Способы выражения состава раствора

Раствором в химии называют равновесную (см. главу 7.1) гомогенную фазу, состав которой можно изменять плавно (не скачками). Состав выражают через концентрации, доли [7] или отношения компонентов раствора (т.е. веществ, образовавших данный раствор).

Когда речь идет об отношении массы, объема или количества какого-либо компонента, соответственно, к массе, объему или количеству всех веществ раствора, говорят о массовой (ω - читается «омега»), объемной (ϕ - «фи») или молярной (χ - «хи») доле этого компонента. Долю выражают обычно десятичной дробью или в процентах.

Если состав раствора представлен отношением масс или количеств, или объемов его веществ, то это называется соответственно массовым (мас.) или молярным (мол.), или объемным (об.) отношением. Последнее используется для обозначения состава раствора, полученного смешением газов или жидкостей. Например, запись «H₂SO₄ (1 :10) (об.)» означает, что 1 объем концентрированной серной кислоты добавили к 10 объемам воды.

Концентрация (что по-латински значит: сосредоточение, сгущение) чаще выражается отношением количества растворенного вещества к объему всего раствора (V) или к массе растворителя (m_р−ля ):

Название	Обозначение	Расчетная формула	Размерность
Молярная концентрация	C	n/V	моль/л
Нормальная13 концентрация	Cf	nf / V	моль/л
Моляльность	b	n/mр−ля	моль/кг

Отметим, что моляльностью удобно пользоваться, если в ходе эксперимента изменяется температура, от которой значение b не зависит (в отличие от других указанных способов выражения концентрации), поскольку нагревание влияет на объем раствора, но не на массу растворителя.

Парциальное давление газов в смеси

Парциальным давлением (p_i ) составной части (компонента) газовой смеси называют давление, которое бы производил один этот компонент, занимая объем всей газовой смеси при той же температуре.

Значение p_i рассчитывается по формуле:

p_i = pϕ_i или p_i = pχ_i ,

где p – общее давление смеси газов. Если смесь состоит из k компонентов, то величина p равна сумме их парциальных давлений (при условии, что при смешении компоненты не вступают друг с другом в химическое взаимодействие), т.е.:

k p = ∑p_i .

i=1

Это математическое выражение закона парциальных давлений.

Вопросы к семинару

1. Типы химических реакций. Могут ли протекать реакции разложения, соединения, вытеснения без изменения степени окисления элементов? Пояснить примерами.

2. Понятие эквивалента в химии. Физический смысл фактора эквивалентности. Постоянно ли его значение для данного вещества? Привести примеры.

3. Определить факторы эквивалентности солей: Fe(OH)SO₄ и Ca(HCO₃ )₂ , в реакциях получения:

а) оснований;

б) средних солей.

4. Рассчитайте эквивалент KMnO₄ в реакции обмена и в ОВР в разных средах.

5. Может ли фактор эквивалентности H₂SO₄ быть дробным? Равным 1?

6. Для чего введено понятие моль? Как рассчитать его величину?

7. Если бы 1 моль долларов был образован тогда же, когда возникла Земля (4,5 млрд. лет назад), и с тех пор они расходовались бы со скоростью 1 млн. долларов в секунду, истратилось ли бы это состояние сегодня?

8. В какой из записей речь идет о пяти молях атомов кислорода: 5H₂O , 5O₂ , 5H₂O₂ , P₂O₅ , 5O? Сколько молей ионов содержит один моль Na₂SO₄ ?

9. Сколько связей рвется при переходе одного моля алмаза в газ?

10. В случае какого взаимодействия больше выделиться водорода:

а) 1 г Fe c HCl_изб. ;

б) 1 г Al c NaOH_изб. ?

11. В трех одинаковых пробирках равные количества сухих веществ: NaOH , KOH и Ba(OH)₂ . Как распознать эти вещества, не доставая их из пробирок?

12. Закон Авогадро. Строго ли он выполняется в реальных условиях? Почему?

13. Если смешать по 1 г азота и водорода, то какое вещество будет оказывать в большей степени давление на стенки сосуда и почему?

14. Где больше число атомов:

а) в 1 мл водорода или 1 мл аргона при одинаковых условиях;

б) в 1 мл H₂ или 1 мл O₂ при одинаковом давлении, если кислород горячее?

15. До какой температуры надо нагреть газ, взятый при н.у. в поршневой системе, чтобы молярная концентрация его уменьшилась вдвое?

16. Почему в душной комнате кажется жарче, чем в проветренной, если даже температура воздуха одинакова?

17. Как организовать опыт и какую расчетную формулу можно использовать при определении молярной массы неизвестного вещества?

18. Оценить молярный объем воды при 4⁰С.

19. Чему равен молярный объем эквивалентов азота?

20. Оцените, сколько молекул в стакане воды при 4⁰С.

21. Каков физический смысл поправок на неидеальность газа в уравнении Ван-дерa

Ваальса: (p + ₂ ) ⋅ (V − b) = nRT ?

V

22. Способы выражения состава раствора. Какой раствор H₃PO₄ концентрированнее: 2н или 1M?

23. Выведите расчетную формулу перехода от данного способа выражения состава раствора к заданному (и наоборот):

№ вариан- та	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Дано	ω	ϕ	χ	χ	ω	C	ω	ϕ	C	ω
Найти	C	C	C	b	b	b	χ	χ	Cf	ϕ

24. Выведите формулу расчета массовой доли вещества, если смешали A мл его раствора с массовой долей a% и B мл его же раствора, для которого ω=b%.