Концентрация растворов

Раствором называется твердая или жидкая гомогенная (однородная) система, состоящая из двух или более компонентов.

Необходимыми компонентами раствора являются растворитель и растворенное вещество, например, растворенный в воде сахар.

В одном растворителе может находиться несколько растворенных веществ. Например, в воде растворены сахар, соль и уксусная кислота.

Количество растворенного вещества в определенном количестве раствора или растворителя, которое может колебаться в очень широких пределах, называется концентрацией раствора.

Существует несколько способов выражения концентрации растворов.

1. Массовая концентрация (Р) – это растворенное вещество, выраженное в граммах, содержащееся в 100 граммах раствора:

 

где
х_г – масса растворенного вещества;
у_г – масса растворителя;
(х + у)_г – масса раствора.

Масса раствора может быть выражена произведением плотности раствора на его объем:

отсюда

.

Например, 5%-ный раствор означает:

5 г (х) содержится в 100 г (х + у)

или

5 г (х) содержится в 95 г (у).

2. Молярная концентрация (С_В) – это количество моль растворенного вещества, в 1дм³ раствора:

 

.

Например, запись: 0,2М НСl означает, что 0,2 моль НСl растворено в 1 дм³ раствора.

3. Эквивалентная (нормальная) концентрация (С_Э или С_Н) – это количество моль эквивалента растворенного вещества в 1 дм³ раствора:

 

 

Например, запись: 0,5Н   Н₂SO₄ означает, что 0,5 моль эквивалента серной кислоты содержится в 1дм³ раствора.

Под эквивалентом элемента понимают также его количество, которое соединяется с одним молем атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях.

Например, в соединениях НСl, H₂S, NH₃ эквивалент хлора, серы и азота равен соответственно 1 моль, 1/2 моль, 1/3 моль.

Молярная масса эквивалента кислоты – это частное деление молярной массы кислоты на количество ионов водорода, участвующих в реакции:

.

 

Молярная масса эквивалента гидроксида – это частное деление молярной массы гидроксида на количество гидроксид-ионов, участвующих в реакции:

 

.

Молярная масса эквивалента соли – это частное деление молярной массы соли на произведение валентности металла соли на количество его частиц в формуле соли:

.

 

4. Моляльная концентрация (С_M) – это количество моль растворенного вещества в кг растворителя.

.

5. Титр раствора (T) – это растворенное вещество, выраженное в граммах, в 1см³ раствора:

.

 

Закон эквивалентов

Если два раствора взаимодействуют между собой в эквивалентных количествах, то зная концентрацию одного из растворов и прореагировавшие объемы обоих растворов, можно рассчитать неизвестную концентрацию второго раствора по соотношению:

.

 

Пример решения задачи

Дан раствор серной кислоты концентрацией 10%. Плотность данного раствора равна 1,075г/см³.

Рассчитать моляльную, молярную, эквивалентную концентрацию раствора и его титр.

Решение. Рассчитаем моляльную концентрацию:

 

.

Рассчитаем молярную концентрацию. Для этого произвольно выберем объем раствора.

Пусть V = 1 дм³, тогда:

 

.

 

  .

 

Отсюда

.

 

Рассчитаем эквивалентную концентрацию:

 

.

Рассчитаем титр раствора: