Химия и медицина. Растворы. Способы выражения концентраций растворов.

Лабораторная работа №1. «Правила по технике безопасности при работе в химической лаборатории. Лабораторное оборудование.

Химическая посуда».

Вопросы для самоподготовки:

1. Количество вещества.

2. Количество вещества эквивалента.

3. Закон эквивалентов.

4. Способы выражения концентраций растворов.

На первое занятие принести:

Tетрадь для лабораторных работ – 18 л.

Тетрадь для решения задач – 48 л.

Калькулятор (вычисляющий логарифмы).

Простой карандаш.

Химический трафарет или линейку.

Ластик.

Tетради для контрольных работ и для зачета (18 л) – 2 шт.

На занятия приходить в сменной обуви, белом халате и шапочке.

I. Количество вещества

1) Моль— количество вещества, содержащее столько реальных или условных частиц, сколько атомов содержится в 0,012 кг углерода – 12. При использовании моля как единицы количества вещества следует указывать, какие именно реальные или условные частицы имеются в виду. Обозначают: n(Х). Например, n(NaOH) = 3 моль; n(Ва²⁺) = 2 моль.

2) Молярная масса М(Х) — масса 1 моль вещества. Например: молярная масса серной кислоты М(Н₂SО₄) = 98 г/моль; молярная масса иона алюминия М(Al³⁺) = 27 г/моль.

3) Количество вещества: n(X) =

4) Число Авогадро. 1 моль любого вещества содержит одинаковое число частиц (реальных или условных). N_a = 6,02 ×10²³ моль^-1_.

II. Количество вещества эквивалента

1) Эквивалент – это реальная или условная частица вещества Х, которая в кислотно-основной реакции эквивалентна одному иону водорода или в окислительно-восстановительной реакции эквивалентна одному электрону.

2) Фактор эквивалентности – это число обозначающее, какая доля реальной частицы вещества Х эквивалентна одному иону водорода в данной кислотно-основной реакции или одному электрону в данной окислительно-восста­нови­тельной реакции. Число, стоящее в знаменателе дроби – число эквивалентности – z.

f_экв(X) =

Величина z – всегда целое положительное число (1, 2, 3 и т. д.).

Фактор эквивалентности зависит от:

1) природы веществ;

2) стехиометрии реакций, в которых они участвуют – значение фактора эквивалентности может изменятся.

а) Определение фактора эквивалентности для различных классов соединений в обменных реакциях

Кислоты

f_экв(кислоты) =

для НСl, z = 1, фактор эквивалентности — 1;

для H₂SO₄, z = 2, фактор эквивалентности — ;

для Н₃РО₄ z = 3, фактор эквивалентности — ;

а) H₂SO₄ + 2NaOH = Na₂SO₄ + 2H₂O

В этой реакции в молекуле серной кислоты замещается два атома водорода, следовательно, z = 2, f_экв(H₂SO₄) = ;

б) H₂SO₄ + NaOH = NaHSO₄ + H₂O

В этом случае в молекуле серной кислоты замещается один атом водорода, z = 1, f_экв(H₂SO₄) = 1;

Для фосфорной кислоты, в зависимости от реакции, значения факторов эквивалентности могут быть: 1, , .

Основания

f_экв(основания) =

для КОН z = 1, фактор эквивалентности— 1;

для Сa(ОН)₂ z = 2, фактор эквивалентности— ;

Фактор эквивалентности многокислотных оснований может изменяться в зависимости от количества замещенных групп (также как и у кислот). Например, для гидроксида кальция возможны значения фактора эквивалентности— 1, , для гидроксида алюминия — 1, , .

Соли

f_экв(соли) =

для KCl фактор эквивалентности — 1;

для Cr(NO₃)₃ фактор эквивалентности —

для Al₂(SO₄)₃ фактор эквивалентности —

Значение факторов эквивалентности для солей зависит также и от реакции, аналогично зависимости его для кислот и оснований.

б) Определение фактора эквивалентности веществ в ОВР.

f_экв(окислителя или восстновителя) =

а) 2KMnO₄ + 5NaNO₂ + 3H₂SO₄ = 2MnSO₄ + 5NaNO₃ + К₂SO₄ + 3H₂O

2 Mn⁺⁷ + 5e = Mn⁺²

5 N⁺³ - 2e = N⁺⁵

f_экв(КMnO₄) = 1/5 ; f_экв(NaNO₂) = 1/2.

б) 2KMnO₄ + NaNO₂ + 2KOH= K₂MnO₄ + NaNO₃ + 3H₂O

2 Mn⁺⁷ + 1e = Mn⁺⁶

1 N⁺³ - 2e = N⁺⁵

f_экв(КMnO₄) = 1; f_экв(NaNO₂) = 1/2.

3) Молярная масса эквивалента вещества Х – масса одного моля эквивалента этого вещества, равная произведению фактора эквивалентности на молярную массу вещества Х:

а) H₂SO₄ + 2NaOH = Na₂SO₄ + 2H₂O

f_экв(NaOH) = 1; M(NaOH) = 40 г/моль; M(1 NaOH) = 40 г/моль;

f_экв(H₂SO₄) = 1/2; М(H₂SO₄) = 98 г/моль; М(1/2 H₂SO₄) = 49 г/моль.

б) H₂SO₄ + NaOH = NaHSO₄ + H₂O

f_экв(NaOH) = 1; M(NaOH) = 40 г/моль; M(1NaOH) = 40 г/моль;

f_экв(H₂SO₄) = 1; М(H₂SO₄) = 98 г/моль; М(1H₂SO₄) = 98 г/моль.

4) Количество вещества эквивалента:

n( X) = .

III. ЗАКОН ЭКВИВАЛЕНТОВ.

Вещества реагируют пропорционально их эквивалентам:

С (1/ z X) × V(Х) = С (1/ z Y) × V(Y)