Способы выражения количества вещества и концентрации растворов Количество вещества

Грамм

Моль - это 6,0229∙10 ²³ частиц (структурных единиц), то есть атомов, ионов, молекул, частей молекул и ионов.

Литры, м ³ – для газов. 1 моль идеального газа занимает объем 22.4 л при нормальных условиях (Т= 298К, р=1 атм).

Молярная масса M – масса в граммах одного моля частиц

Она численно совпадает с атомной массой А и молекулярной массой М, но последние либо выражаются в а.е.м., либо безразмерные (если это относит. ат. или отн. мол. массы A_r, M_r).

Следует различать молекулярную и формульную массы:

Молекулярная масса грамм/моль (молекулы)

Формульная масса грамм/моль (формульной единицы). Пример с SiO₂ был выше.

Эквивалент химический - условная частица, в целое число раз z(B) меньшая (или равная) соответствующей ей формульной единицы B - атома, молекулы, иона, радикала и др.

z(B) – эквивалентное число, оно показывает, сколько хим. эквивалентов содержится в одной формульной единице B; всегда z(B)≥ 1.

Значения z(В) зависят от хим. реакции, в которой данное вещество участвует (см ниже).

Обратите внимание, есть эквивалент элемента и эквивалент вещества. Определения одинаковые: эквивалент элемента (или вещества) – такое его количество, которое взаимодействует без остатка (связывается, замещает) с одним эквивалентом водорода (или с 0,5 экв. кислорода) или вообще с одним эквивалентом любого другого соединения.

Единицы измерения: г-экв (грамм-эквивалент, устарелое название, но используется в нормативных документах), в учебнике Физ-химии Стромберга моль-экв, в учебнике Общей химии Глинки – моль.

1 г-экв – это количество вещества, равное 1 молю эквивалентов.

Из приведенного определения видно, что 1 эквивалент элемента – это такая часть его атома, которая занята в образовании одной химической связи этого элемента с другим атомом. Аналогичные соображения применяются и к простым веществам, и к сложным веществам (соединениям).

Для определения z(B) есть ряд правил.

Эквивалентное число вещества z(B):

- для кислоты – равно ее основности (число диссоциирующих ионов Н)

чему равна основность HNO₃?(1) H₂SO₄?(2) CH₃COOH?(1, а не 3)

- для основания - ее кислотности (число ОН-групп для неорганического основания)

- для соли - сумме зарядов катионов или анионов.

- для соединения, участвующего в окислительно-восстановительной реакции – числу электронов, участвующих в реакции.

Эквивалентная масса М_экв = масса в граммах одного моля эквивалентов химического элемента или вещества. Измеряется в граммах/моль-экв.(= молярная масса, деленная на эквивалентное число): М_экв =M(B)/z(B).

Многие элементы образуют различные соединения друг с другом, поэтому эквивалент и эквивалентная масса одного и того же элемента могут различаться.

Пример:

М_экв(элемента С в СО) = 12/(1:0,5) = 6г/моль-экв, М_экв(элемента С в СО₂) = 12/(2:0,5) = 3г/моль-экв.

Аналогичная история и с эквивалентами и эквивалентными массами соединений.

Примеры.

1) Атомная масса водорода Н равна 1 а.е.м.

Какова молярная масса молекулы водорода Н₂? 1∙2 = 2г/моль.

2) Сколько эквивалентов элемента cеры S содержит:

- 1 молекула сероводорода Н₂S? 2 экв

- 1 моль Н₂S? 2 моль-экв.

Атомная масса S =32 а.е.м.

Какова эквивалентная масса элемента S в сероводороде ? 32/2= 16 г/моль-экв.

Сколько эквивалентов соединения содержит 1 моль сероводорода ? 2 моль-экв.

Какова эквивалентная масса сероводорода? (32+2)/2=17 г/моль-экв

3) Сколько эквивалентов содержит 1 моль соли Al₂ (SO₄)₃ ? 3∙2 =6 моль-экв

Какова молярная масса сульфата алюминия Al₂ (SO₄)₃? 27∙2+(32+16∙4) ∙3=342г/моль

Какова эквивалентная масса Al₂ (SO₄)₃? (27∙2+(32+16∙4) ∙3) /6 = 57 г/моль-экв

Концентрации растворов (и единицы измерения)

молярность С =

= (кол-во растворенного вещества, моль)/объем раствора, л

моль/л (сокращенно пишут М)

нормальность N =

= (кол-во вещества, моль-экв)/объем раствора, л

моль-экв /л, г-экв/л, (сокращенно пишут N)

моляльность m =

= (кол-во растворенного вещества, моль)/ масса растворителя, кг моль/кг

массовая доля ω = (масса растворенного вещества/масса раствора) ·100% масс %

объемная доля – аналогично, берутся объемы

массово-объемная доля – аналогично, в числителе масса, в знаменателе объем

Но чаще всего, когда пишут концентрацию в %, имеют ввиду массовые проценты.

мольная доля х =

х = (кол-во растворенного вещества, моль)/(кол-во моль всех веществ в растворе, включая растворитель) безразмерная величина

титр – масса вещества в граммах /1 мл раствора

Решите пример.

1) Имеем водный раствор, содержащий

83 гNaOH/л раствора плотностью 965 г/л

Определить: массовую долю (%), молярность, нормальность раствора, молярную долю.

2) Имеем раствор серной кислоты.

Определить: количество эквивалентов серы и количество эквивалентов серной кислоты в 1 моле серной кислоты. Для 2N раствора серной кислоты (2г-экв/л H₂SO₄) c плотностью 1,066 г/л определить его молярность, массовую долю (%).