Способи вираження концентрації

Концентрацією розчину називається кількість розчиненої речовини в певній масі або відомому об'ємі розчину чи розчинника.

Приклад 1. Знайти: а) процентну (С %); б) молярну (С_м); в) еквівалентну (С_н); г) моляльну (С_m) концентрації розчину Н₃PO₄, який одержали при розчиненні 18 г кислоти в 282 см³ води, якщо густина його 1,031 г/см³. Чому дорівнює титр Т цього розчину?

Розв'язок.

а) масова процентна концентрація показує число грамів (одиниць маси) речовини, яке міститься в 100 г (одиниць маси) розчину. Оскільки масу 282 см³ води можна взяти рівною 282 г, то маса отриманого розчину 18+282=300 г і, значить

300 – 18

100 – С% С% = 100 • 18 / 300 = 6 %;

б) мольно-об'ємна концентрація, або молярність, показує число молів розчиненої речовини, яке міститься в 1 л розчину. Маса 1 л розчину 1031 г. Масу кислоти в літрі розчину знаходимо із співвідношення

300 – 18

1031 – Х Х = 1031 •18 / 300 = 61,86 г/л.

Молярність розчину знайдемо діленням числа грамів Н₃PO₄ у 1 л розчину на мольну масу Н₃PO₄ (97,99 г/моль):

С_м = 61,86/97,99=0,63М.

в) еквівалентна концентрація, або нормальність, показує кількість грам-еквівалентів розчиненої речовини, яка міститься в 1 л розчину. Оскільки еквівалентна маса Н₃PO₄=М/3=97,99/3=32,66 г/моль, то

С_н =61,86/32,66=1,89 н;

г) мольно-масова концентрація, або моляльність, показує кількість молів розчиненої речовини, яка міститься в 1000 г розчинника. Масу Н₃PO₄ у 1000 г розчинника знаходимо із співвідношення

282 – 18

1000 – Х Х=1000•18/282=68,83, г/кг.

Звідси С_m=63,83/97,99=0,65 м.

д) титром розчину називається кількість грамів розчиненої речовини в 1 мл розчину. Оскільки в 1 л розчину міститься 61,86 г кислоти, то Т=61,86/1000=0,06186 г/см^3..

Знаючи нормальність розчину й еквівалентну масу (m_е) розчиненої речовини, титр легко знайти за формулою:

Т=С_нm_е/1000.

Приклад 2. На нейтралізацію 50 см³ розчину кислоти пішло 25 см³ 0,5 н розчину лугу. Чому дорівнює нормальність кислоти?

Розв'язок. Оскільки речовини взаємодіють між собою в еквівалентних кількостях, то розчини рівної нормальності реагують у рівних об'ємах. За різних нормальностей об'єми розчинів реагуючих речовин обернено пропорційні їх нормальностям, тобто

V₁/V₂=С_н2/С_н1 або V₁С_н1=V₂С_н2,

50С_н1=25•0,5, звідки С_н1=25•0,5/50=0,25 н.

Приклад 3. До 1 л 10 %-го розчину КОН (густина 1,092 г/см³) додали 0,5 л 5 %-го розчину КОН (густина 1,045 г/см³). Об'єм суміші довели до 2 л. Обчислити молярну концентрацію отриманого розчину.

Розв'язок. Маса 1 л 10%-го розчину КОН 1092 г. У цьому розчині міститься 1092•10/100=109,2 г КОН. Маса 0,5 л 5 %-го розчину 1045•0,5 = 522,5 г. У цьому розчині міститься 522,5•5/100=26,125 г КОН. У загальному об'ємі отриманого розчину (2 л) кількість КОН 109,2 +26,125=135,325 г. Звідси молярність цього розчину С_м=135,325/2•56,1=1,2 М, де 56,1 г/моль – мольна маса КОН.

Приклад 4. Який об'єм 96 %-ної сірчаної кислоти густиною 1,84 г/см³ необхідний для приготування 3 л 0,4 н розчину?

Розв'язок. Еквівалентна маса Н₂SО₄ = М/2=98,08/2=49,04 г/моль. Для приготування 3 л 0,4н розчину потрібно 49,04•0,4•3=58,848 г Н₂SО₄. Маса 1 см³ 96 %-ної кислоти 1,84 г. У цьому розчині міститься 1,84•96/100 =1,766 г Н₂SО₄. Отже, для приготування 3 л 0,4н розчину необхідно взяти 58,848/1,766= 33,32 см³ цієї кислоти.