І замерзання деяких розчинів

Розчинник	tкип., К	Е	tкрист., К	К
Вода	373	0,52	273	1,86
Бензол	353,1	2,53	278,5	5,12
Анілін	457,4	3,69	267	5,87
Ацетатна кислота	391,1	2,93	290	3,9

На законах Рауля засновано визначення молекулярних мас деяких ре-човин. Оскільки число молів розчиненої речовини

,

(115)

де М – молекулярна маса розчиненої речовини; m – маса розчиненої речовини, одержуємо:

;	(116)
.	(117)

На практиці для визначення молекулярних мас речовин найчастіше застосовують кріоскопічний метод. Ебуліоскопічний метод є менш точ-ним, оскільки на температуру кипіння значно впливає коливання атмос-ферного тиску. Крім того, ебуліоскопічні константи деяких розчинників значно менші від кріоскопічних і, як наслідок, дані експериментів також менші за абсолютними значеннями, чим і пояснюються відносно більші похибки.

8. 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 концентровані та 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 ()  це фізична величина, що до-рівнює відношенню маси розчиненої речовини (m_{розч.реч.}) до маси всього розчину (m_{розчину}). Її визначають у частках одиниці або у відсотках.

 = mрозч. реч. / mрозчину .	(118)
mрозч.реч. =   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: m_{розчину} = 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 m_{розчину} = 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 (m_{розчину}) та об’ємом (V). Густина розчину:

 = .	(120)
Звідси: mрозчину =   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: