در شیمی محلول مخلوطی همگن است که از دو یا چند ماده تشکیل شده است. محلول مولی نوعی محلول شیمیایی است که غلظت آن بر حسب مول املاح در هر لیتر محلول بیان می شود. این مفهوم در مطالعه شیمی، به ویژه در اجرای آزمایش های آزمایشگاهی و واکنش های شیمیایی اساسی است.
قبل از غواصی عمیق تر در محلول های مولر، ضروری است که بفهمیم خال چیست. مول واحد اندازه گیری است که در شیمی برای بیان مقادیر یک ماده شیمیایی استفاده می شود. یک مول دقیقاً به عنوان موجودات \(6.022 \times 10^{23}\) (اتم‌ها، مولکول‌ها، یون‌ها یا ذرات دیگر) تعریف می‌شود.
اولین مرحله در تهیه محلول مولی محاسبه جرم مولی املاح است. جرم مولی جرم یک مول از یک ماده است و بر حسب گرم بر مول (g/mol) بیان می شود. می توان آن را با جمع کردن جرم اتمی تمام اتم های یک مولکول محاسبه کرد.
برای مثال، جرم مولی آب (H2O) با اضافه کردن جرم اتمی دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن محاسبه می‌شود که برابر با \(2 \times 1.008\) گرم در مول برای هیدروژن به اضافه \(16.00\) گرم است. مول برای اکسیژن، تولید جرم مولی کلی \(18.016\) گرم در مول.
پس از تعیین جرم مولی، مرحله بعدی تهیه محلول مولی است. برای تهیه محلول 1 مولار (یک مولار) از یک ماده، جرم مولی ماده را در حلال کافی حل می کنیم تا یک لیتر محلول بسازیم.
به عنوان مثال، برای تهیه یک محلول 1 مولار از کلرید سدیم (NaCl) که دارای جرم مولی \(58.44\) گرم بر مول است، \(58.44\) گرم نمک طعام در آب کافی حل می شود تا حجم نهایی به دست آید. از یک لیتر
غلظت یک محلول اغلب بر حسب مول در لیتر (M) بیان می شود. فرمول محاسبه مولاریته (M) محلول به صورت زیر است:
\(M = \frac{\textrm{مول های املاح}}{\textrm{لیتر محلول}}\)به عنوان مثال، اگر \(0.5\) مول گلوکز (یک قند) در \(2\) لیتر آب حل شود، غلظت محلول گلوکز خواهد بود:
\(M = \frac{0.5}{2} = 0.25\; M\)این بدان معنی است که محلول گلوکز دارای غلظت \(0.25\) مول در لیتر یا \(0.25\) M است.
رقیق سازی فرآیند کاهش غلظت یک املاح در محلول است که معمولاً با افزودن حلال بیشتر انجام می شود. رابطه بین غلظت و حجم اولیه و نهایی را می توان به صورت زیر بیان کرد:
\(C_1V_1 = C_2V_2\)که در آن \(C_1\) و \(C_2\) به ترتیب غلظت اولیه و نهایی هستند و \(V_1\) و \(V_2\) به ترتیب حجم اولیه و نهایی هستند. این فرمول در محاسبه مقدار حلال مورد نیاز برای رسیدن به غلظت مورد نظر مفید است.
به عنوان مثال، برای رقیق کردن یک محلول \(2\) M از اسید کلریدریک به \(1\) M با دو برابر کردن حجم آن، از فرمول \(C_1V_1 = C_2V_2\) استفاده کنید. با فرض اینکه \(V_1\) \(1\) لیتر است، برای پیدا کردن \(V_2\) فرمول را به \(V_2 = \frac{C_1V_1}{C_2}\) دوباره مرتب می‌کنید. با جایگزینی مقادیر، دریافت می کنید: \(V_2 = \frac{2 \times 1}{1} = 2\; \textrm{لیتر}\)
این به این معنی است که برای رسیدن به غلظت نهایی \(1\) M باید یک \(1\) لیتر حلال به \(1\) لیتر محلول \(2\) M اسید کلریدریک اضافه کنید.
تصور کنید در حال انجام آزمایشی هستید که به محلول \(0.1\) M اسید سولفوریک (H2SO4) نیاز دارد و باید \(500\) میلی لیتر از این محلول را تهیه کنید. ابتدا جرم مولی اسید سولفوریک را محاسبه کنید که \(2 \times 1.008 + 32.07 + 4 \times 16.00 = 98.08\) گرم بر مول است. برای یافتن مقدار H2SO4 مورد نیاز برای محلول \(0.1\) M:
\(M = \frac{\textrm{مول های املاح}}{\textrm{لیتر محلول}} \implies \textrm{مول های املاح} = M \times \textrm{لیتر محلول}\)از آنجایی که حجم باید به لیتر باشد، \(500\) میلی لیتر را به \(0.5\) لیتر تبدیل کنید. سپس،
\(\textrm{مول های املاح} = 0.1 \times 0.5 = 0.05\; \textrm{خال ها}\)برای یافتن جرم H2SO4 مورد نیاز، مول ها را در جرم مولی ضرب کنید:
\(\textrm{جرم} = \textrm{خال ها} \times \textrm{جرم مولی} = 0.05 \times 98.08 = 4.904\; \textrm{گرم}\)\(4.904\) اسید سولفوریک را در آب کافی حل کنید تا یک محلول \(500\) میلی لیتری درست شود. این فرآیند نشان می دهد که چگونه مولاریته، حجم ها و جرم مولی در تنظیمات آزمایشگاهی عملی برای تهیه محلول های خاص مورد نیاز برای آزمایش ها استفاده می شود.
محلول های مولی در شیمی به چند دلیل حیاتی هستند:
در نتیجه، مولاریته یک مفهوم اساسی در شیمی است که شامل محاسبه غلظت محلول ها می شود. با درک نحوه محاسبه و تهیه محلول های مولی، شیمیدان ها می توانند شرایط آزمایش های خود را با دقت بسیار زیادی کنترل کنند که منجر به اکتشافات و پیشرفت های علمی معنی دار شود.
