Тема 6. Способы выражения концентрации растворов

Раствор – это гомогенная термодинамически устойчивая во времени система, состоящая минимум из двух компонентов и продуктов их взаимодействия.

Любой раствор состоит из двух веществ – растворителя и растворённого вещества, причём растворителя в растворе всегда содержится в большем количестве, чем растворённого вещества.

1. МАССОВАЯ ДОЛЯ РАСТВОРЁННОГО ВЕЩЕСТВА

Массовая доля растворённого вещества (ω_р.в., %) показывает сколько граммов растворённого вещества содержится в 100 граммах раствора.

ω % (р.в.) = ^m^{(р.в.) *100 %} ,

^{m (р – ра) (1)}

где m (р – ра) = m (р.в.) + m (р – ля)

Между массой раствора, объёмом и плотностью существует соотношение, т.к.

(^г/см³) или (^г/мл), то т(р – ра) = ρ*V,

ω % (р.в.) = ^m^(р.в.) * 100 % V _мл*ρ ^г/мл

тогда

а) приготовление растворов с заданной массовой долей растворённого вещества ω₃ смешением двух растворов: с большей ω₁ и меньшей ω₂ массовой долей того же самого вещества.

При этом требуется найти массу более концентрированного (m₁) и менее концентрированного (m₂) растворов. Используется «правило креста», суть которого отражает схема:

ω₁ m₁ = ω₃ – ω₂

ω₃

ω₂ m₂ = ω₁ – ω₃

Пусть, например, требуется приготовить раствор с массовой долей 10% массой 70 г из 5 % и 40 %.

Подставим эти числа в приведённую ниже схему. Получаем:

40 m₁ = 10 – 5 = 5

5 m₂ = 40 – 10 = 30

Откуда

Например, взяв 10 г раствора ω = 40% и 60 г раствора с ω = 5%, получим 70г. раствора с ω = 10%.

б) приготовление растворов путём разбавления концентрированных растворов.

Так как при разбавлении растворов масса (р.в.) неизменна (m*ω) = const, то существует обратно пропорциональная зависимость между отношением масс растворов и их массовыми долями

m_конц.(р- ра) ‗ ω% _разб. m_разб.(р- ра) ω% _конц.

2. МОЛЯРНАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ РАСТВОРА

Молярная концентрация раствора (С_м, моль/л.) показывает число моль растворённого вещества, содержащегося в 1 л раствора.

С_М = ⁿ^моль, если V в мл, то С_М= ⁿ^*1000,

V л. V мл

где n = ^m^(р.в.),

М (р.в.)

С_м = ^m^{(р.в.) *1000} ^M^*^V^мл

Отсюда

(2)

Молярным называют раствор, в 1 л которого содержится 1 моль растворённого вещества.

Эквивалентом (Э) называется такое количество элемента или вещества (по массе), которое без остатка взаимодействует с 1 моль атомов или ионов водорода, с 1 моль электронов в окислительно-восстановительной реакции или 1 моль любого вещества в любой химической реакции.

Эквивалент – величина переменная для одного и того же вещества и рассчитывается по уравнению реакции или по формуле:

Э = М *f

, где f – фактор эквивалентности

f (кислоты) = ¹,

число ионов (Н⁺), участвующих в х.р.

f (основания) = ¹,

число ионов (ОН^‾), участвующих в х.р.

f (кислоты) = ¹,

число ионов (Меⁿ⁺) * n

где n- заряд иона металла.

3. ЗАКОН ЭКВИВАЛЕНТОВ

Сн₁ *V₁ = Сн₂ *V₂

Закон эквивалентов – все вещества взаимодействуют друг с другом в строго определённых весовых количествах, прямо пропорциональных их эквивалентам.

Вид:, где Сн₁ и Сн₂ – молярная концентрация эквивалентов анализируемого и стандартного (концентрация которого точно известна) растворов, а V₁и V₂ – соответственно их объёмы.

4. ПЕРЕВОД ОДНОГО СПОСОБА ВЫРАЖЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ

РАСТВОРА В ДРУГОЙ

Нужно помнить, что масса растворённого вещества – неизменная и общая для формул любого способа выражения концентрации величина, следовательно, при помощи её и производят перевод.

а) перевод массовой доли растворённого вещества в молярную концентрацию.