Навигация
Нет ссылок
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
СПОСОБЫ ВЫРАЖЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРОВ
РАСТВОРЫ

1  РАСТВОРЫ


      Раствор - гомогенная система, состоящая из растворенного вещества, растворителя и продуктов взаимодействия между ними.  Растворы бывают газообразные (атмосфера), жидкие (природная вода), твердые (сплавы). Свойства растворов зависят от природы растворителя (вода, ацетон, керосин и др.), от природы растворенных веществ (кислоты, основания, соли, газы и др.), а также от концентрации растворенного вещества в растворе. В настоящем практикуме рассматриваются,  в основном, свойства водных растворов.

Идеальные растворы – растворы, которые образуются  без изменения объема растворителя и без теплового эффекта, т.е. DVр-ра = 0 и DНр-ра = 0. В этом случае предполагается, что между молекулами растворителя и молекулами растворенного вещества отсутствует межмолекулярное  взаимодействие. К идеальным растворам с некоторым приближением относят разбавленные растворы органических веществ и газов в воде (растворы  неэлектролитов).

Реальные растворы - растворы кислот, оснований, солей в воде (электролиты), образование которых сопровождается взаимодействием молекул растворителя и растворенного вещества, изменением объема растворителя и выделением или поглощением тепла. К реальным - относятся также концентрированные растворы  неэлектролитов.

 

2. СПОСОБЫ ВЫРАЖЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРОВ

В зависимости от содержания растворенного вещества растворы бывают разбавленные, концентрированные, насыщенные и перенасыщенные. Количественная характеристика способности вещества растворяться до образования насыщенного раствора называется  растворимостью. Растворимость определяется как:

а) количество вещества в граммах, которое необходимо растворить в 100 г растворителя для получения насыщенного раствора (m(г) / 100 (г));

б) количество молей растворенного вещества, которое содержится   в 1 л насыщенного раствора (моль / л).

В химической практике применяются растворы с различным содержанием растворенного вещества.  Для таких растворов используют следующие способы выражения концентрации растворенного вещества: массовая доля и  мольная доля растворенного вещества, молярная и моляльная концентрации, молярная концентрация эквивалента. Для представления расчетных формул в настоящем практикуме введены следующие обозначения:                          раствор(y) = растворенное вещество (x) + растворитель (z),  тогда,

-параметры растворенного вещества - m(x) масса, M(x) молярная масса, Э(х)  эквивалент, nм(х)- число молей, nэ(х) – число эквивалентов;

-параметры  раствора - m(y)– масса, V(y) - объем,  r(y) -  плотность;

-параметры растворителя - m(z) - масса, V(z) - объем, nм(z) - число молей, r(z)-   плотность.

 

2.1 Массовая доля (С%)

или процентная концентрация определяет, какую часть масса растворенного вещества  составляет от массы раствора (обычно в процентах), и рассчитывается как отношение:

 

С%  =   m(х)  •100%    или    С% =           m(х)       •100%

                                                            m(у) )                                         m(х)+m(z)

Определение процентной концентрации можно сделать конкретной, если принять массу раствора за 100 г,

 тогда  С%  = m(х)  т.е. процентная концентрация (в %) показывает, сколько граммов растворенного вещества содержится в каждых 100 г раствора.  Рассмотрим   5% раствор KCI.   

                  в 100 г (у) раствора    -   содержится  5 г  растворенного вещества (х)   или

                  в   95 г (z) растворителя   -      содержится  5 г  (х).

Очевидно, что полученный результат будет справедлив для любого растворенного веществ, независимо от его природы (соль, кислота, основание и т.д.), так как концентрация не включает индивидуальную характеристику растворенного вещества – молярную массу (М г/моль).

 

2.2 Молярная концентрация м)

или молярность определяет, сколько молей растворенного вещества содержится в каждом литре данного раствора, и рассчитывается как отношение количества растворенного вещества в молях  nм(х), содержащегося в растворе, к объему этого раствора:

                  nм(х) моль                 m(х)                     m(х) • ρ(у)

  СМ   =   —————   =   —————   =   ————————             

                  V(y)  л                М(х) V(y)             М(х)•[(m(z)+m(х)]

Рассмотрим пример: пусть дан 0,8 молярный раствор K2SO4 , плотность которого равна 1,02 г/мл.

В соответствии с определением СМ,   это значит:

                                                в 1л раствора содержится  -  0,8 моля соли,  или

                                                в 1л раствора содержится   - 0,8 * 174 г/моль = 139,2 г соли, или

                                                в (1 л *1,02 кг/л) кг  раствора содержится - 0,8 моля (139,2 г) соли.

 

2.3 Моляльная концентрация  (Cm)

или  моляльность определяет, сколько молей растворенного вещества приходятся на каждый килограмм растворителя, и рассчитывается как отношение количества растворенного вещества в молях  n(х)  к массе растворителя:                                nм(х) моль         m(х)                   m(х)  

  Сm     ————— =  ———— =   ———————                  

                  m(z) кг        М(х) m(z )         М(х)•[m(y)-m(х)]

 

Рассмотрим пример: пусть дан 0,8 моляльный раствор K2SO4 , плотность которого равна 1,01 г/мл. В соответствии с определением  Сm , это значит:

                           на  1кг растворителя  приходится   -  0,8 моля соли,  или

                           на  1кг растворителя  приходится  -   0,8 * 174 г/моль (139,2 г) соли, или

                           в [1000 г(z) +139,2г(х)] (л) раствора  содержится - 0,8 моля (139,2 г) соли.

                              1,01 г/мл 10-3 мл/л

 

2.4 Молярная концентрация  эквивалента  N)

или нормальность определяет, сколько молей эквивалента растворенного вещества содержится  в каждом литре раствора, и рассчитывается как отношение количества растворенного вещества в молях эквивалента nэ(х), содержащегося в растворе, к объему этого раствора:

 

          nэ(х)  моль                 m(х)                         СМ

СN = ————— =   ———————    =  ————

          V(у)  л              Э(х) М(х) • V (y)             Э(х)

 

Пример: для 1,6 N раствор K2SO4 , плотность которого равна 1,02 г/мл или 1,02 кг/л. В соответствии с определением  СN ,  известно:             в 1л раствора содержится  -  1,6 эквивалентов  соли,  или

               в 1л раствора содержится   - 1,6 моль ( экв.) * ½ *174 г/моль = 139,2 г соли, или                                                               в (1 л *1,02 кг/л) кг  раствора содержится - 1,6 (nэ) эквивалентов  соли.

 

2.5 Мольная доляm)

показывает, какую часть число молей растворенного вещества составляет от суммы числа молей растворенного вещества и растворителя в растворе. Для двухкомпонентного раствора состоящего из растворителя и одного растворенного вещества  мольная доля рассчитывается по уравнению:

                  n(х)                               m(x)/M(х)
Сm   =    ——————  =     ———————————,

          n(х) + n(z)                     m(х)/M(x) + m(z)/M(z)

где nм(z) - число молей растворителя, в котором растворили nм(х) молей растворенного вещества. Очевидно, численное значение Сm  всегда  меньше  единицы ( или 100% ).

Рассмотрим пример: рассчитать число молей K2SO4, массу K2SO4 и массу растворителя Н2О, если  мольная доля соли в растворе равна 0,01. Поскольку этот способ выражения  концентрации раствора является относительным, можно произвольно задать число молей растворителя, например,  nм(z) = 0,99 (молей).  Тогда 

0,01 =  nм (K2SO4) / nм(K2SO4) + 0,99 ,

число молей nм (K2SO4) равно  -  0,01 моль,

масса (K2SO4) = 0,01 моль* 174 г/моль = 1,74 г;

масса растворителя (воды) равна  0,99 моль*18 г/моль=17,82 г