Способы выражения количественного

Состава растворов

Количественный состав раствора определяется концентрацией, т.е. относительным содержанием каждого из компонентов, составляющих раствор.

Растворы с большой концентрацией вещества называются концентрированными, с малой - разбавленными.

Известно много способов выражения концентрации, основанных на постоянстве количества раствора, растворенного вещества, растворителя или объема раствора.

При постоянном количестве раствора концентрации выражаются в процентах и в долях.

Весовые проценты. Концентрация выражается числом весовых частей растворенного вещества в 100 весовых частях раствора. Например, 10 % раствор NaCl - это смесь 10 г NaCl и 90 г H₂O.

Молекулярные проценты. Концентрация выражается числом грамм - молекул (молей) растворенного вещества M в 100 - M молях растворителя.

Концентрация 40 % - ного раствора H₂SO₄ в молях % вычисляется следующим образом:

 

100 ∙ 10,91 моль % H₂SO₄

100 - 10,91 = 89,09 моль % H₂O

здесь 98,08 и 18,02 - молярные веса соответственно H₂SO₄ и H₂O

Атомные проценты. Определяется числом n - атомов растворенного компонента m, приходящихся на 100 - m грамма растворителя.

Для сплава, содержащего 66,7 % Na и 33,3 % К состав компонентов в весе % вычисляется следующим образом:

 

= 54,08 веса % Na

100 – 54,08 = 45,92 веса % К

 

здесь 22,99 и 39,10 – атомные веса соответственно Na и К.

Весовая доля, мольная доля, атомная доля составляет соответственно одну сотую от весовых, молекулярных и атомных процентов.

При постоянном количестве растворителя концентрация выражается моляльностью и числом граммов растворенного вещества на 1 кг растворителя.

Моляльность. Концентрация определяется числом молей (m) растворенного вещества в 1 кг растворителя.

Например, 2 m H₂SO₄, значит, что на 1000 г H₂O приходится 2 г - м H₂SO₄ или 196 г H₂SO₄

При постоянном объеме раствора концентрация выражается через молярность, нормальность и титральность.

Молярность. Концентрация определяется числом молей растворенного вещества (M), содержащихся в 1 л. раствора. Так, одномолярный раствор обозначается 1 М и т.д. Например, 2 M раствор H₂SO₄, значит в л раствора содержится 2 г - моль H₂SO₄ или 2 ∙ 98 = 196 г H₂SO₄

Нормальность. Концентрация определяется числом 2 эквивалентов растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора. Так 2 н H₂SO₄, значит, что в 1 л раствора содержится 2 г - эквивалента H₂SO₄. 1 г – эквивалент H₂SO₄ равен = 49 г. 49 ∙ 2 = 98 г H₂SO₄

Титральность. Концентрация определяется количеством грамма вещества, содержащегося в 1 см³ раствора (1 мл.)

Энергетика растворения

 

Образование растворов сопровождается тепловым эффектом. Количество теплоты, поглощающейся (или выделяющейся) при растворении одной молекулы вещества, называется теплотой растворения этого вещества.

Растворение следует рассматривать как совокупность физических и химических явлений, выделяя при этом три основных процесса: 1) разрушение химических и межмолекулярных связей в растворяющихся газах, жидкостях или твердых телах (в том числе и связей в кристаллах), требующее затраты энергии. Энтальпия системы при этом растет: Δ H₁ > 0; 2) химическое взаимодействие растворителя с растворяющимся веществом, связанное с образованием новых соединений – сольватов (или гидратов) и сопровождающееся выделением энергии. Энтальпия системы при этом уменьшается: Δ H₂ < 0; 3) самопроизвольное перемешивание раствора или равномерное распределение сольватов (гидратов) в растворителе, связанное с диффузией и требующее затраты энергии. Энтальпия системы при этом растет: Δ H₃ > 0.

Суммарный тепловой эффект процесса растворения Δ H = Δ H₁ + Δ H₂ + Δ H₃ может быть положительным или отрицательным. Если в воде растворяются газы или жидкости, то Δ H₁ мала и Δ H < 0. Если растворяются кристаллические вещества, то Δ H₁ имеет большое значение, т. к. дробление требует значительной затраты энергии. Поэтому растворение твердых веществ в воде часто происходит с поглощением теплоты (Δ H > 0) и является эндотермическим процессом.

Растворение протекает самопроизвольно (Δ G < 0) вплоть до насыщения раствора. При этом тепловой эффект процесса растворения (Δ H) и изменения энтропии, могут быть и положительными и отрицательными (кроме случая, когда Δ H > 0; Δ S < 0).

 

 

Растворение газов в воде идет с выделением тепла Δ H < 0 и с убылью энтропии (Δ S < 0).

Согласно уравнению Δ G = Δ H – Т Δ S (или Δ H = Т Δ S) самопроизвольному течению процесса растворения газов в воде способствуют низкие температуры. Чем выше температура, тем более вероятно, что величина Т Δ S достигнет значения Δ H, а равенство Δ H = Т Δ S отвечает равновесию процесса растворения (Δ G = 0), т.е. насыщению раствора.

Растворение кристаллических веществ часто идет с поглощением теплоты (Δ H > 0) и обычно сопровождается ростом энтропии (Δ S > 0). Самопроизвольному течению процесса растворения кристаллических веществ в воде способствуют высокие температуры. При низких температурах, возможно, что величина Т Δ S не достигнет значения Δ H, и энергия Гиббса процесса будет положительна (Δ G > 0).