Эквивалентная концентрация

Эквивалентная (нормальная) концентрация (или нор­мальность) показывает число молей эквивалентов растворен­ного вещества, содержащееся в 1 л раствора:

, (3.9)

где – масса растворенного вещества, г; – эквивалент­ная масса, г×моль^-1; V – объем раствора, л (дм³).

Единицей измерения эквивалентной концентрации служит [С] = 1 моль/дм³= 1 моль/л. Однонормальным называется раствор, в 1 л которого со­держится один моль эквивалентов растворенного вещества (1N). Растворы, содержащие доли молей эквивалентов в 1 л раствора, например, 0.1; 0.2; 0.02; 0.001, называются соответ­ственно децинормальными (0.1N), двудецинормальными (0.2N), двусантинормальными (0.02N), миллинормальпымн (0.001N) и т. д. Растворы, содержащие 2, 3, 4 и т. д. молей эквивалента в 1л раствора, называются соответственно, двунормальными (2N), трехнормальными (3N), четырехнормальными (4N) и т. д.

При переходе от молярных концентраций к нормальным и наоборот следует учитывать число молей эквивалентов (), образующих моль данного вещества. Для растворов соединений типа НС1, НNОз, КОН, NaF и т. п., для которых число молей эквивалентов совпадает с количеством молей молярная и эквивалентная концентрации численно совпадают. Для соединений типа СаС1₂, Н₂S0₄, ВаС1₂, Са(ОН)₂ и т. д. 1 моль эквивалентов составляет 0,5 моля молекул. В соответствии с этим 1N растворы этих веществ будут в то же время 0,5 М, а 1 М растворы — двухнормальными (2N).

Использование эквивалентных концентраций растворов упрощает расчеты. Вещества взаимодействуют друг с другом в количествах, пропорциональных их эквивалентам. Напри­мер, 1 моль эквивалентов ВаС1₂ осаждает из раствора серной кислоты 1 моль эквивалентов ВаS0₄, оставляя в растворе 1 моль эквивалентов НС1:

ВаС1₂ + Н₂S0₄ ® ВаS0₄ + НС1.

Так как растворы с одинаковой эквивалентной (нормаль­ной) концентрацией содержат одинаковое число молей экви­валентов, то объемы этих растворов реагируют друг с дру­гом в соотношении 1:1. Поэтому для нейтрализации 1л 1N раствора соляной кислоты (НС1) требуется прибавить: 1л 1N раствора щелочи (например, NаОН); либо 0.5л 2N рас­твора щелочи; либо 0.25л 4N раствора щелочи. Если при­менять более разбавленные растворы, то для нейтрализации 1л 1N раствора НС1 необходимо применить 2 л 0.5N ще­лочи; 4 л 0.25N щелочи и т. д.

Произведение эквивалентной концентрации раствора на его объем в литрах показывает общее число молей эквива­лентов, содержащееся в данном объеме раствора. Обозначив нормальности двух реагирующих растворов через N₁ и N₂. а их объемы через V₁ и V₂, получим:

или

Следовательно, объемы реагирующих друг с другом рас­творов обратно пропорциональны их эквивалентным концент­рациям.

Пример1. Определить эквивалентную концентрацию раствора гидроксида натрия NаОН, если в 400 см³ раствора содержится 3.2 г NаОН.

Решение. Эквивалентная масса гидроксида натрия

г×моль^-1.

Количество молей эквивалентов гидроксида натрия, содержащееся в 400 см³ раствора, моль. Тогда эквивалентная концентрация раствора NaOH будет равна

моль/дм³ =0.2N.

Пример 2. В объеме серной кислоты Н₂SO₄, равном 500мл, содержится 196 г Н₂SO₄. Определить молярную и эквивалентную концентрации раствора кислоты.

Решение. Молярная масса серной кислоты

г×моль^-1,

а эквивалентная масса г×моль^-1. Тогда молярная концентрация раствора Н₂SO₄: моль/л = 4М,

а эквивалентная моль/л = 8N.

П р и м е р 3. Для нейтрализации 50 мл раствора серной кислоты Н₂SO₄, израсходовано 25 мл 0.4N раствора щелочи NaOH. Определить нормальность раствора серной кислоты.

Р е ш е н и е. Используя закон эквивалентов , получим

.

3.2.3 Безразмерные концентрации растворов