Глава 4. Растворы
Раствором называют однородную смесь, состоящую из двух или более веществ (компонентов), состав которой в определенных пределах может непрерывно изменяться. Как правило, компоненты раствора подразделяют на растворитель и растворенные вещества. Растворителем называют то вещество, которое в чистом виде находится в той же фазе, что и раствор. Так, при растворении в жидкости твердого или газообразного вещества, растворителем считают жидкость. Если же одна жидкость растворяется в другой, то растворителем обычно считается та, которой в растворе больше.
Наряду с давлением и температурой важным параметром состояния раствора является его состав. Количественный состав раствора выражается с помощью концентраций. Под концентрацией понимают относительное содержание компонентов в растворе. Рассмотрим наиболее часто применяемые способы выражения концентрации.
1. Массовая доля (wi) или массовое содержание (wi, %) данного компонента, выраженное в процентах, – отношение массы растворенного вещества к общей массе раствора, выраженное в долях единицы или в процентах:
,
%,
где
масса i-го
компонента, кг, г;
сумма масс компонентов
раствора, кг или г.
2. Объемная доля (
)
или объемное содержание (
,
%) данного компонента, выраженное в
процентах, – отношение объема растворенного
вещества к объему раствора, выраженное
в долях единицы или в процентах:
,
%,
где
объем i-го
компонента,
,
л или мл;
объем компонентов
раствора,
,
л или мл.
3. Молярная концентрация (
)
– количество (число молей) i
-го компонента к объему раствора,
выраженная в моль/м3, моль/дм3,
моль/см3 или моль/л:
,
где
– число молей растворенного вещества,
моль, V
объем раствора, м3, дм3, см3
или л. В том случае, когда объем раствора
выражается в литрах, молярную концентрацию
называют молярностью.
4. Молярная концентрация эквивалента
вещества (нормальная концентрация)
(
,
С(1/z
В)) – количество (число молей
эквивалента) i
-го компонента к объему раствора,
выраженная в моль/м3, моль/дм3,
моль/см3 или моль/л:
,
где
– число молей эквивалента растворенного
вещества, моль, V
объем раствора,
м3, дм3, см3 или л. В том
случае, когда объем раствора выражается
в литрах, нормальную концентрацию
называют нормальностью.
5. Моляльность (Сm,i) количество i -го компонента в молях в 1000 г растворителя, измеряется в моль/1000 г или моль/кг растворителя:
,
или
,
где
– число молей i
-го компонента в молях, m
– масса растворителя, г или кг.
6. Молярная доля (
)
или молярное содержание данного
компонента, выраженное в процентах
отношение числа молей i-го
компонента к общему числу молей
компонентов раствора:
,
%,
где
число молей i-го
компонента,
общее число молей
компонентов раствора,
.
5. Титр (Т) число граммов растворенного вещества в 1 см3 ( или в 1 мл ) раствора, г/ см3 или г/мл:
,
где m – масса вещества в г, V – объем раствора в см3 или мл.
Перейти от одних единиц концентраций к другим можно, составив уравнения связи между ними.
Приведем
в качестве примера уравнения связи
между единицами концентраций для
двухкомпонентного (бинарного) раствора,
содержащего в объеме V
литров
молей растворителя с молярной массой
и
молей растворенного вещества с молярной
массой
,
и плотностью .
Связь между молярностью
и процентами по массе
определяется соотношением:
;
между
моляльностью
и процентами по массе
:
;
между
молярной долей
и
процентами по массе
:
;
между
титром Т
и процентами по массе
:
;
между
молярностью
и моляльностью
:
;
между
моляльностью
и молярной долей
:
.