تقریباً هر آزمایش شیمیایی با ساخت یک محلول شروع می‌شود. خطا در محاسبه‌ی غلظت، کل آزمایش را بی‌اعتبار می‌کند. در این مقاله رایج‌ترین واحدهای غلظت را با مثال حل‌شده توضیح می‌دهیم.
۱. مولاریته (M)
مولاریته یعنی تعداد مول ماده‌ی حل‌شده در هر لیتر محلول.
فرمول: جرم لازم (گرم) = مولاریته × حجم (لیتر) × جرم مولی
مثال ۱: یک لیتر محلول ۰٫۱ مولار سدیم کلرید
- جرم مولی NaCl برابر ۵۸٫۴۴ گرم بر مول است
- جرم لازم: 0.1 × 1 × 58.44 = 5.844 g یعنی ۵٫۸۴۴ گرم
مثال ۲: ۲۵۰ میلی‌لیتر محلول ۰٫۵ مولار سدیم هیدروکسید
- جرم مولی NaOH برابر ۴۰٫۰۰ گرم بر مول است
- جرم لازم: 0.5 × 0.25 × 40 = 5.00 g یعنی ۵ گرم
روش درست ساخت
- ماده را با ترازوی دقیق وزن کنید.
- در مقداری آب مقطر (کمتر از حجم نهایی) حل کنید.
- محلول را به بالن حجمی منتقل کنید.
- با آب مقطر تا خط نشانه به حجم برسانید و خوب مخلوط کنید.
اگر ماده هیدراته است (مثل منیزیم سولفات هفت‌آبه)، جرم مولی همان شکل هیدراته را در محاسبه بگذارید.
۲. نرمالیته (N)
نرمالیته یعنی تعداد اکی‌والان در هر لیتر محلول.
فرمول: نرمالیته = مولاریته × تعداد اکی‌والان
تعداد اکی‌والان به نوع واکنش بستگی دارد. در واکنش‌های اسید و باز، برابر تعداد یون هیدروژن یا هیدروکسید قابل تبادل است:
- HCl: یک اکی‌والان ← محلول ۱ نرمال = ۱ مولار
- H₂SO₄: دو اکی‌والان ← محلول ۱ نرمال = ۰٫۵ مولار
- NaOH: یک اکی‌والان ← محلول ۱ نرمال = ۱ مولار
در واکنش‌های اکسایش و کاهش، تعداد اکی‌والان برابر تعداد الکترون مبادله‌شده است و ممکن است برای یک ماده در واکنش‌های مختلف فرق کند.
۳. رقیق‌سازی (C1V1 = C2V2)
برای ساخت محلول رقیق از محلول غلیظ‌تر:
C1 × V1 = C2 × V2
مثال ۳: ۵۰۰ میلی‌لیتر محلول ۰٫۱ مولار از محلول ۱ مولار
- حجم لازم: V1 = (0.1 × 500) ÷ 1 = 50 mL
- ۵۰ میلی‌لیتر محلول ۱ مولار را برمی‌داریم و با آب مقطر به ۵۰۰ میلی‌لیتر می‌رسانیم.
۴. ساخت محلول از اسید غلیظ
اسیدهای تجاری به‌صورت درصد وزنی فروخته می‌شوند، مثل اسید نیتریک ۶۵٪. اول باید مولاریته‌ی خود اسید غلیظ را حساب کنید:
مولاریته = (چگالی × ۱۰۰۰ × درصد وزنی) ÷ جرم مولی
مثال ۴: اسید نیتریک ۶۵٪
- چگالی تقریبی: ۱٫۴۰ گرم بر میلی‌لیتر (عدد دقیق را از برچسب یا برگه‌ی ایمنی همان محصول بردارید)
- جرم مولی HNO₃: ۶۳٫۰۱
- مولاریته: (1.40 × 1000 × 0.65) ÷ 63.01 ≈ 14.4 M
- برای یک لیتر محلول ۱ مولار: V1 = 1 ÷ 14.4 ≈ 0.069 L یعنی حدود ۶۹ میلی‌لیتر اسید غلیظ
مثال ۵: اسید سولفوریک ۹۸٪
- چگالی تقریبی ۱٫۸۴ و جرم مولی ۹۸٫۰۸
- مولاریته: (1.84 × 1000 × 0.98) ÷ 98.08 ≈ 18.4 M
قانون طلایی ایمنی: همیشه اسید را آرام به آب اضافه کنید، نه آب را به اسید. رقیق‌سازی اسیدهای غلیظ گرمای زیادی تولید می‌کند و اضافه کردن آب به اسید ممکن است باعث پاشیدن آن شود. این کار را زیر هود، با عینک و دستکش مقاوم انجام دهید.
۵. درصد وزنی-حجمی (w/v)
یعنی گرم ماده در ۱۰۰ میلی‌لیتر محلول.
- محلول ۱۰٪ سدیم کلرید = ۱۰ گرم NaCl در حجم نهایی ۱۰۰ میلی‌لیتر
۶. ppm و ppb
برای محلول‌های آبی رقیق:
- ۱ ppm تقریباً برابر ۱ میلی‌گرم در لیتر
- ۱ ppb تقریباً برابر ۱ میکروگرم در لیتر
برای ساخت استانداردهای ppm، معمولاً از محلول‌های استاندارد ۱۰۰۰ میلی‌گرم در لیتر شروع و با C1V1 = C2V2 رقیق می‌کنند.
نکات دقت
- از بالن حجمی برای حجم نهایی استفاده کنید، نه بشر یا استوانه‌ی مدرج.
- ماده‌ی جاذب رطوبت را سریع وزن کنید و درِ ظرف را ببندید.
- برای کارهای تحلیلی از معرف گرید تحلیلی و آب مقطر یا دیونیزه استفاده کنید.
- روی ظرف محلول، نام، غلظت، تاریخ ساخت و نام سازنده را بنویسید.
معرف‌ها، اسیدها و محلول‌های استاندارد گرید تحلیلی را در فهرست محصولات ببینید یا برای مشاوره با ما تماس بگیرید.