Тема 5. Растворы

Раствор - это гомогенная (однородная) система, состоящая из двух или более компонентов (химических веществ).

Один из компонентов считается растворителем, а остальные - растворенными веществами. Если вещества до смешивания находились в разных агрегатных состояниях, то растворителем считается тот компонент, агрегатное состояние которого имеет раствор. Например, при смешивании жидкой воды и твердого сахара получился жидкий раствор. В данном случае растворителем является вода, а сахар - растворенным веществом.

Если вещества в момент смешивания имели одинаковое агрегатное состояние, то растворителем считается тот компонент, которого больше по количеству вещества. Например, если смешать 180 г воды (10 моль) и 180 г этилового спирта (180 г / 40 г / моль = 3,9 моль), то растворителем является вода.

По агрегатному состоянию растворы можно разделить на газообразные, жидкие и твердые.

Примеры:

1) Газообразный раствор - воздух (N₂ - растворитель; O₂, CO₂, H₂O и т.д. - растворенные вещества).

2) Жидкий раствор - раствор сахара в воде.

3) Твердый раствор - сталь (Fe - растворитель; С и другие элементы - растворенные вещества).

Способы выражения концентрации растворов

Таких способов существует множество, но чаще всего используется 6 перечисленных ниже. Символом X будет обозначаться формула того вещества, концентрация которого определяется данным выражением (Х =NaCl, H₂SO₄, KOH и т.д.)

I. Массовая доля () - это отношение массы растворенного вещества к общей массе раствора:

 (X) = ;

Массовая доля - безразмерная величина. Сумма массовых долей всех веществ в растворе = 1. Массовая доля может быть выражена в процентах. В этом случае она находится по формуле:

 (X) =  100 ,

II. Мольная доля (х) - отношение количества вещества Х (моль) к общему числу молей всех веществ в растворе.

х(Х) = .

Массовая доля - безразмерная величина. Сумма мольных долей всех веществ в растворе = 1.

III. Массовая концентрация (Т) - отношение массы компонента Х к объему раствора.

Т(Х) = .

Обычно Т находят в единицах (г/дм³), в системе СИ она имеет единицу измерения (кг/м³). В аналитической химии эта величина выражается в единицах (г/см³) и называется титром вещества Х.

IV. Молярная концентрация (молярность) c(Х) или [X] - отношение количества вещества к объему раствора.

c(Х) = [X] = .

Обычно молярность выражают в (моль/дм³) и обозначают буквой (М). В системе СИ молярность имеет единицу измерения моль/м³.

V. Моляльность (b) - отношение количества вещества Х к массе растворителя в данной порции раствора.

b(X) = .

Моляльность может иметь только одну единицу измерения - моль/кг.

VI. Молярная концентрация эквивалента c(Э) - отношение количества вещества эквивалента к объему раствора:

c(Э) = c(X) = = = .

Ранее для обозначения этого понятия использовались синонимы: эквивалентная концентрация, нормальная концентрация, нормальность (все они считаются устаревшими).

Молярная концентрация эквивалента обычно выражается в единицах моль/дм³. В СИ она имеет единицу измерения моль/м³.