ЧАСТЬ 2.  Способы выражения концентрации растворенного вещества в растворе

Основной характеристикой раствора является его состав, который определяет раствор качественно (из каких компонентов состоит раствор) и количественно (выражается концентрацией).

Концентра­ция вещества в растворе - содержание растворенного вещества в опреде­ленном объеме (массе) раствора.

Для приблизительной оценки концентра­ции часто пользуются терминами - концентрированный и раз­бавленный раствор:

 концентрированные - рас­творы, в которых количество растворенного вещества сравнимо с количе­ством растворителя.

разбавленные - растворы, содержащие очень малое количество растворенного вещества по сравнению с количе­ством растворителя.

 

Концентрации бывают безразмерные (массовая доля, объемная доля, мольная доля) и размерные (молярная, моляльная, нормальная концентрации, титр раствора и др.). Рассмотрим основные виды концентраций.

Массовая доля  растворенного вещества ( w ) – это отношение массы растворенного вещества к общей массе раствора, выраженное в процентах или в долях единицы.

Массовая доля растворенного вещества показывает, сколько грамм раство­ренного вещества содержится в 100г раствора.

или             (1).

 

Массу раствора (т_р-ра) можно выразить следующим образом:

	тр-ра = т в-ва + т р-ля (2)		тр-ра = V р-ра ×ρр-ра     (3),

                                            или

где: т _в-ва – масса вещества (г), V _р-ра – объем раствора (мл);  ρ_{р-ра –} плотность раствора (г/мл).

Например, раствор хлорида натрия с массовой долей ω (NaCl)= 20 % означает, что в 100 г раствора содержится 20 г вещества NaCl и 80 г воды (Н₂О).

ω ( NaCl )= 20 %:    т _в-ва = 20 г

                          т _р-ля  =80 г

                         т_р-ра = 20+80=100 г

Мольная доля растворенного вещества (χ) – это отношение количества растворенного вещества (в моль) к общему количеству раствора, выраженное в процентах или в долях единицы.

 или       (4).

 

Количество растворенного вещества (п_в-ва) и растворителя (п_р-ля) можно выразить следующим образом:

			n р-ля = тр-ля /Мр-ля
	n в-ва = тв-ва /Мв-ва

                                  (5)       и                                          (6),

где: n _в-ва – количество вещества, моль, М _в-ва – молярная масса вещества, г/моль; n _р-ля – количество растворителя (воды), моль, М _р-ля – молярная масса растворителя (воды), г/моль.

М _(воды)=18 г/моль.

Молярная концентрация вещества в растворе  показывает, сколько моль растворенно­го вещества содержится в 1л раствора. Обозначается символом С_М, имеет единицы измерения моль/л.

Молярная концентрация определяется отношением числа моль растворенного вещества  к объему рас­твора.

      (7), 

где n _в-ва – количество растворенного вещества (моль), V _р-ра – объем раствора (л).

Вместо определения «молярная концентрация» часто пользуются определением молярность раствора (обозначается буквой М).

Например:

1М – одномолярный раствор,

0,1М – децимолярный раствор,

0,01М – сантимолярный раствор,

0,001М – миллимолярный раствор.

То есть формы записи молярной концентрации могут быть разными.

n в-ва = 2 моль, V р-ра =1 л   в-во - КОН

                   С_м(КОН) = 2 моль/л 

                   С_м(КОН) = 2 М 

                   2М КОН

Моляльная концентрация вещества в растворе  показывает, сколько моль растворенно­го вещества, содержащегося в растворе, приходится на 1000г или 1кг растворителя. Обозначается символом С _m, имеет единицы измерения моль/кг Н₂О. Она может быть определена отношением числа моль рас­творенного вещества к массе растворителя, выраженной в кг.

              (8),   

где n _в-ва – количество растворенного вещества (моль), m (Н₂О ) – масса растворителя (кг).

Вместо определения «моляльная концентрация» часто пользуются определением моляльность раствора (обозначается буквой т).

Например:          1m – одномоляльный раствор,

                      0,1m – децимоляльный раствор,

                      0,01m – сантимоляльный раствор,

                      0,001m – миллимоляльный раствор.

Молярная концентрация эквивалентов (эквивалентная концентрация) показывает, какое количество моль эквивалентов растворенного вещества (n _экв) содержится в 1 литре раствора. Ее определяют отношением числа молярных масс эквивалентов растворенного вещества к объему раствора.

  (9),

где n _экв –эквивалентное количество растворенного вещества (моль экв), V _р-ра – объем раствора (л).

Вместо определения «эквивалентная концентрация» часто используют определение «нормальность раствора» (обозначается буквой  н).

1н – однонормальный раствор,

0,1н – децинормальный раствор,

0,01н – сантинормальный раствор,

0,001н – миллинормальный раствор.

Титр раствора Т(В) вещества В показывает массу растворенного ве­щества (г), содержащегося в 1 мл раствора. 

      (10)

Растворимость ( S ) - способность одного вещества растворяться в другом с образованием насыщенного раствора. Раство­римость выражают числом г растворенного вещества на 100г или на 100мл растворителя или раствора. Растворимость газов зависит от температуры и давления.

(11),

где m (B) – масса растворенного вещества (г), V – объем растворителя или раствора (мл).

 

По растворимости при T=const различают:

· хорошо растворимые вещества (образуют >0,1М насыщенные растворы);

· малорастворимые вещества (образуют 0,1-0.001М насыщенные растворы);

· практически нерастворимые вещества (образуют <0,001М насыщенные растворы).

Растворимость у различных веществ разная. К примеру, замечательной растворимостью обладает обычный сахар – почти полкилограмма на 100 г воды. Вода немного растворяет даже стекло (выщелачивание стекла).

*Примечание.

Для решения задач на нахождение концентрации вещества в растворе необходимо помнить следующие соотношения:

                      (12),                  (13),

где m – масса вещества или растворителя (г, кг), М – молярная масса я (г/моль), r - плотность вещества, растворителя или раствора (г/мл).

Плотность раствора представляет собой массу единицы объема раствора. Обозначается буквой r, выражается в кг/м ³, г/см³, кг/дм³. Плотность растворов определяют ареометрами или пикнометрами.

Обучающие задачи.

Пример 1.

Какую массу фосфата калия и объем воды нужно взять для приготовления раствора с массовой долей КзРО₄  8% массой 250 г?

Решение:

1. Используя формулу W =  100% , определяем, какая масса КзРО₄  необходима для приготовления раствора   с W (КзРО₄ ) = 8% массой 250 г:

m в-ва ( КзРО₄ ) = m р-ра · W

m в-ва ( КзРО₄ ) = 250 · 0.08 = 20 г.

2. Находим объем воды, определяя массу воды, необходимую для приготовления раствора:

m (H₂O) = m р-ра ¾ m в-ва

m (H₂O) = 250 – 20 = 230 г зная, что ρ_(H2O) = 1 г/мл, V_(H2O)=  

m_(H2O) =V_(H2O)  ; V_(H2O) = 230 мл

 Ответ: m в-ва ( КзРО₄ ) = 20 г, V_(H2O) = 230 мл.             

Пример 2.

Сколько граммов гидроксида калия КОН потребуется, чтобы приготовить 5 л 6 % -ного раствора, плотностью 1,072 г/ мл?

Решение:

1.Находим массу 5 л раствора , по условию дан объем и плотность:

m р-ра = V · ρ = 5000мл · 1,072 г/мл = 5362 г.

2. Определяем массу КОН в растворе:

m в-ва ( КОН ) = m р-ра · W = 5362 · 0,06 =321 г

Ответ: m в-ва ( КОН ) = 321 г

Пример 3.

Рассчитайте массу кристаллогидрата ВаС1₂ · 2Н₂О и объем воды, которые надо взять для приготовления раствора объемом 0,5 л. В котором массовая доля безводной соли хлорида бария ВаС1₂ составляет 10%, а плотность раствора равна 1,09 г/мл.

Решение:

1.Вычисляем массу раствора ВаС1₂ заданного объема:

m р-ра = V · ρ = 500мл · 1,09 г/мл = 545 г.

2.Рассчитываем массу безводной соли ВаС1₂  в данном растворе:

m в-ва (ВаС1₂  ) = m р-ра · W = 545 · 0,1 =54,5 г

3.Определяем массу кристаллогидрата ВаС1₂ · 2Н₂О:

Молярная масса кристаллогидрата ВаС1₂ ·2Н₂О = 244г/моль, а молярная масса

ВаС1₂ составляет 208 г/моль.

Массу кристаллогидрата ВаС1₂ · 2Н₂О , содержащую 54,5 г безводной соли ВаС1₂ найдем из пропорции

244г/моль ВаС1₂ · 2Н₂О ------------------ 208 г/моль ВаС1₂

m в-ва  ВаС1₂ ·2Н₂О ------------------- 54,5 г   ВаС1₂

m в-ва (ВаС1_{2 ·} 2Н₂О) = 244 · 54,5 / 208 = 64 г.

4.Вычисляем массу и объем воды:

m (H₂O) = m р-ра ¾ m в-ва (ВаС1₂ · 2Н₂О ) = 545 – 64 = 481г;

V_(H2O) = 481 мл.

Ответ: m в-ва (ВаС1₂ ·2Н₂О ) = 64 г, V_(H2O) = 481 мл.

 

Пример 4.

Сколько граммов карбоната калия К₂СО₃ потребуется для приготовления 500мл 1,2М раствора.

Решение :

1.Определим какое число молей содержится в 500 мл 1,2М раствора:

Исходя из формулы См =     (моль/л ) находим число молей содержащихся в 500 мл 1,2М раствора К₂СО₃

h = См · V h= 1,2 · 0,5 = 0,6 моль

2.Определяем массу растворенного вещества в растворе:

М(К₂СО₃) = 138 г/моль

m (К₂СО₃) = h · М(К₂СО₃) = 0,6 моль · 138 г/моль = 82,8 г.

Ответ: m (К₂СО₃) = 82,8 г.

 

Пример 5.

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: