Способи вираження концентрації розчинів

Використовуються різні способи вираження концентрації розчинів.

Молярна концентрація - це кількість речовини, що міститься в одному літрі розчину (моль/л):

,

де: кількість речовини Х (моль);

V(р-ра)- об'єм розчину (л).

Молярна концентрація еквівалента(нормальна концентрація)- це кількість молей еквівалентів речовини, що містяться в одному літрі розчину (моль/л):

,

де: кількість речовини еквівалентів (моль);

- фактор еквівалентності;

V(р-ра)- об'єм розчину (л).

Моляльна концентрація - це кількість речовини, що міститься в одному кілограмі розчинника (моль/кг):

,

де: кількість речовини Х (моль);

m (р-ля)- маса розчинника (кг).

Масова частка дорівнює відношенню маси розчиненої речовини до маси розчину (безрозмірна величина):

,

де:т (Х)- маса розчиненої речовини (г);

т (р-ра)- маса розчину (г).

Молярна частка дорівнює відношенню кількості розчиненої речовини до загальної кількості речовин у розчині (безрозмірна величина):

,

де:п(Х)- кількість розчиненої речовини (моль);

- загальна кількість речовини всіх компонентів розчину.

1.6.1. Іонно-молекулярні (іонні) реакції обміну

Все різноманіття хімічних перетворень можна поділити на реакції, що протікають без зміни ступеня окислення атомів елементів, що входять до складу реагентів і продуктів, і реакції, що супроводжуються зміною ступеня окислення атомів елементів, що входять до складу реагентів і продуктів -окисно-відновні реакції.

Реакції без зміни ступеня окисненняатомів елементів найбільше часто протікають за участю іонів у розчинах, оскільки вихідними реагентами таких реакцій є електроліти.

Обміннііонно-молекулярні реакції за участю електролітів є процесами заміщення одного іона іншим однойменним іоном (катіоном або аніоном) в молекулі електроліту. У цих реакціях іони мають істотно більш високу реакційну здатність порівняно з молекулами, і тому швидкість прямої та зворотної реакцій залежить від концентрації іонів, що фігурують у лівій та правій частинах рівняння. Зі сказаного слід, що основним фактором, що впливає на зміщення рівноваги в реакціях розчинів електролітів, є зміна концентрації іонів, і обмінні реакції переважно протікають у напрямку утворення з іонів молекулярних сполук: опадів, газів або слабких електролітів, що повністю відповідає принципу Ле-Шательє. Якщо іони, що фігурують у правій частині рівнянь реакцій, поєднуються між собою в молекулярні форми, їх концентрація різко падає, що забезпечує усунення рівноваги у бік утворення таких іонів.

Іонно-молекулярні чи іонні рівняння реакцій обміну відбивають стан електроліту в розчині. У цих рівняннях сильні розчинні електроліти повністю дисоційовані і тому записуються у вигляді іонів, а слабкі електроліти, малорозчинні та газоподібні речовини записуються у молекулярній формі.

Розчинність електролітів у насиченому розчині визначаєтьсятвором розчинності ПР, таким, що являє собою добуток концентрацій іонів (катіону і аніону), що знаходяться в рівновазі з осадом речовини, що утворюється цими іонами в степенях, рівних стехіометричним коефіцієнтам при цих іонах. Так, для осадущо знаходиться в рівновазі з іонами та в розчині

добуток розчинності виражається рівністю:

ПР.

Знаючи значення ПР, можна вирішувати питання, пов'язані з утворенням чи розчиненням опадів у хімічних реакціях.

Важливим кількісним показником, що використовується при аналізі іонних реакцій, єводневий показник рН, що характеризує концентрацію іонів водню у водних розчинах

(1)

При цьому концентрація іонів водню пов'язана з іонним добутком водиКw, що випливає з її оборотної дисоціації

(2)

Константа дисоціації відповідно до рівняння (2) визначається як

(3)

Оскільки концентрації [H + ] і [OH – ]зневажливо малі порівняно з концентрацією води, останню вважатимуться постійною. Тоді рівняння (3) можна записати у вигляді

= (4)

де

Як будь-яка константа,КWне залежить від концентраціїН+іОН–в розчині. Так, якщо у воду додати протонну кислоту, то концентрація іонівН+різко зросте. Тоді рівновага (2) помітно зміститься у ліву сторону, що призведе до значного зниження концентрації іонівОН – ,але іонний добуток води залишиться незмінним. Таким чином, у водних розчинах концентраціїН+іОН– в умовах сталості температури взаємно пов'язані між собою: знаючи концентрацію одного з них можна визначити концентрацію іншого, користуючись виразом (4).

При нормальній температурі =10 –14 . Тому в нейтральному розчині = = 0,5 =10 -7 моль/л ірНвідповідно до виразу (1) дорівнює 7.

У кислому середовищі та .

У лужному середовищі та .

За аналогією зрНвведенопоказникРОН:

(5)

і показник, рівний. Тоді, логарифмуючи рівняння (4), маємо:

(6)

Оскільки , то =14, і рівність (6) наводиться до виду:

. (7)

Рівняння (6) і (7) показують, що знаючирН,можна розрахуватирОН,і навпаки, за відомим значеннямрОНлегко визначаєтьсярН.

Приватним випадком іонних реакцій єгідроліз солей - обмінна взаємодія солі з водою, що призводить до утворення слабкого електроліту. Показником глибини протікання цієї реакції єступінь гідролізу, яка визначається як відношення концентрації гідролізованих молекул “з”до вихідної концентрації розчинених молекул “зO”:

(8)

Гідроліз є реакцією, зворотної нейтралізації, тому його результатом є утворення пари кислота – основа.

Якщо об'єктом гідролізу є солі сильної основи та сильної кислоти, то такі солі не гідролізуються, оскільки зворотна гідролізу реакція необоротна.

---