41. Способы выражения состава растворов: массовая доля, молярная концентрация, молярная концентрация эквивалента, моляльная концентрация, молярная доля, объёмная доля, титр.

Молярная концентрация равна количеству вещества (в молях), содержащегося в одном литре раствора. Она обозначается С_М и рассчитывается как отношение химического количества растворенного вещества (моль) Х к объему V раствора в литрах:

где m (Х) – масса растворенного вещества, г

М (Х) – молярная масса, г/моль

V – объем раствора, л.

Если объем V раствора измеряют в миллилитрах, то формула для расчета молярной концентрации имеет вид:

Молярная концентрация эквивалента (нормальность или нормальная концентрация) равна количеству вещества эквивалента (моль), содержащегося в одном литре раствора. Она обозначается С_н рассчитывается как отношение химического количества эквивалента растворенного вещества Х к объему раствора в литрах:

или, выразив в знаменателе молярную массу эквивалента через молярную массу вещества и фактор эквивалентности его в реакции по уравнению, получим:

В современных методах анализа широко используется разновидность массовой концентрации – титр.

Титр равен массе вещества (г), содержащейся в 1 мл раствора. Титр обозначается Т (Х) и рассчитывается, как отношение массы вещества Х к объему раствора V (мл):

Можно установить связь между молярной концентрацией и титром:

Взаимосвязь молярной концентрацией раствора и его массовой долей описывается уравнением: ,

где ρ – плотность раствора, г/мл;

w (Х) – массовая доля растворенного вещества, %

Удобно использовать формулу, связывающую между собой молярную и нормальную концентрации:

В тех случаях, когда речь идет об отношении массы (или объема, или химического количества вещества) компонента к массе (или объему, или количеству вещества) всей системы, термин "концентрация" не употребляют. А говорят о «доле» – массовой, объемной или молярной. И выражают эту долю либо дробью, либо в процентах, принимая систему за 1 или за 100%.

Для обозначения доли компонента приняты следующие греческие буквы: массовая доля – ω (омега), объемная доля – φ (фи), молярная доля – χ (хи).

где m (Х) и m – массы компонента и масса всей системы

V (Х) и V – объемы компонента и объем всей системы

ν (Х) и Σ ν – количества вещества компонента и сумма всех количеств веществ всей системы.

Моляльность раствора – равна количеству вещества (моль) растворенного в 1 кг растворителя. Она обозначается С_m и рассчитывается по формуле:

42. Закон эквивалентов и его применение в количественном анализе. Способы определения точки эквивалентности. Способы приготовления рабочих растворов. Способы титрования: прямое, обратное, косвенное.

Химическим эквивалентом называется некая реальная или условная частица, которая может присоединять или высвобождать один ион водорода в кислотно-основных реакциях или один электрон в окислительно-восстановительных реакциях.

Важнейшей характеристикой химического эквивалента является молярная масса эквивалента вещества, выраженная в г/моль.

Молярная масса эквивалента вещества (г/моль) – это масса 1 моль эквивалента вещества, рассчитываемая по формуле:

,

где f_э − фактор эквивалентности, определяемый из уравнения химической реакции.

Фактор эквивалентности f_э(Х) – число, показывающее, какая доля реальной частицы вещества Х эквивалентна одному иону водорода в данной кислотно-основной реакции или одному электрону в окислительно-восстановительной реакции.

Фактор эквивалентности рассчитывается по уравнению:

, где Z – суммарный заряд обменивающихся ионов для кислотно-основных реакций или число принятых или отданных электронов для окислительно-восстановительных реакций.

Закон эквивалентов: вещества взаимодействуют друг с другом и образуются в результате химических реакций в количествах, пропорциональных их эквивалентам.

Для условной химической реакции аА + bВ → сС + dD:

ν_Э (A) = ν_Э (B) = ν_Э (C) = ν_Э (D),

где ν_Э – химическое количество эквивалента вещества, моль

ν_Э = =>

Титрование – это процесс постепенного добавления титранта к анализируемой пробе, продолжающийся до точки эквивалентности.

Точка эквивалентности (момент эквивалентности) – это момент, когда количество вещества эквивалента в добавленном растворе титранта становится равным количеству анализируемого вещества.

Титрант – это раствор точно известной концентрации, применяемый для титрования.

Существует два способа приготовления титрантов:

1. Взвешенную на аналитических весах точную навеску вещества растворяют в мерной колбе и доводят объем раствора водой до метки. Зная массу растворенного вещества (m) и объем полученного раствора (V), можно вычислить его титр: Т = m/V.

Титранты, приготовленные таким образом, называются стандартными растворами и для их получения применимы только те вещества, которые удовлетворяют следующим требованиям:

а) вещество должно быть химически чистым, т.е. должно содержать посторонних примесей не более 0,05-0,1%;

б) состав вещества должен строго соответствовать формуле;

в) вещество должно быть устойчивым при хранении и в твердом виде и в растворе;

2. Если вещества не удовлетворяют этим требованиям, то сначала готовят раствор приблизительно нужной концентрации, а затем устанавливают его точную концентрацию, титруя стандартным раствором. Такие титранты называются стандартизированными или рабочими растворами.

Разнообразные методы титриметрического анализа можно классифицировать по типу используемых реакций и по способу проведения анализа.