Способы выражения концентрации растворов в титриметрическом анализе

Растворы  это гомогенные (состоящие их одной фазы) системы, содержащие несколько компонентов. Растворы бывают газообразные, жидкие и твердые. Среди соединений (компонентов), образовавших раствор, выделяют растворенные вещества и растворитель.

Растворителем принято считать компонент, агрегатное состояние которого соответствует агрегатному состоянию раствора. Как правило, это компонент, содержание которого в растворе выше содержания остальных, которые называются растворенными веществами. Наибольшее практическое значение имеют жидкие растворы, в частности – водные растворы, в которых растворителем является вода.

Растворимостью называется способность вещества растворяться в том или ином растворителе. Мерой растворимости вещества является его содержание в насыщенном растворе. Состав раствора и содержание растворенного вещества (концентрация) выражаются различными способами.

1. Массовая доля растворенного вещества равна отношению массы растворенного вещества к массе раствора и выражается в долях или в процентах:

_i  безразмерная величина, принимающая значения от 0 до 1 или от 0 до 100% (в последнем случае говорят о процентной концентрации).

2. Молярная доля компонента Х_i  это отношение числа молей i-го компонента n_i к сумме молей n_i всех компонентов, образующих раствор, безразмерная величина:

Х_i = n_i / n_i .

3. Моляльная концентрация растворенного вещества, или моляльность, С_m  число молей растворенного вещества n, приходящихся на 1 кг растворителя, моль/кг:

С_m = n / m_s = ,

где m – масса растворенного вещества (г); М – молярная масса растворенного вещества (г/моль); m_s  масса растворителя (кг).

4. Молярная концентрация растворенного вещества, или молярность, С  число молей растворенного вещества n в 1 л раствора, моль/л, или, сокращенно, М:

С = n / V = ,

где V  объем раствора (л); m – масса растворенного вещества (г); М – молярная масса растворенного вещества (г/моль).

5. Молярная концентрация эквивалента растворенного вещества, или нормальная концентрация, или нормальность, С_экв  число молей эквивалентов растворенного вещества n_экв в 1 л раствора, моль-экв/л, или, сокращенно, н.:

С_экв= n_экв / V =

где М_экв – молярная масса эквивалента растворенного вещества (г/моль экв); V  объем раствора (л); m – масса растворенного вещества (г);

Эквивалент – такое количество вещества, которое соединяется с 1 молем атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях

Фактор эквивалентности [fэквив.(А)] – число, обозначающее, какая доля реальной частицы вещества А эквивалентна одному иону водорода или одному электрону.

Молярная масса эквивалента вещества [М(А)⋅fэквив.(А)] - равна молярной массе, умноженной на 1/f’_экв.

Обычно f_экв соответствует количеству замещаемых валентностей вещества в конкретной реакции:

Э_{основания} = М_{основания} / число замещаемых в реакции гидроксильных групп

Э_{кислоты} = М_{кислоты}/число замещаемых в реакции атомов водорода

Э_соли = М_соли / произведение числа катионов на его заряд

В методе кислотно-основного титрования фактор эквивалентности вычисляется с учетом числа вступающих в реакцию катионов водорода кислоты или ионов гидроксила основания, т. е. находят по формуле , где - число катионов водорода или число гидроксильных групп , участвующих в кислотно-основной реакции.

Фактор эквивалентности при вычислении молярной массы эквивалентов соли равен

6. Массовая концентрация С_масс – масса растворенного вещества m в 1 л раствора, г/л:

С_масс = m / V ,

где V  объем раствора (л).

7. Титр (массовая концентрация) равна отношению массы растворенного вещества к объему раствора , выражен­ному в мл, (г/мл):

.

Титр связан с молярной концентрацией эквивалентов формулой

,

где –титр титранта Т, г/мл;

– молярная концентрация эквивалентов Т, моль/л;

– молярная масса эквивалентов Т, г/моль.

8. Условный титр или титр по определяемому веществу – это масса определяемого вещества В, соответствующая 1 мл титранта Т:

,

где – титр титранта Т по определяемому веществу В, г/мл;

– молярная масса эквивалентов определяемого ве­щества В, г/моль.

Очень часто требуется перейти от одного способа выражения концентрации к другому. Соотношение между молярной и нормальной концентрациями может быть выражено формулой

Если одна концентрация объемная, другая – массовая, то для пересчета необходимо знать плотность раствора (ρ). Так, процентная и нормальная концентрации связаны соотношением

Аналогичная зависимость существует для процентной и молярной концентраций:

В табл.1 представлены соотношения различных выражений концентраций бинарного раствора, т.е. раствора, состоящего из двух компонентов – растворителя и растворенного вещества.

Таблица 1. Соотношения между различными способами выражения состава бинарного раствора ( - плотность раствора данного состава, г/л)

		С	Сэкв	Сm	Смасс
	-	С=	Сэкв=	Сm=	Смасс = 
С	 =	-	Сэкв=Сzэкв	Сm=	Смасс = СМ
Сэкв	 =	С=	-	Сm=	Смасс = Сэкв
Сm	 =	С=	Сэкв=	-	Смасс =
Смасс	 =	С=	Сэкв=	Сm=	-