21. Способы выражения концентрации растворов: массовая, объемная, молярная, молярная эквивалентов, мольная, моляльность.

Массовая доля (или процентная концентрация вещества) – это отношение массы растворенного вещества m к общей массе раствора. Для бинарного раствора, состоящего из растворённого вещества и растворителя:

,

где: ω – массовая доля растворенного вещества;

m_в-ва – масса растворённого вещества;

m_р-ра – масса растворителя.

Массовую долю выражают в долях от единицы или в процентах.

Молярная концентрация или молярность – это количество молей растворённого вещества в одном литре раствора V:

,

где: C – молярная концентрация растворённого вещества, моль/л (возможно также обозначение М, например, 0,2 М HCl);

n – количество растворенного вещества, моль;

V – объём раствора, л.

Раствор называют молярным или одномолярным, если в 1 литре раствора растворено 1 моль вещества, децимолярным – растворено 0,1 моля вещества, сантимолярным – растворено 0,01 моля вещества, миллимолярным – растворено 0,001 моля вещества.

Моляльная концентрация (моляльность) раствора С(x) показывает количество молей n растворенного вещества в 1 кг растворителя m:

,

где: С(x) – моляльность, моль/кг;

n – количество растворенного вещества, моль;

m_р-ля – масса растворителя, кг.

Мольная доля растворённого вещества – безразмерная величина, равная отношению количества растворенного вещества n к общему количеству веществ в растворе:

,

где: N – мольная доля растворённого вещества;

n – количество растворённого вещества, моль;

n_р-ля – количество вещества растворителя, моль.

Сумма мольных долей должна равняться 1:

N(X) + N(S) = 1.

где N(X) - мольная доля растворенного вещества Х;

N(S) - мольная доля растворенного вещества S.

Нормальная концентрация растворов (нормальность или молярная концентрация эквивалента) – число грамм-эквивалентов данного вещества в одном литре раствора.

Грамм-эквивалент вещества – количество граммов вещества, численно равное его эквиваленту.

Эквивалент – это условная единица, равноценная одному иону водорода в кислотно-основных реакциях или одному электрону в окислительно – восстановительных реакциях.

Для записи концентрации таких растворов используют сокращения Н или N. Например, раствор, содержащий 0,1 моль-экв/л, называют децинормальным и записывают как 0,1 Н.

,

где: С_Н – нормальная концентрация, моль-экв/л;

z – число эквивалентности;

V_р-ра – объём раствора, л.

Объемная доля растворенного вещества σ (B) выражается в долях единицы или объемных процентах:

где V_i – объем компонента раствора, V (B) – объем растворенного вещества B

22. Коллигативные свойства растворов. Закон Рауля. Эбулиоскопия и криоскопия.

Коллигативные свойства растворов – это свойства, которые при данных условиях не зависят от химической природы растворённого вещества, но зависит от количества частиц растворённого вещества в растворе. К ним относятся:

1) понижение давление пара растворителя над раствором при растворении в жидкости какого-либо вещества, давление насыщенного пара этой жидкости понижается; таким образом, давление насыщенного пара растворителя над раствором всегда ниже, чем, над чистым растворителем при той же температуре. Разность между этими величинами принято называть понижением давления пара над раствором

2) повышение температуры кипения и понижение температуры замерзания раствора. Присутствие растворенного вещества повышает температуру кипения и понижает температуру замерзания растворителя, и тем сильнее, чем концентрированнее раствор. В большинстве случаев из раствора кристаллизуется (при замерзании) или выкипает (при кипении) только растворитель вследствие чего концентрация раствора в ходе его замерзания или кипения возрастает. Это, в свою очередь, приводит к еще большему повышению температуры кипения и снижению температуры замерзания. Таким образом, раствор кристаллизуется и кипит не при определенной температуре, а в некотором температурном интервале. Температуру начала кристаллизации и начала кипения данного раствора называют его температурой кристаллизации и температурой кипения.

Разность между температурами кипения раствора и чистого растворителя называют повышением температуры кипения раствора. Разность между температурами замерзания чистого растворителя и раствора называют понижением температуры замерзания раствора.

Рауль установил, что для разбавленных растворов неэлектролитов повышение температуры кипения и понижение температуры замерзания пропорциональны концентрации раствора:

Здесь m — молярная концентрация (моляльность); Е и К — эбуллиоскопическая и криоскопическая постоянные, зависящие только от природы растворителя, по не зависящие от природы растворенного вещества.

На измерениях температур кипения и замерзания растворов основаны эбуллиоскопический и криоскопический методы определения молекулярных масс веществ. Оба метода широко используются в химии, так как, применяя различные растворители, можно определять молекулярные массы разнообразных веществ.

3) осмотическое давление.

Закон Рауля: относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором пропорционально молярной доле растворенного вещества.

Р₀-давление насыщенного пара растворителя над растворителем, Р- растворителя над раствором

Из закона Рауля вытекают два важных следствия:

1) температура кипения раствора выше температуре кипения растворителя.

Это обусловлено тем, что давление насыщенного пара растворителя над раствором становится равным атмосферному давлению при более высокой температуре, чем в случае чистого растворителя. Повышение темп. кипения пропорционально молярной конц. раствора

2) температура замерзания раствора ниже температуры замерзания чистого растворителя.

Это обусловлено более низким давлением пара растворителя над раствором. Понижение температуры замерзания пропорционально молярной концентрации раствора.

Эбулиоскопия — метод исследования растворов, основанный на измерении повышения их температуры кипения по сравнению с чистым растворителем. Используется для определения молекулярной массы растворенного вещества, активности растворителя, степени диссоциации.

Криоскопия — метод исследования растворов, в основе которого лежит измерение понижения точки замерзания раствора по сравнению с температурой замерзания чистого растворителя.