Химийн шинжлэх ухаанд уусмал гэдэг нь хоёр ба түүнээс дээш бодисоос бүрдэх нэгэн төрлийн холимог юм. Молийн уусмал гэдэг нь нэг литр уусмал дахь ууссан бодисын моль дахь концентрацийг илэрхийлдэг химийн уусмалын нэг төрөл юм. Энэхүү үзэл баримтлал нь химийн шинжлэх ухаан, ялангуяа лабораторийн туршилт, химийн урвалыг хэрэгжүүлэхэд үндэс суурь болдог.
Молийн уусмалыг гүнзгийрүүлэхийн өмнө мэнгэ гэж юу болохыг ойлгох хэрэгтэй. Мэнгэ нь химийн бодисын хэмжээг илэрхийлэхэд ашигладаг хэмжлийн нэгж юм. Нэг мэнгэ нь яг \(6.022 \times 10^{23}\) биетүүд (атом, молекул, ион эсвэл бусад бөөмс) гэж тодорхойлогддог.
Молийн уусмал бэлтгэх эхний алхам бол ууссан бодисын молийн массыг тооцоолох явдал юм. Моляр масс гэдэг нь нэг моль бодисын масс бөгөөд нэг моль тутамд граммаар (г/моль) илэрхийлэгдэнэ. Үүнийг молекул дахь бүх атомын атомын массыг нэгтгэн тооцоолж болно.
Жишээлбэл, усны молийн массыг (H2O) хоёр устөрөгчийн атом ба нэг хүчилтөрөгчийн атомын атомын массыг нэмж тооцдог бөгөөд энэ нь устөрөгчийн хувьд \(2 \times 1.008\) г/моль нэмэх \(16.00\) г/-тэй тэнцүү байна. Хүчилтөрөгчийн хувьд моль, нийт молийн массыг \(18.016\) г/моль гаргаж авна.
Молийн массыг тодорхойлсны дараа дараагийн алхам бол молийн уусмал бэлтгэх явдал юм. Бодисын 1 М (нэг молийн) уусмал бэлтгэхийн тулд тухайн бодисын молийн массыг нэг литр уусмал гаргахад хангалттай уусгагчд уусгана.
Жишээлбэл, \(58.44\) г/моль молийн масстай натрийн хлоридын (NaCl) 1 М уусмал бэлтгэхийн тулд \(58.44\) грамм NaCl-ийг эцсийн эзэлхүүнийг гаргахад хангалттай усанд уусгана. нэг литр.
Уусмалын концентрацийг ихэвчлэн литр тутамд (М) мольоор илэрхийлдэг. Уусмалын молярийг (M) тооцоолох томъёо нь:
\(M = \frac{\textrm{ууссан бодисын моль}}{\textrm{литр уусмал}}\)Жишээлбэл, хэрэв \ \(2\) литр усанд \(0.5\) моль глюкоз (элсэн чихэр) ууссан бол глюкозын уусмалын концентраци нь:
\(M = \frac{0.5}{2} = 0.25\; M\)Энэ нь глюкозын уусмал нь литр тутамд \(0.25\) моль буюу \(0.25\) М-ийн агууламжтай гэсэн үг юм.
Шингэрэлт гэдэг нь ихэвчлэн илүү уусгагч нэмэх замаар уусмал дахь ууссан бодисын концентрацийг бууруулах үйл явц юм. Анхны болон эцсийн концентраци ба эзэлхүүний хоорондын хамаарлыг дараах байдлаар илэрхийлж болно.
\(C_1V_1 = C_2V_2\)Энд \(C_1\) ба \(C_2\) нь тус тусын анхны ба эцсийн концентраци, \(V_1\) ба \(V_2\) нь тус тус эхний ба эцсийн хэмжээ юм. Энэ томъёо нь хүссэн концентрацид хүрэхийн тулд шаардлагатай уусгагчийн хэмжээг тооцоолоход тустай.
Жишээлбэл, давсны хүчлийн \(2\) М уусмалыг эзэлхүүнийг нь хоёр дахин нэмэгдүүлэх замаар \(1\) M болгож шингэлэхийн тулд \(C_1V_1 = C_2V_2\) томъёог ашиглана. \(V_1\) нь \(1\) литр гэж үзвэл \(V_2\) олохын тулд та томьёог \(V_2 = \frac{C_1V_1}{C_2}\) болгож өөрчлөнө. Утгыг орлуулснаар та дараахийг авна: \(V_2 = \frac{2 \times 1}{1} = 2\; \textrm{литр}\)
Энэ нь \(1\) М-ийн эцсийн концентрацид хүрэхийн тулд \(1\) литр \(2\) М давсны хүчлийн уусмалд нэмэлт \(1\) \(1\) уусгагч нэмэх шаардлагатай гэсэн үг юм.
Та хүхрийн хүчлийн \(0.1\) М уусмал (H₂SO₄) шаардлагатай туршилт хийж байна гэж төсөөлөөд үз дээ, та энэ уусмалаас \(500\) мл бэлтгэх хэрэгтэй. Нэгдүгээрт, хүхрийн хүчлийн молийн массыг тооцоолно, энэ нь \(2 \times 1.008 + 32.07 + 4 \times 16.00 = 98.08\) г/моль. \(0.1\) M уусмалд шаардагдах H₂SO₄-ийн хэмжээг олохын тулд:
\(M = \frac{\textrm{ууссан бодисын моль}}{\textrm{литр уусмал}} \implies \textrm{ууссан бодисын моль} = M \times \textrm{литр уусмал}\)Эзлэхүүн нь литр байх ёстой тул \(500\) мл-ийг \(0.5\) литр болгон хөрвүүлнэ. Дараа нь,
\(\textrm{ууссан бодисын моль} = 0.1 \times 0.5 = 0.05\; \textrm{мэнгэ}\)Шаардлагатай H₂SO₄-ийн массыг олохын тулд мольуудыг молийн массаар үржүүлнэ.
\(\textrm{масс} = \textrm{мэнгэ} \times \textrm{молийн масс} = 0.05 \times 98.08 = 4.904\; \textrm{грамм}\)\(4.904\) грамм хүхрийн хүчлийг \(500\) мл уусмал бүрдүүлэхийн тулд хангалттай усанд уусгана. Энэ процесс нь туршилтанд шаардлагатай тодорхой шийдлүүдийг бэлтгэхийн тулд практик лабораторийн нөхцөлд моляр, эзэлхүүн, молийн массыг хэрхэн ашиглаж байгааг харуулж байна.
Молийн уусмалууд нь хэд хэдэн шалтгааны улмаас химийн шинжлэх ухаанд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
Дүгнэж хэлэхэд, моляри нь уусмалын концентрацийг тооцоолох химийн шинжлэх ухааны үндсэн ойлголт юм. Молийн уусмалыг хэрхэн тооцоолох, бэлтгэх талаар ойлгосноор химичүүд туршилтынхаа нөхцөлийг маш нарийн хянаж, шинжлэх ухааны ач холбогдолтой нээлт, дэвшилд хүргэдэг.
