Характеристика растворов

Способы выражения концентрации растворов

Важной характеристикой раствора является концентрация, показывающая количественную долю растворённого вещества в растворе. Рассмотрим наиболее часто используемые способы выражения концентрации растворов.

Массовая доля (ω) – отношение массы растворённого вещества (m_(рв)) к массе раствора ₍m_(р)):

ω = = =

Массовая доля вещества в растворе – величина безразмерная, выражаемая в долях от единицы [ω(x)], например: ω(x)= 0,1 или в процентах [ω(x),%], например ω(x) = 10%.

Нетрудно заметить, что ω(x,%) численно равна числу граммов растворённого вещества в 100 г раствора. Например, 30%-ный раствор содержит 30 г растворённого вещества в 100 г раствора. Это позволяет легко находить массу растворённого вещества в заданной массе какого-то раствора.

Следует помнить, что до сих пор как в учебной, так и в научной литературе встречаются применяющиеся ранее (но не рекомендуемые в настоящее время) термины «процентная концентрация» и «процентное содержание» вещества в растворе. Однако все эти термины эквивалентны современному термину «массовая доля в процентах».

Типовые задачи

Имеется 1200 г раствора некоторой соли, масса соли в растворе равна 200 граммам. Определите массовую долю вещества в данном растворе.

Имеется 1200 г раствора некоторой соли, массовая доля соли в растворе составляет 16%. Вычислите массу соли в данном растворе.

Вычислите массу воды, которую нужно взять для приготовления 16%-ного раствора, если в лаборатории имеется 200 г химически чистой соли.

Имеется 1000 г специально очищенной воды. Вычислите массу соли марки «химически чистая», которую необходимо взять для приготовления раствора с массовой долей соли равной 16%.

Найдите объём раствора, если имеется 4200 г 40%-ного раствора гидроксида натрия, имеющего плотность 1,4 г/мл.

Сколько граммов соли KCl содержится в 750 мл раствора с массовой долей соли 10%, плотность которого 1,063 г/мл?

1 мл 25%-ного раствора содержит 0,458 г растворённого вещества. Какова плотность этого раствора?

В лаборатории часто возникает необходимость приготовить раствор заданной концентрации определённого вещества (ω₃) смешением двух растворов, если один из растворов этого же вещества имеет концентрацию большую чем (ω₃), равную (ω₁), а второй раствор имеет концентрацию меньшую чем (ω₃), равную (ω₂).

Масса растворённого вещества в полученном растворе равна сумме масс этого вещества в исходных растворах, которые в свою очередь, равны произведению массы раствора на массовую долю растворённого вещества, т.е. m₁∙ω₁ + m₂∙ω₂. Масса же полученного раствора равна сумме масс исходных растворов. Следовательно, массовая доля растворённого вещества в полученном растворе

ω₃ =

Это уравнение может быть использовано для расчётов как непосредственно, так и в виде, называемого химиками «правилом креста» (в математике это называется квадратом Пирсона). Вычисления проводят следующим образом. Мысленно нужно представить квадрат, затем в верхнем левом углу квадрата записывают массовую долю наиболее концентрированного раствора (ω₁), а в левом нижнем массовую долю наименее концентрированного раствора (ω₂). В центре квадрата записывают концентрацию приготовляемого раствора (ω₃). Важно помнить, что задача решается только в том случае, если ω_{1 >} ω_{3 >} ω₂. Далее по диагонали вычитают из большего числа меньшее и в правой стороне квадрата записываются соответствующие разности массовых долей ( ω₃ - ω₂ ) и ( ω₁ - ω₃ ). Полученные разности массовых долей и указывают, что для получения раствора с массовой долей ω₃ необходимо смешать (ω₃ - ω₂) массовых частей более концентрированного раствора ω₁ и ( ω₁ - ω₃ ) массовых частей раствора менее концентрированного ω₂.

ПРИМЕР РАСЧЁТА

Молярная концентрация (С) – это отношение числа молей растворённого вещества к объёму раствора; С = , объём раствора выражается в литрах. На практике объём раствора обычно измеряют в литрах, в этом случае молярная концентрация показывает количество растворённого вещества в одном литре раствора и имеет единицу измерения моль/л. Если 1 литр раствора содержит 1 моль растворённого вещества, то раствор называют молярным (1М); если – 0,1 моля вещества то децимолярным (0,1М), если 0,01 моля, то сантимолярным (0,01М) и т.д. Молярная концентрация раствора, содержащего, например, 0,2 моль гидроксида калия в 1 литре, может быть обозначена так: С(КОН) = 0,2 моль/л или С(КОН) = 0,2 М. Отметим, что между растворами разной молярной концентрации и их объёмами выполняется соотношение: М₁∙ V₁ = М₂∙ V₂.