تحضير المحاليل الكيميائية

 

يعد تحضير المحاليل الكيميائية موضوع مهم جدا للعاملين بمجال الصناعات الغذائية حيث أن كل التجارب الكيميائية المعملية تتطلب لإجرائها تحضير محاليل كيميائية مختلفة واليوم سوف نرى بعض الأساسيات العامة في تحضير وضبط المحاليل الكيميائية.

مفاهيم هامة

الوزن الجزيئي Molecular weight (M.W)

عبارة عن مجموع الأوزان الذرية للعناصر الداخلة في تركيب المركب.

الصودا الكاوية (NaOH) = 40 جرام/مول

حامض الكبريتيك (H2SO4) = 98 جرام/مول


الوزن المكافئ Equivalent weight (E.W)

عبارة عن الوزن الجزيئي لكل مكافئ = (الوزن الجزيئي / التكافؤ)

التكافؤ :

(للأحماض والقواعد) = عدد ذرات الهيدروجين او مجاميع الهيدروكسيل القابلة للاستبدال.

NaOH - HCl = تكافؤ أحادي

H2SO4 = تكافؤ ثنائي

 
(للأملاح) = تكافؤ أحد الشقين.

NaCl = تكافؤ أحادي
K2SO4 = تكافؤ ثنائي


المحلول المولاري (M) : هو المحلول الذي يحتوي اللتر منه على الوزن الجزيئي للمادة بالضبط.

المحلول العياري (N) : هو المحلول الذي يحتوي اللتر منه على الوزن المكافئ للمادة بالضبط.

المحلول المولال (m) : الوزن الجزيئي للمادة + 1000 جرام من المذيب.

المحلول القياسي : هو المحلول المعلوم تركيزه بالضبط.

شروط المادة القياسية:

• žدرجة نقاوة عالية
• žذات وزن جزيئي مرتفع
• žغير متميعة
• žسهلة وسريعة الذوبان

أمثلة:

فيثالات البوتاسيوم الهيدروجينية – كربونات الصوديوم

كلوريد الصوديوم – ثنائي كرومات البوتاسيوم



قوانين تحضير المحاليل الكيميائية

الوزن بالجرام = الحجم باللتر x التركيز المولاري x الوزن الجزيئي

الوزن بالجرام = الحجم باللتر x التركيز العياري x الوزن المكافئ

تخفيف المحاليل:

الحجم x التركيز (قبل التخفيف) = الحجم x التركيز (بعد التخفيف)


طبيعة المواد الكيميائية في المعمل

žمواد صلبة
žمواد سائلة مركزة
žمواد محضرة مسبقا معلومة التركيز

 

أولا : المواد الصلبة

 

مثال (1): تحضير لتر من محلول الصودا الكاوية بتركيز 0.1 مولار

الوزن بالجرام = الحجم باللتر x التركيز المولاري x الوزن الجزيئي

                  =   1   *   0.1   *   40   =   4 جرام

يوزن 4 جرام من الصودا الكاوية وتذاب في الماء المقطر ثم تكمل الى لتر بالماء المقطر في دورق معياري.


ثانيا: مواد سائلة مركزة

مثال (2): حامض الهيدروكلوريك تركيز 36% كثافته 1.2 جرام/مل.

تحضير لتر من محلول حامض الهيدروكلوريك بتركيز 0.1 عياري 

الوزن بالجرام = الحجم باللتر x التركيز العياري x الوزن المكافئ

                  =   1   *   0.1   *   36.5   =   3.65 جرام

                 = 3.56   *   (100 / 36) = 10.14 جرام

                  = 10.14 / 1.2 = 8.5 مل

يسحب 8.5 مل من محلول الهيدروكلوريك المركز ويضاف الى الماء المقطر ثم يكمل الحجم الى لتر.


مثال (3): حامض الكبريتيك تركيز 98% كثافته 1.84 جرام/مل.

تحضير نصف لتر من محلول حامض الكبريتيك بتركيز 0.1 عياري

الوزن بالجرام = الحجم باللتر x التركيز العياري x الوزن المكافئ

                  =   0.5   *   0.1   *   49 = 2.45 جرام

                  = 2.45   *   (100 / 98) = 2.5 جرام

                  = 2.5 / 1.84 = 1.4 مل

يسحب 1.4 مل من محلول الكبريتيك المركز ويضاف الى الماء المقطر ثم يكمل الحجم الى لتر.

ثالثا: مواد محضرة مسبقا معلومة التركيز

مثال(4): لديك محلول هيدروكسيد البوتاسيوم تركيز 2 مولار

تحضير لتر من محلول هيدروكسيد البوتاسيوم بتركيز 0.1 مولار

الحجم x التركيز (قبل التخفيف) = الحجم x التركيز (بعد التخفيف)

     ح    *    2    =    1    *    0.1

الحجم المطلوب = 0.05 لتر = 50 مل.

يتم سحب 50 مل من محلول هيدروكسيد البوتاسيوم المحضر واضافة الماء المقطر حتى لتر في دورق معياري.

مثال (5) لديك محلول 60 مل هيدروكسيد بوتاسيوم 1% .. إحسب عياريته.

كل 100 مل من المحلول يحتوي 1 جرام KOH

إذن 60 مل يحتوي ............... X

إذن (X) = 0.6 جرام
أي أن هذا الحجم يحتوي بداخله على 0.6 جرام KOH

الوزن بالجرام = الحجم باللتر x التركيز العياري x الوزن المكافئ

0.6    =    0.06    *    التركيز العياري    *    56.1

التركيز العياري = 0.1783 N


ضبط تركيز المحاليل الكيميائية

تحضير المادة القياسية

مثال: فيثالات البوتاسيوم الهيدروجينية.

تجفف لمدة ساعتين على درجة حرارة 100 درجة مئوية ثم توضع في Desiccator لحين الوزن.

الوزن بالجرام = الحجم باللتر x التركيز العياري x الوزن المكافئ

                  = 0.1 * 0.1 * 204.22 = 2.0422 جرام

يوزن بدقة 2.0422 جرام من الفيثالات وتذاب في الماء المقطر ثم تكمل الى 100 مل في دورق معياري.

وبما انه من الصعب وزن هذا الوزن بدقة فيتم وزن المادة لتكون في حدود الوزن المطلوب

إفتراض انه تم وزن 2.0661 بدلا من 2.0422

الوزن بالجرام = الحجم باللتر x التركيز العياري x الوزن المكافئ

2.0661 = 0.1 x التركيز العياري x 204.22

التركيز الجديد للفيثالات = 0.1012 عياري.


يتم عمل معايرة بين المحلول المحضر والمحلول القياسي.

يؤخذ 10 مل من محلول الفيثالات في دورق ويضاف اليه نقطتين من دليل الفينول فيثالين وتتم المعايرة من اللون العديم الى اللون الوردي وثباته لمدة 30 ثانية.

تكرر المعايرة 3 مرات يؤخذ متوسط القراءات الثلاث بحيث لا يزيد الفرق بينهم عن 0.5 مل.

بإفتراض ان قراءة السحاحة = 9.5 مل.

الحجم x التركيز (الحامض) = الحجم x التركيز (القلوي)

10 * 0.1012 = 9.5 * تركيز القلوي

تركيز القلوي = 0.1065 عياري

خطوات واحتياطات تحضير المحاليل الكيميائية

• žجمع الكيماويات المتاحة وجمع المعلومات اللازمة لتحضير.
• žإجراء الحسابات اللازمة.
• žعند وزن الكيماويات الصلبة
  يراعى عدم ملامستها للجلد او استنشاق الأبخرة المتصاعدة.
  يتم الوزن في كأس او زجاجة ساعة ثم تنقل الوزن لكأس.
  

• žعند السحب من مواد كيميائية مركزة
  يراعى عدم ملامستها للجلد او استنشاق الأبخرة المتصاعدة.
  لا يتم سحب المحاليل الكيميائية بالفم وإنما تستعمل أداة لسحب المحلول.
  عند تحضير الأحماض المركزة تسحب تضاف الى الماء على جدار الكأس او الدورق ولا يحدث العكس.
  

• žيتم تحضير المحاليل الكيميائية في دوارق معيارية بحيث يتم إكمال المحلول بالماء المقطر حتى السطح المقعر للعلامة المحددة بالدورق المعياري.
• žتحفظ المحاليل الكيميائية مغلقة في الظلام على درجات حرارة الغرفة.

فيديو يوتيوب للشرح بشكل أكثر إفادة ..

دمتم بخير ..