Методы определения концентрации растворов

Концентрацию растворов можно определять различными методами:

1) По плотности раствора, когда не требуется большой точности;

2) Титрованием, если значение концентрации необходимо определить с точностью до 0,01%.

Плотность раствора определяется по формуле:

,

где m – масса раствора, г;

V – объем раствора, мл.

Определение плотности проще всего производить при помощи ареометра. Не существует универсального ареометра. Каждый ареометр предназначен для жидкостей, значения плотностей которых лежат в определенных пределах. Поэтому при выборе ареометра необходимо, чтобы ориентировочное значение плотности данного раствора попадало в интервал шкалы данного ареометра.

Так как плотность раствора обусловлена его концентрацией, то измерив ареометром плотность, можно по таблицам найти массовую долю растворённого вещества в растворе (таб.1).

Титрование – определение неизвестной концентрации одного раствора по известной концентрации другого путем измерения объемов реагирующих растворов.

Согласно закону эквивалентов вещества вступают и образуются в результате реакции в эквивалентных количествах. Следовательно, в процессе титрования ν_э(1)=ν_э(2). Выразим количества эквивалентов реагирующих веществ через объемы (V) растворов и молярные концентрации их эквивалентов С_э, тогда

V(1) ∙ С_э(1) = V(2) ∙ С_э(2), или (11)

Эти два соотношения называются формулами титрования.

Способы приготовления растворов заданной концентрации

Растворы заданной концентрации можно приготовить различными способами:

1. Растворением вещества в растворителе

Пример 1. Приготовить 50 г 5% раствора хлорида натрия NaCl.

Решение. Для этого необходимо рассчитать, какую массу (г) хлорида натрия и массу воды (г) нужно взять для приготовления 50 г 5% раствора.

По определению массовой доли в 100 г 5% раствора содержатся 5 г хлорида натрия, а в 50 г 5% раствора будет содержаться Х г хлорида натрия. Отсюда: Х = = 2,5гNaCl, тогда легко вычислить массу воды:

50г – 2,5г = 47,5г.

Если воспользоваться формулой (2), то решение будет следующим: ω = ∙ 100% →

→ m( р.в. )= ω ∙ m (р-ра) /100% = 5% ∙ 50 г / 100% = 2,5 г

m (H₂O) = m (р-ра) – m (р.в.) = 50 г – 2,5 г = 47,5 г

Таким образом, для приготовления раствора данной концентрации, необходимо на весах взвесить 2,5г NaCl и растворить его в 47,5 мл воды (учитывая, что плотность воды равна 1 г/мл, объем воды будет равен ее массе).

Пример 2. Приготовить 100 мл раствора сульфата меди с молярной концентрацией 0,1 моль/л сульфата меди.

Решение. По определению молярной концентрации в 1000 мл раствора содержится 0,1 моль CuSO₄, а в 100 мл раствора будет содержаться х моль CuSO_4.

х = = 0,01 моль

Из соотношения (4) следует m= ν∙М, т.к. М (CuSO₄) = 160 г/моль, то m = 0,01 моль ∙160 г/моль = 1,6 г

Если воспользоваться формулой (5), то решение будет следующим:

С = → m = С ∙ М ∙ V = 0,01моль/л ∙ 160 г/моль ∙ 0,1 л = 1,6 г

Таким образом, для того, чтобы приготовить 100 мл раствора с концентрацией 0,1 моль/л CuSO_4, необходимо на весах взвесить 1,6 г CuSO_4, перенести в мерную колбу на 100 мл и довести объем раствора в колбе до метки.

Пример 3. Приготовить 200 мл раствора NaОН с 0,5 молярной концентрацией эквивалента NaОН.

Решение.

Из уравнения (7) находим массу NaОН

С_э = →m= С_э ∙ V_э ∙ М_э зная, что М_э (NaОН) = = 40г /моль, тогда m =0,5 моль/л ∙ 0,2 л ∙ 40 г/моль = 4 г

Итак, для приготовления 200 мл раствора с 0,5 молярной концентрацией эквивалента NaОН необходимо взвесить 4 г NaОН, перенести в мерную колбу на 200 мл и довести объем раствора в колбе до метки.