Способы выражения концентрации растворов

Важной характеристикой любого раствора является его состав, который определяется количеством растворенного вещества и растворителя. Отношение количества или массы вещества, содержащегося в системе, к объему или массе этой системы называется концентрацией. Известно несколько способов выражения концентрации растворов.

Молярная концентрация вещества В или молярность (с_В или М) – отношение количества растворенного вещества к объему раствора:

, моль/л,

где n_B – количество вещества В, моль; m_B – масса вещества, г; М_В –молярная масса вещества, г/моль; V – объем раствора, л.

Молярная концентрация эквивалентов вещества В или нормальность ((В) или н) – отношение количества эквивалентов растворенного вещества к объему раствора:

, моль/л,

где n_эк(В) – количество эквивалентов вещества В, моль; m_B – масса вещества, г; М_э(В) – молярная масса эквивалентов вещества, г/моль; V – объем раствора, л.

Моляльная концентрация вещества В или моляльность () - отношение количества растворенного вещества к массе растворителя:

, моль/кг,

где n_В – количество растворенного вещества В, моль; m_B – масса растворенного вещества, г; m_S – масса растворителя, кг; М_В - молярная масса растворенного вещества, г/моль.

Массовая доля вещества В (ω_В) – отношение массы растворенного вещества к массе раствора. Массовая доля ─ безразмерная величина, ее выражают в долях единицы или процентах:

, (4)

где m_B – масса растворенного вещества, г; m – масса раствора, г.

Если выражать массу раствора через его плотность(ρ) и объем(V), то

,

где ρ плотность раствора, г/мл или г/см³; V-объем раствора, мл.

Молярная (мольная) доля вещества В (х_В) ─ отношение количества растворенного вещества (или растворителя) к сумме количеств всех веществ, содержащихся в растворе:

,

где х_B – молярная доля растворенного вещества, n_B – количество растворенного вещества, моль; n_S – количество растворителя, моль.

,

где х_S – молярная доля растворителя, n_B и n_S – количества растворенного вещества и растворителя, моль.

Титр раствора вещества В (Т_В) показывает число граммов растворенного вещества, содержащегося в 1 мл (см³) раствора. Титр рассчитывается по формулам:

, г/мл,

где М_э(В) – молярная масса эквивалентов вещества, (В) – молярная концентрация эквивалентов;

, г/мл,

где ω_В – массовая доля растворенного вещества, ρ – плотность раствора.

7. Растворы неэлектролитов

В начале XIX в. английский ученый Майкл Фарадей, изучая особенности водных растворов солей, кислот и оснований проводить электрический ток, пришел к заключению, что вещества можно разделить на электролиты и неэлектролиты.

Неэлектролитами называются вещества, растворы которых не проводят электрический ток. Примерами неэлектролитов являются водные растворы органических веществ (сахара, глюкозы, мочевины). Разбавленные растворы неэлектролитов проявляют ряд общих свойства, количественное выражение которых зависят только от концентрации раствора и не зависит от природы растворенных веществ.

Осмос

Односторонняя диффузия молекул растворителя через полупроницаемую перегородку называется осмосом. Сила, обусловливающая осмос, называется осмотическим давлением. Величина осмотического давления зависит от концентрации раствора и его температуры, но не зависит ни от природы растворенного вещества, ни от природы растворителя. Зависимость осмотического давления от температуры и концентрации раствора выражается уравнением Вант-Гоффа:

π = c_B RT,

где π – осмотическое давление раствора, кПа; с_В – его молярная концентрация,

моль/л; R – универсальная газовая постоянная, 8,314 Дж/(моль ∙ К); T – абсолютная температура раствора.

Растворы с одинаковым осмотическим давлением называются изотоническими.