Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

МЕТОДЫ ВЫРАЖЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРОВ. Концентрация растворов выражается количеством растворенного вещества в единице массы или объема раствора или растворителя

Концентрация растворов выражается количеством растворенного вещества в единице массы или объема раствора или растворителя. Наиболее часто используются следующие способы концентрации растворов: процентная, молярная, нормальная и титр раствора.

Концентрации, обозначенные г/л, мг/л, выражают содержание растворенного вещества в граммах или миллиграммах в 1 л раствора.

Процентная концентрация показывает содержание растворенного вещества в 100 единицах массы раствора, причем количества вещества и раствора берется в одних и тех же весовых единицах.

Так, например, 25 % раствор KOH содержит 25 г KOH в 100 г раствора или 25 мг KOH в 100 мг раствора.

Процентную концентрацию раствора (С,%) можно рассчитать по приведенной формуле:

С, % = а₁∙100 /(а₁+а₂) = а₁∙100/q, (1)

где а₁ ‒ количество растворенного вещества, г; а₂ ‒ количество растворителя, г; q ‒ масса раствора, равная (а₁ + а₂), г.

Молярная концентрация (М, С_м) определяется количеством молей растворенного вещества в 1 л раствора. Например, 0,1 М (децимолярный) раствор едкого натра содержит в 1 л раствора 0,1 грамм-молекулу или 4 г NaOH.

Молярную концентрацию раствора (С_м) рассчитывают по формуле:

С_м = ν/V = а/М∙V, (2)

где ν ‒ количество растворенного вещества, выраженное в грамм-молях, а ‒ количество растворенного вещества, г; V ‒ объем раствора, л; М ‒ молекулярная масса растворенного вещества. Если V = 1, то формула (2) примет вид:

С_м = а/М

Нормальная концентрация (N, С_н) определяется количеством грамм-эквивалентов вещества, содержащегося в 1 л раствора. Например, 0,1 N (децинормальный) раствор серной кислоты содержит в 1 л раствора 0,1 грамм-эквивалент или 4,9 г H₂SO₄.

Нормальная концентрация раствора рассчитывается по формуле:

С_н = n/V = а/Э∙V, (3)

где а ‒ количество растворенного вещества, г; n ‒ число грамм-эквивалентов; V ‒ объем раствора, л; Э ‒ эквивалент растворенного вещества.

Если навеска исходного вещества (а) растворена в 1 л раствора (V = 1 л), то уравнение (3) примет вид:

С_н = N = а/Э, откуда а = N∙Э, г/л (4)

Если навеска исходного вещества (а) растворена в V миллилитрах раствора, то

С_н = N = а∙1000/Э∙V, (5)

где V ‒ объем раствора, мл.

Поскольку нормальность (N) раствора означает число грамм-экви­ва­лентов вещества, содержащегося в 1 л данного раствора, то произведение объема раствора, выраженного в литрах, на его нормальность равно числу грамм-эквивалентов вещества

N = V∙N. (6)

Титр раствора (Т). Концентрация раствора, выражаемая точным числом граммов растворенного вещества в 1 мл раствора, называется титром, г/мл:

Т = а:V = (N∙Э):1000 = (С_м∙М):1000, (7)

где а ‒ навеска растворенного вещества, г; V ‒ объем раствора, мл; Э ‒ эквивалент растворенного вещества; М ‒ молекулярная масса растворенного вещества.

Переходя от нормальности к титру, получим следующее выражение для расчета титра раствора:

Т = N∙Э/1000, г/мл (8)

Задача 1. Вычислить процентную концентрацию раствора карбоната натрия, если известно, что 25 г Na₂CO₃ растворены в 250 мл воды.

Решение.

В данном случае а₁ = 25 г; а₂ = V∙ρ = 250∙1 = 250 г.; q = (25 + 250) г. Подставив значения а₁ и а₂ в формулу (1) находим процентную концентрацию раствора Na₂CO₃:

С = 25∙100/(25+250) = 9,09 %.

Задача 2. Вычислить молярную концентрацию раствора серной кислоты, если известно, что в 500 мл раствора содержится 49,04 г H₂SO₄.

Решение.

Рассчитаем количество вещества, содержащегося в 49,04 г H₂SO₄

ν = а: М = 49,04: 98,08 = 0,5 моля

Подставляя значения ν и V в формулу (2), получим С_м = 0,5: 0,5 = 1М раствор.

Задача 3. Вычислить нормальность раствора фосфорной кислоты (реагирующей как трехосновная кислота), если известно, что в 250 мл раствора содержится 32,66 г H₃PO₄.

Решение

Рассчитаем эквивалент серной кислоты: Э = 98:3 = 32,66.

Рассчитаем число грамм-эквивалентов вещества, содержащегося в 32,66 г H₃PO₄: n = m: Э = 32,66:32,66 = 1.

Подставляя значения n и V в формулу (5), получим

С_н = (32,66∙1000):(32,66∙250) = 4N.

Задача 4. Вычислить титр 1 М раствора H₂SO₄ и 4 N раствора H₃PO_4.

Решение.

Т _H2SO4 = 1∙98,08/1000 = 0,09808 г/мл;

Т _H3PO4. = 4∙32,66/1000 = 0,13064 г/мл

Задача 5. Какой объем 26,47 % раствора серной кислоты (ρ=1,19 г/см³) потребуется для приготовления 0,5 л 0,3N раствора H₂SO₄?

Решение.

Рассчитаем массу H₂SO₄, которая должна содержаться в 0,5 л ее 0,3N раствора. m = n∙Э∙0,5 = 0,3∙49∙0,5 = 7,35 г.

Рассчитаем массу (m₁, г) 26,47 % раствора H₂SO₄, в которой будет содержаться 7,35 г серной кислоты.

Исходя из определения процентной концентрации:

264,7 г H₂SO₄ содержится в 1000 г ее 26,47 % раствора

7,35 г H₂SO₄ будет содержаться в m₁ г ее 26,47 % раствора

х = 7,35∙1000/264,7 = 27,75 г

Рассчитаем объем (V,мл) 26,47 % раствора H₂SO₄, необходимый для приготовления 0,5 л ее 0,3 N раствора:

V = m₁/ρ = 27,75: 1,19 = 23,3 мл.