مبانی علمی مخلوط کردن محلولها
در آزمایشگاههای شیمی، بارها پیش میآید که دو محلول از یک ماده شیمیایی (حلشونده یکسان) با غلظتهای متفاوت را با هم مخلوط میکنیم. در این حالت، غلظت نهایی محلول مقداری بین غلظت محلول اول و دوم خواهد بود. اصل حاکم بر این فرآیند، قانون بقای جرم (یا بقای مول) است: مجموع مولهای حلشونده در محلول اول و دوم، برابر با مولهای موجود در محلول نهایی است.
فرمول محاسبه
فرمول استاندارد برای محاسبه غلظت نهایی (Mfinal) به صورت میانگین وزنی غلظتها بر اساس حجم بیان میشود:
- M1, V1غلظت و حجم محلول اول
- M2, V2غلظت و حجم محلول دوم
مثالهای واقعی
۱. تنظیم اسید باتری
یک تکنسین ۲۰۰ میلیلیتر اسید سولفوریک ۲ مولار را با ۳۰۰ میلیلیتر اسید سولفوریک ۴ مولار مخلوط میکند. غلظت نهایی ۳.۲ مولار خواهد شد که برای کاربرد خاصی مناسب است.
۲. داروسازی (رقیقسازی)
اگر یک داروساز ۵۰ سیسی شربت آنتیبیوتیک غلیظ (۵٪) را با ۱۵۰ سیسی از همان شربت ولی با غلظت کمتر (۱٪) مخلوط کند، غلظت نهایی یکسانسازی شده و ۲٪ میشود.
۳. آزمایشگاه مدرسه
دانشآموزان باقیماندهی محلولهای هیدروکلریک اسید گروههای مختلف (با غلظتهای متفاوت) را در یک ظرف ضایعات میریزند. محاسبه غلظت این مخلوط برای خنثیسازی ایمن آن ضروری است.
خطاهای رایج
- مخلوط کردن مواد واکنشدهنده: این فرمول فقط برای مخلوط کردن محلولهای غیر واکنشدهنده (معمولا همجنس) کاربرد دارد. اگر اسید و باز را مخلوط کنید، واکنش خنثی شدن رخ میدهد و این فرمول صادق نیست.
- عدم همخوانی واحد حجم: هرچند نیازی نیست حتما لیتر باشد، اما واحد V1 و V2 باید یکسان باشد. نمیتوانید یکی را لیتر و دیگری را میلیلیتر وارد کنید.
- فرض جمعپذیری حجم: در محلولهای ایدهآل و رقیق، حجم کل برابر جمع حجمهاست. اما در مخلوط اتانول و آب، حجم نهایی اندکی کمتر از جمع دو حجم است (انقباض حجمی). این ابزار از فرض ایدهآل (جمعپذیری) استفاده میکند.