Литература.

1. Н.Л. Глинка. Общая химия. – М.: Интеграл – Пресс, 2001.

2. Н.Г. Нигматуллин. Физическая и коллоидная химия. – БГАУ. Уфа., 2013.

Лабораторная работа №2 Способы выражения концентрации раствора

Цель работы: научиться готовить растворы с различными концентрациями.

Задачи: 1) сделать расчеты и приготовить раствор в соответствии с полученным заданием;

2) определить плотность приготовленного раствора;

3) используя значение плотности раствора и метод интерполяции, определить массовую долю растворенного вещества в растворе.

Реактивы и оборудование: 1) CuSO₄5H₂O (или Na₂СО₃10Н₂O); 2) технические весы, 3) набор ареометров; 4) пергаментная бумага или калька; 5) коническая колба на 100 мл; 6) мерная колба на 50 мл; 7) мерные цилиндры на 50, 100мл; 8) воронка; 9) стеклянная палочка.

Растворы – гомогенные смеси переменного состава. Растворы состоят из растворенного вещества и растворителя. Растворителем называют компонент, который сохраняет свое фазовое состояние при образовании раствора и его концентрация выше концентрации других компонентов. Концентрация раствора указывает на количественный состав раствора.

Существует несколько способов выражения концентрации растворов.

1. Массовая доля вещества  - показывает массу растворенного вещества в 100 г раствора:

,

где m_в-ва – масса растворенного вещества, г;

m _р-ра – масса раствора, г;

m _р-ра = m_в-ва + m _р-ля

Массовая доля может быть выражена в процентах – процентная концентрация:

Например, 5 % - ный раствор NaCl, значит в 100 г раствора содержится 5 г NaCl, а для приготовления 100 г 5 % - ного раствора необходимо 5 г NaCl растворить в 95 г воды.

2. Молярная концентрация вещества С_м – показывает количество моль растворенного вещества в 1 литре раствора, размерность моль/л или М:

,

где n – количество моль растворенного вещества, моль;

V – объем раствора, л.

Например, для приготовления 0,5 М раствора NaNO₃ необходимо 0,5 моль вещества поместить в мерную колбу на 1 л, растворить в небольшом количестве воды, далее объем раствора довести до метки.

3. Эквивалентная концентрация или нормальная концентрация С_н – показывает количество моль – эквивалентов растворенного вещества в 1 литре раствора, размерность моль – экв/л или н:

,

где n_экв – количество моль – эквивалентов растворенного вещества, моль – экв;

V – объем раствора, л.

Например, для приготовления 0,5 н раствора Ca(NO₃)₂ необходимо 0,5 моль - эквивалентов вещества поместить в мерную колбу на 1 л, растворить в небольшом количестве воды, далее объем раствора довести до метки.

4. Мольная доля,  – величина, показывающая отношение количества молей данного вещества n_i к общему количеству молей всех веществ, находящихся в смеси или в растворе

5. Моляльная концентрация, С, показывает количество моль растворенного вещества, находящегося в 1 кг растворителя, моль/кг

,

Где n – количество моль растворенного вещества,

m _{р – ля} – масса растворителя, кг

Например, для приготовления 0,5 моляльного раствора хлорида магния необходимо 0,5 моль вещества растворить в 1 кг воды

6. Титр раствора, Т – масса вещества в 1 мл раствора, г/мл

Все концентрации взаимосвязаны друг с другом, значит, зная, например, молярную концентрацию раствора, можно легко получить моляльную или эквивалентную концентрацию раствора.

Способ выражения содержания р.в. в р-ре	Обозначения и единицы измерения		Математические выражения	Размерности
	р.в.	р-ра
Массовая доля, 	m-масса (г, кг…)	m=100 единиц массы (г, кг…)	или	% -
Молярная концентра-ция или молярность, См	nм – число молей	V=1л	М – молярная масса, г/моль
Эквивалентная концен-трация или нормаль-ность Сн, N	nэ-число моль-эквивалентов	V=1л	МЭ–молярная масса эквивалента; г/моль-экв.
Титр, Т	m-масса, г	V=1мл

Решение задач на переход от одного способа выражения состава раствора к другому основано на использовании математических соотношений между различными единицами измерения компонентов растворов:

Пример 1

С_м  ; С_н  

1) Найти массу 1 л раствора (1 л= 1000 мл)

m_р-ра =   V =   1000

2) Определить массу растворенного вещества в 1 л раствора

m_р.в. = C_м  М  V_р-ра; m_р.в. = C_н  М_э  V_р-ра

V_р-ра = 1л

3) Вычислить массовую долю растворенного вещества

Пример 2

  С_м;   С_н

1) Найти массу 1 л раствора (см. пример 1)

2) Определить массу растворенного вещества в 1 л раствора

3) Вычислить число молей (моль-экв) растворенного вещества в 1л раствора, т.е. См (Сн):

V_р-ра = 1л

Пример 3

С_н = См  n С_м =

n – число реакционноспособных химических связей в веществе (см. тему «Эквивалент», «Закон эквивалентов»).

Для реакций, протекающих в растворах, состав которых выражен эквивалентной концентрацией, закон эквивалентов можно записать так:

С_Н,1  V₁ = С_Н,2  V₂ или N₁  V₁ = N₂  V₂

V – объем раствора, мл или л;

С_н или N – нормальность раствора.

Это же выражение можно использовать в расчетах по приготовлению разбавленных растворов из более концентрированных и наоборот.

отношение нормальных концентраций растворов обратно

пропорционально отношению их объемов.

Эквивалентная концентрация растворов связана с его титром соотношением: