Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Способи вираження концентрації розчинів



Важливою характеристикою будь-якого розчину є його склад. Склад розчину виражають концентрацією розчиненої речовини або часткою роз-чиненої речовини. Концентрація розчину - це кількість розчиненої речо-вини, яка міститься в певній масовій кількості або певному об’ємі розчину або розчинника.

Залежно від вмісту розчиненої речовини розчини досить умовно поді-ляють на концентрованіта розбавлені. Розчин вважається концентро-ваним, якщо маса розчиненої речовини в ньому складає більш ніж 40-50% від маси всього розчину. В розбавленому розчині вміст розчиненої речо-вини значно менший.

На практиці для кількісної оцінки вмісту розчиненої речовини най-частіше використовують такі способи вираження концентрації розчинів: масова частка розчиненої речовини (або відсоткова концентрація), мо-лярна, нормальна і моляльна концентрації та титр.

Масова частка розчиненої речовини(w) - це фізична величина, що до-рівнює відношенню маси розчиненої речовини (mрозч.реч.) до маси всього розчину (mрозчину). Її визначають у частках одиниці або у відсотках.

w = mрозч. реч. / mрозчину . (118)
mрозч.реч. = w × mрозчину . (119)

Приклад 1. Знайти масову частку (%) розчину натрій карбонату, якщо відомо, що 25 г Na2CO3 розчинено у 250 г води.

Вирішення. Загальна маса розчину складає: mрозчину = 25 + 250 = 275 г

У відповідності з формулою (83):

Якщо беруть кристалогідрат солі, тоді розрахунок дещо видозміню-ється, оскільки необхідно звернути увагу на кристалізаційну воду.

Приклад 2. У 250 г води розчинено 50 г залізного купоросу FeSO4 × 7H2O. Яка масова частка (%) ферум(ІІ) сульфату у цьому розчині ?

Маса отриманого розчину складає mрозчину = 250 + 50 = 300 г. Необ-хідно розрахувати масу безводної солі в 50 г кристалогідрату. Молярна маса FeSO4 × 7H2O складає 278 г; FeSO4 – 152 г. Масу безводної солі роз-раховуємо за пропорцією:

 

у 278 г FeSO4 × 7H2O міститься 152 г FeSO4
у 50 г FeSO4 × 7H2O міститься х г FeSO4

х =

Звідси масова частка безводної солі у 300 г розчину становить:

Відсоткова концентрація визначається масою розчиненої речовини, що міститься у 100 грамах розчину. Її іноді виражають через питому масу (густину), тобто масу 1 мл.

Для практичного приготування розчинів використовують взаємозв’язок між концентрацією розчину та його густиною, мiж масою розчину (mрозчину) та об’ємом (V). Густина розчину:



r = . (120)
Звідси: mрозчину = r × Vрозчину; Vрозчину = . (121)

Знаючи густину (Додаток 3), можна знайти масову частку розчину. Для швидкого визначення густини розчину використовують ареометр (рис. 39а). Це скляний поплавок з дробом і вузькою шийкою, у верхній частині якого вміщено шкалу з поділками, що відповідають величинам питомої маси.

В залежності від питомої маси розчину ареометр занурюється на різну глибину. Для цього в сухий циліндр місткістю 300 мл наливають розчин, занурюють ареометр таким чином, щоб він не торкався стінок циліндра. Поділка шкали, до якої опустився ареометр, показує питому масу розчину. Відлік ведуть по нижньому краю меніска (рис. 39б). Іноді в практичній роботі виникає потреба готувати розчини заданої концентрації шля-хом змішування їх з розчинами, що мають іншу концентрацію чи шляхом розведення роз-чинником розчинів з більш високою концен-трацією. Рис. 39. Ареометр (а) і відлік за його шкалою (б)

У розрахунках зручно користуватись правилом змішування, або так званим правилом хреста.

Концентрація розчину, який потрібно одержати, записується в місці перетинання двох діагоналей, а концентрації вихідних розчинів – біля кінців цих ліній ліворуч (більша концентрація – наверху, менша – унизу). Потім по діагоналі віднімають менше число від більшого і різниця запи-сується біля вільного кінця лінії праворуч. Одержані числа праворуч (звер-ху і знизу) вказують співвідношення масових часток кожного розчину, які потрібно взяти для приготування розчину з необхідною концентрацією.

Приклад 3. Скільки грамів розчинів глюкози з масовою часткою 45% та 18% необхідно взяти для приготування 540 г розчину з масовою част-кою 30% ?

Вирішення. У відповідності з правилом хреста складаємо схему для розрахунку масових частин (ч.) кожного з розчинів, які потрібно змішати:



12 ч. + 15 ч. = 27 ч.  

Отже, розчин з масовою часткою 45% потрібно змішати з розчином з масовою часткою 18% у співвідношенні відповідно 12/15 масових частин.

Далі розрахуємо яку масу складає одна масова частина, виходячи із пропорції:

540 г складає 27 мастин

х г складає 1 частина

Звідси х = 540/27 =20 г.

В результаті, розчину з масовою часткою 45% потрібно взяти 12 частин або 240 г, а з масовою часткою 18% – 15 частин або 300 г.

Молярна концентрація (СМ) розчиненої речовини - це фізична вели-чина, що визначається відношенням кількості розчиненої речовини до об’єму розчину. Одиниці вимірювання: моль/л, моль/м3.

СМ = , оскільки , тоді СМ = , (122)

де СМ – молярна концентрація речовини; V – об’єм розчину, л; n – кількість молів речовини, що міститься в розчині (n = m/M, де m – маса речовини, M – молярна маса речовини).

Якщо 1 л розчину містить 1 моль розчиненої речовини, то розчин нази-вають одномолярним і позначають 1М (СМ = 1 моль/л); 0,1 моль – деци-молярним (СМ=0,1 моль/л); 0,01 моль – сантимолярним(СМ=0,01 моль/л); 0,001 моль – мілімолярним (СМ = 0,001 моль/л). Так, одномолярний роз-чин Н2SO4 – такий розчин, в 1 л якого міститься 1 моль Н2SO4, тобто 98 г.

Приклад 4. Скільки грамів NaOH міститься в 0,1 М розчині об’ємом 500 мл ?

Вирішення. 1-й спосіб:

 

= m (NaOH) ,
M (NaOH) × V

звідки: m(NaOH) = × M(NaOH)× V = 0,1 × 40 × 0,5 = 2 г

2-й спосіб:

в 1М розчині NaOH міститься 40 г NaOH
в 0,1М NaOH міститься х г NaOH

х =

в 1 л 0,1М розчину NaOH міститься 4 г NaOH
в 0,5 л NaOH 0,1М розчину NaOH міститься х г NaOH

х =

Нормальна концентрація (СН)(або молярна концентрація еквівален-та) – це фізична величина, що визначається числом моль-еквівалентів роз-чиненої речовини, яка міститься в 1 л розчину. Одиниці вимірювання: моль-екв/л, кмоль-екв/м3.

СН = , (123)

де СН – нормальна концентрація речовини; V – об’єм розчину, л; Е – екві-валентна маса розчиненої речовини.

Еквівалентом називається така реальна або умовна частка речовини, яка в реакціях може заміщувати, приєднувати або вивільняти 1 моль (6,022 · 1023) атомів або гідроген-іонів.

Розчин, в 1 л якого міститься, наприклад, 2 моль-еквіваленти речовини буде двонормальним (позначається 2 н.); 1 н. розчин H2SO4 містить 1 моль-еквівалент H2SO4 , тобто 98/2 = 49 (г) сульфатної кислоти в 1 л розчину.

Приклад 5. Визначити нормальну концентрацію розчину фосфатної кислоти, якщо у 0,3 л розчину міститься 12 г Н3РО4.

Вирішення. Еквівалентна маса фосфатної кислоти дорівнює її молярній масі, поділеній на кількість атомів Гідрогену, що беруть участь у хімічних реакціях: 98/3 = 32,7. Звідси:

СН (H3PO4) = m (H3PO4) =
M (H3PO4) × V

При взаємодії двох різних речовин еквівалентна маса однієї з них реа-гує з еквівалентною масою другої. Розчини різних речовин, що мають однакову нормальну концентрацію, містять у рівних об’ємах однакове чис-ло еквівалентної маси розчиненої речовини. Звідси витікає, що такі розчи-ни реагують між собою в однакових об’ємах. Наприклад, для нейтралі-зації 1 л 0,05 н. розчину хлоридної кислоти необхідно витратити 1 л 0,05 н. розчину натрій гідроксиду.

При цьому розчини різної нормальності реагують між собою в об’ємах, обернено пропорційних їх нормальним концентраціям:

. (124)

Знаючи нормальну концентрацію однієї з двох реагуючих речовин та об’єми, в яких обидва розчини еквівалентні між собою, легко визначити нормальну концентрацію другого розчину.

Приклад 6. Визначити нормальну концентрацію розчину хлоридної кислоти, коли відомо, що для нейтралізації 202 мл її потрібно було за-тратити 186 мл 0,126 н. розчину NaOH.

Вирішення. За формулою (89) знаходимо:

СН (HCl) = V(NaOH) ;
СН (NaOH) V(HCl)

 

СН (HCl) = СН (NaOH) ×V(NaOH) =
V(HCl)

Моляльна концентрація (Сm) показує, яка кількість розчиненої речо-вини припадає на 1 кг розчинника в даному розчині. Одиниці вимірюван-ня: моль/кг.

, (125)

де Сm – моляльна концентрація розчину; n – число молів розчиненої речо-вини; mр.маса розчинника, кг.

Так, концентрація 1m розчин у NaOH означає, що у кілограмі води даного розчину знаходиться 1 моль натрій гідроксиду, тобто 40 г.

Приклад 7. Скільки грамів натрій хлориду потрібно для приготування 1 л 0,5m розчину ?

Вирішення: Молярна маса NaCl дорівнює 58,5. Складаємо пропорцію:

58,5 г NaCl у 1000 г води складає 1m розчин
х г 0,5m розчин

Звідси х = 58,5 × 0,5/1 = 29,25 г.

Титр (Т) показує кількість грамів розчиненої речовини, яка міститься в 1 мл розчину. Одиниця вимірювання: г/мл.

(126)

Між титром та нормальною концентрацією існує залежність:

T = СН × Е . (127)

Так, якщо в 1 л розчину міститься 40 г натрій гідроксиду, то титр цього розчину дорівнює: Т = 40/1000 = 0,04 г/мл.


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2019 год. Все права принадлежат их авторам!