Растворы. Определение концентрации раствора

Цель работы: экспериментально определить концентрацию раствора методом объемного анализа; основываясь на коллигативных свойствах растворов, определить молекулярную массу растворенного вещества.

Теоретическая часть

Растворы представляют собой однородную систему, состоящую из двух или больше компонентов, один из которых является растворенным веществом, а другой, как правило, взятый в большем количестве, растворителем.

Концентрацией раствора называется количество растворенного вещества, содержащееся в определенном весовом количестве или определенном объеме раствора или растворителя.

Способы выражения концентраций

1. Молярность С_М ─ это число молей растворенного вещества в 1 л раствора:

где ν ─ количество молей растворенного вещества;

m₁ ─ масса растворенного вещества, г;

М₁ ─ молярная масса растворенного вещества, г/моль;

V ─ объем раствора, мл.

2. Нормальность С_н (или N) ─ число молей эквивалентов растворенного вещества в 1 л раствора:

где ν_экв ─ количество молей эквивалентов растворенного вещества;

Э ─ эквивалентная масса растворенного вещества, г/моль.

Согласно закону эквивалентов равные объемы одинаковой концентрации содержат одинаковое число молей эквивалентов растворенного вещества, поэтому при одинаковой нормальности объемы растворов реагирующих веществ равны. Если же эти нормальности неодинаковы, то объемы растворов обратно пропорциональны их нормальностям:

.

Основанный на этом метод определения концентрации растворов называется объемным анализом и сводится к измерению объемов растворов реагирующих веществ, концентрация одного из которых известна. Такое измерение производится постепенным прибавлением одного раствора к другому, до окончания реакции, которое определяется с помощью индикатора. Этот процесс называется титрованием.

3. Моляльность С_т ─ число молей растворенного вещества в 1000 г растворителя:

где m₁ ─ масса растворенного вещества, г;

m₂ ─ масса растворителя, г.

4. Мольная доля χ₁ ─ отношение числа молей растворенного вещества к сумме числа молей всех компонентов раствора:

где ν₁, ν₂ ─ число молей растворенного вещества и растворителя;

М₂ ─ молярная масса растворителя,г/моль.

5. Титр Т ─ количество граммов растворенного вещества в 1 см³ раствора:

.

6. Процентная концентрация или массовая доля ω ─ количество граммов растворенного вещества в 100 г раствора:

где ρ ─ плотность раствора, г/см³.

Приготовление растворов необходимой концентрации часто производится путем разбавления концентрированных растворов. Нужные весовые количества исходных жидкостей легко находятся при помощи так называемого «правила креста». Так, например, используемая в качестве электролита для аккумуляторов 25%-ная серная кислота готовится из концентрированной 96%-ной кислоты и воды 0%:

96 25 25 ─ 0 = 25

25

0 71 96 ─ 25 = 71

В соответствии со схемой для приготовления 25%-ной серной кислоты нужно взять 25 весовых частей 96%-ной серной кислоты и 71 весовую часть воды.