khimiayayayaya (1)

Объёмная доля

Объёмная доля — отношение объёма растворённого вещества к объёму раствора. Объёмная доля измеряется в долях единицы или в процентах.

где:

V1 — объём растворённого вещества, л;

V — общий объём раствора, л.

Как было указано выше, существуют ареометры, предназначенные для определения концентрации растворов определённых веществ. Такие ареометры проградуированы не в значениях плотности, а непосредственно концентрации раствора. Для распространённых растворов этилового спирта, концентрация которых обычно выражается в объёмных процентах, такие ареометры получили название спиртомеров или андрометров.

Молярность (молярная объёмная концентрация)

Молярная концентрация — количество растворённого вещества (число молей) в единице объёма раствора. Молярная концентрация в системе СИ измеряется в моль/м³, однако на практике её гораздо чаще выражают в моль/л или ммоль/л. Также распространено выражение в «молярности». Возможно другое обозначение молярной концентрации CM , которое принято обозначать М. Так, раствор с концентрацией 0,5 моль/л называют 0,5-молярным. Примечание: единица «моль» не склоняется по падежам. После цифры пишут «моль», подобно тому, как после цифры пишут «см», «кг» и т. д.

где:

ν — количество растворённого вещества, моль;

V — общий объём раствора, л.

Нормальная концентрация (мольная концентрация эквивалента)

Нормальная концентрация — количество эквивалентов данного вещества в 1 литре раствора. Нормальную концентрацию выражают в моль-экв/л или г-экв/л (имеется в виду моль эквивалентов). 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:

ν — количество растворённого вещества, моль;

V — общий объём раствора, л;

z — число эквивалентности.

Нормальная концентрация может отличаться в зависимости от реакции, в которой участвует вещество. Например, одномолярный раствор H2SO4 будет однонормальным, если он предназначается для реакции со щёлочью с образованием гидросульфата калия KHSO4, и двухнормальным в реакции с образованием K2SO4.

Мольная (молярная) доля

Мольная доля — отношение количества молей данного компонента к общему количеству молей всех компонентов. Мольную долю выражают в долях единицы.

где:

νi — количество i-го компонента, моль;

n — число компонентов;

Моляльность (молярная весовая концентрация)

Моляльность — количество растворённого вещества (число молей) в 1000 г растворителя. Измеряется в молях на кг, также распространено выражение в «моляльности». Так, раствор с концентрацией 0,5 моль/кг называют 0,5-моляльным.

где:

ν — количество растворённого вещества, моль;

m2 — масса растворителя, кг.

Следует обратить особое внимание, что несмотря на сходство названий, молярная концентрация и моляльность — величины различные. Прежде всего, в отличие от молярной концентрации, при выражении концентрации в моляльности расчёт ведут на массу растворителя, а не на объём раствора. Моляльность, в отличие от молярной концентрации, не зависит от температуры.

Титр раствора

Основная статья: Титр раствора

Титр раствора — масса растворённого вещества в 1 мл раствора.

где:

m1 — масса растворённого вещества, г;

V — общий объём раствора, мл;

В аналитической химии обычно концентрацию титранта пересчитывают применительно к конкретной реакции титрования таким образом, чтобы объём использованного титранта непосредственного показывал массу определяемого вещества; то есть титр раствора показывает, какой массе определяемого вещества (в граммах) соответствует 1 мл титрованного раствора.

Формулы перехода от одних выражений концентраций растворов к другим

От массовой доли к молярности:

где:

ρ — плотность раствора, г/л;

ω — массовая доля растворенного вещества в долях от 1;

M1 — молярная масса растворенного вещества, г/моль.

От молярности к нормальности:

где:

M — молярность, моль/л;

z — число эквивалентности.

От массовой доли к титру:

где:

ρ — плотность раствора, г/л;

ω — массовая доля растворенного вещества в долях от 1;

От молярности к титру

где:

M — молярность, моль/л;

M1 — молярная масса растворенного вещества, г/моль.

От молярности к моляльности:

где:

M — молярность, моль/л;

ρ — плотность раствора, г/мл;

M1 — молярная масса растворенного вещества, г/моль.

От моляльности к мольной доле:

где:

mi — моляльность, моль/кг;

M2 — молярная масса растворителя, г/моль.

Массовая доля — отношение массы растворённого вещества к массе раствора. Массовая доля измеряется в долях единицы или в процентах.

ΔTкип/зам= Kэб/кр · mв-ва, где

Kэб/кр — соответственно эбулиоскопическая (от лат. ebullire — «кипеть» и др.-греч. σκοπέω — «наблюдаю») и криоскопическая (относится к замерзанию) константы, характерные для данного растворителя;

mв-ва — моляльность вещества в растворе

ΔТ = Ткип(раствора) - Ткип(воды) = 105.3 - 100 = 5.3o

n(K2CO3) = m(K2CO3) / M(K2CO3) = 50.0 / 138 = 0.362 моль

Cm = n(K2CO3) / m(H2O в кг) = 0.362 / 0.1 = 3.62 моль/кг

i = ΔT / (E * Cm) ---- где Е - эбулиоскопическая постоянная воды

i = 5.3 / (0.52 * 3.62) = 2.81

α = (i - 1) / (k - 1) ---- для карбоната калия k = 3

α = (2.81 - 1) / (3 - 1) = 0.907 или 90.7%

ΔТ = Тзамерз(воды) - Тзамерз(раствора) = 0 - (-0.338) = 0.338

n(KBr) = m(KBr) / M(KBr) = 5.95 / 119 = 0.05 моль

Cm = n(KBr) / m(H2O в кг) = 0.05 / 0.5 = 0.1 моль/кг

По закону Рауля для электролитов

ΔТ = i * K * Cm

где

i - изотонический коэффициент

K - криоскопическая постоянная воды

отсюда

i = ΔT / (K * Cm) = 0.338 / (1.86 * 0.1) = 1.82

Изотонический коэффициент связан со степенью диссоциации выражением

α = (i - 1) / (k - 1)

где

k - число ионов, образующихся при диссоциации одной молекулы электролита.

Для бромида калия k = 2.

α = (1.82 - 1) / (2 - 1) = 0.82 или 82%

Be,Ga,Ge,St,Pl,Sb,Bi,al,Cr,Mg,Fe,Zn,Cd

Энтальпи́я, также тепловая функция и теплосодержание — термодинамический потенциал, характеризующий состояние системы в термодинамическом равновесии при выборе в качестве независимых переменных давления, энтропии и числа частиц.

Термодинамическая энтропия — термодинамическая функция, характеризующая меры неупорядоченности системы, то есть неоднородности расположения движения её частиц термодинамической системы.

Информационная энтропия — мера неопределённости источника сообщений, определяемая вероятностями появления тех или иных символов при их передаче.

Дифференциальная энтропия — энтропия для непрерывных распределений

Энтропия динамической системы — в теории динамических систем мера хаотичности в поведении траекторий системы.

Энтропия отражения — часть информации о дискретной системе, которая не воспроизводится при отражении системы через совокупность своих частей.

Энтропия в теории управления — мера неопределённости состояния или поведения системы в данных условиях.

Энтропия — функция состояния системы, равная в равновесном процессе количеству теплоты, сообщённой системе или отведённой от системы, отнесённому к термодинамической температуре системы.

Энтропия — функция, устанавливающая связь между макро- и микро- состояниями; единственная функция в физике, которая показывает направленность процессов. Энтропия — функция состояния системы, которая не зависит от перехода из одного состояния в другое, а зависит только от начального и конечного положения системы.

Свободная энергия Гиббса (или просто энергия Гиббса, или потенциал Гиббса, или термодинамический потенциал в узком смысле) — это величина, показывающая изменение энергии в ходе химической реакции и дающая таким образом ответ на принципиальную возможность химической реакции; это термодинамический потенциал следующего вида:

Растворы – это однородные (гомогенные) дисперсные системы, состоящие из двух или большего числа компонентов (относительные количества которых могут меняться в широких пределах) и продуктов их взаимодействия.

Растворы занимают промежуточное положение между механическими смесями (растворы характеризуются непостоянством своего состава и могут быть разделены на составные части) и химическими соединениями (растворы однородны, устойчивы, образование растворов сопровождается энергетическим эффектом).

В настоящее время установлено, что при растворении молекулы растворяемого вещества связываются с молекулами растворителя, при этом образуются сольваты (если растворитель вода, то образуются гидраты). На разрушение связей между молекулами энергия затрачивается, а при образовании гидрата (сольвата) энергия выделяется; разница между этими энергиями будет наблюдаться в виде теплового эффекта растворения, которая может быть как положительной, так и отрицательной.

Способы выражения концентрации растворов.

1. Массовая доля раствора ω (х). Выражается отношением массы растворенного вещества m(х) к массе раствора.

2. Является величиной безразмерной или выражается в процентах:

Например, 15%-ный раствор: массовая доля ω (х) = 0,15

2) Молярная концентрация раствора С(х). Выражается отношением количества растворенного вещества n(x) к объему раствора, выраженному в литрах.

Т.к. количество вещества n(x) выражается отношением массы вещества m(x) к его молярной массе M(x), то молярную концентрацию раствора удобно выразить как

Пример 1. Вычислите: а) процентную (С%); б) молярную (СM); в) эквивалентную (Сн); г) моляльную (См) концентрации раствора Н3РО4, полученного при растворении 18 г кислоты в 282 см3 воды, если плотность его 1,031 г/см3. Чему равен титр T этого раствора?

Решение: а) Массовая процентная концентрация показывает число граммов (единиц массы) вещества, содержащееся в 100 г (единиц массы) раствора. Так как массу 282 см3 воды можно принять равной 282 г, то масса полученного раствора 18 + 282 = 300 г и, следовательно,

300 – 18

100 – С%

б) мольно-объемная концентрация, или молярность, показывает число молей растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора. Масса 1 л раствора 1031 г. Массу кислоты в литре раствора находим из соотношения:

300 – 18

1031 – х

Молярность раствора получим делением числа граммов Н3РО4 в 1 л раствора на мольную массу Н3РО4 (97,99 г/моль):

СМ = 61,86/97,99 = 0,63 М;

в) эквивалентная концентрация, или нормальность, показывает число эквивалентов растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора.

Так как эквивалентная масса НзРО4 = М/3 = 97,99/3 =32,66 г/моль, то

СН = 61,86/32,66 = 1,89 н.;

г) мольно-массовая концентрация, или моляльность, показывает число молей растворенного вещества, содержащихся в 100 г растворителя. Массу Н3РО4 в 1000 г растворителя находим из соотношения:

282 – 18

1000 – х

Отсюда СМ = 63,83/97,99 =0,65 м.

Титром раствора называется число граммов растворенного вещества в 1 см3 (мл) раствора. Так как в 1 л раствора содержится 61,86 г кислоты, то Т = 61,86/1000 = 0,06186 г/см3.

Зная нормальность раствора и, эквивалентную массу (mЭ) растворенного вещества, титр легко найти по формуле:

Т = СНmЭ/1000.

Пример 2. На нейтрализацию 50 см3 раствора кислоты израсходовано 25 см3 0,5 н. раствора щелочи. Чему равна нормальность кислоты?Решение. Так как вещества взаимодействуют между собой в эквивалентных соотношениях, то растворы равной нормальности реагируют в равных объемах. При разных нормальностях объемы растворов реагирующих веществ обратно пропорциональны их нормальностям, т.е.:

V1/V2 = CH2/CH1 или V1CH1 = V2CH2.

50СН1 = 25 • 0,5, откуда СH1 = 25 • 0,5/50 = 0,25 н.

Пример 3. К 1 л 10%-ного раствора КОН (пл. 1,092 г/см3) прибавили 0,5 л 5%-ного раствора КОН (пл. 1,045 г/см3). Объем смеси довели до 2 л. Вычислите молярную концентрацию полученного раствора.

Решение. Масса одного литра 10%-ного раствора КОН 1092 г. В этом растворе содержится 1092 • 10/100 = 109,2 г КОН. Масса 0,5 л 5%-ного раствора 1045 • 0,5 = 522,5 г. В этом растворе содержится 522,5 • 5/100 =26,125 г КОН

В общем объеме полученного раствора (2 л) содержание КОН составляет 109,2 + 26,125 = 135,325 г. Отсюда молярность этого раствора СМ = 135,325/2 • 56,1 =1,2 М, где 56,1 г/моль – мольная масса КОН.

Пример 4. Какой объем 96%-ной кислоты плотностью 1,84 г/см3 потребуется для приготовления 3 л 0,4 н. раствора?

Решение. Эквивалентная масса H2SO4 = M/2 = 98, 08/2 = 49,04 г/моль. Для приготовления 3 л 0,4 н. раствора требуется 49,04 • 0,4 • 3 = 58, 848 г H2SO4. Масса 1 см3 96%-ной кислоты 1 ,84 г. В этом растворе содержится 1,84 • 96/100 = 1,766 г Н2SО4.

Следовательно, для приготовления 3 л 0,4 н. раствора надо взять 58,848 : 1,766 = 33,32 см3 этой кислоты.