Основные способы выражения концентрации растворов

Количественный состав раствора чаще всего оценивают при помощи понятия концентрации, под которым понимают содержание растворенного вещества (в определенных единицах) в единице массы (объема) раствора (растворителя). Основными способами выражения концентрации растворов являются следующие:

1. Массовая доля веществаw(x)- это отношение массы данного компонента x, содержащегося в системе, к общей массе этой системы:

Основные способы выражения концентрации растворов - student2.ru (1)

Выражается в долях единицы или в %. Массовая доля компонента в %показывает, сколько г данного компонента содержится в 100 г раствора. Например, раствор NaCl с массовой долей 0,9%содержит 0,9 гNaCl в 100 г раствора.

2. Молярная концентрация раствора С(х)- это отношение количества вещества компонента n(х) к объему раствора Vр-ра:

Основные способы выражения концентрации растворов - student2.ru (2)

Единицей количества вещества является моль, т. е. то количество вещества, которое содержит столько реальных или условных частиц, сколько атомов содержится в 0,012 кг изотопа С12. При использовании моля как единицы количества вещества следует знать, какие частицыимеются в виду: молекулы, атомы, электроны или другие. Молярная масса М(х) - это отношение массы к количеству вещества (г/моль):

Основные способы выражения концентрации растворов - student2.ru

3. Молярная концентрация эквивалента С( Основные способы выражения концентрации растворов - student2.ru x)- это отношение количества эквивалента вещества n( Основные способы выражения концентрации растворов - student2.ru x) к объему раствора Vр-ра:

Основные способы выражения концентрации растворов - student2.ru (3)

Химический эквивалент – это реальная или условная частица вещества, которая может замещать, присоединять или высвобождать 1 ион водорода в кислотно-основных или ионообменных реакциях.

Так же, как молекула, атом или ион, эквивалент безразмерен.

Масса моля эквивалентов называется молярной массой эквивалентаМ( Основные способы выражения концентрации растворов - student2.ru x).Величина Основные способы выражения концентрации растворов - student2.ru называетсяфактором эквивалентности. Она показывает, какая доля реальной частицы вещества соответствует эквиваленту. Для правильного определения эквивалента вещества надо исходить из конкретной реакции, в которой это вещество участвует, например, в реакции взаимодействия Н3РО4 с NaOH может происходить замещение одного, двух или трех протонов:

1. H3PO4 + NaOH = NaH2PO4 + H2O;

2. H3PO4 + 2NaOH = Na2HPO4 + 2H2O;

3. H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3H2O.

В соответствии с определением эквивалента, в 1-й реакции замещается один протон, следовательно, молярная масса эквивалента вещества равна молярной массе, т. е. z = l и Основные способы выражения концентрации растворов - student2.ru . В данном случае:

Основные способы выражения концентрации растворов - student2.ru .

Во 2-й реакции происходит замещение двух протонов, следовательно, молярная масса эквивалента составит половину молярной массы Н3РО4, т. e. z = 2, а Основные способы выражения концентрации растворов - student2.ru . Здесь:

Основные способы выражения концентрации растворов - student2.ru .

В 3-й реакции происходит замещение трех протонов и молярная масса эквивалента составит третью часть молярной массы Н3РО4, т.е. z = 3, a Основные способы выражения концентрации растворов - student2.ru . Соответственно:

Основные способы выражения концентрации растворов - student2.ru .

В реакциях обмена, где непосредственно не участвуют протоны, эквиваленты могут быть определены косвенным путем, введением вспомогательных реакций, анализ результатов которых позволяет вывести правило, что z для всех реакций равен суммарному зарядуобменивающихся ионов в молекуле вещества, участвующего в конкретной химической реакции.

Примеры:

1. AlCl3 + 3AgNO3 = Al(NO3)3 + 3AgCl¯.

Для AlCl3 обменивается 1 ион Al3+ с зарядом +3, следовательно, z = 1×3 = 3. Таким образом:

Основные способы выражения концентрации растворов - student2.ru

Можно также сказать, что обмениваются 3 иона хлора с зарядом -1. Тогда z = 3×1 = 3 и Основные способы выражения концентрации растворов - student2.ru

Для AgNO3z = 1×1 = 1 (обменивается 1 ион Ag+ с зарядом +1 или обменивается 1 ион NO3- с зарядом -1).

2. Al2(SO4)3 + 3BaCl2 = 3BaSO4¯ + 2AlCl3.

Для Al2(SO4)3z = 2×3 = 6 (обменивается 2 иона Al3+ с зарядом +3 или 3 иона SO42- с зарядом -2). Следовательно,

Основные способы выражения концентрации растворов - student2.ru

Итак, запись С( Основные способы выражения концентрации растворов - student2.ru H2SO4) = 0,02 моль/л означает, что имеется раствор, в 1 л которого содержится 0,02 моль эквивалента H2SO4, а молярная масса эквивалента H2SO4 составляет при этом Основные способы выражения концентрации растворов - student2.ru молярной массы H2SO4, т. е. 1 л раствора содержит Основные способы выражения концентрации растворов - student2.ru H2SO4.

При факторе эквивалентности Основные способы выражения концентрации растворов - student2.ru молярная концентрация эквивалента равна молярной концентрации раствора.

4. Титр Т(x) – это отношение массы вещества к объему раствора (в мл):

Основные способы выражения концентрации растворов - student2.ru (4)

5. Моляльная концентрация (моляльность) b(х) – это отношение количества растворенного вещества (в молях) к массе m растворителя:

Основные способы выражения концентрации растворов - student2.ru (5)

6. Мольная доля N(x) – это отношение количества вещества данного компонента,содержащегося всистеме, к общему количеству веществ системы:

Основные способы выражения концентрации растворов - student2.ru (6)

Выражается в долях единицы или в %.

7. Коэффициентом растворимости вещества Р(x) называют максимальную массу вещества, выраженную в г, которая может раствориться в 100 г растворителя.

Наши рекомендации