Тема 4. Растворы. Способы выражения концентрации растворов.

Раствор – многокомпонентная однородная равновесная система, состоящая из растворителя и растворенных веществ. Растворы делятся на твердые (сплавы), жидкие, газообразные. Наиболее важным видом растворов являются жидкие растворы, характеристикой которых является их концентрация. Концентрациявыражает содержание растворенного вещества в определенном количестве раствора или растворителя.

Существуют следующие способы выражения концентрации растворов: массовая, молярная, моляльная, нормальная, титр и т.д.

I. Массовая концентрация (процентная концентрация по массе) выражается отношением массы растворенного вещества к массе раствора:

; m_{раствора} = m_{вещества} + m_{растворителя ;}

т.к. m_{раствора =} V_{раствора} · ρ , следовательно .

II.Молярная концентрация определяется числом моль растворенного вещества в 1дм³ (1000 см ³⁾ раствора:

или ; [моль/ дм³]

III. Моляльная концентрация выражается числом моль растворенного вещества, содержащегося в 1 кг (1000 г) растворителя:

или

IV. Нормальная концентрация выражается числом моль-эквивалентов растворенного вещества, содержащегося 1дм³ раствора.

или ; [моль-экв/дм³]

V. Титр определяется содержанием массы растворенного вещества в 1 см³ раствора:

; [г/мл]

При решении задач необходимо помнить закон эквивалентов (см. тему 2): объёмы реагирующих друг с другом растворов обратно пропорциональны их концентрации, выраженным в единицах нормальности.

С_{н 1} V₁ = С_{н 1}V₁

Пример 1.Какой объем (см³) воды необходимо прибавить к 150 см³ 30,0 % -ного раствора NaOH (ρ = 1,33 г/см³) для получения 12,0 %-ного раствора щелочи?

Решение: Масса исходного раствора равна m_р-р = V ^. ρ = 150 ^. 1,33 = 199,5 г.

В этом 30,0% -ном растворе NaOH содержится . По условию задачи эта масса NaOH должна содержаться в 12,0 % растворе NaOH.

Следовательно к исходному раствору необходимо прибавить

т.к. ρ _H2O=1 г/см³, отсюда V _H2O=299 см³.

Пример 2.Определить молярную, нормальную концентрации и титр 20,0 %-ного раствора серной кислоты (ρ=1,14 г/см³)

Решение: Пусть объём раствора кислоты равен 1,00 дм³ (1000см³), тогда масса серной кислоты в нем . Вычисляем молярную концентрацию раствора:

[моль/ дм³], т.к. молярная масса эквивалента серной кислоты равна г/моль-экв, следовательно нормальная концентрация раствора равна моль-экв/дм³. Определяем титр раствора серной кислоты г/мл.

Пример 3. Для нейтрализации 50 см³ раствора серной кислоты потребовалось добавить 23 см³ 0,15Н раствора щелочи. Вычислите нормальную концентрацию раствора серной кислоты.

Решение: По закону эквивалентов вещества взаимодействуют в эквивалентных количествах: С_{н(кислоты)}·V_{р-ра(кислоты)}= С_{н(щелочи)}·V_{р-ра(щелочи)} , следовательно