حل سؤال اختلاط محلول‌ها؛ تشخیص مقدار حل‌شونده و غلظت نهایی
حل سؤال اختلاط محلول‌ها با یک اصل انجام می‌شود: مقدار حل‌شونده را در هر محلول جداگانه حساب کنید، سپس مقدارهای حل‌شونده و حجم یا جرم کل را برای مخلوط جدید جمع بزنید. خطای رایج این است که غلظت‌ها را مستقیماً میانگین بگیریم، در حالی که حجم یا جرم دو محلول ممکن است برابر نباشد.
حل سؤال اختلاط محلول‌ها؛ از کجا شروع کنیم؟
در مسائل اختلاط، ابتدا باید نوع غلظت مشخص شود. اگر درصد جرمی داده شده باشد، جرم حل‌شونده از حاصل‌ضرب درصد جرمی در جرم محلول به دست می‌آید؛ اگر مولاریته داده شده باشد، مقدار ماده از رابطه n=CV محاسبه می‌شود. پس از مخلوط‌کردن، مقدار حل‌شونده کل و مقدار محلول کل جمع می‌شوند و غلظت نهایی از نسبت این دو مقدار به دست می‌آید. میانگین‌گیری ساده فقط زمانی مجاز است که مقدارهای مبنا، مانند حجم دو محلول در مولاریته یا جرم دو محلول در درصد جرمی، برابر باشند.
روش گام‌به‌گام
- داده‌ها را بر اساس نوع غلظت دسته‌بندی کنید؛ درصد جرمی را با جرم محلول و مولاریته را با حجم محلول مرتبط بدانید.
- برای هر محلول، مقدار حل‌شونده را جداگانه به دست آورید؛ در مولاریته از n=CV و در درصد جرمی از mحل‌شونده=(درصد جرمی/100)×mمحلول استفاده کنید.
- مقدار حل‌شونده‌های هم‌نوع را جمع کنید و اگر واکنش شیمیایی، رسوب یا تبخیر در صورت سؤال ذکر نشده است، مقدار حل‌شونده را ثابت فرض کنید.
- جرم کل یا حجم کل مخلوط را با جمع مقدارهای اولیه به دست آورید و واحدها را پیش از تقسیم یکسان کنید.
- غلظت نهایی را با تعریف همان کمیت محاسبه کنید؛ برای مولاریته، مول حل‌شونده کل را بر حجم نهایی و برای درصد جرمی، جرم حل‌شونده کل را بر جرم محلول نهایی تقسیم کنید.
- پاسخ را با کران‌ها کنترل کنید: غلظت نهایی باید بین غلظت دو محلول اولیه باشد، مگر آنکه حجم یا جرم نهایی به‌دلیل تغییر دیگری داده شده باشد.
۱۰۰ میلی‌لیتر محلول ۲ مولار سدیم کلرید را با ۳۰۰ میلی‌لیتر محلول ۰٫۵ مولار همان ماده مخلوط می‌کنیم. مقدار ماده در محلول اول ۰٫۲ مول و در محلول دوم ۰٫۱۵ مول است؛ بنابراین مقدار کل ۰٫۳۵ مول و حجم نهایی ۰٫۴ لیتر خواهد بود. مولاریته مخلوط برابر ۰٫۳۵÷۰٫۴=۰٫۸۷۵ مولار است. پاسخ ۱٫۲۵ مولار، یعنی میانگین ساده دو مولاریته، نادرست است چون حجم دو محلول برابر نبوده است.
چطور این مبحث را مرور کنیم؟
برای بازبینی، ابتدا بررسی کنید که مقدار حل‌شونده هر بخش جداگانه محاسبه شده باشد، سپس جمع مقدار ماده و جمع حجم‌ها یا جرم‌ها را کنترل کنید. در مثال، محلول غلیظ‌تر حجم کمتری دارد؛ بنابراین مقدار نهایی باید به ۰٫۵ مولار نزدیک‌تر از ۲ مولار باشد و عدد ۰٫۸۷۵ مولار با این کنترل سازگار است.
مهم‌ترین دام، جمع‌کردن مستقیم غلظت‌ها یا گرفتن میانگین بدون توجه به حجم و جرم است. دام دیگر، استفاده از حجم بر حسب میلی‌لیتر در رابطه مولاریته بدون تبدیل به لیتر است؛ این خطا پاسخ را هزار برابر جابه‌جا می‌کند. همچنین درصد جرمی با مولاریته یکی نیست و نمی‌توان آن‌ها را در یک فرمول مشترک جای‌گذاری کرد.
جمع‌بندی
برای حل اختلاط محلول‌ها، غلظت را مستقیماً ترکیب نکنید؛ ابتدا مقدار واقعی حل‌شونده هر محلول را پیدا کنید، مقدارها را جمع بزنید و سپس بر مقدار نهایی مناسب تقسیم کنید. تشخیص مبنای غلظت و کنترل بازه پاسخ، دو ابزار اصلی برای حذف دام‌های این سؤال‌هاست.
مطالعه مطلب آموزشی مرتبط ←