4 Растворы
4.1 Концентрации растворов
Раствор – это гомогенная система, состоящая из двух или более веществ, содержание которых можно изменять в определенных пределах без нарушения однородности.
Количественно состав раствора выражают через массовую долю, молярную и эквивалентную (нормальную) концентрацию, а также титр.
Массовая доля – показывает сколько единиц массы растворенного вещества содержится в 100 единицах массы раствора. Массовая доля безразмерная величина, ее выражают в долях единицы или в процентах:
(4.1),
где (В) - массовая доля в % растворенного вещества, г; m - масса раствора, г.
Пример: 5 % раствор хлорида натрия означает, что в 100 г раствора содержится 5 г NaCl.
Масса раствора равна произведению объема раствора (V, мл) на его плотность
(, г/мл): m = V , тогда можно выразить: (В) = m(В) / V .
Молярная концентрация раствора (молярность)( См, М, моль/л) показывает количество растворенного вещества, содержащегося в 1 литре раствора (таблица 4.1).
Молярную концентрацию выражают формулой:
или
(4.2)
т.к.
,
то
(4.3)
где m - масса растворенного вещества, г;
n – количество растворенного вещества, моль;
М - молярная масса растворенного вещества, г/ моль.
Пример: Вычислить молярность раствора азотной кислоты с массовой долей 20%
и плотностью 1,12 г/мл.
Решение:
1) Масса 1 л раствора: m (р-ра) = (р-ра) V(р-ра) = 1,12 г/мл 1000 мл = 1120 г;
2) Определим массу НNО3 в 1 л раствора:
в 100 г 20% р-ра - 20 г НNО3
1120 г - х г
х = m (НNО3) = 1120 г 20г / 100 = 224 г;
3) Определим молярность : СМ число моль вещества в 1 л раствора,
Мэ
(НNО3)
= М
/
= 63 г/моль / 1 = 63 г/моль-экв;
1 моль ------- 63 г ---------1 л р-ра
х моль ------- 224 г --------1 л р-ра
х = 224 г 1 моль / 63 г ( в 1л ) = 3,48 моль/ л = 3,48 М;
Таким образом, СМ (НNО3) = 3,48 моль/ л = 3,48 М.
Молярная концентрация эквивалента (нормальная концентрация, нормальность) (Сн, N, моль-экв./л) показывает число моль-эквивалентов вещества в 1л раствора:
или
.
(4.4)
Используя
выражение
,
получаем
(4.5)
где m - масса растворенного вещества, г;
nэ – количество моль-эквивалентов растворенного вещества, моль-экв;
Мэ - молярная масса моль-эквивалента вещества, г/ моль-экв.
Пример: Вычислить нормальность раствора фосфорной кислоты с массовой долей 40% и плотностью 1,25 г/мл.
Решение:
1) Масса 1 л раствора: m (р-ра) = (р-ра) V(р-ра) = 1,25 г/мл 1000 мл = 1250 г;
2) Определим массу Н3РО4 в 1 л раствора:
в 100 г 40% р-ра - 40 г Н3РО4
1250 г - х г
х = m (Н3РО4) = 1250 г 40г / 100 = 500 г;
3) Определим нормальность: СН число моль-экв. вещества в 1 л раствора,
Мэ (Н3РО4) = М / = 98 г/моль / 3 = 32,67 г/моль-экв;
1 моль-экв ------- 32,67 г --------1 л р-ра
х моль-экв ------- 500 г --------1 л р-ра
х = 500 г 1 моль-экв / 32,67 г ( в 1л ) = 15,3 моль-экв/ л = 15,3 Н;
Таким образом, СН (Н3РО4) = 15,3 моль-экв/ л = 15,3 Н.