Общая химия

 Главная   Общая  Неорганическая  Органическая  Физическая  Поиск реакции 

Растворы. Способы выражения концентрации

Истинными растворами называются гомогенные системы, состоящие из двух или большего числа компонентов, состав которых может непрерывно меняться в определенных пределах.

Агрегатное состояние растворов может быть твердым, жидким или газообразным. Обычно термин “растворы” относят к жидким системам. Компонент раствора, имеющий то же агрегатное состояние, что и раствор, называют растворителем, остальные компоненты – растворенными веществами. Это деление достаточно условно, например в растворе, компонентами которого являются азотная кислота и вода, растворителем и растворенным веществом можно считать каждый из компонентов. Подобные растворы называют взаимными, например взаимный раствор азотной кислоты и воды. Однако в случае, когда одним из компонентов раствора является вода, ее традиционно считают растворителем.

Содержание растворенного вещества в растворе может быть выражено несколькими способами:

Массовая доля растворенного вещества: отношение массы растворенного вещества к массе раствора:

где – массовая доля растворенного вещества, – масса растворенного вещества, – масса раствора. Это частный случай определения массовой доли.

Концентрация (молярная концентрация, молярность): отношение количества растворенного вещества к объему раствора V:

Молярная концентрация имеет принятую в химии размерность [моль/л], которая часто обозначается М и называется молярностью. Например, концентрация раствора 5 моль/л может быть записана как 5 М и такой раствор называется пятимолярным.

Эквивалентная (нормальная) концентрация: отношение количества эквивалентов растворенного вещества ЭКВ к объему V раствора:

Эквивалент – это реальная или условная частица вещества, которая в данной кислотно-основной реакции эквивалента (равна) одному иону водорода или в данной окислительно-восстановительной реакции – одному электрону. Например в реакции

2KOH + H2SO4 = K2SO4 + 2H2O

эквивалентом гидроксида калия будет молекула КОН, а серной кислоты молекулы H2SO4.

Фактор эквивалентности fЭКВ показывает, какая доля реальной частицы данного вещества в данной кислотно-основной реакции эквивалента (равна) одному иону водорода или в данной окислительно-восстановительной реакции – одному электрону.

Для приведенного примера

fЭКВ(KOH) = 1
fЭКВ(H2SO4) = 1/2

Величина, обратная фактору эквивалентности, называется эквивалентным числом zB:

Число частиц эквивалентов вещества NЭ связано с числом реальных частиц N соотношением:

Количество вещества эквивалента равно отношению числа частиц эквивалентов к числу Авогадро:

Молярная масса эквивалента равна отношению массы вещества к количеству вещества эквивалента:

и имеет размерность г/моль.

Эквивалентная концентрация имеет размерность [моль эквивалента/л] и называется также нормальной концентрацией или нормальностью раствора и обозначается н. Например, раствор с эквивалентной концентрацией 0,5 моль-эквивалентов/л называется полунормальным, его концентрация запишется 0,5 н.

Молярная концентрация и массовая доля растворенного вещества связаны между собой. Предположим, что мы знаем массовую долю растворенного вещества , плотность раствора и молярную массу растворенного вещества М. В качестве вспомогательной величины возьмем объем раствора V. Тогда масса раствора :

масса растворенного вешества:

количество растворенного вещества:

Подставляем выражение для количества растворенного вещества в формулу для концентрации и сокращаем объем раствора V:

Если из полученного соотношения выразить массовую долю растворенного вещества, то:

Оба выражения (для концентрации и массовой доли) содержат размерные величины, поэтому подстановка числовых значений требует от них определенных размерностей: С[моль/л], М[г/моль], [г/л]. Для перевода плотности из размерности [г/мл] необходимо числовое значение умножить на 1000:

[г/л] = [г/мл]•1000

Растворимость. Коэффициент растворимости

Растворение – процесс образования раствора из компонентов. Растворение представляет собой обратимый процесс, который при неизменности внешних условий достигает состояния равновесия.

Раствор, находящийся в состоянии равновесия с избытком растворенного вещества, называется насыщенным.

Концентрация насыщенного раствора – это равновесная концентрация, зависящая от природы растворителя, растворенного вещества и не зависящая от того, как раствор был приготовлен.

Способность вещества растворяться в определенном растворителе называется растворимостью этого вещества в данном растворителе.

Чаще всего характеризуют способность вещества растворяться в воде и под растворимостью вещества понимают растворимость в воде. Количесвенно растворимость вещества при определенных условиях может быть связана с концентрацией его насыщенного при данных условиях раствора, т.к. это – воспроизводящаяся величина. Принятыми способами выражения растворимости вещества в воде (или другом растворителе) является коэффициент растворимости.

Коэффициент растворимости показывает, какую массу вещества надо растворить при определенных условиях в 100 г воды (или в 1 литре воды), чтобы получить насыщенный при данных условиях раствор. При записи коэффициента растворимости обязательно указывается вещество, растворитель и внешние условия (для веществ в твердом состоянии обычно в качестве внешних условий указывают только температуру), например:

растворимость KNO3при 20oС равна 25 г в 100 г воды, или

растворимость KNO3 в воде при 20oС равна 250 г/ л.

По электропроводности растворов их делят на растворы электролитов – эти растворы проводят электрический ток – и растворы неэлектролитов, не обладающие электропроводностью.



    © Короленко М.В., 2009-2016                      *7660*18*46*

          Индекс цитирования          Эта страница помогла? Покажите ее друзьям!