Понятие о растворах и их концентрации

Растворы‒ это однородные смеси, состоящие из растворенного вещества, растворителя и продуктов их взаимодействия.

По агрегатному состоянию растворы могут быть газообразные, твердые и жидкие.

Величина растворимости вещества ‒ это максимальное количество вещества, способное раствориться в 100 мл воды или другого растворителя при нормальных условиях, то есть при температуре 20 °С и давлении 760 мм рт. ст. Величина растворимости определяется химической природой вещества.

Концентрация вещества ‒ это количество вещества в определенном количестве раствора. Концентрации вещества в растворе подразделяют:

1. По величине концентрации вещества растворы могут быть:

‒ слабый раствор ‒ концентрация растворенного вещества, в котором низкая, далека от величины растворимости вещества;

‒ концентрированный раствор ‒ это раствор, концентрация растворенного вещества в котором высокая и приближается к величине растворимости вещества;

‒ насыщенный раствор ‒ это раствор, концентрация растворенного вещества в котором достигает величины растворимости вещества;

‒ пересыщенный раствор ‒ это раствор, концентрация вещества в котором превышает величину его растворимости, при этом часть вещества выпадает из раствора в осадок.

2. В зависимости от способа выражения концентрации вещества, растворы подразделяют на:

‒ процентные растворы, или иногда их еще называют приблизительные растворы, допускают возможность отклонения в навеске вещества в пределах ± 1 %.

По способу приготовления процентные растворы делят на три группы:

‒ Весовые процентные растворы. Это растворы, содержащие определенное количество вещества в граммах в 100 граммах раствора. Являются наиболее точными из процентных растворов.

‒ Весо-объемные процентные растворы. Это растворы, содержащие определенное количество вещества в граммах в 100 мл раствора.

‒ Объемные процентные растворы. Это растворы, содержащие определенное количество миллилитров растворенного вещества в 100 мл раствора. Являются наименее точными из процентных растворов.

Титрованные, или иначе точные растворы, напротив, требуют навески вещества, взятой с точностью до 0,1 мг на аналитических весах.

Особенностью титрованных растворов является то, что для их приготовления нет необходимости рассчитывать объем растворителя. Концентрация титрованных растворов всегда задается из расчета на приготовление 1 литра раствора. Готовятся титрованные растворы обязательно в мерных колбах. Навеску вещества берут на аналитических весах, переносят в мерную колбу на 1 литр и после растворения в небольшом количестве растворителя объем доводят растворителем до верхней метки колбы.

К титрованным растворам относятся:

1. Молярные растворы, содержащие определенное количество грамм-молей вещества в 1 литре раствора. Грамм-моль (г/м) вещества ‒ это количество вещества в граммах, численно равное его молекулярной массе. Например, молекулярная масса (Мм) NаОН равна 40 у.е., соответственно 1 грамм-моль NаОН равен 40 г, и раствор, содержащий такое количество NаОН, будет одномолярным.

2. Нормальные растворы, содержащие определенное количество грамм-эквивалента вещества в 1 литре раствора. Грамм-эквивалент (Г-э) вещества ‒ это количество вещества в граммах, численно равное его эквиваленту. Под эквивалентом вещества понимают часть его молекулы, способную принять участие в реакциях. Для наиболее часто употребляемых в работе классов химических соединений, таких как основания, кислоты, соли эквивалент рассчитывается следующим образом:

‒ Эквивалент основания равен молекулярной массе основания, деленной на число гидроксильных групп, содержащихся в молекуле основания.

‒ Эквивалент кислоты равен молекулярной массе кислоты, деленной на число атомов водорода в ее молекуле (для неорганических кислот) или для органических кислот ‒ на число атомов водорода в карбоксильной группе кислоты.

‒ Эквивалент соли равен молекулярной массе соли, деленной на произведение числа атомов металла на его валентность.

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

1. Рассчитать и приготовить весовой 1 % раствор NaCI.

2. Рассчитать и приготовить весо-объемный 1 % раствор медного купороса.

3. Рассчитать и приготовить 0,4 % раствор NaCI из 1 %.

4. Рассчитать и приготовить 0,1 М раствор NaCI.

5. Рассчитать и приготовить 0,1 н раствор CuSO₄ × 5H₂O.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какие правила техники безопасности необходимо соблюдать при работе в физико-химической лаборатории?

2. Правила работы с реактивами.

3. Правила работы с кислотами и щелочами.

4. Правила оказания первой медицинской помощи при порезах и ожогах.