4.5: تركيز المحلول والتخفيف

تُعرف الكمية النسبية لمكون محلول معين بالتركيز. غالبًا، وإن لم يكن دائمًا، يحتوي المحلول على مكون واحد بتركيز أكبر بكثير من جميع المكونات الأخرى. يسمى هذا المكون المذيب و يمكن اعتباره الوسيط الذي يتم فيه تشتيت المكونات الأخرى أو إذابتها. الحلول التي يكون فيها الماء هو المذيب، بالطبع، شائعة جدًا على كوكبنا. يسمى المحلول الذي يكون فيه الماء هو المذيب محلول مائي.

المذاب هو أحد مكونات المحلول الذي يوجد عادةً بتركيز أقل بكثير من المذيب. غالباً ما يتم وصف التركيزات المذابة بمصطلحات نوعية مثل مخفّف (تركيز منخفض نسبياً) ومركّز (تركيز مرتفع نسبياً).

يمكن تقييم التركيزات كمّياً باستخدام مجموعة متنوّعة من وحدات القياس، كل منها مناسب لتطبيقات معينة. المولارية (م) هي وحدة تركيز مفيدة للعديد من التطبيقات في الكيمياء. يتم تعريف المولارية على أنها عدد مولات المذاب في لتر واحد بالضبط (ا ل) من المحلول وتحتوي على وحدات ‘مول/ل’.

لاحظ أنه في معادلة المولارية، يتم استخدام حجم المحلول وليس حجم المذيب. هذا لأنه، اعتماداً على طبيعة التفاعلات بين المُذاب والمذيب ، يمكن للمُذاب أن يغير حجم المحلول. ومن ثم، في معادلة المولارية، نستخدم الحجم الكلي للمحلول (أي حجم المذيب + حجم المُذاب). نظراً لأن أحجام المحلول تختلف باختلاف درجة الحرارة، فإن التركيزات المولية ستختلف أيضًا. عند التعبير عنها كمولارية ، فإن تركيز المحلول بأعداد متطابقة من الأنواع المذابة والمذيبات سيكون مختلفًا عند درجات حرارة مختلفة، بسبب تقلص/تمدد المحلول.

تخفيف الحلول

التخفيف هو العملية التي يتم من خلالها تقليل تركيز المحلول (أو تخفيفه) عن طريق إضافة المذيب. على سبيل المثال، يصبح كوب القهوة المثلجة مخفَفاً بشكل متزايد وأقل حلاوة مع ذوبان الجليد. في المختبرات، غالباً ما يتم تخزين الحلول في أشكالها المركزة، والتي تسمى محاليل التخزين. يتم تحضير حلول التركيزات المنخفضة من محاليل التخزين من خلال التخفيف.

حيث م و ح يمثلان التركيز والحجم، على التوالي، والرمزين السفليين “1” و “2” تشير إلى المحلول قبل التخفيف وبعده، على التوالي.
الآن، بما أن ناتج المولارية والحجم يساوي عدد المولات، فإن عدد المولات قبل التخفيف وبعده يظل كما هو.

وبالتالي، لا يغير التخفيف كمية المذاب في المحلول.

هذا النص مقتبس منOpenStax Chemistry 2e, Section 3.3: Molarity.

في كمية معينة من المذيب،كميات مختلفة من المواد المذابة يمكن إضافتها لتحضير محلول بتركيزات مختلفة. في المحلول المخفف،نسبة المذاب بالنسبة للمذيب صغيره،بينما في المحلول المركز،نسبةالمذاب كبيرة. تركيز المحلول يتم التعبير عنه بالمولارية،وهي عدد مولات المذاب لكل لتر من المحلول.

الصفة مشتركة هي حجم المحلول وليس حجم المذيب. لذلك،لعمل 1 لتر من محلول 1-مولار،يضاف 1 مول من المذاب إلى دورق قياسي،والذي يتم ملؤه بعد ذلك ب 1 لتر من المذيب. وبالمثل،إذا تمت إضافة 1 مول من المذاب إلى دورق آخر ثم يملأ حتى علامة 0.5 لتر بالمذيب،فهذا من شأنه أن يعطي محلول 2 مولار.

يمكن إستخدام مولارية المحلول كعامل تحويل بين مولات المذاب وحجم المحلول. افترض أن 237 جرامًا من برمنجنات البوتاسيوم يذوب في الماء لعمل محلول 3 مولار. لحساب الحجم الكلي للمحلول،أولاًيتم تحويل كتلة المذاب إلى مولات.

ثم يتم تقسيم عدد المولات على المولارية للحصول على حجم 0.5 لتر. إذا تمت إضافة المزيد من الماء،فإن الحجم الكلي للمحلول يزداد،لكن عدد مولات المذاب يبقى على حاله. وهذا يعني أن تركيز المحلول انخفض أو تم تخفيف المحلول.

تمييع محلول مركز أو مخزون يتم إجراؤه باستخدام معادلة التخفيف،والتي تتعلق بأحجام ومولارية المحلول قبل وبعد عملية التخفيف. M-one و V-one هما المولارية والحجم للمحلول المركز الأولي،و M-two و V-two هما المولارية والحجم للمحلول النهائي المخفف. على سبيل المثال،يمكن استخدام معادلة التخفيف لتحضير محلول برمنجنات البوتاسيوم التي تستخدم طبيًا كمطهر عام.

ما هو حجم مخزون المحلول 2 مولار المطلوب لتحضير 1 لتر من محلول 0.2 مولار من برمنجنات البوتاسيوم؟بمعرفة M-one و M-two و V-two وحل معادلة التخفيف يمكن إيجاد V-1 لتكون لتر 0.1. لذلك،يضاف 0.1 لتر من محلول المخزون إلى دورق قياسي جديد،ويضاف المذيب لعمل 1 لتر من محلول 0.2 مولار. بعد تخفيف المحلول،و على الرغم من أن التركيز قد تغير،فإنّعدد مولات برمنجنات البوتاسيوم يبقى على حاله.