الربط بين التركيز المولي والتركيز الكتلي للمحاليل

الفهم العميق للعلاقة بين التركيز المولي والتركيز الكتلي

لتحليل العلاقة بين التركيز المولي والتركيز الكتلي، يتوجب علينا أولاً تحديد مفهوم كل منهما والقوانين المرتبطة بهما.

التركيز المولي

يعرف التركيز المولي بأنه عدد مولات المادة المذابة في وحدة الحجم من المحلول، وغالبا ما يشار إليه بمصطلح (المولارية)، حيث يتم قياسه بوحدة (mol / L). وهذا يعني عدد المولات المذابة في لتر واحد من المحلول. تتساوى هذه الوحدة مع المولية، ورمزها هو (M). يمكن التعبير عن التركيز المولي بواسطة المعادلة التالية، مع الأخذ بعين الاعتبار أن وحدة قياس حجم المحلول هي اللتر (L) ووحدة قياس عدد المولات هي المول (mol):

التركيز المولي (c) = عدد مولات المادة المذابة (n) ÷ حجم المحلول (V)

مثال: إذا تم تحضير محلول من خلال إذابة (0.6) مول من كبريتات البوتاسيوم في الماء بمعدل حجم محلول قدره (600) لتر، احسب التركيز المولي لهذا المحلول.

الحل: التركيز المولي = عدد المولات المذابة ÷ حجم المحلول

التركيز المولي = 0.6 ÷ 600 = 0.001 مول/لتر

التركيز الكتلي

يُعرَّف التركيز الكتلي كعدد الغرامات من المادة المذابة الموجودة في حجم يصل إلى ليتر واحد من المحلول، ويتم قياسه بوحدة (غرام/لتر). هذه الوحدة تعبر عن عدد الغرامات المذابة في لتر واحد من المحلول. يُعبر عن تركيز الكتلة من خلال المعادلة التالية، علماً أن وحدة قياس كتلة المادة المذابة (m) تساوي الغرام، بينما وحدة قياس حجم المحلول (V) هي اللتر.

التركيز الكتلي (G) = كتلة المادة المذابة (m) ÷ حجم المحلول (V)

مثال: إذا تم إذابة (3 غرامات) من حمض الخل في الماء للحصول على محلول حجمه (700 مل)، احسب التركيز الكتلي لهذا المحلول.

الحل: يجب تحويل حجم المحلول من (مليلتر) إلى (لتر)؛ إذاً 700 مل = 0.7 لتر.

ثم، نطبق قانون التركيز الكتلي.

التركيز الكتلي = كتلة المادة المذابة ÷ حجم المحلول = 3 ÷ 0.7 = 4.29 غرام/لتر

العلاقة بين التركيز المولي والتركيز الكتلي

يمكن استنتاج العلاقة بين التركيز المولي والتركيز الكتلي من خلال القوانين الفيزيائية التالية:

علينا أن نتذكر أن العلاقة بين الكتلة وعدد المولات هي (الكتلة = عدد المولات * الكتلة المولية للمادة المذابة).

كما عرفنا سابقاً:

التركيز المولي = عدد المولات المذابة ÷ حجم المحلول

التركيز الكتلي = كتلة المادة المذابة ÷ حجم المحلول

وبذلك نجد أن:

التركيز الكتلي = (عدد مولات المادة المذابة * الكتلة المولية للمادة المذابة) ÷ حجم المحلول

إذن يمكننا القول أن العلاقة بين التركيز المولي والتركيز الكتلي تمثل في العلاقة الآتية: (التركيز الكتلي = التركيز المولي * الكتلة المولية المذابة).

مثال (1): إذا كان لديك محلول لحمض الأسيتيك بتركيز (30 غراماً/لتر)، احسب عدد مولات الحمض الموجودة في (500 ميلتر)، علماً أن الكتلة المولية لحمض الأسيتيك تبلغ (60 غراماً/مول).

الحل: أولاً، نقوم بتحويل حجم المحلول من مليلتر إلى لتر: 500 مليلتر = 0.5 لتر.

ثم نطبق معادلة التركيز الكتلي: 30 = التركيز المولي * 60.

وبالتالي، التركيز المولي = 30 ÷ 60 = 0.5 مول/لتر.

أخيراً، نستخدم التركيز المولي لحساب عدد المولات: 0.5 = عدد المولات * 0.5، مما يعني أن عدد المولات = 1 مول.

مثال (2): احسب كتلة كبريتات المغنيسيوم اللازمة لتحضير (4 لترات) من محلول تركيزه (0.02 مول/لتر)، علماً أن الكتلة المولية لكبريتات المغنيسيوم تساوي (120 غراماً/مول).

الحل: أولاً، نطبق الصيغة الخاصة بالتركيز الكتلي: التركيز الكتلي = التركيز المولي * الكتلة المولية للمادة المذابة.

إذن: 0.02 * 120 = 2.40 غرام/لتر.

ثانياً، نقوم بحساب الكتلة: 2.4 = كتلة كبريتات المغنيسيوم * 4.

وبالتالي، كتلة كبريتات المغنيسيوم = 2.4 ÷ 4 = 0.6 غرام.