Способы выражения концентрации растворов

Отношение количества или массы вещества, содержащегося в системе, к объему или массе этой системы называется концентрацией.

Рассмотрим несколько способов выражения концентрации.

Массовая доля вещества, или процентная концентрация (w%, С%) показывает, какое количество единиц массы растворенного вещества содержится в 100 единицах массы раствора.

С% = w% = = (%), (9) где m₁ – масса растворенного вещества (г); m – масса раствора (г); V – объем раствора (мл); d – плотность раствора (г/см³), с учетом того, что 1см³ = 1мл.

Молярная концентрация, или молярность раствора (С_м), – это число молей растворенного вещества, содержащегося в 1л раствора.

С_М = = (моль/л), (10)

где М – молярная масса растворенного вещества (г/моль).

Растворы различной молярности принято называть: 1М – одномолярный; 0,1М – децимолярный; 0,01М – сантимолярный; 0,001М – миллимолярный.

Эквивалентная концентрация, или нормальность раствора (С_н), – это число эквивалентов растворенного вещества, содержащееся в 1л раствора.

С_Н = = (моль/л), (11) где Э – эквивалентная масса растворенного вещества (г/моль), которую рассчитывают по формуле:

Э = (г/моль), (12)

где М – мольная масса вещества, n – количество катионов (анионов), В – валент – ность. Валентность – это способность атомов элемента присоединять определенное число атомов другого элемента. Например: Э Н₂SO₄ = = 49 г/моль; Э Fe(OH)₃ = = 35,6 г/моль; Э Al₂(SO₄)₃ = = 114 г/моль.

Нормальность раствора обозначают: 1н – однонормальный ратвор; 0,1н – децинормальный раствор и т.д.

Моляльность (Смл) – числo моль растворенного вещества, содержащееся в 1000г растворителя.

Смл = 1000 (моль/кг), (13)

где m_р-ля – масса растворителя, m₁ – масса растворенного вещества, М – мольная масса растворенного вещества.

Примеры решения типовых задач

Пример 1. На нейтрализацию 50 см³ раствора кислоты израсходовано 25 см³ 0,5 н раствора щелочи. Чему равна молярна в эквивалентных соотношениях, то растворы равной молярной концентрации эквивалентов реагируют в равных я концентрация эквивалентов кислоты?

Решение. Так как вещества взаимодействуют объемах. При разных молярных концентрациях эквивалентов объемы растворов реагирующих веществ обратно пропорциональны их нормальностям, т.е.

V₁: V₂ = С₂ : С₁ или V_1∙ С₁ = V_{2 ∙} С₂

50С₁ = 25 • 0,5; откуда С₁ = 25 • 0,5 / 50 = 0,25н.

Пример 2. К 1 л 10 %-ного раствора КОН (пл. 1,092 г/см³) прибавили 0,5 л 5%-ного раствора КОН (пл. 1,045 г/см³). Объем смеси довели до 2 л. Вычислите молярную концентрацию полученного раствора.

Решение. Масса одного литра 10 %-ного раствора КОН равна 1092 . В этом растворе содержится 1092 • 10/100 = 109,2 г КОН. Масса 0,5 л 5 %-ного раствора 1045 ∙ 0,5 = 522,5 г. В этом растворе содержится 522,5 • 5/100 = 26,125 г КОН.

В общем объеме полученного раствора (2 л) содержание КОН составляет

109,2 + 26,125 = 135,325 г. Отсюда молярная концент­рация раствора

См = 135,325/(2 • 56,1) = 1,2 М, где 56,1 г/моль — молярная масса КОН.

Пример 3. Какой объем 96%-ной кислоты плотностью 1,84 г/см³ потребуется для приготовления 3 л 0,4 н раствора?

Решение. Эквивалентная масса H₂SO₄ = М/2 = 98,08/2 = 49,04 г/моль. Для приготовления 3 л 0,4 н раствора требуется 49,04 • 0,4 • 3= = 58,848 г H₂SO₄.

Масса 1 см³ 96 %-ной кислоты 1,84 г. В этом растворе содержится 1,84 • 96/100 = 1,766 г H₂SO₄. Следовательно, для приготовления 3 л 0,4 н раствора надо взять 58,848 / 1,766 = 33,32 см³ этой кислоты.