مولالیته چیست؟ — به زبان ساده

مولالیته را با نام غلظت مولال نیز می‌شناسند. این واحد، معیاری است برای سنجش غلظت حل‌شونده در یک محلول. این محلول شامل دو جزء حلال و حل‌شونده است. البته روش‌های مختلفی برای تعیین غلظت محلول‌ها وجود دارد که از جمله آن‌ها می‌توان به مولاریته، نرمالیته، درصد حجمی، درص وزنی، ppm و همچنین مولالیته اشاره کرد.

تعریف مولالیته

مولالیته را به صورت تعداد مول حل‌شونده در یک کیلوگرم از حلال تعریف می‌کنند.

فرمول مولالیته

با توجه به تعریف، می‌توان فرمول محاسبه این واحد غلظت را نیز به صورت زیر تعریف کرد.

$$\begin{equation} b=\frac{n_{\text {solute }}}{m_{\text {solvent }}} \end{equation}$$

زمانی که در یک محلول، بیش از یک حلال داشته باشیم، مولاریته را می‌توان برای این حلال مخلوط به صورت شبه‌حلال خالص تعریف کرد. یعنی به جای این‌که تعداد مول حل‌شونده به ازای یک کیلوگرم را بررسی کنیم،‌ تعداد مول حل‌شونده را بر اساس یک کیلوگرم حلال مخلوط حساب می‌کنیم.

تفاوت مولالیته و ملاریته

یکی از مشکلاتی که دانشجویان و بویژه دانش‌آموزان با آن سر و کار دارند، درک تفاوت مولاریته و مولالیته است. در جدول زیر این تفاوت‌ها نمایش داده شده است.

تهیه محلول با مولالیته

در مقایسه با غلظت مولی یا غلظت جرمی، تهیه‌ محلول‌ها با استفاده از غلظت مولال ساده‌تر است زیرا تنها به یک مقیاس مناسب نیاز داریم و فقط حلال و حل‌شونده را اندازه‌گیری می‌کنیم و نیازی به اندازه‌گیری حجمی نداریم. در محلو‌ل‌های بسیار رقیق، مولالیته و مولاریته مقادیر بسیار نزدیکی به یکدیگر دارند چراکه یک کیلوگرم آب (حلال) در دمای اتاق، حجمی برابر با یک لیتر را اشغال می‌کند و مقادر کم حل‌شونده، تاثیر بسیار کمی بر روی حجم حلال دارند.

فیلم آموزش شیمی عمومی – جامع و با مفاهیم کلیدی در فرادرس

کلیک کنید

واحد مولالیته

واحد مولالیته در SI به صورت «مول بر کیلوگرم» (mol/Kg) تعریف می‌شود. محلولی با مولالیته ۱ مول بر کیلوگرم را به طور معمول به صورت محلول «۱ مولال» یا «1‎ m» توصیف می‌کنند. البته استفاده از نماد m یا واژه مولال تقریبا منسوخ شده است و پیشنهاد می‌شود از همان واحد مول بر کیلوگرم استفاده شود.

مثال محاسبه مولالیته با جرم مشخص

اگر میزان ۵/۳۶ گرم پتاسیم کلرید داشته باشیم و آن را در ۵۶ میلی‌لیتر آب حل کنیم، مولالیته محلول چقدر خواهد بود؟

حل

در اینجا حل‌شونده ما پتاسیم کلرید است و آب را به عنوان حلال در نظر می‌گیریم. در ابتدا باید تعداد مول پتاسیل کلرید در ۵/۳۶ گرم از آن را محاسبه کنیم.

$$\text{ moles KCl} = 5.36 g \times (\frac{1 \text{ moles}}{74.5 g}) = 0.0719 \text{ moles KCl}$$

همچنین باید ۵۶ میلی‌لیتر آب را به جرم معادل آن بر حسب گرم تبدیل کنیم. برای این کار از چگالی آب کمک می‌گیریم.

$$56.0\ mL \times (\frac{1.0 g}{mL}) = 56.0\ g$$

56 گرم آب معادل ۰/۰۵۶ کیلوگرم آب است. به کمک این اطلاعات، می‌توانیم تعداد مول حل‌شونده را به کیلوگرم آب تقسیم کنیم تا مقدار مولالیته بدست آید.

$$\text{ molality} = (\frac {\text{ moles}}{\text{kg solvent}}) = (\frac {0.0719 \text{ moles KCl}}{0.056\text{ kg water}})= 1.3\ m$$

مولالیته محلول پتاسیم کلرید و آب برابر با 1/3‎ m است. با توجه به این‌که محلولی بسیار رقیق داریم، مولالیته این محلول با مولاریته آن تقریبا برابر خواهد بود.

مثال محاسبه مولالیته

غلظت مولال محلولی را حساب کنید که 0/5 گرم تولوئن با فرمول $$C_7H_8$$ در ۲۲۵ گرم بنزن با فرمول $$C_6H_6$$ حل شده است.

وزن مولکولی تولوئن را به صورت زیر محاسبه می‌کنیم:‌

$$C_{7}H_{8} = 7 \times 12 + 1 \times 8 = 92 \ grams/mole$$

با تقسیم جرم (برحسب گرم) بر وزن مولکولی، تعداد مول تولوئن را نیز محاسبه می‌کنیم.

$$Moles \ of \ Toluene = \frac{Mass\ in\ grams}{Molecular\ weight} = \frac{5.0\ grams}{92\ grams/mole} = 0.054 \ mole.$$

معرفی فیلم آموزش محلول سازی در آزمایشگاه

افرادی که در آزمایشگاه‌های شیمی کار می‌کنند همواره با محاسبات غلظت سر و کار دارند. آشنایی با نحوه این محاسبات بویژه در تهیه محلول‌ها اهمیت بسیاری دارد. به همین دلیل، فرادرس آموزش ۲ ساعت و ۵۰ دقیقه‌ای را در قالب ۸ درس تدوین کرده است که در ادامه به توضیح این دروس خواهیم پرداخت.

در درس اول این آموزش، مفاهیم پایه برای محلول‌سازی مورد توجه قرار می‌گیرد که جرم مولی و انحلال‌پذیری از جمله مباحث مهم آن به شمار می‌آیند. همچنین، نحوه استفاده از استوکیومتری در تهیه محلول‌ها نیز بررسی می‌شود. در درس دوم، مراحل اساسی محلول‌سازی و تجهیزات مورد نیاز مرور خواهند شد و درس سوم نیز به محلول‌سازی از جامد نمک‌های معدنی اختصاص دارد.

در درس چهارم و پنجم به ترتیب محلول‌سازی از اسیدهای تجاری و تهیه محلول بازی آموزش داده می‌شود. ساخت محلول بافر و محاسبه pH آن در درس ششم بررسی می‌شود. در درس‌های انتهایی نیز ساخت معرف‌های پرکاربرد و مفاهیم پیشرفته در محلول‌سازی مورد توجه قرار می‌گیرد.

فیلم آموزش محلول سازی در آزمایشگاه در فرادرس

کلیک کنید

سوالات متداول در رابطه با مولالیته

در ادامه، برخی از سوالات متداول پیرامون غلظت محلول‌ها از جمله غلظت مولال را بیان می‌کنیم.

مولاریته و مولالیته چیست ؟

مولاریته به تعداد مول یک ماده (حل‌شونده) در هر لیتر از محلول می‌گویند که با نام غلظت مولار نیز شناخته می‌شود. این واحد را با حرف «M» نشان می‌دهند. غلظت مولال اما به تعداد مول‌های حل‌شونده در یک کیلوگرم از حلال می‌گویند.

کاربرد مولالیته چیست ؟

مولالیته از جمله واحدهای غلظت پرکاربرد است چراکه جرم حل‌شونده و حلال در اثر تغییرات فشار و دما تغییری نمی‌کند. علاوه بر این، مولالیته حل‌شونده در یک محلول، مستقل از سایر حل‌شونده‌ها است.