عندما كنت في سن مبكر بالتأكيد طلب منك معلّم المدرسة القيام بتجربة الملح حيث كنت تضع كميّة معيّنة من الملح في كوب من الماء ثمّ تقوم بإضافة كميّة أخرى من الملح في الماء تدريجيّاً، فكانت نتيجة ذلك ذوبان ذرات الملح في الماء حتّى كميّة محددة منه وذلك لأن الماء وصل إلى حد الإشباع من الملح، في الحقيقة هذا المثال سيمكنّك من فهم معنى تركيز المادة بشكل أسهل، لكن قبل ذلك دعني أعرّف لك تركيز المادة.

تركيز المادة هو مقياس كمي لعدد الذرات في واحدة الحجم لعينة من مادة ما مهما كانت حالتها سواء صلبة أو سائلة أو غازيّة، واحدته المعتمدة هي مول/متر مكعب (م3) أو مول* (م-3)، وفي بعض الأحيان تكون الواحدة مول/ سنتيمتر مكعب وذلك بضرب المتر مكعب بالعدد 1000000، حيث يحتوي كل مول تقريباً 6.022169* 10^23 ذرة، مثال على ذلك محلول مائي لهيدروكسيد الصوديوم حجمه 200 مل بينما عدد المولات يساوي 2مول (Mol) يمكن حساب تركيزه من القانون التالي:CMol.l=n/v ، حيث n هو عدد المولات وv الحجم بالليتر لذلك نحول القيمة المعطاة بالميلي ليتر بضربه بالعدد  10^(-3) فيصبح الحجم يساوي 0.2 لتر، ويكون التركيز C=2/0.2=10 Mol*l،

لنفترض أننّا قمنا بتمديد المحلول أي أضفنا الماء بحجم 100 ميلي ليتر إلى المحلول، ما يحدث هو انخفاض التركيز المادي لأن ذرات المادة المنحلّة مازالت ذاتها بينما تغيّر الحجم الذي تنحل به وأصبحت منتشرة بشكل أكبر وبالتالي قل عدد الذرات في واحدة الحجم، لنحسب ذلك عدديّاً كون الأرقام لا تكّذب بعد حساب الحجم الجديد V2=0.2+0.1=0.3 وبالتالي: C = 2/0.3=6.667، هذا ما يحدث تماماً في أول تجربة ذكرتها حيث كُلّما قمت بإضافة كميّة من الملح إلى الملح المنحل في الماء يزداد تركيز الملح نتيجة زيادة عدد الجزيئات المنحلّة في واحدة الحجم بينما ينخفض التركيز المولي إذا قمنا بإضافة الماء، وقد تلاحظ ذلك بتذّوق الملح حيث تزداد الملوحة عند كل إضافة للملح.

هناك نوع آخر من التراكيز يُدعى التركيز الغرامي وبعبّر عن عدد غرامات المادة في واحدة الحجم ويعطى بالعلاقة Cg.l=m/v حيث mهو كتلة المادة بالغرام ومن المثال السابق كتلة هيدروكسيد الصوديوم تساوي98 غرام وبالتالي التركيز الغرامي C=98/0.2=490 g/l وهذا التركيز ينخفض ويرتفع كما التركيز المولي، يُمكنك إسقاط هذا المبدأ على جميع المواد الصلبة والغازيّة فعند وجود سبيكة من مجموعة معادن، يكون تركيز إحدى المواد الداخلة بعدد ذرات المادة في كل متر مكعب أو سنتيمتر مكعب وكذلك المواد الغازيّة على خلاف واحدة الحجم فقط والتي تكون ليتراً للسوائل.

يكون التركيز مساوي للكثافة بالنسبة للمواد النقيّة، وتلك حالة خاصة ولا يُمكن تعميمها على جميع المواد، يُمكن شرح ذلك على اعتبار أنّ الكتلة الجزيئيّة للأوكسجين تبلغ 16 بينما تبلغ للهيدروجين 1 إذا فكرّنا مليّاً في الهواء المحيط بالكرة الأرضيّة نجد كل متر مكعب في الفضاء يحتوي على مول واحد من الهيدروجين هذا يعادل كثافة كل 1/16 متر مكعب الحاوي مول واحد من ذرات الأوكسجين، وبذلك نجد اختلاف الكثافة على الرغم من تساوي التراكيز للمادتين في الهواء.

أكمل القراءة

تركيز المادة

تعتبر الكيمياء من أهم العلوم وأكثرها ارتباطاً بحياتنا والبيئة المحيطة بنا، ويدرس هذا الفرع الذرات والجزيئات والمركبات الكيميائية، وخواصها والتفاعلات التي تدخل فيها، كما يهتم بدراسة أحجام المواد وكُتلها وتراكيزها أيضاً، ويشير تركيز المادة إلى كمية المادة الموجودة في حجم معين، وهو النسبة بين المادة المذابة في محلول ما إلى حجم المحلول الكلي، يتم التعبير عادةً عن التركيز باستخدام مفهوم الكتلة ووحدة الحجم، ويمكن التعبير عنه أيضاً باستخدام عدد المولات عوضاً عن الحجم.

يتم حساب تركيز مادة ما رياضيّاً عن طريق تقسيم الكتلة أو عدد المولات أو حجم المذاب على كتلة أو عدد مولات أو حجم المحلول، ويلجأ الكيميائيون إلى تركيب محاليل بتراكيز مدروسة لاستخدامها في تفاعلات معيّنة وذلك بالاعتماد على قوانين الكيمياء والقياس الدقيق لكتل المواد المستخدمة وحجومها، ويوجد العديد من الطرق لحساب تركيز المادة ومنها:

  • المولارية Molarity: يقصد بها عدد مولات المادة المذابة مقسومة على حجم المحلول (المذيب) باللتر.
  • التركيز الكتلي Mass Concentration: يقصد به كتلة المادة المذابة مقسومة على حجم المحلول.
  • التركيز العياري أو النورمالتي Normality: ويقصد به عدد غرامات المادة الفعالة مقسومة على عدد لترات المحلول.
  • التركيز المولي Molality: يقصد بها عدد مولات المادة المذابة على وزن المذيب (كتلة) بالكيلوغرام.
  • النسبة المئويّة الكتليّة Mass Percent: ويقصد بها كتلة المادة المذابة مقسومة على كتلة المحلول ثم مضروبة ب 100%، مع الانتباه إلى ضرورة استخدام نفس الواحدة لكل من المادة المذابة والمذيب.
  • النسبة المئوية للحجم Volume Percent: يقصد بها حجم المادة المذابة مقسومة على حجم المحلول الكلي ثم مضروبة ب 100%، ويجب استخدام الواحدة نفسها.
  • التركيز الحجمي Volume Concentration: يقصد به عدد مولات الواحدة المنحلة في واحدة الحجوم، ويُحسب بتقسيم حجم المادة المذابة على حجم الخليط الكلي، مع الانتباه إلى ضرورة استخدام نفس الواحدة لكل من الطرفين.
  • التركيز العددي Number Concentration: يقصد به عدد الكيانات الموجودة (ذرة أو جزيء أو غيرهما) مقسوماً على الحجم الكلي للخليط.

يمكن تحويل بعض الوحدات إلى وحدات أخرى، كتحويل الحجم إلى كتلة وبالعكس، إلا أنه من الأفضل والأكثر دقة استخدام واحدة الكتلة (يتأثر حجم المحلول بدرجة الحرارة بشكل كبير).

وتقسم المحاليل الكيميائية بالاعتماد تركيزها إلى:

  • محاليل كيميائيّة مركّزة: تحتوي على كميات كبيرة من المادة المذابة، حيث يتم تركيز المحلول إلى نقطة لا تذوب فيها أي كمية إضافية من المادة المذابة (الإشباع)، ومن أمثلتها المحاليل الملحيّة المركّزة والأحماض والقلويات المركّزة، وتمتاز هذه المحاليل بفعاليتها الكبيرة والخطرة أحياناً، حيث يتم اللجوء إلى تمديد المحاليل الحمضيّة (حمض الكبريت المركّز وحمض الخل المركّز) قبل استخدامها نظراً لتأثيرها القوي.
  • محاليل كيميائية مخففة: تحتوي على كميات قليلة من المادة المذابة، ويمكن إضافة مقادير إضافية من المادة إلى المحلول دون أن تترسّب (قليل الإشباع)، ويعتبر هذا النوع من المحاليل مناسباً للاستخدام الطبي وذلك بسبب آثاره الخفيفة واللطيفة على الجلد والأنسجة العضويّة.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ما معنى تركيز المادة"؟