Concentration units Tamil revision study sheet in plain-language paragraphs: why concentration is the bridge between measurable volume and moles, molarity with a worked ionic-compound w/v percentage and molarity example, molality and why it is temperature-independent, mole fraction, mass percentage and parts per million, dilution using C1V1=C2V2, and the six-step laboratory procedure for preparing a standard solution from a solid hydrate.

A/L இரசாயனவியல் · அலகு 3 · குறு குறிப்பு (3இ)

🧠 மனப்படம்
🧪
செறிவு அலகுகள்
Concentration Units

1 செறிவு ஏன் முக்கியம்?

ஒரு கரைபொருள் (solute) ஒரு கரைப்பானில் (solvent) கரைந்து உருவாகும் ஏகவினக் கலவையே கரைசல் (solution) எனப்படும். ஒரு கரைசலில் எவ்வளவு கரைபொருள் கரைந்திருக்கிறது என்பதை அளவிட்டுக் கூறுவதே செறிவு. ஒரு இரசாயனத் தாக்கத்தில் பங்கேற்கும் பொருட்களின் அளவை மூல் எண்ணிக்கையில் அறிய வேண்டியுள்ளது; ஆனால் ஆய்வுகூடத்தில் நாம் அளப்பது கனவளவையே. செறிவு தெரிந்தால், ஒரு கனவளவுக் கரைசலை எடுத்தவுடன் அதில் எத்தனை மூல் கரைபொருள் உள்ளது என உடனடியாகக் கணிக்க முடியும் — செறிவு கனவளவையும் மூல் எண்ணிக்கையையும் இணைக்கும் பாலமாகச் செயற்படுகின்றது.

செறிவை வெளிப்படுத்த பல வழிகள் உள்ளன: மூலர்த்திறன் (molarity), மூலற்றிறன் (molality), மூல் பின்னம் (mole fraction), திணிவுச் சதவீதம், கனவளவுச் சதவீதம், ppm. ஒவ்வொன்றும் ஒரு குறிப்பிட்ட சந்தர்ப்பத்திற்குப் பொருத்தமானது; அவற்றின் அலகுகளையும் வேறுபாடுகளையும் தெளிவாக விளங்கிக் கொள்வது அவசியம்.

2 மூலர்த்திறன் (molarity)

கரைசலின் கனவளவை அளப்பது அதன் திணிவை அளப்பதிலும் வசதியானது. ஒரு dm³ கனவளவுக் கரைசலில் உள்ள கரைபொருள் மூல் எண்ணிக்கையே மூலர்த்திறன் — அலகு mol dm⁻³. ஆய்வுகூட வினாக்களில் கனவளவு பெரும்பாலும் cm³ இல் தரப்படும்; கணிப்பதற்கு முன் அதை 1000 ஆல் வகுத்து dm³ ஆக மாற்ற வேண்டும், இல்லையேல் விடை 1000 மடங்கு பிழைபடும்.

மூலர்த்திறன் = கரைபொருள் மூல் எண்ணிக்கை ÷ கரைசலின் கனவளவு (dm³)  ·  1 dm³ = 1000 cm³
உதாரணம் — CaBr₂ இன் w/v% மற்றும் தனி அயன் செறிவுகள்
10 g CaBr₂ (M=200) நீரில் கரைத்து 75 cm³ கரைசல் தயாரிக்கப்படுகின்றது.
w/v% = (10/75)×100 = 13.33% · n(CaBr₂) = 10/200 = 0.05 mol
1000 cm³ இல் CaBr₂ மூலர்த்திறன் = (0.05×1000/75) = 0.667 mol dm⁻³
CaBr₂ → Ca²⁺ + 2Br⁻ ஆதலின்: [Ca²⁺] = 0.667 mol dm⁻³ (1:1) · [Br⁻] = 1.333 mol dm⁻³ (1:2)

வாய்ப்பாட்டில் உள்ள எண்ணிக்கையே அயன் செறிவு விகிதத்தைத் தீர்மானிக்கின்றது — CaBr₂ இல் இரு Br அணுக்கள் இருப்பதால் [Br⁻] எப்போதும் [CaBr₂] இன் இரு மடங்காக இருக்கும்.

3 மூலற்றிறன் (molality)

மூலர்த்திறனால் செறிவைக் கூறும்போது வெப்பநிலை மாறினால் கனவளவு சிறிது விரிவடைந்து செறிவும் மாறுபடும். இந்தச் சிக்கலைத் தவிர்க்க, கரைப்பானின் திணிவை அடிப்படையாகக் கொண்ட மூலற்றிறன் பயன்படுத்தப்படுகின்றது — ஒரு கிலோகிராம் கரைப்பானில் கரைந்துள்ள கரைபொருளின் மூல் அளவு (mol kg⁻¹). திணிவு வெப்பநிலையால் மாறாததால் மூலற்றிறன் வெப்பநிலையைச் சாரா அளவீடாகும்.

மூலற்றிறன் = கரைபொருள் மூல் எண்ணிக்கை ÷ கரைப்பானின் திணிவு (kg)

10 g KNO₃ (M=101) ஐ 500 g நீருடன் கலந்தால்: n = 10÷101 = 0.099 mol; மூலற்றிறன் = 0.099÷0.50 = 0.198 mol kg⁻¹. ஒரே கரைசலுக்கு மூலர்த்திறனும் மூலற்றிறனும் பொதுவாகச் சமமாக இராது, ஏனெனில் ஒன்று கனவளவையும் மற்றது கரைப்பான் திணிவையும் அடிப்படையாகக் கொண்டுள்ளன; மிகவும் ஐதான கரைசல்களுக்கு மட்டும் இவ்வேறுபாடு புறக்கணிக்கக்கூடியதாக இருக்கும்.

4 மூல் பின்னம் (mole fraction)

ஒரு கலவையின் அமைப்பை அலகற்ற பின்னமாகவும் வெளிப்படுத்தலாம். ஒரு கூறின் மூல் எண்ணிக்கைக்கும் கலவையில் உள்ள எல்லாக் கூறுகளினதும் மூல் எண்ணிக்கைகளின் கூட்டுத்தொகைக்கும் இடையிலான விகிதமே அக்கூறின் மூல் பின்னம் (x). ஒரு கலவையில் எல்லாக் கூறுகளினதும் மூல் பின்னங்களின் கூட்டுத்தொகை எப்போதும் 1. மூல் பின்னத்தை 100 ஆல் பெருக்கினால் மூல் சதவீதம் கிடைக்கும்.

xA = A இன் மூல் எண்ணிக்கை ÷ மொத்த மூல் எண்ணிக்கை

உதாரணம் — திணிவின்படி 20.0% H₂O₂ கொண்ட நீர்க்கரைசல்: 100 g கரைசலில் H₂O₂=20.0g (0.588 mol), H₂O=80.0g (4.44 mol). x(H₂O₂) = 0.588÷5.03 = 0.116 (11.6 மூல் சதவீதம்).

5 திணிவுச் சதவீதமும் ppm உம்

திணிவுச் சதவீதம் (w/w%) = கரைபொருளின் திணிவு ÷ கரைசலின் மொத்தத் திணிவு × 100. செறிந்த இரசாயனப் பொருட்களின் செறிவு பொதுவாக இவ்வாறே தரப்படும் (98% H₂SO₄ போன்று). கனவளவை அடிப்படையாகக் கொண்ட w/v% = கரைபொருள் திணிவு (g) ÷ கரைசல் கனவளவு (mL) × 100. மிகச் சிறிய அளவில் கரைபொருள் காணப்படும் ஐதான கரைசல்களுக்கு (நீரிலுள்ள மாசுக்கள் போன்ற) சதவீதம் மிகச் சிறிய எண்ணாகிவிடுவதால் மில்லியனில் ஒரு பகுதி (ppm) பயன்படுத்தப்படுகின்றது.

ppm = (கரைபொருளின் திணிவு ÷ கரைசலின் திணிவு) × 10⁶
ஐதான நீர்க்கரைசலின் அடர்த்தி நீரின் அடர்த்திக்கு அண்மையில் இருப்பதால்: ppm ≈ mg dm⁻³

உதாரணம் — 1.0 dm³ குடிநீரில் 0.020 g பளுவொன் கரைந்துள்ளது (அடர்த்தி 1.0 g cm⁻³): கரைசல் திணிவு = 1000 g; ppm = (0.020÷1000)×10⁶ = 20 ppm.

6 நீர்த்தம் (dilution): C₁V₁ = C₂V₂

ஒரு செறிந்த கரைசலுடன் கூடுதலான கரைப்பானைச் சேர்த்துச் செறிவைக் குறைக்கும் செயன்முறையே நீர்த்தம். நீர்த்தத்தின்போது கரைப்பான் மட்டுமே சேர்க்கப்படுகின்றது; கரைபொருளின் மூல் எண்ணிக்கை மாறாது. மூலர்த்திறன் = மூல் ÷ கனவளவு என்பதனால், மூல் எண்ணிக்கை = செறிவு × கனவளவு; நீர்த்தத்திற்கு முன்னும் பின்னும் இது சமமாக இருப்பதிலிருந்து:

C₁V₁ = C₂V₂

2.0 mol dm⁻³ HCl இன் 25 cm³ ஐ 250 cm³ ஆக நீர்த்தினால்: C₂ = (2.0×25)÷250 = 0.20 mol dm⁻³. V₁ உம் V₂ உம் ஒரே அலகில் இருந்தால் dm³ ஆக மாற்றத் தேவையில்லை (இரு பக்கத்திலும் அலகு நீக்கிவிடும்); ஆனால் V₁ ஐ cm³ இலும் V₂ ஐ dm³ இலும் கலந்தால் விடை பிழைபடும்.

7 நியமக் கரைசலைத் தயாரித்தல்

மிகத் திருத்தமாக அறியப்பட்ட செறிவைக் கொண்ட கரைசல் நியமக் கரைசல் (standard solution). ஒரு தூய சேர்வையின் திருத்தமாக அளந்தெடுக்கப்பட்ட திணிவைக் கரைத்தே இது பொதுவாகத் தயாரிக்கப்படுகின்றது. தேவையான மூல் எண்ணிக்கையை (செறிவு × கனவளவு) கணித்து, அதற்குரிய திணிவை மூலர் திணிவால் பெருக்கிப் பெறுகின்றோம்.

உதாரணம் — Na₂CO₃·10H₂O(s) இலிருந்து 1 mol dm⁻³, 500 cm³ Na₂CO₃(aq):

n(Na₂CO₃) தேவை = 1×0.5 = 0.5 mol → n(Na₂CO₃·10H₂O) = 0.5 mol (1:1)
M(Na₂CO₃·10H₂O) = 106+10(18) = 286 g mol⁻¹  ⟹  தேவையான திணிவு = 0.5×286 = 143 g
  1. துலாக்கோலில் 143.00 g திண்மத்தைத் துல்லியமாக நிறுத்தல்.
  2. 500 cm³ கனவளவுக் குமிழக் குடுவையில் குறைந்த காய்ச்சிய தூய நீரால் கரைத்தல்.
  3. கிண்ணத்தையும் புனலையும் மீண்டும் மீண்டும் கழுவி, அக்கழுவு நீரையும் குடுவைக்குள் சேர்த்தல் (ஒரு துளி கரைபொருளும் வீணாகக் கூடாது).
  4. அறிகுறிக் கோட்டிற்குச் சற்று கீழே வரும் வரை தூய நீர் சேர்த்துக் கலக்குதல்.
  5. துளிக்குழலால் மெனிஸ்கசு அறிகுறிக் கோட்டைச் சரியாகத் தொடும் வரை துளித்துளியாக நீர் சேர்த்தல்.
  6. குடுவையை மூடி மீண்டும் மீண்டும் கவிழ்த்துக் கலக்கி ஏகபடித்தான கரைசலை உருவாக்குதல்.
பொதுவான தவறு
நீரேறிய உப்பைப் (hydrate) பயன்படுத்தும்போது, மூலர் திணிவைக் கணிக்கும்போது நீரேறிய வடிவின் முழு மோலார் திணிவையே பயன்படுத்த வேண்டும் — நீரற்ற உப்பின் மோலார் திணிவு அல்ல. கனவளவு எந்த அலகில் தரப்பட்டுள்ளது எனப் பார்க்க மறப்பதே இப்பகுதியில் புள்ளி இழக்கும் மிகப் பொதுவான காரணம்.
learn.gtdigital.tech · A/L இரசாயனவியல் · அலகு 3 கோபிரமணன் திருசெந்திவேல், MSc