Концентрація розчинів
Для якісної характеристики розчинів використовують поняття «розбавлений розчин» та «концентрований розчин». Розведений розчин містить мало розчиненої речовини, концентрований багато розчиненої речовини. Між концентрованим та розбавленим розчинами немає різкої межі, вона умовна. Розведений розчин може бути насиченим, якщо речовина практично не розчиняється у воді (наприклад, насичені розчини AgCl, BaSO4 тощо). У той же час концентрований розчин (наприклад, сахарози) може бути ненасиченим, оскільки розчинність сахарози дорівнює 179 г при 0°С 100 мл води.
Кількісний склад розчинів виражається концентрацією.Концентрацією розчину називається кількість розчиненої речовини у певній кількості розчину або розчинника.
У хімічній практиці найбільш уживані такі способи вираження концентрацій.
1.Масова частка розчиненої речовини- це відношення маси розчиненої речовини Х до загальної маси розчину:
,
де ω (Х) - масова частка розчиненої речовини Х, виражена в частках одиниці; m(X) - маса розчиненої речовини Х, г; m - загальна маса розчину, м. Масову частку можна виражати також у відсотках (%):
.
Якщо масова частка розчиненого хлориду натрію в розчині дорівнює 0,03, або 3%, це означає, що в 100 г розчину міститься 3 г хлориду натрію і 97 г води.
Залежність між об'ємом (V) та масою розчину (m) виражається формулою
де ρ – густина розчину, г/мл; V – об'єм розчину, мл; m – маса, р.
2.Молярна концентраціявиражається числом молей розчиненої речовини, що міститься в 1 л розчину (моль/л). Концентрація, вираженацим способом називається мольно-об'ємною концентрацією або молярністю і позначається буквою М. Так, 2 М H2SO4 означає розчин H2SO4 , в кожному літрі якого міститься 2 моля, тобто. 2 . 98 = 196 г H2SO4.
3.Нормальністьвиражається кількістю еквівалентів, розчинених в 1 л розчину (моль/л). Концентрація, виражена цим способом, називається еквівалентною концентрацією чи нормальністю та позначається буквою «Н». Так, 2 Н H2SO4 означає розчин H2SO4, у кожному літрі якого міститься 2 еквіваленти або 98 г H2SO4 .
4.Моляльна концентрація– кількість моль розчиненої речовини, що приходить на 1 кг розчинника (моль/кг). Позначається літерою m. Концентрація, виражена цим способом, називається мольно-масовою концентрацією або моляльністю. Так, 2 m H2SO4 означає розчин сірчаної кислоти, в якому на 1 кг води припадає 2 молячи H2SO4 . Мольно-масова концентрація розчину на відміну його молярності не змінюється при зміні температури.
5.Мольна частка- відношення кількості моль даної речовини до загальної кількості моль всіх речовин, що є в розчині. Концентрація, виражена цим способом, зазвичай позначається розчинника N1, для розчинених речовин – N2, N3 тощо. У разі розчину однієї речовини в іншій мольна частка розчиненої речовини N2 дорівнює
,
де n1 та n2 – число молей розчинника та розчиненої речовини відповідно.
Користуючись розчинами, концентрація яких виражена нормальністю, легко заздалегідь розрахувати, у яких об'ємних відношеннях вони повинні бути змішані, щоб розчинені речовини прореагували без залишку. Нехай V1 л розчину 1 речовини з нормальністю N1 реагує з V2 л розчину речовини 2з нормальністю N2. Це означає, що у реакцію вступило N1V1еквівалентів речовини 1 та N2V2 еквівалентів речовини 2.
Оскільки речовини реагують в еквівалентних кількостях, отже,
Таким чином, обсяги розчинів реагуючих речовин обернено пропорційні їх нормальностям.
6.Титр Т- маса речовини, що міститься в 1 мл розчину, г/мл:
.
Титр пов'язаний із нормальним співвідношенням
,
де Ме - молярна маса еквівалента речовини.
Щільність розчинів. Щільність розчину - це відношення його маси до об'єму, що виражається в одиницях г/см 3 і позначається буквою r.
Щільність розчину змінюється за зміни його концентрації. Вона може бути визначена за допомогою пікнометра, ареометра, гідростатичних терезів та ін.
Припустимо, що є розчин сірчаної кислоти щільністю 1,200. За таблицею знаходимо, що для розчинів сірчаної кислоти із щільністю 1,174 та 1,205 відсоткова концентрація відповідно дорівнює 24 та 28 %.
Знаходимо різницю між щільністю нашого розчину та щільністю розчину кислоти з меншою концентрацією. Вона дорівнює 1200 - 1174 = 0026.
Збільшення густини на 0,031 відповідає збільшенню процентного змісту на 4%, а збільшення відсоткового змісту, що відповідає збільшенню густини на 0,026, знаходимо з пропорції