Растворы. Способы выражения концентраций растворов.
Растворы имеют большое значение как в промышленности, так и в медицине. Растворами являются плазма крови, спинно-мозговая жидкость, лимфа и.т.д. Лекарственные вещества эффективны лишь в растворенном состоянии в организме, так как биохимические реакции протекают в растворах.
Растворы - гомогенные (однородные) системы, состоящие из растворителя, растворенного вещества и продуктов их взаимодействия. Вещества, составляющие раствор, называют компонентами реакции. Растворителем считают тот компонент, который в растворе находится в том же агрегатном состоянии, что и до растворения. Например, в водном растворе глюкозы (твердое вещество) растворителем является вода.
По агрегатному состоянию растворы могут быть газообразными, жидкими и твердыми.
Классификация растворов.Растворы веществ с молекулярной массой меньше 5000г/моль называют растворами низкомолекулярных соединений (НМС), больше 5000 г/моль - растворы высокомолекулярных соединений (ВМС).
По наличию или отсутствию электролитической диссоциации растворы НМС подразделяют на три класса - растворы электролитов, неэлектролитов.
Растворы электролитов - растворы диссоциирующих на ионы солей, кислот и оснований. Электропроводность растворов электролитов выше, чем растворителя. Например, растворы KNO3, НCl, KOH.
Растворы неэлектролитов - растворы веществ, практически не диссоциирующих в воде. Например, растворы сахарозы, глюкозы, мочевины. Электропроводность растворов неэлектролитов мало отличается от растворителя.
В лабораторной практике различают концентрированные растворы (содержание растворенного вещества соизмеримо с содержанием растворителя) и разбавленные растворы (содержание растворенного вещества мало по сравнению с содержанием растворителя).
Иногда растворы определяют как дисперсные системы. При этом растворитель, в котором распределено вещество, называется дисперсной средой, а частицы растворенного вещества - дисперсной фазой. По степени дисперсности различают:
| Грубодисперсные системы (взвеси) | Коллоидные системы (кровь, лимфа, слюна, белки) | Истинные растворы (раствор соли в воде) |
| Размер частиц дисперсной фазы | ||
| Больше 100 нм | 1-100 нм | меньше 1 нм |
Количественной характеристикой раствора служит его концентрация, то есть количество растворенного вещества в определенном количестве раствора или растворителя. Различают массовую долю, молярную и нормальную концентрации. В аналитической химии наряду с общими химическими понятиями широко используют ряд таких понятий, которые присуще только ей и помогают характеризовать состав раствора. К ним относятся титр, эквивалент, титр по определяемому веществу. Рассмотрим каждый из способов определения концентрации вещества.
1. Массовая доля (ω) - отношение массы соответствующего компонента в растворе к общей массе этого раствора. Выражается в единицах или процентах.
ω (х)=m(х)/ m (раствора)
Численно массовая доля равна числу граммов вещества, растворенного в 100г раствора.
2. Молярная концентрация (См) - отношение количества растворенного вещества к объему раствора. Численно (См) равна количеству молей растворенного вещества, содержащегося в 1 л. раствора). Выражается она в моль/л. Сокращенно пишут М. Например, 2М (NaOH).
См=n(х)/V
1моль/л = 1М раствор – одномолярный раствор (в 1 л раствора содержится 1 моль растворенного вещества);
0,1М – децимолярный раствор;
0,01М – сантимолярный раствор;
0,001М – милимолярный раствор.
3. Нормальная концентрация (молярная концентрация эквивалента, СN)- количество моль- эквивалентов вещества, содержащегося в 1 л раствора.
СN=nэкв(х)/V
Единица измерения моль-экв/л, Сокращенно обозначается буквой N. Например, 0.1N HCL означает, что в 1 литре такого раствора содержится 0,1моль- эквивалент НСl.
4. Титр (Т)- масса растворенного вещества, содержащаяся в 1 мл раствора, выраженная в граммах. Определятся по формуле:
Т= СN·Мэкв/1000
Раствор с известным титром называется титрованным раствором.
Задача 1.
Приготовьте 500г раствора NaCl с ω=10%.
| Дано: m раствора (NaCl)=500г ω (NaCl)=10% | Решение ω =m вещества·100%/ m раствора 1. Определяем массу NaCl по формуле: m вещества= ω· m раствора 100% m (NaCl)=10%·500г =50г 100г 2. Определяем массу воды по формуле: m раствора= m вещества+ m растворителя m (H2O)= m раствора- m вещества m (H2O)=500г-50г=450г. Согласно формуле ρ= m/V, где ρ- плотность раствора, m-масса, V-объем V(H2O)= m (H2O)=450г =450мл ρ (H2O) 1г/мл |
| Найти: m (NaCl)=? m (H2O)=? |
Ответ: Для того, что бы приготовить 500г раствора NaCl с ω=10%, нужно взвесить на аналитических весах 50г NaCl, поместить в любую посуду и добавить туда 450мл воды, отмерив ее цилиндром.
Задача 2.
Приготовьте 250мл 0,5М раствора CuSO4 из безводного CuSO4 мл
| Дано: Cм(CuSO4)=0,5М V (CuSO4)=0,25л | Решение См=n(CuSO4)/V Находим количество молей раствора CuSO4 по формуле n(CuSO4)= См·V, тогда n(CuSO4)=0,5моль/л·0,25л=0,125моль. М(CuSO4)=160г/моль Согласно формуле n=m/M, находим массу CuSO4 m (CuSO4)= n· M=0,125моль ·160г/моль=20г |
| Найти: m (CuSO4)=? |
Ответ: Для того, что бы приготовить 250мл CuSO4 из безводного, нужно взвесить на аналитических весах 20г CuSO4, перенести в мерную колбу объемом 250мл и довести до метки водой.