Растворы. Способы выражения концентрации растворов

Раствор − это гомогенная система переменного состава, состоящая из двух и более компонентов. Обязательными компонентами раствора (р-ра) являются растворитель (р-ль) и растворенное вещество (р.в.)

Важнейшей характеристикой раствора является концентрация, т.е. относительное содержание каждого из компонентов раствора. Существуют следующие наиболее часто употребляемые способы выражения концентрации раствора: массовая доля, молярная (молярность), молярная концентрация эквивалента (нормальность), моляльная (моляльность), титр и мольная доля. Каждый способ выражения концентрации имеет свои преимущества для определенных целей. Все способы выражения растворов представлены в таблице.

 

Виды концентраций

Вид концентрации	Обозначение	опреде- ление	формула	Ед. измерения	Приме- чания
Массовая доля	ω	Это масса р.в. в 100 г р-ра	mp-pa = mр.в.+ mр-ля	масс. %	ω % - показывает сколько г р.в. содержится в 100 г р-ра
Молярная концентрация (молярность)	С	Это число моль р.в. в 1 л р-ра		моль/л	Обозначается М: 0,1М НCl, т.е. С = 0,1 моль/л
Молярная концентрация эквивалента (нормальность)	Сэ	Это число моль эквивалентов р.в. в 1л р-ра		моль экв/л	Обозначается н: 1н НCl, т.е. Сэ = 1 моль экв/л
Титр	Т	Это масса р.в. в 1мл р-ра		г/мл	Титр - это очень маленькая величина. Т порядка 0,01-0,001 г/мл
Моляльная  концентрация (моляльность)	b	Это число моль р.в. в 1кг растворителя		моль/кг
Мольная доля	Хi	Это отношение числа моль i-го компонента к общему числу моль всех компонентов в растворе		мольные %

Закон эквивалентов

Этот закон используют при решении задач на взаимодействие веществ в растворах. Если представить протекающую в растворе реакцию в общем виде как вещество1 + вещество2 → продукты, то закон эквивалентов запишется следующим образом:

ν ^э_в-ва1 = ν^э _в-ва2,

где ν^э _в-ва1 и ν^э _в-ва2 – число моль эквивалентов вещества 1 и вещества 2 соответственно.

Формулировка закона эквивалентов: вещества взаимодействуют друг с другом равным числом моль эквивалентов.

Алгоритм решения задач на закон эквивалентов (взаимодействие веществ) следующий:

1) записать уравнение реакции: вещество1 + вещество2 → продукты,

2) записать закон эквивалентов ν ^э_в-ва1 = ν^э _в-ва2,

3) выразить число моль эквивалентов взаимодействующих веществ по одной из трех формул в зависимости от условий задачи.

Если в задаче дана масса вещества или ее надо найти, то число моль эквивалентов выражают формулой:

                                                                    (1)

где m_р.в. – масса вещества, г;

              М^э – молярная масса эквивалента данного вещества, г/моль экв.

Если в задаче дана молярная концентрация эквивалента С^э какого-либо вещества, или ее надо найти, то число моль эквивалентов выражают формулой:

                               ν^э= С^{э .}V_р-ра(л),                               (2)

где С^э– молярная концентрация эквивалента в моль экв/л,

V_р-ра – объем раствора в литрах.

Если в задаче дан титр какого-либо раствора Т, или его надо найти, то число моль эквивалентов выражают формулой:

                             ,                              (3)

где Т– титр раствора, г/мл,

V_р-ра – объем раствора, мл.

М^э – молярная масса эквивалента данного вещества, г/моль экв.

4) с использованием указанных формул составить выражение состояния эквивалентности при взаимодействии растворов. Возможные состояния эквивалентности в зависимости от условий задачи приведены в таблице.

Дано/найти		Выражение состояния эквивалентности
Вещество 1	Вещество 2
m1	m2
m1	Cэ2
Cэ1	Cэ2	С1Э∙V1 = C2Э∙V2
Cэ1	Т2
Т1	Т2
Т1	m2

5) найти из выражения состояния эквивалентности неизвестную величину в зависимости от условий задачи. Задачи подобного типа (на состояние эквивалентности) решаются при выполнении объемного (титриметрического) метода анализа раствора с неизвестной концентрацией.