Способы выражения содержания растворенного вещества в растворе

Лекция 2.

Растворы. Способы выражения содержания растворенного вещества в растворе

Раствор – это сложная, однородная (гомогенная) система, состоящая из двух или более компонентов. Растворы могут быть жидкими, твердыми или газообразными. В химии наибольшее значение имеют жидкие гомогенные системы.

Составляющие компоненты раствора условно подразделяют на растворитель и растворенное вещество.

Масса раствора складывается из массы растворителя и растворенного вещества:

mр-ра = mр-ль + mр.в.,

(1)

где: m_р-ра – масса раствора, г; m_р-ль – масса растворителя, г; m_р.в. – масса растворенного вещества, г.

Основными характеристиками, описывающими состояние раствора, является его качественный и количественный составы.

Качественный состав определяет из каких компонентов состоит раствор. Количественны состав обычно выражается в концентрации, которая показывает содержание растворенного вещества в строго определенном количестве (массе, объеме) раствора или растворителя.

 

Способы выражения содержания растворенного вещества в растворе

Массовая доля (С) (или весовая процентная концентрация) – отношение массы растворенного вещества к общей массе раствора, выраженное в процентах.

	(2)
	(3)
	(4)

где: С – массовая доля растворенного вещества, %; m_р.в. – масса растворенного вещества, г; m_р-ль – масса растворителя, г; V_р-ра – объем раствора, мл; ρ – плотность раствора г/мл.

Массовая доля показывает сколько граммов растворенного вещества содержится в 100 г раствора.

Не следует путать весовую процентную концентрацию с растворимостью.

Растворимость или коэффициент растворимости – количество граммов растворенного вещества на 100 грамм растворителя в насыщенном при определенной температуре растворе.

Мольная доля N – отношение числа моль данного вещества к общему числу моль всех веществ, содержащихся в растворе:

(5)

где: N – мольная доля вещества, n₁ – число моль вещества; Σn(k_i) – сумма количества моль всех веществ, содержащихся в растворе.

Молярная концентрация С_М(молярность) – количество моль растворенного вещества в 1 литре раствора:

(6)

где: С_М – молярная концентрация, моль/л, М; V_р-ра – объем раствора, л; n_р.в. – число моль вещества, растворенного в V_р-ра; m_р.в. – масса растворенного вещества в V_р-ра, г; М_р.в. – молярная масса растворенного вещества, г/моль.

Молярность обозначается буквой М, например:

0,5 М – полумолярный раствор,

0,1 М – децимолярный раствор.

Нормальная концентрация С_Н (нормальность) – количество моль эквивалентов растворенного вещества в 1 л раствора:

(7)

где: С_Н – молярная концентрация, моль/л, г-экв/л, Н; V_р-ра – объем раствора, л; n_эк – число грамм-эквивалентов вещества, растворенного в объеме раствора; m_р.в. – масса растворенного вещества в объеме раствора, г; М_э – молярная масса эквивалента, г/моль.

Нормальность обозначается буквой Н, например:

1 Н – однонормальный раствор,

0,01 Н – сантинормальный раствор.

Нормальная концентрация позволяет использовать закон эквивалентов. Если реагируют два растворенных вещества, то

СН1·V1 = CH2·V2,

(8)

где: СН₁, CH₂ – нормальная концентрация реагирующих растворов, моль/л, г-экв/л; V₁, V₂ – объемы реагирующих растворов, л.

Если реагируют раствор и твердое вещество, закон эквивалентов примет вид:

(9)

где: V₁ и СН₁ – объем и нормальная концентрация раствора; m₂ и Мэ₂ – масса и молярная масса эквивалента твердого вещества.

Для перевода нормальной концентрации в молярную и наоборот используют правило: нормальная концентрация во столько раз больше молярной, во сколько раз моль больше эквивалента.

CН = CМ·х или

(10)

здесь х – число замещенных ионов водорода: , число замещенных гидроксильных групп:  произведение числа атомов металла на валентность металла: , произведение числа атомов кислорода на его валентность: .

Например:

для 0,1 Н NaOH        х = 1     

для 0,4 Н MgCl₂    х = 2     

для 0,6 М Н₃РО₄             х = 3      C_Н = C_М·3 = 1,8 Н

Моляльная концентрация Сμ – число молей растворенного вещества в 1 кг растворителя:

(11)

где: С_μ – молярная концентрация, моль/кг, М; n_р.в. – число моль вещества, растворенного в массе растворителя; m_р-ль – масса растворителя, кг; m_р.в. – масса растворенного вещества, г; М_р.в. – молярная масса растворенного вещества, г/моль.

Титр Т раствора – количество грамм растворенного вещества в 1 мл раствора:

(12)

где: Т – титр, г/мл, М; V_р-ра – объем раствора, мл; m_р.в. – масса растворенного вещества в объеме раствора, г.

Не следует путать понятия титр и плотность раствора. Например, плотность дистиллированной воды равна 1 г/см³, а ее титр равен 0.