Способы выражения содержания растворенного вещества в растворе (стр. 1 )

I. Способы выражения содержания растворенного вещества в растворе

Концентрацией раствора называется величина, выражающая относительное содержание растворенного вещества в растворе.

Существуют различные способы выражения концентрации.

1. Массовая доля растворенного вещества­- это безразмерная физическая величина, равная отношению массы растворенного вещества к общей массе раствора, т. е.

m рв

ω рв = ———— •100%, (1)

m р−ра

или

mр. в.

ω рв = ————•100%, (2)

ρ•V

где:

ω рв - массовая доля растворенного вещества, %

m рв- масса растворенного вещества, г

m р−ра- общая масса раствора, г

mв - масса воды, г

ρ - плотность раствора, г/мл

V - объем раствора, мл

2. Молярная концентрация или молярность (См, М) - число молей растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора.

 

m рв

Cм = ————, (3)

M•V

где:

См – молярная концентрация, моль/л

m рв- масса растворенного вещества, г

М - молярная масса растворенного вещества, г/моль;

V - объем раствора, л

Если в одном литре раствора содержится 0,1 моль вещества, то он называется децимолярным, 0,01 моль - сантимолярным , 0,001 моль - миллимолярным.

Например:

1М КОН - это молярный раствор гидроксида калия, один литр такого раствора содержит 1моль вещества (гидроксида калия) или

1моль -56 г/моль=56 г КОН;

0,01М КОН - сантимолярный раствор, 1л его содержит 0,01 моль, т. е.

0,01*56 г = 0,56 г КОН

3. Нормальная концентрация или нормальность или молярная концентрация эквивалента (Сн, Н, СN, N) – число эквивалентов растворенного вещества, содержится в 1 л раствора.

mрв

Cн = ————, (4)

Mэ•V

где:

Cн - нормальная концентрация, экв/л;

m рв- масса растворенного вещества, г

Mэ - эквивалент растворенного вещества или молярная масса эквивалента;

V - объем раствора, л.

Например:

3Н раствора серной кислоты содержит 3 эквивалента серной кислоты в 1л раствора.

Растворы, содержащие доли эквивалентов в 1л раствора называют:

0,1- децинормальный,

0,01 - сантинормальный.

Готовя растворы определенной нормальности, следует учитывать молярную массу эквивалента (Мэ).

Молярная масса эквивалента не является константой, а зависит от характера реакции, в которой участвует данное вещество.

Для нахождения молярной массы эквивалента вводят фактор эквивалентности (fэквив).

Фактор эквивалентности - число, обозначающее, какая доля вещества эквивалентна одному иону водорода в данной кислотно - основной реакции или одному электрону в кислотно-основной реакции.

Фактор эквивалентности - безразмерная величина. Он может быть рассчитан, если известна стехиометрия реакции. Если при протекании реакции pА+gВ= продукты. Если p g, то следовательно одна частица вещества А будет эквивалентна (g/p) вещества В. А + (g/p)= продукты.

Отношение g/p – фактор эквивалентности.

Молярная масса эквивалента вещества – это произведение фактора эквивалентности на молярную массу вещества

Мэ = fэквив *М (5)

Где:

Мэ - молярная масса эквивалента

М - молярная масса

fэквив –фактор эквивалентности

Кислотно-основные реакции

H3PO4 +NaOH= NaH2 PO4 + H2O

fэквив(H3PO4)=1 fэквив(NaOH)=1

Мэ(H3PO4)= М(H3PO4) Мэ(NaOH)= М(NaOH)

H3PO4 +2NaOH= Na2H PO4 + 2H2O /2

1/2 H3PO4 +NaOH=1/2Na2H PO4 + H2O

fэквив(H3PO4)=1/2 fэквив(NaOH)=1

Мэ(H3PO4)= 1/2М(H3PO4) Мэ(NaOH)= М(NaOH)

H3PO4 +3NaOH= Na3PO4 +3 H2O /3

1/3H3PO4 +NaOH= 1/3Na3PO4 + H2O

fэквив(H3PO4)=1/3 fэквив(NaOH)=1

Мэ(H3PO4)= 1/3М(H3PO4) Мэ(NaOH)= М(NaOH)

В реакциях полной нейтрализации для определения молярной массы эквивалента можно использовать формулы:

а) Молярная масса эквивалента кислоты ( Мэкислоты) в реакции полной нейтрализации равен ее молярному весу, деленному на ее основность – число ионов Н+.

М кислоты

Мэкислоты = ————— (6)

n(H+)

 

Например:

М(HCl) 36,46

Мэ (HCl) =————=————= 36,46г/экв

1 1

М(H2SO4) 98

Мэ ( H2SO4) =—————— = ————= 49г/экв

2 2

б) Молярная масса эквивалента основания (Мэоснования) в реакции полной нейтрализации равен его молекулярному весу, деленному на его кислотность - число ионов (ОН-) в его молекуле.

 

М основания

Мэоснования = ———————— (7)

n(OH–)

 

Например: М(КОН) 56,10

Мэ(КОН) = ————— =———— = 56,10 г/экв

1 1

М(Са(ОН)2) 74

Мэ(Са(ОН)2) = ————— =———— = 37 г/экв

2 2

в) Молярная масса эквивалента соли (Мэсоли) в реакции полной нейтрализации равен ее молекулярному весу, деленному на произведение валентности катиона и его количество.

М соли

Мэсоли = ———————— (8)

N(Ме n+ ) • n

Например:

М(Αl2(SO4)3) 342,16

Мэ(Αl2(SO4)3) = ——————— = —————— = 57,02 г/экв

2 • 3 6

Реакция окисления - восстановления

Молярная масса эквивалента определяется по формуле:

м Мэ=———— (9) n

Где:

Мэ – молярная масса эквивалента

n - число электронов, которое отдает (принимает) 1 молекула вещества в данной реакции.

Например: 2KJ + CL2 = 2KCL + J2

2J -2e = J2 1

2

CL + 2e = 2CL 1

Находим фактор эквивалентности, разделив коэффициенты в уравнении на наименьшее общее кратное числа отданных и принятых электронов ( НОК = 2)

fэквив(KJ) = 1 Мэ(KJ)= М(KJ)

fэквив(CL2) =1/2 Мэ(CL2)= М(CL2)/2

Или по формуле делим молярную массу на число электронов, которое отдает 1 молекула KJ (1e) и принимает 1 молекула CL2 (2e)

Из курса общей химии известно, что все вещества реагируют между собой в строго эквивалентном количестве (закон эквивалентов). Произведение нормальной концентрации раствора на его объем в литрах показывает общее число эквивалентов, содержащихся в данном объеме раствора. Обозначив нормальные концентрации двух реагирующих растворов через Сн1 и Сн2, а их объемы через V1 и V2 , получим аналитическую запись закона эквивалентов:

СН1•V1= СН2•V2 (10)

Переход от молярной концентрации к нормальной концентрации можно осуществить по следующим формулам:

 

Cм

fэкв= ——— (11)

Cн

Где:

fэкв - фактор эквивалентности (это число обозначающее какая доля вещества эквивалентна одному иону водорода в реакции нейтрализации или одному электрону в оксидиметрии)

См - молярная концентрация, моль/л;

Сн - нормальная концентрация, экв/л.

Фактор эквивалентности определяется следующим образом:

 

Мэ

fэкв= ——— (12)

М

 

Где:

fэкв - фактор эквивалентности;

Мэ – молярная масса эквивалентна вещества (рассчитывается в зависимости от класса неорганического соединения вещества, пример расчета смотри выше, формулы 6,7), г/моль;