Способы выражения состава растворов

Состав раствора выражают с помощью так называемых дольных величин, или с помощью концентрации.

Концентрацией [35] раствора называется содержание растворённого вещества в определённой массе или определённом объёме раствора или растворителя.

Способы выражения концентрации не учитывают, что происходит с данным веществом при растворении.

Молярная (мольно-объёмная) концентрация (молярность) называется число молей растворённого вещества В (с _В), содержащегося в 1 л раствора определяется как отношение количества этого вещества (n _В, моль[36]) к объёму раствора (V, л):

 

[моль/л].

 

Допускается обозначать молярную концентрациюбуквой М, например: 1 М – одномолярный раствор (1 моль в литре); 2 М – двумолярный раствор (2 моль в литре); 0,1 М – децимолярный раствор (0,1 моль в литре); 0,01 М – сантимолярный раствор; 0,001 М, или 10^-3 моль/л – миллимолярный раствор.

Молярная концентрация химического эквивалента (или эквивалентная концентрация, или нормальность; Н) называется число молейэквивалентов растворённого вещества В [ n_экв(В), с_экв (B)], содержащихся в 1 л раствора, и определяется как отношение количества вещества его эквивалентов n_эквВ (моль) к объёму раствора V (л).

 

[моль*экв/л].

 

Запись 0,01 н. КМnО₄ означает сантинормальный раствор КМnО₄.

Из приведённых соотношений следует, что

 

 

т. е. молярная концентрация эквивалентов растворённого вещества Вв конкретной химической реакции в z _В раз больше его молярной концентрации.

Нормальная (или эквивалентная) концентрация. Нормальным (1 н.) называется раствор, содержащий в одном литре один моль химических эквивалентов растворённого вещества. В общем случае молярные (нормальные) массы химических эквивалентов находят, деля молярную массу электролита на число валентных связей между образующими его молекулу ионами. Например, нормальные массы НNО₃, Bа(ОН)₂ и Аl₂(SО₄)₃ соответственно равны М, М/2 и М/3, где Q = 3/2. Растворы с одинаковыми нормальными концентрациями электро-литов (например, щёлочь[37] и кислота) будут реагировать в равных объёмах.

При одинаковой нормальной концентрации растворов различные электролиты диссоциированы в разной степени. Например, хлорид натрия NаС1 построен из однозарядных ионов, а сульфат магния МgSО₄ – из двухзарядных (во втором случае силы притяжения между ионами должны быть больше).

Титр, или массовая концентрация, определяется отношением массы растворенного вещества В к объему раствора:

Т = m_В/V

Титр выражают в г/мл, г/л, мг/мл, кг/м³ и т.д. Этот способ выражения концентрации растворов специфичен для аналитической химии.

 

Моляльную концентрацию растворённого вещества (моляльность) (моль/кг) В (с_m),определяют из отношения количества вещества В (n _В, моль) к массе растворителя (m_s, кг):

 

[моль/кг].

 

Запись 2с_m (НСl) означает, что в растворе на каждый килограмм растворителя приходится 2 моль хлороводорода (двумоляльный раствор).

 

Молярная доля растворённого вещества(доли единицы или %) В (х _В) равна отношению количества вещества В (n _В, моль) к суммарному количеству всех веществ, образующих раствор:

 

 

Массовая доля растворённого вещества (доли единицы или %) В (ω_В) – это отношение массы растворённого вещества m _В (г) к массе раствора m (г):

 

 

Массовая доля показывает, какую часть массы раствора составляет масса растворённого вещества. Если значение ω _В умножить на 100, то получится массовая доля, выраженная в процентах.

Концентрацию раствора иногда выражают также числом граммов растворённого вещества в определённом объёме раствора (плотность) или на определённый объём растворителя.

Концентрация насыщенного раствора численно определяет растворимость вещества при данных условиях (эти величины можно найти в справочниках). Растворимость веществ трудно предугадать, не всегда предсказуемо она изменяется при изменении температуры.

Для предсказания растворимости вещества можно руководствоваться принципом: подобное растворяется в подобном. Если молекулы растворителя неполярны или малополярны (например, бензол, эфир), он будет хорошо растворять вещества с неполярными или малополярными молекулами, хуже – вещества с большой полярностью молекул и практически не будет растворять вещества, построенные по ионному типу. Растворитель с сильно выраженным полярным характером молекул (например, вода) будет, как правило, хорошо растворять ионные вещества и вещества, образованные сильнополярными молекулами, и плохо растворять вещества, образованные неполярными или малополярными молекулами.

Полярность растворителя может быть охарактеризована величиной его диэлектрической проницаемости (ε), которая показывает, во сколько раз по сравнению с вакуумом (ε = 1) меньше притяжение или отталкивание между двумя расположенными в данной среде электрическими зарядами. Такое ослабление взаимодействия при прочих равных условиях тем больше, чем полярнее молекулы растворителя. Диэлектрические проницаемости жидкостей уменьшаются с повышением температуры.

РАСТВОРИМОСТЬ ГАЗОВ,

ЖИДКОСТЕЙ И ТВЁРДЫХ ВЕЩЕСТВ

 

Обычно приходится иметь дело с растворами в жидкостях, главным образом в воде.