خواهد بود و به همین ترتیب مثلا 20 میلی لیتر در این معادله به صورت 0.02 نوشته خواهد شد؛ به این معنی که 20 میلی لیتر دو صدم یک لیتر است و…

این فرمول ساده شده مولاریته است و ما می توانیم آن را به صورت زیر نیز باز کرده و بنابراین خواهیم داشت:

این ساده ترین فرم برای محاسبه غلظت هر ماده ای است. کافی است در صورت کسر مقدار ماده ای که در اختیار دارید را قرار داده و در مخرج کسر نیز حجم حلال بر حسب لیتر و جرم مولی ماده حل شونده را وارد کنید. ما می توانیم همچنین با معادلات بازی کرده و از همین معادله، فرمولی بنویسیم که بتوان با استفاده از چگالی محلول به دست آمده از حل شدن حل شونده در حلال غلظت آن را حساب کرد.

می دانیم که چگالی به صورت زیر تعریف می شود:

با جاگذاری این معادله در معادله بالا داریم:

بنابراین تنها با داشتن چگالی محلول به دست آمده و جرم مولی حل شونده، می توان غلظت مولار ماده را تعیین کرد. البته توجه داشته باشید که این معادله فقط در مورد محلول های آبی (هنگامی که چگالی حلال پیش از محلول سازی برابر با 1 باشد) جواب می دهد که فقط یک نوع ماده در آن حل شده باشد.

البته ما می توانیم با شروع از همین معادله های ساده معادله های پیچیده تری نیز بنویسیم که جزئیات بیشتری را به ما بدهند اما این حجم از پیچیدگی لازم نیست و می توان آن ها را از راه های ساده تری نیز محاسبه کرد. به عنوان مثال، می توان غلظت بر حسب ppm را داشت و از آن غلظت مولار محلول را حساب کرد. اگر جرم ماده حل شده را بر حسب میلی گرم و حجم حلال را بر حسب لیتر بیان کنیم؛ معادله نهایی به صورت زیر در می آید.

محدودیت های استفاده از مولاریته

غلظت مولار یکی از بهترین گزینه ها برای کار های معمولی است اما باید توجه کنید که این دقت به شدت شکننده بوده و در دما های مختلف قابل استفاده نیست. مثلا فرض کنید که من غلظت یک کمپلکس خاص در آب را در دمای اتاق (25 درجه سانتی گراد) به دست آورده باشم؛ من نمی توانیم همین غلظت را برای دمای 60 درجه سانتی گراد نیز استفاده کنم.

از آنجایی که مولاریته به صورت حاصل تقسیم تعداد مول حل شونده بر یک لیتر حلال عنوان می شود و همه ما می دانیم که حجم به شت با دما رابطه دارد؛ بنابراین غلظت یک ماده در یک دمای مشخص، با غلظت همان ماده در دما های دیگر برابر نیست.

البته این مقدار نابرابری بسیار کوچک بوده و معمولا چشم پوشی می شود. اما قطعا تاثیر گذار بوده و در مورد پژوهش هایی که نیاز به دقت بالایی دارد؛ ما معمولا به جای غلظت مولاریته از مولالیته که مبتنی بر جرم حل شونده و حلال است استفاده می کنیم. بنابراین در نگارش پایان نامه یا نوشتن مقاله و… هر زمان که غلظت مولار یک ماده را به دست آوردید لازم است تا دمای محلول در هنگام اندازه گیری را نیز اعلام کنید.