Растворы растворение растворимость веществ способы выражения концентрации растворов
4.1 КОНЦЕНТРАЦИЯ РАСТВОРОВ. РАСТВОРИМОСТЬ ВЕЩЕСТВ
Дисперсными системами называются системы, состоящие из некоторого вещества, в котором в очень мелком виде распределено другое вещество. Распределенное вещество называется дисперсной фазой, а вещество, в котором распределена дисперсная фаза – дисперсионной средой. Если частицы дисперсной фазы имеют размер порядка размеров молекул ( –8 м), то дисперсную систему Различные типы дисперсных систем являются предметом изучения в Коллоидной химии — одном из важнейших разделов химической науки. называют раствором (истинным раствором).
Простейшие составные части раствора, которые могут быть выделены в чистом виде, называются компонентами раствора. Обычно компонент, находящийся в избытке, считают растворителем, а остальные – растворенными веществами. Если один из компонентов – вода, то ее обычно принимают за растворитель.
Концентрация – величина, выражающая относительное содержание данного компонента в растворе. Существуют следующие основные способы выражения концентрации растворов.
Массовая доля – величина, показывающая, какую долю от массы раствора составляет масса растворенного вещества:
или в процентах: 
Молярная концентрация ( молярность ) – величина, показывающая, сколько молей растворенного вещества содержится в 1 литре раствора:
(моль/л),
где ν в-ва – количество растворенного вещества в растворе, моль; Vр-ра – объем раствора, л .
Нормальная концентрация ( нормальность, эквивалентная концентрация) – величина, показывающая, сколько эквивалентов растворенного вещества содержится в 1 литре раствора:
( экв /л),
где n в-ва – количество растворенного вещества в растворе, экв ; Vр-ра – объем раствора, л.
Довольно часто химический эквивалент трактуется не как единица количества вещества, а как условная частица. Тогда n в-ва необходимо воспринимать как количество молей эквивалента.
Моляльная концентрация ( моляльность ) – величина, показывающая, сколько молей растворенного вещества в растворе приходится на 1 кг растворителя:
(моль/ кг )
где ν в-ва – количество растворенного вещества в растворе, моль; m р-ля – масса растворителя в растворе, кг.
Титр – величина, показывающая, какая масса растворенного вещества содержится в 1 мл раствора:
( г /мл)
где m в-ва – масса растворенного вещества в растворе, г; Vр-ра – объем раствора, мл.
Мольная доля вещества в растворе представляет собой отношение числа молей этого вещества к суммарному количеству молей всех компонентов раствора:
,
где ν в-ва – число молей компонента, для которого определяется мольная доля; n – количество компонентов раствора.
Растворимость – способность вещества растворяться в том или ином растворителе . Она характеризуется концентрацией насыщенного раствора. Растворимость часто выражают количеством граммов растворяемого вещества в 100 г растворителя. Если раствор содержит растворенного вещества больше, чем это соответствует растворимости при данной температуре, то он называется пересыщенным. Возможность существования пересыщенного раствора объясняется трудностью возникновения центров кристаллизации. В случае растворения твердых или жидких веществ в жидкостях растворимость возрастает с повышением температуры, а для газов – убывает. На растворимость газов большое влияние оказывает давление.
Источник
Растворы. растворимость веществ. способы выражения Концентрации растворов
Многие химические реакции протекают в растворах. Растворы – это гомогенные (состоящие из одной фазы) многокомпонентные смеси переменного состава.
Условно компоненты раствора делятся на растворенные вещества и растворитель. Если раствор образуется при смешивании компонентов одинакового агрегатного состояния, растворителем считается компонент, которого в растворе больше. В остальных случаях растворителем является тот компонент, агрегатное состояние которого не меняется при образовании раствора, т.е. агрегатные состояния растворителя и раствора одинаковы.
Растворы бывают газообразные (воздух), твердые (многие металлические сплавы) и жидкие (морская вода – наиболее распространенный жидкий раствор различных солей и газов в воде). Практически наиболее важны жидкие растворы.
Растворимость – способность вещества растворяться в том или ином растворителе, она показывает сколько грамм вещества может раствориться в 100 г растворителя.
Кристаллогидраты – кристаллические вещества, в состав которых входит 1-2 или более моль воды: CuSO4 ´ 5H2O.
Для выражения состава раствора и содержания растворенного вещества применяют различные способы.
Концентрацией раствора называется количество растворенного вещества, содержащегося в определенном массовом или объемном количестве раствора или растворителя.
Процентная концентрация (%) показывает, сколько граммов растворенного вещества приходится на 100 г раствора. Процент – сотая доля какого либо числа. Например, 20%-й раствор H2SO4 означает, что в 100 г этого раствора содержится 20 г H2SO4.
,
где w — массовая доля, %, растворенного вещества; m1 — масса растворенного вещества, г; m2 — масса раствора, г.
Молярная концентрация раствораСм, М. Молярная концентрация (молярность) раствора показывает количество моль растворенного вещества, содержащегося в 1 л раствора (моль/л):
,
где m1 — масса растворенного вещества, г; М — молярная масса растворенного вещества, г/моль; V — объем раствора, л.
Молярная концентрация эквивалентаСn. Эквивалентная или нормальная концентрация (нормальность) показывает число молярных масс эквивалентов растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора (моль·экв/л или экв/л):
,
где m1 — масса растворенного вещества, г; Мэ — молярная масса эквивалента растворенного вещества, г/моль; V — объем раствора, л.
Моляльная концентрация раствораCm. Моляльная концентрация раствора показывает количество моль растворенного вещества в 1 кг растворителя (моль/кг):
,
где mр — масса растворителя, кг; n — количество растворенного вещеcтва, моль.
Титр раствораТ. Титр раствора показывает сколько граммов растворенного вещества содержится в 1 мл раствора (г/мл):
Источник
Растворы
Растворы – это однородные гомогенные системы, состоящие из частиц растворенного вещества, растворителя и продуктов их взаимодействия. Растворенное вещество равномерно распределено в растворителе. Раствор может состоять из двух и более компонентов.
Растворы бывают жидкие, твердые и газообразные.
Растворитель – это то вещество, которое не изменяет агрегатное состояние при растворении. В случае смешения веществ с одинаковым агрегатным состоянием (жидкость-жидкость, газ-газ, твердое-твердое) растворителем считается тот компонент, содержание которого больше.
Образование раствора зависит от характера взаимодействия частиц растворителя и растворенного вещества, и их природы.
В школьном курсе рассматриваются преимущественно растворы электролитов. В курсе ВУЗов рассматриваются также истинные и коллоидные растворы, золи и другие системы.
По способности растворяться вещества условно делят на:
- малорастворимые (от 0,001 до 1 грамма растворенного вещества на 100 грамм растворителя);
- растворимые (больше 1 г растворенного вещества на 100 г растворителя);
- нерастворимые (менее 0,001 г растворенного вещества на 100 г растворителя).
Обратите внимание!
При попадании в воду вещество может:
- раствориться в воде, то есть перемешаться с ней на атомно-молекулярном уровне ;
- химически прореагировать с водой;
- не раствориться в воде и химически не прореагировать.
Коэффициент растворимости – отношение массы растворенного вещества к массе растворителя (например, 10 г соли на 100 г воды).
По концентрации растворенного вещества растворы делят на:
Ненасыщенные растворы – это растворы, в которых концентрация растворенного вещества меньше, чем в соответствующем насыщенном растворе, и в котором при данных условиях можно растворить еще некоторое количества растворенного вещества.
Насыщенные растворы – это растворы, в которых достигнута максимальная концентрация растворенного вещества при данных условиях. Насыщенный раствор можно приготовить даже в бытовых условиях – например , раствор поваренной соли в воде. Если в стакан воды постепенно добавлять соль, рано или поздно соль перестанет растворяться. Это и будет насыщенный раствор.
Пересыщенный раствор – это раствор, в котором концентрация растворенного вещества больше, чем в насыщенном. Избыток растворенного вещества легко выпадает в осадок. Приготовить пересыщенный раствор можно, например, с помощью охлаждения насыщенного раствора поваренной соли. При понижении температуры растворимость поваренной соли уменьшается, и раствор становится пересыщенным.
По концентрации растворенного вещества растворы также разделяют на концентрированные и разбавленные:
Концентрированные растворы – это растворы с относительно высоким содержанием растворенного вещества.
Разбавленные растворы – это растворы с относительно низким содержанием растворенного вещества.
Это деление очень условно, и не связано с делением раствора по насыщенности. Разбавленный раствор может быть насыщенным, а концентрированный раствор не всегда может оказаться насыщенным.
Физические величины, характеризующие состав раствора – это массовая доля, массовый процент, молярность (молярная концентрация), мольная доля, мольный процент, мольное соотношение, растворимость (для насыщенных растворов), объемная доля, объемный процент и некоторые другие величины, которые проходятся в курсе ВУЗов (нормальность или нормальная концентрация, моляльность, титр).
Остановимся подробнее на каждой из них:
1. Массовая доля, масс. доли — это отношение массы растворенного вещества mр.в. к массе раствора mр-ра, выраженное в долях от единицы. Долю можно также выразить в процентах, умножив на 100, тогда мы получим массовый процент, масс. %.
Задачи на материальный баланс с использованием массовой доли — обязательный компонент экзаменов по химии (и не только!) разных уровней. Научиться решать задачи на массовую долю и материальный баланс (смешение, разбавление, концентрирование и приготовление растворов) можно здесь!
2. Молярная концентрация (молярность), моль/л, М – это отношение количества растворенного вещества ν, моль к объему всего раствора Vр-ра, л. Концентрация 1 моль растворенного вещества на 1 литр раствора также обозначается так: 1 М. Такой раствор называют «одномолярный». Двухмолярный раствор — 2 М соответствует концентрации 2 моль растворенного вещества на 1 литр раствора и т.д.
Задачи на молярную концентрацию, как правило, встречаются в курсе ВУЗов, в химических олимпиадах и вступительных экзаменах в ВУЗы. Научиться решать задачи на молярную концентрацию можно здесь.
3. Мольная доля, мольн. дол. – это отношение количества растворенного вещества νр.в., моль к общему количеству вещества всех компонентов в растворе νр-ра, моль:
Мольная доля также может быть выражена в мольных процентах (% мольн.), если умножить долю на 100%. Задачи на мольную долю встречаются в курсе ВУЗов, олимпиадах и вступительных экзаменах. Научиться решать задачи на мольную долю можно здесь.
4. Объемная доля, объемн. дол. – это отношение объема растворенного вещества Vр.в., л к общему объему раствора или смеси Vр-ра, л:
Объемная доля также может быть выражена в объемных процентах (% объемн.), если умножить долю на 100%. Задачи на объемную долю, как правило, сводятся к решению задач на мольную долю, т.к. для газовых смесей объемные и мольные доли компонентов в смеси равны.
5. Мольное соотношение – это отношение количества растворенного вещества к количеству вещества растворителя. Также может использоваться массовое соотношение и объемное соотношение.
6. Растворимость – это отношение массы растворенного вещества к массе растворителя (применяется, как правило, для насыщенных растворов).
7. Титр, г/мл – это отношение массы растворенного вещества mр.в., г к объему раствора, выраженному в миллилитрах Vр-ра, мл:
8. Моляльность.
9. Нормальная концентрация (нормальность)
По механизму растворения растворы делят на физические и химические.
Физическое растворение — это растворение, при котором происходит разрыв и образование только межмолекулярных связей (включая водородные). Физически растворяются только некоторые вещества с молекулярной кристаллической решеткой. Например, растворение нафталина в спирте и воде — опыт.
Химическое растворение — это растворение, при котором разрушаются химические связи в веществе. Химическое растворение, как правило, сопровождается электролитической диссоциацией растворяемого вещества. Подробнее про электролитическую диссоциацию и химическое растворение здесь.
Важно! Подобное хорошо растворяется в подобном. Неполярные растворители хорошо растворяют неполярные вещества. Полярные растворители хорошо растворяют полярные вещества. Понимание механизмов растворения, природы растворяемого вещества и растворителя позволяет легко определить растворимость одного вещества в другом.
Источник
