Тема 1. Способы выражения концентрации растворов
После изучения темы студент должен
– знать: способы выражения концентрации веществ в растворах, способы приготовления растворов заданной концентрации;
– уметь: пользоваться физическим и химическим оборудованием; определять концентрации растворов по экспериментальным данным, находить концентрации растворов теоретически (решение задач);
– владеть: навыками самостоятельной работы с учебной, научной и справочной литературой по химии; вести поиск и делать обобщающие выводы;навыками безопасной работы в химической лаборатории с реактивами, посудой, аппаратурой; навыком проведения наблюдений за протеканием химических реакций и представления данных экспериментальных исследований в виде законченного протокола исследований.
Важнейшей характеристикой раствора является его состав. Количество растворенного вещества, содержащееся в определенном количестве раствора или растворителя, называется концентрацией.
Рассмотрим некоторые способы выражения концентрации растворов.
Массовая доля или процентная концентрация компонента (w)–отношение массы растворенного вещества к массе раствора, выраженное в долях или процентах:
 |
где mв – масса растворенного вещества, г; mр-р – масса раствора, г.
Молярная концентрацияилимолярность (СМ) равна числу моль растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора. Молярная концентрациявыражается в моль/л. Например, раствор, содержащий в 1 л 1 моль растворенного вещества, называется одномолярным и обозначается 1 М; а раствор, содержащий в 1 л 0,1 моль растворенного вещества, называется децимолярным и обозначается 0,1 М. Молярную концентрацию можно рассчитать по формуле:
где nв – количество растворенного вещества, моль;
Vр-p – объем раствора, л;
mв – масса растворенного вещества, г;
Мв – молярная масса растворенного вещества, г/моль.
Эквивалентная концентрацияилинормальность (Сн) равна числу моль-эквивалентов растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора и выражается в моль-экв/л. Раствор называется однонормальным, если в 1 л его содержится 1 моль-экв растворенного вещества (1н раствор); а если в 1 л раствора содержится 0,1 моль-экв растворенного вещества, он называется децинормальным (0,1н раствор). Нормальную концентрацию можно рассчитать по формуле:
где nв – количество растворенного вещества, моль;
Vр-р – объем раствора, л;
mв – масса растворенного вещества, г;
Мв – молярная масса растворенного вещества, г/моль;
f – фактор эквивалентности.
Фактор эквивалентности f– число, показывающее, какая доля реальной или условной частицы вещества эквивалентна одному иону водорода или одному электрону в данной реакции, т.е. доля, которую составляет эквивалент от молекулы, иона, атома или формульной единицы вещества.
Фактор эквивалентности можно рассчитать по следующим формулам:
f(оксида) = 1/(nЭвЭ)
где nЭ – число атомов элемента, образовавшего 1 молекулу оксида,
вЭ – валентность элемента.
Например, f(Cr2O3) = 1/(2×3) = 1/6
f(кислоты) = 1/n(Н+)
где n(Н+) – число ионов водорода, входящих в состав одной молекулы кислоты.
Например, f(H2SO4) = 1/2
f(основания) = 1/n(ОН–)
n(ОН-) – число гидрокси-групп, входящих в состав 1 молекулы основания.
Например, f(Fe(OH)3) = 1/3
f(соли) = 1/(nМе × вМе)
nМе – число молекул металла, входящих в состав 1 молекулы соли
вМе – валентность металла
Например,f(Fe2(SO4)3) = 1/(2×3) = 1/6
Моляльная концентрацияилимоляльность (Сm) равна числу моль растворенного вещества в 1 кг растворителя. Ее можно рассчитать по формуле:
nв – количество растворенного вещества, моль;
mв – масса растворенного вещества, г;
Mв – молярная масса растворенного вещества, г/моль;
mр-ль – масса растворителя, кг.
Часто для реакций, протекающих в растворах, используют закон эквивалентов, согласно которому количества реагирующих веществ равны:
n1= n2⇒ С1V1= C2V2