Концентрация растворов

Концентрация — величина, характеризующая количественный состав раствора.

Согласно правилам ИЮПАК концентрацией растворённого вещества (не раствора) называют отношение количества растворённого вещества или его массу к объёму раствора (моль/л, г/л), то есть это соотношение неоднородных величин.

Те величины, которые являются отношением однотипных величин (отношение массы растворённого вещества к массе раствора, отношение объёма растворённого вещества к объёму раствора) правильно называть долями. Однако на практике применяют для обоих видов выражения состава применяют термин концентрация и говорят о концентрации растворов.

Существует много способов выражения концентрации растворов.

Содержание

Массовая доля (весовые проценты)

Массовая доля — отношение массы растворённого вещества к массе раствора. Массовая доля измеряется в долях единицы или в процентах.

\omega=\frac{m_1}{m},

где:

  • m1 — масса растворённого вещества, г (кг);
  • m — общая масса раствора, г (кг).

Существует однозначная зависимость между плотностью раствора и его концентрацией (при данной температуре). Поэтому часто для выражения концентрации (например, кислоты в аккумуляторных) пользуются просто их плотностью. Распространены ареометры (денсиметры, плотномеры), предназначенные для определения концентрации растворов веществ. Некоторые ареометры проградуированы не в значениях плотности, а непосредственно концентрации раствора (спирта (спиртометр), жира в молоке, сахара).

Пример. Зависимость плотности растворов H2SO4 от её массовой доли в водном растворе при 20°C
ω, % 5 10 15 20 30 40 50 60 70 80 90 95
ρ H2SO4, г/мл 1,032 1,066 1,102 1,139 1,219 1,303 1,395 1,498 1,611 1,727 1,814 1,834

Объёмная доля

Объемная доля — отношение объёма растворённого вещества к объёму раствора. Объёмная доля измеряется в долях единицы или в процентах.

\upsilon=\frac{V_1}{V},

где:

  • V1 — объём растворённого вещества, л;
  • V — общая объём раствора, л.

Как было указано выше, существуют ареометры, предназначенные для определения концентрации растворов определённых веществ. Такие ареометры проградуированы не в значениях плотности, а непосредственно концентрации раствора. Для распространённых растворов этилового спирта, концентрация которых обычно выражается в объёмных процентах, такие ареометры получили название спиртомеров.

Молярность (молярная концентрация, молярная объёмная концентрация)

Молярность (молярная концентрация) — число молей растворённого вещества в единице объёма раствора. Молярность в системе СИ измеряется в моль/м3, однако на практике её гораздо чаще выражают в моль/л или ммоль/л. Также распространено выражение в «молярности». Так, раствор с концентрацией 0,5 моль/л называют 0,5-молярным.

M=\frac{\nu}{V},

где:

Моляльность (молярная весовая концентрация)

Моляльность — число молей растворённого вещества в 1000 г растворителя. Измеряется в молях на кг, также распространено выражение в «моляльности». Так, раствор с концентрацией 0,5 моль/кг называют 0,5-моляльным.

m=\frac{\nu}{m_2},

где:

Следует обратить особое внимание, что несмотря на сходство названий, молярность и моляльность величины различные. Прежде всего, при выражении концентрации в моляльности, в отличие от молярности, расчёт ведут на массу растворителя, а не на объём раствора. Моляльность, в отличие от молярности, не зависит от температуры.

Нормальность (молярная концентрация эквивалента)

Нормальность — число эквивалентов данного вещества в одном литре раствора. Нормальность выражают в моль-экв./л. Часто концентрацию таких растворов выражают как «н». Например, раствор содержащий 0,1 моль-экв./л называют децинормальным и записывают как 0,1н.

N=\frac{\nu}{Vz},

где:

Нормальность может отличаться в зависимости от реакции, в которой участвует вещество. Например, одномолярный раствор H2SO4 будет однонормальным, если он предназначается для реакции со щёлочью с образованием гидросульфата KHSO4, и двухнормальным в реакции с образованием K2SO4.

Титр раствора

Титр раствора — масса растворённого вещества в 1 мл раствора.

T=\frac{m_1}{V},

где:

  • M1 — масса растворённого вещества, г;
  • V — общая объём раствора, мл;

В аналитической химии обычно концентрацию титранта пересчитывают применительно к конкретной реакции титрования таким образом, чтобы объём использованного титранта непосредственного показывал массу определяемого вещества; то есть титр раствора показывает, какой массе определяемого вещества (в граммах) соответствует 1 мл титрованного раствора.

Мольная доля

Мольная доля — отношение числа молей растворённого вещества к сумме числа молей всех компонентов. Мольную долю выражают в долях единицы.

N_i=\frac{\nu_i}{\sum_{i=1}^n \nu_i},

где:

  • νi — мольная доля i-го компонента;
  • n — общее количество компонентов;

Другие способы выражения концентрации растворов

Существуют и другие, распространённые в определённых областях знаний или технологиях, методы выражения концентрации. Например, в фотометрии концентрацию стандартных растворов выражают числом миллиграммов растворённого вещества в 1 мл раствора. При приготовлении растворов кислот часто указывают, сколько объёмных частей воды приходится на одну объёмную часть концентрированной кислоты (например, 1:3). Концентрация загрязнений в воздухе может выражаться в частях на миллион (ppm).

Применимость способов выражения концентрации растворов, их свойства

В связи с тем, что моляльность, массовая доля, мольная доля не включают в себя значения объёмов, концентрация таких растворов остаётся неизменной при изменении температуры. Молярность, объёмная доля, титр, нормальность изменяются при изменении температуры, т.к. при этом изменяется плотность растворов.

Разные виды выражения концентрации растворов применяются в разных сферах деятельности, в соответствии с удобством применения и приготовления растворов заданных концентраций. Так, титр раствора удобен в аналитической химии для волюмометрии (титриметрического анализа) и т.п.

 
Начальная страница  » 
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Home