2. Розчинність і способи вираження кількісного складу розчинів

Розчинність різних речовин у тому самому розчиннику або будь-якої речовини в різних розчинниках може коливатись у досить широких межах. Згідно з рекомендаціями ІЮПАК кількісний склад розчину можна виразити концентрацією або долею. Концентрація – це співвідношення неоднотипних величин. Вона має певну розмірність моль/л, г/л та ін. Відношення однотипних величин називається часткою. Частка – безразмірна величина. Розглянемо декілька типів концентрацій і часток.

Позначимо індексом 1 розчинник, індексом 2 – розчинену речовину.

Частки

Масова частка розчиненої речовини − (2) – це відношення маси m(2) до cумарної маси розчину m = m(1) + m(2). Масову частку звичайно виражають у частках одиниці, у відсотках (%, тобто на 100 г розчину), у промілє (одна тисячна частка, 1/10 відсотка; ‰), у мільйонних частках (110⁻⁶ від базової величини, позначається ppm, млн⁻¹ ). 

(2) = m(2)/ m, (2) = m(2)/ m100%.

У промiле та ppm виражають склад розчинiв, що мiстять дуже мало розчиненої речовини, зокрема ферментiв гормонiв, вiтамiнiв, мiкроелементiв у тканинах органiзму або у лiкарських засобах. Наприклад, у 100 см³ (приблизно 100 г) сироватки кровi мiститься 80-140 мкг Феруму, тобто коицентрацiя його становить 80-140 ppm.

Мольна частка − ^χ(2) – це відношення кількості розчиненої речовини − ν(2) до сумарної кількості речовини всіх компонентів розчину ν

^χ(2) = ν(2)/ ν.

Обʼємна чacткa − φ(2) − це вiдношення обʼєму розчиненої· речовини − V(2) до суми обʼємiв ycix компонентiв розчину:

φ(2) = V(2)/ V.

Масові та мольні частки теж виражаються в %, промілє, ppm.

Оʼємна частка характеризує склад газових сумiшей. Наприклад, якщо 1 моль повiтря обʼємом 22,4 дм³ мiститъ 4,693 дм³ кисню, то обʼємна частка його становить:

φ(О₂) = 4,693: 22,4 = 0,2095, або 20,95 %, 209,5 ‰, 209500 ppm.

Концентрації

Молярна концентрація (молярність, С_М) – це відношення кількості розчиненої речовини ν(2) до об’єму розчину V, розмірність – моль/л:

C_M = ν(2)/ V.

Розчини з молярнiстю 1 і 0,1 моль/л називаються одномолярними, децимолярними, тощо. Скорочено записують так: 1M розчин NaOH, 0,1 M розчин HCl.

Молярна концентрація еквівалентів (нормальність, С_н) – це відношення кількості еквівалентів ν_екв(2) розчиненої речовини до обʼєму розчину V, розмірність моль екв/ л:

C_н = ν_екв(2)/V.

Наприклад, розчини, якi мiстять в 1 л 1 та 0,1 молів еквiвалента розчиненої речовини, називаються однонормальними (1 н.) децинормальними (0,1 н.) вiдповiдно.

Згiдно з законом еквiвалентiв речовини реагують без залишку, якщо

C_нIV_I = C_н2V₂.

Це вiдношення використується в об’ємному аналiзi, тобто при визначеннi концентрацiї речовини вимiрюванням об’ємів реагуючих речовин.

Моляльна концентрація (моляльність, С_m) – це кількість розчиненої речовини ν(2) в одному 1 кг розчинника, розмірність моль/кг розчинника.

С_m = ν(2) : = · молькг розчинника,

де m(2) i M(2) – маса і молярна маса розчиненої речовини г, г/моль; – маса розчинника, кг, 1000 – коефіцієнт перерахунку г у кг.

Титр розчиненої речовини − Т(2) − маса речовини в 1  см³ розчину

Т(2) = .

Одиниці вимірювання титру − г/см³ .

Приклади рішення задач на приготування розчинів

Приклад 1. Скільки мілілітрів 96%-го розчину H₂SO₄ ( = 1,84 г/мл) необхідно для приготування 1л 0,25 н. розчину.

Розвʼязання:

1. m(Н₂SO₄) у заданому розчині  ?

М_Е(H₂SO₄ ) = М/2 = 49 г/моль; m(H₂SO₄) = 0,25·49 = 12,25 г.

2. m_р-ну  ? (масу вихідного розчину, необхідну для виготовлення 1 л 0,25 н. розчину)