4. Способы выражения концентрации растворённого вещества в растворе

Важнейшей характеристикой любого раствора является его концентрация. Концентрацией раствора называют количество растворенного вещества, содержащегося в определённой массе или объёме раствора или растворителя. Растворы с большой концентрацией растворённого вещества называются концентрированными, с малой - разбавленными. Среди способов выражения концентрации наиболее часто употребляются следующие.

Массовая доля (ω) – отношение массы растворенного вещества (m_в) к массе раствора: ω = m_в / m_р-ра, где m_р-ра – масса раствора. Массовую долю часто выражают в процентах и называют процентной концентрацией. Процентная концентрация выражается числом единиц массы растворенного

вещества, содержащегося в 100 единицах массы раствора:

(1)

Массу раствора можно определить по формуле:

m_р-ра = V·ρ, (2)

где V - объём раствора (мл, л, м³); ρ - плотность раствора (г/мл, кг/л, т/м³).

Так как раствор состоит из растворённого вещества и растворителя, то

m_р-ра = m_в + m_р-ля . (3)

Мольная доля (N) – отношение числа молей данного вещества к общему числу молей всех веществ, содержащихся в растворе:

. (4)

Если раствор состоит из двух компонентов – растворителя и растворенного

Вещества, формула (4) приобретает вид:

, (4а)

где ν_в – число молей растворенного вещества; ν_р-ля – число молей растворителя.

Сумма мольных долей всех компонентов равна 1.

Молярная концентрация (С_М) или молярность выражается числом молей растворенного вещества в 1 литре раствора.

(моль/л), (5)

где М_в - молярная масса вещества (г/моль); V_р-ра - объём раствора (л); ν_в - количество вещества (моль).

Записи 0,1 М KCl или 0,02 М CuSO₄ означают соответственно децимолярный (0,1 моль/л) раствор хлорида калия и двусантимолярный (0,02 моль/л) раствор сульфата меди (II).

Эквивалентная концентрация (С_н) или нормальность (нормальная концентрация) выражается числом молей эквивалентов растворенного вещества в 1 литре раствора:

(моль/л), (6)

где М_(э)в - эквивалентная масса вещества (г/моль); ν_(э)в - количество молей эквивалентов вещества (моль).

Запись 0,2 н. HCl означает двудецинормальный (0,2 моль/л) раствор соляной кислоты.

Моляльная концентрация (С_m) или моляльность выражается числом молей растворенного вещества (ν_в) в 1 кг растворителя:

(моль/кг) , (7)

где m_р-ля – масса растворителя, кг.

Титр (Т) – выражается числом граммов вещества в 1мл раствора:

(г/мл) , (8)

где V_р-ра - объём раствора (мл).

Использование эквивалентной концентрации растворов значительно

упрощает вычисление объёмов реагирующих друг с другом веществ. Из закона эквивалентов следует, что объёмы растворов взаимодействующих веществ обратно пропорциональны их эквивалентным концентрациям:

, (9)

где V₁, V₂ – объёмы взаимодействующих растворов; С_н1, С_н2 – эквивалентные концентрации растворов.

Формулой (9) можно пользоваться и для расчётов по разбавлению растворов эквивалентной и молярной концентраций.

Для перехода от одного способа выражения концентрации к другому можно использовать формулы

; .