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  С
m , 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  С
N ,  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

 

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.