1.4. Способи виразу концентрації речовин. Змішування реагентів

Концентрація речовини визначається його вмістом в розчині або суміші. У хімічній технології широко використовують такі види концентрацій: процентну, молярну і нормальну.

Процентна концентрація () – показує масу речовини, що міститься в 100 одиницях маси розчину:

, (20)

де m_i – маса розчиненої речовини:

m_роз. – маса розчину.

Молярна концентрація С_М(Х) – це величина, рівна відношенню кількості розчиненої речовини Х до об'єму розчину:

, (21)

де (X) – кількості розчиненої речовини Х, моль;

V_роз. – об'єм розчину, л.

Розчин, в 1 л якого міститься 1 моль розчиненої речовини, називають молярним.

У хімії використовують ще одну одиницю кількості речовини – еквівалент. Еквівалент – це кількість речовини, що припадає на одиницю валентного зв'язку. Або: це кількість речовини, що містить (створює) число Авогадро хімічних зв'язків.

Еквівалентом складної речовини називають таку його кількість, яка взаємодіє з одним еквівалентом (молем) атомів водню або заміщає ту ж кількість атомів водню в хімічних реакціях.

Нормальність розчину С_Н(Х) показує число моль еквівалентів розчиненої речовини Х (n(Е)), що містяться в 1 л розчину (V_роз.):

. (22)

Приклад 10. У воді розчинили КОН масою 11,2 г. Об'єм розчину довели до 200 мл. Визначити молярну концентрацію отриманого розчину.

Розв’язок. Розрахунок виконаємо за рівнянням (21):

.

Відповідь: 1моль/л

Приклад 11. У 1 л розчину міститься 196г сірчаної кислоти. Визначити нормальність розчину.

Розв’язок. Знайдемо число еквівалентів в 196 г H₂SO₄:

,

де М(1екв.) – молярна маса одного еквівалента сірчаної кислоти.

За рівнянням (22) знайдемо нормальність заданого розчину:

.

Відповідь: 4н.

Для перерахунку процентних (за масою) концентрацій речовин можна застосовувати правило діагоналей. Відомо, що маси змішуваних розчинів обернено пропорційні їх масовим часткам речовини. При цьому слід вважати: масова частка сухої (чистої) речовини 100%; масова частка речовини у воді 0%.

Припустимо, що є речовина I і речовина II з масовими концентраціями _I і _II відповідно. Для отримання третьої речовини з вказаною концентрацією _III задані речовини змішують в наступних співвідношеннях:

_I (_III - _II) – мас. частка розчину I

_III

_II (_I - _III) – мас. частка розчину II.

Приклад 12. Є 150 кг 25% амоніаку, необхідний 10%-ний розчин аміачної води. Скільки 5%-ного розчину необхідно додати для розбавлення? Скільки продукту при цьому отримують?

Розв’язок. Скористаємося правилом діагоналей:

25 10 – 5 = 5 – мас. частка 25% розчину

10

5 25 – 10 = 15 – мас. частка 5% розчину.

Таким чином, для приготування 10% аміачної води необхідно змішати 5 масових частин 25%-ного розчину амоніаку (150 кг) і 15 масових частин 5%-ного розчину амоніаку. Знайдемо одну масову частину:

m₁ = 150 / 5 = 30 кг.

Розрахуємо масу 15 частин 5%-ного розчину амоніаку:

m (5%-ного роз. NH₃) = 15  m₁ = 15  30 = 450 кг.

Знайдемо масу отриманого продукту – 10%-ного розчину амоніаку. Для цього знайдемо добуток кількості усіх масових частин розчину з масою однієї частини:

m_прод = m(10%-ного роз. NH₃) = (15 + 5) × 30 кг = 600 кг

Відповідь: 450 кг; 600 кг.