2. Характеристика жидких химических систем. Свойства растворов

2.1. Способы выражения концентрации растворов

Раствором называют гомогенную систему, состоящую из двух или более веществ, содержание которых можно изменять в определенных пределах 6ез нарушения однородности.

Для количественной характеристики растворов используют понятие Концентрации.

Концентрация - величина, выражающая относительное содержание данного компонента в системе (смеси, растворе).

Из концентраций растворов наибольшее применение в химии находят следующие:

Процентная концентрация растворов показывает число единиц массы растворенного вещества, содержащееся в 100 единицах массы раствора.

Так, 12% раствор содержит 12 единиц массы в 100 единицах массы раствора и для его приготовления следует взять 12 единиц массы и 88 единиц массы растворителя.

Молярная концентрация раствора (молярность) - отношение количества этого вещества, содержащегося в растворе (в молях), к объему раствора:

; Единица СИ – моль , обычно применяют моль ,

где m - масса растворенного вещества, г;

М - молярная масса растворенного вещества, г ;

V - объем раствора, л.

Молярным называется раствор, в 1 л которого содержится 1 моль растворенного вещества.

Эквивалентная (нормальная) концентрация раствора (нормальность) – отношение числа эквивалентов вещества, содержащегося в растворе, к объему раствора:

,

где m - масса растворенного вещества;

- молярная масса эквивалента растворенного вещества. Единица эквивалентной концентрации в СИ - моль обычно применяют моль .

Моляльная концентрация раствора (моляльностъ) определяется числом нолей растворенного вещества в 1 кг (1000 г) растворителя. Единица моляльности раствора в СИ - моль • , можно применять моль • ,.

Основная особенность моляльного способа выражения концентрации заключается в том, что моляльная концентрация раствора не зависит от тем­пературы, поскольку для определения моляльности не привлекается объем.

Массовой долей растворенного вещества называют отношение массы растворенного вещества к обшей массе раствора. Массовую долю обычно выражают в долях единицы и обозначают W.

Мольная доля - отношение числа молей данного вещества в растворе к общему числу молей веществ, образующих раствор.

Для приготовления растворов заданных концентраций должны прово­диться соответствующие расчеты [1].

Пример 1.

Какой массы кристаллогидрат • надо взять для приготовле­ния раствора объемом 0.5 л., в котором массовая доля составляет 0.1 (10% - ный раствор)?

Решение. Если = 0.1, или 10%, то плотность раствора = 1.090 г • (из справочных таблиц). Тогда масса раствора заданного объема равна:

500 1.090 = 545.0 (г). Масса в этом растворе находится из пропорции:

10 г – 100г

Х_г – 545г Х = 54.5г.

Масса кристаллогидрата:

244.2г – 208.4г

Х_г – 54.5г Х = 64.0г.

Пример 2.

Какова масса KCI, содержащегося в 0.5 л раствора, если молярная концентрация раствора 0.2 моль . ?

Решение. Молярную концентрацию (моль ) выражают формулой :

,

где m - масса растворенного вещества, г;

М - молярная масса растворенного вещества, г .

V - объем раствора, л;

. Масса KCl, содержащаяся в растворе, равна:

m = M = 0.2 0.5

Пример 3.

Определите эквивалентную концентрацию хлорида железа (III), если в 0.3л раствора содержится 32.44 г .

Решение. Эквивалентная концентрация (нормальность раствора) рассчитывается по формуле:

;

Молярная масса эквивалента равна:

= = = 54.07 г .

= 2 моль .

Пример 4.

В какой массе воды надо растворить 5.85 г хлорида натрия, чтобы получить раствор, моляльность которого равна 0.3 моль .

Решение. = ,

где – масса растворителя в г.

Отсюда = = 333.3 (г).

Пример 5. Вычисления, связанные с пересчетом концентраций растворов из одних единиц в другие.

Вычислите эквивалентную концентрацию, молярную концентрацию и моляльность раствора, в котором массовая доля равна 0.10. Плотность раствора 1107 кг .

Решение. Определим молярную массу и молярную массу эквивалента :

г ; = г

В 100 г раствора с = 0.1 содержится 10.0 г и 90 г .

Следовательно, раствора равна:

= = 0.7 моль .

и относятся к 1 л раствора:

M =

В этой массе раствора содержится 1.107 = 0.1107 кг , что составляет 110.7/159.61 = 0.693 моль, или 0.693 2 = 1.386 экв.

Молярная концентрация и эквивалентная концентрация данного раствора соответственно равны 0.693 и 1.386 моль .

Пример 6. Расчеты, связанные с приготовлением разбавленных растворов из концентрированных.

Какой объем раствора азотной кислоты с массовой долей 0.3 ( = 1180 кг ) требуется для приготовления 20 л 0.5 М раствора этой кислоты?

Решение. Сначала определяем массу азотной кислоты в 20 л 0.5 раствора:

; = 63 г ; г.

Так как = = (%);

Следовательно, для приготовления 20 л 0.5 М раствора надо израсходовать всего 1.78 л раствора азотной кислоты 30%-ой концентрации.