1.8 Неэлектролиты

Неэлектролиты – это вещества, водные растворы и расплавы которых не проводят электрический ток. Они содержат ковалентные неполярные или малополярные связи, которые не распадаются на ионы.

Электрический ток не проводят газы, твердые вещества (неметаллы), органические соединения (сахароза, бензин, спирт).

1.9 Способы выражения концентрации растворов

Для характеристики состава раствора используются следующие способы выражения концентрации.

1). Массовая доля () – это доля, которую составляет масса растворённого вещества (m_в) от массы раствора (m_р-ра):

(1.20)

где m_{в –} масса вещества, кг.

m_р-ра – масса раствора, кг.

2). Массовая доля в процентах (,%) – это выраженная в процентах доля, которую составляет масса растворённого вещества от массы раствора:

. (1.21)

3). Молярная концентрация (С_М) – характеризует количество растворённого вещества (n_в) в 1 литре раствора:

(моль/л), (1.22)

так как то

, (1.23)

где V – объём раствора, л;

М_В – молярная масса вещества, кг/моль.

Размерность моль/л сокращённо обозначается большой буквой М.

4). Нормальная концентрация ( ) – характеризует количество вещества эквивалента (n_э), содержащегося в 1 литре раствора:

(моль/л), (1.24)

так как то

, (1.25)

где f_э – фактор эквивалентности.

Размерность (моль-экв/л) сокращенно обозначается буквой Н.

Растворы с концентрацией 0,1 М, 0,1 Н, 0,01 М, 0,01 Н имеют следующие названия: децимолярный и децинормальный растворы, сантимолярный и сантинормальный растворы, соответственно.

5). Моляльная концентрация (С_m) – характеризует количество растворного вещества (n_B), содержащегося в 1000 г растворителя (m_р-ля):

(моль/1000 г) , (1.26)

или (моль/1000г). (1.27)

6). Титр (Т) – характеризует массу вещества, содержащуюся в 1мл раствора:

(г/мл). (1.28)

7). Мольная доля (х) – характеризует долю, которая составляет количество растворённого вещества от суммы количества веществ всех компонентов раствора. Мольная доля – величина безразмерная.

, (1.29)

где n_B – количество молей растворенного вещества;

n_р-ля – количество молей растворителя.

1.10 Методы расчёта заданных концентраций

В лабораторной практике расчётные задачи, связанные с приготовлением растворов можно условно разделить на несколько типов:

• расчёты при использовании сухих солей;

• расчёты, связанные с разбавлением или смешиванием растворов;

• пересчёты из одной концентрации в другую.

Иногда при решении задач требуется знать плотность раствора (), т.е. отношение массы раствора (m_р-ра) к его объёму(V).

(г/мл) или (кг/м³) (1.30)

Эту величину находят из справочника (ПРИЛОЖЕНИЕ А).

1.10.1 Расчёты растворов, концентрация которых задана в массовых долях

Задача1. Приготовить 100 мл 10%-го хлорида кальция из безводной соли CaCl₂.

Решение. Найдём из справочника плотность 10%-го раствора хлорида кальция: =1,083 г/мл.

Найдём массу 100 мл раствора:

m_р-ра=V=1,083100=108,3 г

и найдём массу растворённого вещества (CaCl₂):

100 г р-ра – 10 г (СaCl₂),

108,3 – Х

(г).

Найдём объём воды;

Так как плотность воды равна 1 г/мл, то масса воды и объём воды численно равны. Отсюда Vн₂о= m_р-ра- m_в-ва:

Vн₂о=108,3-10,83=97,47 (мл).

Задача 2. Приготовить 100 мл 10%-го раствора хлорида кальция из кристаллогидрата CaCl₂2Н₂О.

Решение. Найдём массу растворённого вещества, содержащегося в 100 мл 10%-го раствора хлорида кальция. Она равна 10,83 г (см. задачу1).

Найдём массу кристаллогидрата CaCl₂2Н₂О, содержащего 108,3 г раствора CaCl₂:

CaCl₂ CaCl₂Н₂О

111 – 147,

10,83 – Х

(г),

где 111 г и 147 г – молярные массы CaCl₂ и CaCl₂2Н₂О, соответственно.

Следовательно, для приготовления раствора необходимо взять объём воды, равный: 108,3-14,34=93,96 (мл).

Задача 3.Приготовить 100 мл 6%-го раствора сульфата аммония из 20%-го (=1,226 г/см³) , 2%-го (=1,019 г/см³) и 6%-го (=1,061 г/см³)растворов Al₂(SO₄)₃.

Решение 1. Для приготовления растворов заданной концентрации путём смешивания двух растворов разных концентраций или путём разведения более концентрированного раствора водой удобно пользоваться правилом креста:

г де a и b – процентные концентрации первого и второго растворов, причём a > b;

с – заданная процентная концентрация;

(c-b) – весовое количество первого раствора;

(a-c) – весовое количество второго раствора или чистого растворителя.

Н аходим по правилу креста необходимое количество каждого из растворов:

Следовательно, на 4 весовые части 20%-го раствора приходится 14 весовых частей 2%-го раствора, или в пересчёте на объём это составит:

20 %-го раствора Al₂(SO₄)₃ – 4: 1,226=3,26 (мл),

2 %-го раствора Al₂(SO₄)₃ – 14: 1,019=13,74 (мл),

общий объём раствора – 17 мл.

Для приготовления 100 мл 6 %-го раствора надо взять:

20 %-го раствора Al₂(SO₄)₃: (мл),

2 %-го раствора Al₂(SO₄)₃: (мл).

Решение 2.

Масса 100 мл 6 %-го раствора:

m_р-ра=V=1,061100=106,1 г

Обозначим массу 20 %-го раствора Al₂(SO₄)₃, необходимую для приготовления 100 мл 6 %-го раствора, как m₁, тогда необходимая масса 2 %-го раствора будет равна 106,1 – m₁. Составим уравнение материального баланса по растворенному веществу:

106,1 ∙ 0,06 = m₁·∙ 0,2 + (106,1 - m₁) .

Решая данное уравнение относительно m₁, получим:

масса 20 %-го раствора Al₂(SO₄)₃; m₁ = 23,58 (г),

масса 2 %-го раствора Al₂(SO₄)₃; (106,1 - m₁) = 82,52 (г).

Пересчитаем на объемы:

объем 20 %-го раствора Al₂(SO₄)₃: 23,58/1,226 = 19,2 (мл),

объем 2 %-го раствора Al₂(SO₄)₃: 82,52/1,019 = 80,8 (мл).