Розчини

Способи виразу коцентрації розчинів

Розчином називають гомогенну систему, що складається з двох або більше компонентів (складових частин), відносна кількість яких може змінюватися у широких межах. Найбільш важливий вид розчинів – рідкі розчини. Вони мають важливе значення у практичній діяльності людини. Так, процеси засвоєння їжі людиною і тваринами пов’язані з переводом поживних речовин у розчин. Розчинами є найважливіші фізіологічні рідини (кров, лімфа). Багато різних виробництв пов’язано з використанням розчинів.

Розчин складається з розчинених речовин і розчинни­ка, тобто середовища, в якому ці речовини рівномірно роз­поділяються у вигляді молекул або іонів. Компонент, агрегатний стан якого не змінюється при утворенні розчи­ну, прийнято вважати розчинником.

Розчинність речовин вимірюється в кілограмах на ку­бічний метр або в грамах на літр (кг/м³ або г/л) (г/дм³).

Розчинність речовин різна. У деяких речовин вона на­стільки мала, що їх називають практично нерозчинними. Наприклад, у 1000 мл (см³) води розчиняється лише 1,5·10^{-3 г} хлориду Аргентуму, тобто розчинність становить 0,0015 г/л.

Однією з характеристик любого розчину є концентрація.

Концентрацією розчину називають вміст розчиненої речовини у певній масовій або об’ємній кількості розчину або розчинника. Найбільш поширеними способами виразу концентрації розчинів є: масова частка, молярна, моляльна, молярна концентрація еквівалента та титр.

1. Масова частка розчиненої речовини – це без розміру фізична величина, що дорівнює відношенню маси розчиненої речовини до загальної маси розчину, тобто

де w – масова частка розчиненої речовини; m_{речовини} –маса розчиненої речовини; m_{розчину} – загальна маса розчину.

Масову частку звичайно виражають у частках одиниці або у відсотках. Масова частка у відсотках показує число грамів (одиниць маси) речовини, що міститься у 100 г (одиниць маси) розчину. Наприклад, масова частка розчиненої речовини – сульфатної кислоти – у воді дорівнює 5%. Це означає, що у розчині сульфатної кислоти масою 100 г міститься сульфатна кислота масою 5 г і вода масою 95 г.

2. Молярна концентрація с(Х) – відношення кількості розчиненої речовини у молях n(Х), що міститься у розчині, до об’єму (V) розчину, тобто

моль/дм³

де С(Х) – молярна концентрація частинок Х; n(Х) – кількість речовини частинок Х, що міститься у розчині; V – об’єм розчину. Основною одиницею вимірювання є моль/дм³. Приклади запису молярної концентрації: с(НСI) = 1 моль/дм³, с (Н⁺) = 1·10^-5 моль/дм³.

Розчин, у 1 дм³ (літрі) якого міститься 1 моль розчиненої речовини, називають молярним. Якщо у 1 дм³ (літрі) розчину міститься 0,1 моль розчиненої речовини, то він називається децимолярним, 0,01 моль – сантимолярним, 0,001 –мілімолярним. Молярна концентрація після чисельного значення звичайно позначається літерою М. Наприклад, 1М NaOH – молярний розчин Натрій гідроксиду, 1дм³ такого розчину містить 1 моль речовини або 1 моль · 40г/моль = 40 г NaOH.

3. Моляльна концентрація b(Х) – відношення кількості розчиненої речовини у молях n(Х) до маси розчинника m.

моль/кг

де в(Х) – моляльна концентрація частинок Х; n(Х) – кількість речовини розчинених частинок Х, моль; m – маса розчинника, кг.

4. Молярна концентрація еквівалента с(1/Z Х) – відношення кількості розчиненої речовини еквівалента n(1/Z Х) у розчині до об’єму V розчину, одиниця вимірювання – моль/дм³.

моль/дм³

де: С( X) - молярна концентрація еквівалента;

n( Х) – кількість речовини еквівалента;

V - об’єм розчину, дм³.

Розчин, в 1 дм³ якого міститься 1 моль еквівалента розчиненої речовини, називають нормальним. Після чисельного значення звичайно застосовують скорочення н. Наприклад, 1н H₂SO₄. Молярна маса еквівалента кислоти, основи, солі не є постійною речовиною і залежить від реакції, в якій приймає участь.

5. Титр – це число грамів розчиненої речовини А, що міститься в 1 см³ (мл) розчину:

або

При розв’язанні задач необхідно пам’ятати закон еквівалентів, який можна представити такою формулою:

Приклад. Обчислити масову частку у відсотках, молярну концентрацію, молярну концентрацію еквівалента розчину H₃PO₄, що отримали при розчиненні 18 г кислоти у 282 см³ води, якщо густина розчину 1,031 г/см³. Чому дорівнює титр цього розчину?

Розв’язання. а) Масова частка показує число грамів речовини, що міститься у 100 г розчину (у відсотках). Масу 282 см³ води можна прийняти за 282 г, тоді маса розчину, що отримали, становить 18 + 282 =300 г, а w = 18 ·100/300 = 6 %;

б) Молярна концентрація показує число молей розчиненої речовини, що міститься в 1 дм³. Маса 1 дм³ розчину становить 1031 г. Маса кислоти в 1 дм³ дорівнює: х = 1031·18/300 = 61,86 г, кількість речовини – 61,86/97,99 = 0,63 моль (М(H₃PO₄) = 97,99 г/моль), молярна концентрація – 0,63 М;

в) Молярна концентрація еквівалента показує число моль еквівалентів, що міститься в 1 дм³. М(¹/_Z H₃PO₄) = М(H₃PO₄)/3 = 97,99/3 = 32,66 г/моль, С(¹/_Z H₃PO₄) = 61,86/32,66 = 1,89 н.;

г) Титр – кількість грамів розчиненої речовини, що міститься в 1 см³ розчину. Т = 61,86/1000 = 0,06186 г/см³.