СПОСОБЫ ВЫРАЖЕНИЯ СОСТАВА РАСТВОРОВ
В химии применяются следующие способы выражения состава растворов: массовая доля, молярная, молярная концентрация эквивалента (нормальная), моляльная концентрация, а также мольная доля и титр.
Массовой долейназывается отношение массы растворенного вещества к массе раствора.
Массовая доля может быть выражена в долях единицы, в процентах (%), промилле (‰) и миллионных долях (млн −1 или ppm).
ω % = ω · 100; ‰ = ω· 10 3 ; млн −1 = ω· 10 6
Концентрацией раствораназывается количество (моль) растворенного вещества, содержащегося в определенном массовом или объемном количестве раствора или растворителя.
Молярная концентрациявыражается числом молей растворенного вещества, содержащегося в 1 литре раствора [моль/л] или [М]..
n(в-ва) = m (в-ва) / М(в-ва)
. Раствор, содержащий 1 моль вещества в 1 л раствора, называется одномолярным (1М), 0,1 моля – децимолярным 0,1 М), 0,01 моля – сантимолярным (0,01 М).
Молярная концентрация эквивалента вещества (эквивалентная или нормальная) выражается числом моль эквивалентов растворенного вещества, содержащегося в одном литре раствора [моль-экв/л]; [моль/л] или [н]..
Раствор, содержащий 1 моль-экв. вещества в 1 л, называется однонормальным (1н), 0,1 моль-экв. -децинормальным (0,1 н), 0,01моль — экв.- сантинормальным 0,01 н).
Моляльная концентрациявыражается числом молей растворенного вещества в одном килограмме растворителя [моль/кг].
Сm = n(в-ва)/·m(р-ля) [моль/кг].
Мольная доля (молярная доля)вещества в раствореопределяется отношением числа молей данного вещества к сумме числа молей всех веществ, находящихся в растворе. n1— n(в-ва), n2 – n(р-ля), отсюда мольная доля вещества:
Концентрацию иногда можно определить по таблице, зная плотность раствора.
Концентрацию раствора можно выразить титром.
Титр определяется числом граммов растворенного вещества, содержащегося в одном миллилитре раствора [г/мл]. Т= m (в-ва) / V(р-ра) [г/мл ]
Пример. Вычислить молярную концентрацию, молярную концентрацию эквивалентов и моляльную концентрацию фосфорной кислоты в 6%-ном растворе Н3РО4, плотность которого равна 1,031 г/см 3 .
Решение. Масса одного литра 6%-ного водного раствора фосфорной кислоты (Н3РО4): m (р-ра) = r×V; m (р-ра) = 1,031·1000=1031 г. Масса Н3РО4 в одном литре раствора оставляет
m1(Н3РО4) – масса фосфорной кислоты в 100 г 6%-ного раствора
m(Н3РО4) = 1031 × 6 / 100 = 61,86 г.
Молярную концентрацию (молярность) вычисляем по формуле:
Молярную концентрацию эквивалентов вещества (нормальность) определяем по формуле: СN = nЭ/V(р-ра)= m(в-ва)/mЭ(в-ва)·V(р-ра),
СN = 61,86 / 32,66∙1 = 1,89 моль/л
Находим моляльность фосфорной кислоты в растворе:
Сm = m(в-ва)/М(в-ва)·m(р-ля) [моль/кг];
m(Н2О) = 1031-61,86 = 969,14г =0,969 кг
Лабораторная работа № 10
Приготовление раствора с заданной массовой долей вещества (в %).
Выполнение работы. Получите у преподавателя задание на приготовление водного раствора хлорида натрия или хлорида аммония. Массовую долю раствора и массу раствора запишите в тетрадь. Рассчитайте массу соли и массу растворителя (воды), которые необходимы для приготовления раствора. Покажите расчеты преподавателю и приступайте к приготовлению раствора. Для чего, соль необходимо взвесить на технохимических весах, дистиллированную воду отмерить мерным цилиндром. Воду из цилиндра перенести в стакан, затем высыпать соль и тщательно перемешать стеклянной палочкой до полного растворения соли.
Приготовленный раствор перенести в узкий цилиндр, и осторожно погрузив в него ареометр, произвести отсчет по шкале, т.е. определить плотность раствора.
Показание шкалы ареометра на уровне поверхности жидкости (нижний край мениска) соответствует плотности этой жидкости (раствора). Ареометр позволяет определить плотность с точностью до третьего десятичного знака.
Запись данных опыта и расчет. Запишите полученный результат, сравните его с табличным значением, рассчитайте абсолютную и относительную погрешности.
Вычислите молярную, молярную концентрацию эквивалента (нормальную), моляльную концентрации, титр, мольные (молярные) доли растворенного вещества и растворителя в приготовленном растворе.
Источник
Способы выражения состава растворов
Состав любого раствора может быть выражен как качественно, так и количественно. Обычно, при качественной оценке раствора применяют такие понятия как, насыщенный, ненасыщенный, пересыщенный (или перенасыщенный), концентрированный и разбавленный раствор.
Насыщенным называется раствор, в котором содержится максимально возможное при данных условиях (t, р) количество растворённого вещества. Насыщенный раствор часто находится в состоянии динамического равновесия с избытком растворённого вещества, при котором процесс растворения и процесс кристаллизации (выпадения вещества из раствора) протекают с одинаковой скоростью.
Для приготовления насыщенного раствора растворение вещества необходимо вести до образования осадка, не исчезающего при длительном хранении.
Ненасыщенным называется раствор, который содержит вещества меньше, чем его может раствориться при данных условиях.
Перенасыщенные растворы содержат в себе по массе больше растворённого вещества, чем его может раствориться в данных условиях. Образуются перенасыщенные растворы при быстром охлаждении насыщенных растворов. Они неустойчивы и могут существовать ограниченное время. Очень быстро лишнее растворённое вещество выпадает в осадок, а раствор превращается в насыщенный.
Следует отметить, что при изменении температуры насыщенный и ненасыщенный растворы могут легко обратимо превращаться друг в друга. Процесс выделения твёрдого вещества из насыщенного раствора при понижении температуры называется кристаллизацией. Кристаллизация и растворение играют огромную роль в природе: приводят к образованию минералов, имеют большое значение в атмосферных и почвенных явлениях. На основе кристаллизации в химии распространён метод очистки веществ, который называется перекристаллизацией.
Для приблизительного количественного выражения состава раствора используют понятия концентрированный и разбавленный растворы.
Концентрированным называется раствор, в котором масса растворённого вещества соизмерима с массой растворителя, т.е. не отличается от него более чем в 10 раз.
Если же масса растворённого вещества более чем в десять раз меньше массы растворителя, то такие растворы называются разбавленными.
Однако следует помнить, что деление растворов на концентрированные и разбавленные условно, и чёткой границы между ними нет.
Точный количественный состав растворов выражают при помощи массовой доли растворённого вещества, его молярной концентрации, а также некоторыми другими способами.
Массовая доля растворённого вещества (w) – это безразмерная физическая величина, равная отношению массы растворённого вещества к общей массе раствора,т.е.
Обычно выражается в долях единицы или в процентах. Массовая доля, выраженная в %, называется процентной концентрацией. Она показывает, какая масса вещества растворена в 100 г раствора.
Молярная концентрация (С) или молярность – это величина, равная отношению количества растворённого вещества к объему раствора (в литрах), т.е.
Молярность измеряется в моль/л и показывает сколько моль вещества растворено в одном литре раствора. Молярность обозначается обычно буквой М. Если в одном литре раствора содержится 1 моль вещества, то такой раствор называется одномолярным (1М), если 0,1 моль вещества – децимолярным (0,1М), если 0,01 моль вещества – сантимолярным (0,01М), если 0,001 моль вещества – миллимолярным (0,001М).
Титром (Т) называется отношение массы вещества в граммах к объёму раствора в мл, т.е.
Титр имеет размерность г/мл, он показывает, сколько грамм вещества растворено в 1 мл раствора.
Моляльная концентрация или моляльность (m) – это величина, равная отношению количества растворённого вещества к массе растворителя, выраженной в кг, т.е.
Моляльность имеет размерность моль/кг и показывает, какое количество вещества растворено в 1 кг растворителя.
Мольная доля (Х) – это величина, равная отношению количества растворённого вещества к общему количеству вещества в растворе:
Мольная доля – это безразмерная величина и измеряется в долях единицы или в %.
Молярная концентрация химического эквивалента вещества (С) или нормальная концентрация – это величина, равная отношению количества химического эквивалента растворённого вещества к объему раствора (в литрах), т.е.
Молярная концентрация химического эквивалента вещества измеряется в моль/л и показывает сколько моль эквивалента вещества растворено в одном литре раствора. Она обозначается обычно буквой н. Если в одном литре раствора содержится 1 моль химического эквивалентавещества, то такой раствор называется однонормальным (1н), если 0,1 моль вещества – децинормальным (0,1н), если 0,01 моль вещества – сантинормальным (0,01н), если 0,001 моль вещества – миллинормальным (0,001н).
Источник
Концентрация растворов. Способы выражения концентрации растворов.
Концентрация раствора может выражаться как в безразмерных единицах (долях, процентах), так и в размерных величинах (массовых долях, молярности, титрах, мольных долях).
Концентрация – это количественный состав растворенного вещества (в конкретных единицах) в единице объема или массы. Обозначили растворенное вещество — Х, а растворитель — S. Чаще всего использую понятие молярности (молярная концентрация) и мольной доли.
Способы выражения концентрации растворов.
1. Массовая доля (или процентная концентрация вещества) – это отношение массы растворенного вещества m к общей массе раствора. Для бинарного раствора, состоящего из растворённого вещества и растворителя:
,
ω – массовая доля растворенного вещества;
mв-ва – масса растворённого вещества;
Массовую долю выражают в долях от единицы или в процентах.
2. Молярная концентрация или молярность – это количество молей растворённого вещества в одном литре раствора V:
,
C – молярная концентрация растворённого вещества, моль/л (возможно также обозначение М, например, 0,2 М HCl);
n – количество растворенного вещества, моль;
V – объём раствора, л.
Раствор называют молярным или одномолярным, если в 1 литре раствора растворено 1 моль вещества, децимолярным – растворено 0,1 моля вещества, сантимолярным – растворено 0,01 моля вещества, миллимолярным – растворено 0,001 моля вещества.
3. Моляльная концентрация (моляльность) раствора С(x) показывает количество молей n растворенного вещества в 1 кг растворителя m:
,
С (x) – моляльность, моль/кг;
n – количество растворенного вещества, моль;
4. Титр – содержание вещества в граммах в 1 мл раствора:
,
T – титр растворённого вещества, г/мл;
mв-ва – масса растворенного вещества, г;
5. Мольная доля растворённого вещества – безразмерная величина, равная отношению количества растворенного вещества n к общему количеству веществ в растворе:
,
N – мольная доля растворённого вещества;
n – количество растворённого вещества, моль;
nр-ля – количество вещества растворителя, моль.
Сумма мольных долей должна равняться 1:
Иногда при решении задач необходимо переходить от одних единиц выражения к другим:
ω(X) — массовая доля растворенного вещества, в %;
М(Х) – молярная масса растворенного вещества;
ρ= m/(1000V) – плотность раствора. 6. Нормальная концентрация растворов (нормальность или молярная концентрация эквивалента) – число грамм-эквивалентов данного вещества в одном литре раствора.
Грамм-эквивалент вещества – количество граммов вещества, численно равное его эквиваленту.
Эквивалент – это условная единица, равноценная одному иону водорода в кислотоно-основных реакциях или одному электрону в окислительно – восстановительных реакциях.
Для записи концентрации таких растворов используют сокращения н или N. Например, раствор, содержащий 0,1 моль-экв/л, называют децинормальным и записывают как 0,1 н.
,
СН – нормальная концентрация, моль-экв/л;
z – число эквивалентности;
Растворимость вещества S — максимальная масса вещества, которая может раствориться в 100 г растворителя:
Коэффициент растворимости – отношение массы вещества, образующего насыщенный раствор при конкретной температуре, к массе растворителя:
Источник
