9.2.Способы выражения концентрации растворов.

Количественный состав раствора определяется его концентрацией, т.е. относительным содержанием компонентов, составляющих раствор.

Концентрацией называется содержание растворенного вещества в единице массы или объема раствора.

Существует много способов выражения концентраций. Наиболее применяемы следующие:

1) Массовая доля выражается числом, показывающим какую долю составляет масса растворенного вещества (m_в) от массы раствора (m_р). Эта безразмерная величина выражается в долях единицы или в процентах. Если обозначить массовую долю (%), то можно записать:

Если масса раствора находится по его объему V (мл) и плотность р (г/мл), то есть m_в=V_*p

2) Молярная концентрация (молярность) С_м показывает количество растворенного (число молей) вещества, содержащегося в 1 л раствора (моль/л):

3) Молярная концентрация эквивалентов (нормальность) С_н показывает число моль эквивалентов растворенного вещества (число эквивалентов Н_экв), содержащегося в 1 л раствора (моль/л) или (моль экв./л)

Произведение эквивалентной концентрации раствора на его объем в литрах показывает общее число эквивалентов, содержащихся в данном объеме раствора. Обозначив эквивалентные концентрации двух реагирующих растворов через Сн₁ и Сн₂, а их объемы через V₁ и V₂, получим:

О бъемы реагирующих друг с другом растворов обратно пропорциональны их эквивалентным концентрациям.

4) Титр (Т) – масса растворенного вещества (г) в 1 мл раствора.

Т=m/V, T=N_*Э/1000, отсюда N=T_*1000/Э, где

N – молярная концентрация эквивалента.

Э – эквивалент.

5) Моляльность раствора (с _m) - концентрация раствора, выраженная числом молей растворённого вещества, содержащегося в 1000 г растворителя

Вычисляется как отношение с _m=υ/m_2,

где:

ν — количество растворённого вещества, моль;

m₂ — масса растворителя, кг.

Измеряется в молях на кг, также распространено выражение в «моляльности». Так, раствор с концентрацией 0,5 моль/кг называют 0,5-мольным.

Следует обратить особое внимание, что, несмотря на сходство названий, молярная концентрация и моляльность — величины различные. Прежде всего, в отличие от молярной концентрации, при выражении концентрации в моляльности расчёт ведут на массу растворителя, а не на объём раствора. Моляльность, в отличие от молярной концентрации, не зависит от температуры.

9.3. Пример приготовления растворов необходимой концентрации различными способами.

Пример 1. Определите массовую долю (в %) хлорида натрия в растворе, содержащем 80 г соли в 500 г раствора.

Решение: Массовая доля выражается соотношением:

Следовательно = (80/500)_*100= 16 %.

Пример 2. Сколько граммов воды надо прибавить к 800 г 60 % раствора H₂SO₄ для получения 40 % раствора?

Решение: Обозначим массу воды, которую требуется прибавить, через Х. Тогда исходя из формулы

запишем: [800_*0,6/(800 + Х)]_*100, откуда Х = 400 г Н₂О.

Пример 3. 500 мл раствора H₂SO₄ содержит 196 г H₂SO_4. Определите молярную и эквивалентную концентрацию раствора H₂SO_4.

Решение:

= 98 г/моль,

М – молярная масса,

С_м= 196/(98_*0.5)= 4 моль/л, где = 49 г/моль,

С_н= 196/(49_*0.5)= 8н, то есть 8 эквивалентов в 1 л раствора.

Пример 4. Определите эквивалентную и молярную концентрации 10% раствора Na₂CO₃, плотность которого 1,102 кг/м³.

Решение: Молярная и эквивалентная массы составляют: =106 г/моль, =54 г/моль. Поскольку молярная и эквивалентная концентрации относятся к 1 л раствора, определим массу 1 л раствора:

m_в=V_*p=1102_*10^-3=1,102 кг в этом растворе содержится 1,102_*0,1=0,1102 кг Na₂CO₃, или 110,2г что составляет: С_м=110,2/106=104 моль/л, С_н=110,2/53=2,08н

Пример5. Для нейтрализации 50 мл раствора серной кислоты израсходовано 25 мл 0,4 н раствора щелочи. Определите эквивалентную концентрацию раствора серной кислоты.

Р ешение: Из закона эквивалентов следует:

О тсюда 0,2 эквивалента в 1 л раствора.