Теоретические сведения. Раствор –гомогенная термодинамически устойчивая система, состоящая из растворенного вещества, растворителя и продуктов их взаимодествия

Раствор – гомогенная термодинамически устойчивая система, состоящая из растворенного вещества, растворителя и продуктов их взаимодествия. Компонент, агрегатное состояние которого не изменяется при образовании раствора, называется растворителем, а другой компонент – растворенным веществом. При одинаковом агрегатном состоянии компонентов растворителем считают то вещество, которое преобладает.

Основной характеристикой раствора является его состав, который выражается концентрацией.

Концентрация раствора – содержание растворенного вещества в определенной массе или известном объеме раствора или растворителя.

Концентрацию выражают через безмерные величины – доли и через размерные величины – молярные массы.

Массовая доля вещества (ɷ) – это отношение массы вещества к общей массе раствора. Она выражается в %, показывает, сколько граммов данного компонента содержится в 100 г раствора.

(13)

Часто приходится проводить расчеты, связанные с разбавлением растворов смешиванием. Если при смешивании нескольких растворов одного и того же вещества с различной процентной концентрацией (А%, В%) учитывались их массовые числа (а, б), то для определении концентрации вещества (С %) в смеси расчет проводят по формуле:

аА+вВ = (а+в)Х, (14)

где а и в – массы растворов, А, В, Х – концентрации растворов, %.

На практике при вычислении массовых отношений между смешиваемыми растворами пользуются приемом («правило крета»):

ɷ1		ɷХ - ɷ2 – m раствора с массовой долей ɷ1
	ɷХ
ɷ2		ɷ1 - ɷХ - m раствора с массовой долей ɷ2

ɷ₁ и ɷ₂ - концентрации исходных веществ, ɷ_Х – концентрация полученного раствора.

Тем же методом можно пользоваться и при разбавлении растворов водой. Соответствующая воде массовая доля принимается равной нулю.

Молярная доля растворенного вещества (N_(A)) – это отношение числа моль растворенного вещества к сумме моль растворенного вещества и растворителя. Если в системе содержится несколько веществ, то это отношение числа моль искомого вещества к общему числу моль всех содержащихся в системе веществ:

(15)

Молярная доля растворителя (N_(В)) – это отношение числа моль растворителя к сумме моль растворенного вещества и растворителя:

(16)

Молярная концентрация (С_М) - это отношение количества растворенного вещества к объему его раствора. Показывает сколько моль вещества содержится в 1 дм³ (л) раствора:

; [моль/дм³] (17)

Растворы с молярной концентрацией атомов, молекул, ионов называются молярными. При этом пользуются следующей формой записи, где «М» обозначается молярность:

С_М(НСl) = 1 моль/дм³ – молярный раствор, 1М раствор НСl;

С_М(НСl) = 0,1 моль/дм³ – децимолярный раствор, 0,1М раствор НСl;

С_М(НСl) = 0,01 моль/дм³ –сантимолярный раствор, 0,01М раствор НСl;

С_М(НСl) = 0,001 моль/дм³ – миллимолярный раствор, 0,001М раствор НСl и т.д.

Нормальная (эквивалентная) или молярная концентрация эквивалента (С_н) – это число моль эквивалента вещества в 1 дм³ раствора. Условно применяется следующее обозначение С_н (НСl) = 1 моль/дм³ или 1н раствор НСl.

; [моль/дм³] (18)

Если численные значения молярной и нормальной концентрации совпадают (э = 1), то употребляют слово «молярная». Например, для 2М раствора КОН не нужно применять выражение 2н раствор КОН.

Моляльная концентрация (С_m) – это число моль вещества, растворенного в 1 кг растворителя:

; [моль/кг] (19)

Концентрация – титр (Т) – отношение массы растворенного вещества к объему его раствора:

; [г/см³] или [г/мл] (20)

С_М, С_н, Т зависят от температуры, так как при нагревании объем раствора увеличивается.

Практически используется еще одной массовой величиной – плотностью раствора (ρ) – отношение массы раствора к его объему:

; [г/см³] или [г/мл] (21)

В практике приготовления растворов пользуются формулами пересчета одной концентрации в другую:

(22) (23)

(24) г/см³ (25)

г/см³ (26)

Контрольные вопросы и задания

1. Дайте определение понятий: раствор, растворитель, растворенное вещество, растворимость.

2. Дайте определение понятий: насыщенные, ненасыщенные, перенасыщенные растворы.

3. Что называется концентрацией раствора?

4. Способы выражения концентрации раствора.

5. Какая связь между молярной, нормальной и процентной концентрацией?

6. Охарактеризуйте правило смешения растворов и его разновидность – «правило креста».