غلظت: نقشهی راه سنجش مواد در محلول
غلظت چیست و چگونه آن را تعریف میکنیم؟
فرض کنید یک لیوان آب و یک قاشق شکر دارید. اگر شکر را در آب حل کنید، یک محلول رقیق شکر دارید. حالا اگر پنج قاشق شکر در همان مقدار آب حل کنید، محلول غلیظتری خواهید داشت. به طور ساده، غلظت معیاری است برای بیان اینکه چه مقدار از یک ماده (مادهی حلشده) در یک مقدار مشخص از مادهی دیگر (حلال) پراکنده یا حل شده است. محلول معمولاً از دو بخش اصلی تشکیل میشود:
| جزء | تعریف | مثال |
|---|---|---|
| ماده حلشده | مادهای که به مقدار کمتر در حلال حل میشود. | شکر در آبشکر، نمک در آب دریا |
| حلال | مادهای که مادهی حلشده را در خود حل میکند و معمولاً بخش عمدهی محلول را تشکیل میدهد. | آب (رایجترین حلال) |
| محلول | مخلوط همگن و شفاف حاصل از حل شدن ماده حلشده در حلال. | آبلیمو، نوشابه، محلول سرم فیزیولوژی |
$ C = \frac{\text{مقدار ماده حلشده}}{\text{مقدار حلال یا محلول}} $
روشهای بیان غلظت: از درصد تا مولاریته
شیمیدانان و صنعتگران برای سنجش غلظت از روشهای مختلفی استفاده میکنند. انتخاب روش بستگی به این دارد که کار با جرم، حجم یا تعداد ذرات (مول) راحتتر باشد. در ادامه دو روش بسیار رایج را بررسی میکنیم.
۱. درصد جرمی3: این روش ساده، نشان میدهد در هر 100 گرم از محلول، چند گرم مادهی حلشده وجود دارد. فرمول آن به این شکل است:
$ \text{درصد جرمی} = \frac{\text{جرم ماده حلشده}}{\text{جرم کل محلول}} \times 100 $
مثال: برچسب یک محلول ضدعفونیکننده میگوید p الکل. یعنی در هر 100 گرم از این محلول، 70 گرم الکل و 30 گرم آب وجود دارد.
۲. مولاریته (غلظت مولار)4: این روش مهمترین واحد غلظت در محاسبات شیمیایی است. مولاریته (M) تعداد مولهای ماده حلشده در یک لیتر از محلول را نشان میدهد.
$ M = \frac{n}{V} $
که در آن:
M = مولاریته (مول بر لیتر)،
n = تعداد مولهای ماده حلشده،
V = حجم محلول بر حسب لیتر.
مثال: اگر 0.5 مول نمک طعام (NaCl) را در آب حل کنیم و حجم نهایی محلول را به 2 لیتر برسانیم، مولاریتهی این محلول برابر است با: $ M = \frac{0.5}{2} = 0.25 \ \text{mol/L} $
| روش | واحد | کاربرد اصلی | مثال |
|---|---|---|---|
| درصد جرمی | % (گرم در 100 گرم) | صنایع غذایی، داروسازی، محصولات شوینده | نوشابه دارای 10% شکر |
| مولاریته | مول بر لیتر (M) | محاسبات شیمیایی، آزمایشگاهها، تیتراسیون | محلول 0.1 M اسید کلریدریک |
| درصد حجمی | % v/v | محلولهای حاوی مایعات (مانند الکل در آب) | شراب با 12% حجمی الکل |
غلظت در عمل: از آشپزخانه تا کارخانه
مفهوم غلظت تنها محدود به آزمایشگاه شیمی نیست. شما هر روز با آن سروکار دارید:
• تنظیم طعم غذا: وقتی نمک به غذا اضافه میکنید، در واقع در حال افزایش غلظت یونهای سدیم و کلرید در غذا هستید. اگر در مقدار زیادی آب (حلال) نمک کمی بریزید، غذا بیمزه (رقیق) و اگر نمک زیادی در آب کم بریزید، غذا شور (غلیظ) میشود.
• تهیهی نوشیدنیها: وقتی پودر آبلیمو را در آب حل میکنید، با تغییر مقدار پودر، غلظت نوشیدنی و در نتیجه ترشی یا رقیق بودن آن را کنترل میکنید. روی بستهبندی اغلب نوشته میشود: «برای هر لیتر آب از 50 گرم پودر استفاده کنید.» این یک دستورالعمل برای رسیدن به غلظت مطلوب است.
• کشاورزی و کوددهی: کشاورزان باید کودهای شیمیایی را با غلظت دقیق و مناسبی در آب حل کنند. اگر غلظت بسیار بالا باشد (غلیظ)، به ریشهی گیاه آسیب میزند. اگر بسیار پایین باشد (رقیق)، گیاه مواد مغذی کافی دریافت نمیکند.
• پزشکی و داروسازی: محلول سرم فیزیولوژی که برای تزریق وریدی استفاده میشود، دقیقاً یک محلول 0.9% نمک (NaCl) در آب است. این غلظت خاص با غلظت نمک در پلاسمای خون انسان برابر است تا به سلولها آسیب نرساند.
سؤالات رایج و باورهای نادرست
پاورقی
1غلظت (Concentration): معیاری برای بیان مقدار ماده حلشده در یک مقدار معین از حلال یا محلول.
2حلال (Solvent): بخش عمدهی یک محلول که ماده دیگر (حلشده) را در خود حل میکند.
3درصد جرمی (Mass Percent or Weight Percent - % w/w): گرمهای ماده حلشده در هر 100 گرم از محلول.
4مولاریته (Molarity - M): تعداد مولهای ماده حلشده در هر لیتر از محلول.
