با وارد کردن جرم حلشونده، جرم حلال و جرم مولی، مولالیته یک محلول را محاسبه کنید. از واحدهای مختلف پشتیبانی میکند و نتایج فوری برای کاربردهای شیمی فراهم میآورد.
مولالیته تعداد مولهای حلشونده به ازای هر کیلوگرم حلال است. این مقدار با استفاده از فرمول زیر محاسبه میشود:
ماشین حساب مولالیته یک ابزار دقیق و کاربرپسند است که برای محاسبه مولالیته محلولهای شیمیایی طراحی شده است. مولالیته (با نماد 'm') یک واحد غلظت مهم در شیمی است که تعداد مولهای حلشونده را در هر کیلوگرم حلال اندازهگیری میکند. بر خلاف مولاریته، که با تغییر دما به دلیل نوسانات حجم تغییر میکند، مولالیته مستقل از تغییرات دما ثابت میماند و این موضوع آن را به ویژه برای محاسبات ترمودینامیکی، مطالعات خواص کلاژاتیو و آمادهسازیهای آزمایشگاهی که نیاز به اندازهگیریهای غلظت مستقل از دما دارند، ارزشمند میکند.
این ماشین حساب به شما این امکان را میدهد که با وارد کردن جرم حلشونده، جرم حلال و جرم مولی حلشونده، مولالیته یک محلول را به طور دقیق تعیین کنید. با پشتیبانی از واحدهای مختلف جرم (گرم، کیلوگرم و میلیگرم)، ماشین حساب مولالیته نتایج فوری را برای دانشآموزان، شیمیدانان، داروسازان و محققان در کار با شیمی محلول ارائه میدهد.
مولالیته به عنوان تعداد مولهای حلشونده حل شده در یک کیلوگرم حلال تعریف میشود. فرمول مولالیته به صورت زیر است:
که در آن:
از آنجا که تعداد مولها با تقسیم جرم یک ماده بر جرم مولی آن محاسبه میشود، میتوانیم فرمول را گسترش دهیم:
که در آن:
جرم حلشونده را تعیین کنید (ماده حل شده)
جرم مولی حلشونده را شناسایی کنید
جرم حلال را اندازهگیری کنید (معمولاً آب)
تمام اندازهگیریها را به واحدهای سازگار تبدیل کنید
تعداد مولهای حلشونده را محاسبه کنید
مولالیته را محاسبه کنید
ماشین حساب مولالیته ما این فرآیند را ساده میکند:
عبارت ریاضی برای مولالیته به صورت زیر است:
که در آن:
هنگام کار با واحدهای مختلف، تبدیلها ضروری است:
تبدیلات جرم:
برای جرم حلشونده:
برای جرم حلال:
مولالیته یک محلول حاوی 10 گرم NaCl (جرم مولی = 58.44 g/mol) حل شده در 500 گرم آب را محاسبه کنید.
راهحل:
مولالیته یک محلول حاوی 25 میلیگرم گلوکز (C₆H₁₂O₆، جرم مولی = 180.16 g/mol) حل شده در 15 گرم آب را محاسبه کنید.
راهحل:
مولالیته یک محلول حاوی 100 گرم KOH (جرم مولی = 56.11 g/mol) حل شده در 250 گرم آب را محاسبه کنید.
راهحل:
آمادهسازی محلولها با استقلال دما
شیمی تحلیلی
تحقیق و توسعه
صنعت داروسازی
تولید شیمیایی
صنعت غذا و نوشیدنی
مطالعات شیمی فیزیکی
تحقیقات بیوشیمی
علم محیط زیست
در حالی که مولالیته برای بسیاری از کاربردها ارزشمند است، سایر واحدهای غلظت ممکن است در برخی موارد مناسبتر باشند:
مولاریته (M): مولهای حلشونده در هر لیتر محلول
درصد وزنی (% w/w): جرم حلشونده در هر 100 واحد از جرم محلول
کسر مولی (χ): مولهای حلشونده تقسیم بر مجموع مولها در محلول
نرمالیته (N): معادلهای گرم حلشونده در هر لیتر محلول
مفهوم مولالیته در اواخر قرن نوزدهم به وجود آمد زیرا شیمیدانها به دنبال راههای دقیقتری برای توصیف غلظتهای محلول بودند. در حالی که مولاریته (مولها در هر لیتر محلول) قبلاً در حال استفاده بود، دانشمندان محدودیتهای آن را در هنگام کار با مطالعات وابسته به دما شناسایی کردند.
در دهه 1880، یاکوبوس هنریکوس ون 'ت هوف و فرانسوا-ماری رائولت در حال انجام کارهای پیشگامانهای در زمینه خواص کلاژاتیو محلولها بودند. تحقیقات آنها در مورد کاهش نقطه انجماد، افزایش نقطه جوش و فشار اسمزی نیاز به یک واحد غلظت داشت که مستقل از تغییرات دما باشد. این نیاز منجر به پذیرش رسمی مولالیته به عنوان یک واحد استاندارد غلظت شد.
تا اوایل قرن بیستم، مولالیته به یک واحد استاندارد در شیمی فیزیکی تبدیل شده بود، به ویژه برای مطالعات ترمودینامیکی. اتحادیه بینالمللی شیمی خالص و کاربردی (IUPAC) مولالیته را به عنوان یک واحد استاندارد غلظت به رسمیت شناخت و آن را به عنوان مولهای حلشونده در هر کیلوگرم حلال تعریف کرد.
امروزه، مولالیته همچنان یک واحد غلظت ضروری در زمینههای علمی مختلف است:
توسعه ابزارهای دیجیتال مانند ماشین حساب مولالیته این محاسبات را برای دانشآموزان و حرفهایها در دسترستر کرده و کارهای علمی دقیقتر و کارآمدتری را تسهیل کرده است.
در اینجا مثالهایی از نحوه محاسبه مولالیته در زبانهای برنامهنویسی مختلف آورده شده است:
1' فرمول اکسل برای محاسبه مولالیته
2' فرض کنید:
3' A1 = جرم حلشونده (g)
4' B1 = جرم مولی حلشونده (g/mol)
5' C1 = جرم حلال (g)
6=A1/B1/(C1/1000)
7
1def calculate_molality(solute_mass, solute_unit, solvent_mass, solvent_unit, molar_mass):
2 # تبدیل جرم حلشونده به گرم
3 if solute_unit == 'kg':
4 solute_mass_g = solute_mass * 1000
5 elif solute_unit == 'mg':
6 solute_mass_g = solute_mass / 1000
7 else: # گرم
8 solute_mass_g = solute_mass
9
10 # تبدیل جرم حلال به کیلوگرم
11 if solvent_unit == 'g':
12 solvent_mass_kg = solvent_mass / 1000
13 elif solvent_unit == 'mg':
14 solvent_mass_kg = solvent_mass / 1000000
15 else: # کیلوگرم
16 solvent_mass_kg = solvent_mass
17
18 # محاسبه تعداد مولهای حلشونده
19 moles_solute = solute_mass_g / molar_mass
20
21 # محاسبه مولالیته
22 molality = moles_solute / solvent_mass_kg
23
24 return molality
25
26# مثال استفاده
27nacl_molality = calculate_molality(10, 'g', 1, 'kg', 58.44)
28print(f"مولالیته محلول NaCl: {nacl_molality:.4f} mol/kg")
29
1function calculateMolality(soluteMass, soluteUnit, solventMass, solventUnit, molarMass) {
2 // تبدیل جرم حلشونده به گرم
3 let soluteMassInGrams = soluteMass;
4 if (soluteUnit === 'kg') {
5 soluteMassInGrams = soluteMass * 1000;
6 } else if (soluteUnit === 'mg') {
7 soluteMassInGrams = soluteMass / 1000;
8 }
9
10 // تبدیل جرم حلال به کیلوگرم
11 let solventMassInKg = solventMass;
12 if (solventUnit === 'g') {
13 solventMassInKg = solventMass / 1000;
14 } else if (solventUnit === 'mg') {
15 solventMassInKg = solventMass / 1000000;
16 }
17
18 // محاسبه تعداد مولهای حلشونده
19 const molesOfSolute = soluteMassInGrams / molarMass;
20
21 // محاسبه مولالیته
22 const molality = molesOfSolute / solventMassInKg;
23
24 return molality;
25}
26
27// مثال استفاده
28const nacl_molality = calculateMolality(10, 'g', 1, 'kg', 58.44);
29console.log(`مولالیته محلول NaCl: ${nacl_molality.toFixed(4)} mol/kg`);
30
1public class MolalityCalculator {
2 public static double calculateMolality(double soluteMass, String soluteUnit,
3 double solventMass, String solventUnit,
4 double molarMass) {
5 // تبدیل جرم حلشونده به گرم
6 double soluteMassInGrams = soluteMass;
7 if (soluteUnit.equals("kg")) {
8 soluteMassInGrams = soluteMass * 1000;
9 } else if (soluteUnit.equals("mg")) {
10 soluteMassInGrams = soluteMass / 1000;
11 }
12
13 // تبدیل جرم حلال به کیلوگرم
14 double solventMassInKg = solventMass;
15 if (solventUnit.equals("g")) {
16 solventMassInKg = solventMass / 1000;
17 } else if (solventUnit.equals("mg")) {
18 solventMassInKg = solventMass / 1000000;
19 }
20
21 // محاسبه تعداد مولهای حلشونده
22 double molesOfSolute = soluteMassInGrams / molarMass;
23
24 // محاسبه مولالیته
25 double molality = molesOfSolute / solventMassInKg;
26
27 return molality;
28 }
29
30 public static void main(String[] args) {
31 double naclMolality = calculateMolality(10, "g", 1, "kg", 58.44);
32 System.out.printf("مولالیته محلول NaCl: %.4f mol/kg%n", naclMolality);
33 }
34}
35
1#include <iostream>
2#include <string>
3#include <iomanip>
4
5double calculateMolality(double soluteMass, const std::string& soluteUnit,
6 double solventMass, const std::string& solventUnit,
7 double molarMass) {
8 // تبدیل جرم حلشونده به گرم
9 double soluteMassInGrams = soluteMass;
10 if (soluteUnit == "kg") {
11 soluteMassInGrams = soluteMass * 1000;
12 } else if (soluteUnit == "mg") {
13 soluteMassInGrams = soluteMass / 1000;
14 }
15
16 // تبدیل جرم حلال به کیلوگرم
17 double solventMassInKg = solventMass;
18 if (solventUnit == "g") {
19 solventMassInKg = solventMass / 1000;
20 } else if (solventUnit == "mg") {
21 solventMassInKg = solventMass / 1000000;
22 }
23
24 // محاسبه تعداد مولهای حلشونده
25 double molesOfSolute = soluteMassInGrams / molarMass;
26
27 // محاسبه مولالیته
28 double molality = molesOfSolute / solventMassInKg;
29
30 return molality;
31}
32
33int main() {
34 double naclMolality = calculateMolality(10, "g", 1, "kg", 58.44);
35 std::cout << "مولالیته محلول NaCl: " << std::fixed << std::setprecision(4)
36 << naclMolality << " mol/kg" << std::endl;
37 return 0;
38}
39
1calculate_molality <- function(solute_mass, solute_unit, solvent_mass, solvent_unit, molar_mass) {
2 # تبدیل جرم حلشونده به گرم
3 solute_mass_g <- switch(solute_unit,
4 "g" = solute_mass,
5 "kg" = solute_mass * 1000,
6 "mg" = solute_mass / 1000)
7
8 # تبدیل جرم حلال به کیلوگرم
9 solvent_mass_kg <- switch(solvent_unit,
10 "kg" = solvent_mass,
11 "g" = solvent_mass / 1000,
12 "mg" = solvent_mass / 1000000)
13
14 # محاسبه تعداد مولهای حلشونده
15 moles_solute <- solute_mass_g / molar_mass
16
17 # محاسبه مولالیته
18 molality <- moles_solute / solvent_mass_kg
19
20 return(molality)
21}
22
23# مثال استفاده
24nacl_molality <- calculate_molality(10, "g", 1, "kg", 58.44)
25cat(sprintf("مولالیته محلول NaCl: %.4f mol/kg\n", nacl_molality))
26
مولالیته (m) تعداد مولهای حلشونده در هر کیلوگرم حلال است، در حالی که مولاریته (M) تعداد مولهای حلشونده در هر لیتر محلول است. تفاوت کلیدی این است که مولالیته فقط از جرم حلال استفاده میکند، در حالی که مولاریته از حجم کل محلول استفاده میکند. مولالیته با تغییرات دما ثابت میماند زیرا جرم با تغییر دما تغییر نمیکند، در حالی که مولاریته با تغییر دما به دلیل تغییرات حجم تغییر میکند.
مولالیته در آزمایشهایی که شامل تغییرات دما هستند، مانند مطالعات کاهش نقطه انجماد یا افزایش نقطه جوش ترجیح داده میشود. از آنجا که مولالیته بر اساس جرم است نه حجم، با نوسانات دما ثابت میماند. این موضوع آن را به ویژه برای محاسبات ترمودینامیکی و مطالعات خواص کلاژاتیو که دما یک متغیر است، ارزشمند میکند.
تبدیل بین مولالیته و مولاریته نیاز به دانستن چگالی محلول و جرم مولی حلشونده دارد. تبدیل تقریبی به صورت زیر است:
که در آن:
برای محلولهای رقیق، مقادیر مولاریته و مولالیته معمولاً عددی بسیار نزدیک به هم دارند.
مولالیته نمیتواند منفی باشد زیرا نمایانگر یک مقدار فیزیکی (غلظت) است. میتواند در زمانی که هیچ حلشوندهای وجود ندارد (حلال خالص) صفر باشد، اما این به سادگی حلال خالص خواهد بود نه یک محلول. در محاسبات عملی، ما معمولاً با مقادیر مثبت و غیرصفر مولالیته کار میکنیم.
کاهش نقطه انجماد (ΔTf) به طور مستقیم با مولالیته محلول نسبت مستقیم دارد طبق معادله زیر:
که در آن:
این رابطه مولالیته را به ویژه برای مطالعات کریوسکوپی مفید میکند.
آب خالص دارای مقدار مولالیته نیست زیرا مولالیته به عنوان مولهای حلشونده در هر کیلوگرم حلال تعریف میشود. در آب خالص، هیچ حلشوندهای وجود ندارد، بنابراین مفهوم مولالیته اعمال نمیشود. ما خواهیم گفت که آب خالص یک محلول نیست بلکه یک ماده خالص است.
فشار اسمزی (π) از طریق معادله ون 'ت هوف با مولالیته مرتبط است:
که در آن M مولاریته است، R ثابت گاز و T دما است. برای محلولهای رقیق، مولاریته تقریباً برابر با مولالیته است، بنابراین میتوان از مولالیته در این معادله با حداقل خطا استفاده کرد. برای محلولهای غلیظتر، تبدیل بین مولالیته و مولاریته ضروری است.
بله، حداکثر مولالیته ممکن به حلالیت حلشونده در حلال محدود است. هنگامی که حلال اشباع از حلشونده میشود، دیگر نمیتواند حل شود و این یک حد بالایی برای مولالیته تعیین میکند. این حد بسته به جفت حلال-حلشونده خاص و شرایطی مانند دما و فشار متفاوت است.
ماشین حساب مولالیته نتایج ریاضی دقیقی را بر اساس ورودیهای ارائه شده فراهم میکند. با این حال، برای محلولهای بسیار غلیظ یا غیرایدهآل، عوامل اضافی مانند تعاملات حلشونده-حلال ممکن است بر رفتار واقعی محلول تأثیر بگذارد. در چنین مواردی، مولالیته محاسبه شده هنوز به عنوان یک اندازهگیری غلظت صحیح است، اما پیشبینی خواص بر اساس رفتار ایدهآل محلول ممکن است به اصلاحات نیاز داشته باشد.
بله، میتوان از مولالیته با حلالهای مخلوط استفاده کرد، اما تعریف باید با دقت اعمال شود. در چنین مواردی، شما باید مولالیته را نسبت به مجموع جرم تمام حلالها محاسبه کنید. با این حال، برای کار دقیق با حلالهای مخلوط، سایر واحدهای غلظت مانند کسر مولی ممکن است مناسبتر باشند.
آتکینز، P. W.، و دِ پائولا، J. (2014). شیمی فیزیکی آتکینز (ویرایش دهم). انتشارات آکسفورد.
چانگ، R.، و گلدسبی، K. A. (2015). شیمی (ویرایش دوازدهم). انتشارات مکگرا-هیل.
هریس، D. C. (2015). تحلیل شیمیایی کمی (ویرایش نهم). انتشارات و. ه. فریمن و شرکت.
IUPAC. (2019). کتاب واژهنامه شیمی (کتاب "طلایی"). انتشارات علمی بلکول.
لوین، I. N. (2008). شیمی فیزیکی (ویرایش ششم). انتشارات مکگرا-هیل.
سیلبرگ، M. S.، و آمتیس، P. (2018). شیمی: ماهیت مولکولی ماده و تغییر (ویرایش هشتم). انتشارات مکگرا-هیل.
زومدال، S. S.، و زومدال، S. A. (2016). شیمی (ویرایش دهم). انتشارات کنگیج.
براون، T. L.، لمی، H. E.، برستن، B. E.، مرفی، C. J.، و وودوارد، P. M. (2017). شیمی: علم مرکزی (ویرایش چهاردهم). انتشارات پیرسون.
ماشین حساب مولالیته یک راه سریع و دقیق برای تعیین غلظت محلولها به صورت مولالیته فراهم میکند. چه شما یک دانشآموز باشید که در حال یادگیری درباره شیمی محلول هستید، یک محقق که در حال انجام آزمایشات است، یا یک حرفهای که در یک آزمایشگاه کار میکند، این ابزار فرآیند محاسبه را ساده کرده و به دقت در کار شما کمک میکند.
درک مولالیته و کاربردهای آن برای زمینههای مختلف شیمی، به ویژه آنهایی که شامل ترمودینامیک، خواص کلاژاتیو و فرآیندهای وابسته به دما هستند، ضروری است. با استفاده از این ماشین حساب، میتوانید زمان محاسبات دستی را صرفهجویی کرده و درک عمیقتری از روابط غلظتی در محلولهای شیمیایی به دست آورید.
امروز ماشین حساب مولالیته ما را امتحان کنید تا فرآیند آمادهسازی محلولهای خود را سادهتر کنید و دقت اندازهگیریهای غلظت خود را افزایش دهید!
کشف ابزارهای بیشتری که ممکن است برای جریان کاری شما مفید باشند