Способы выражения концентрации растворов.

1. Массовая доля растворенного вещества – это отношение массы растворенного вещества к массе раствора:

_в=m_в/m_р, где:

_в - массовая доля растворенного вещества (%);

m_в – масса растворенного вещества (г, кг);

m_р – масса раствора (г, кг).

Массовую долю обычно выражают в процентах или в долях единицы. Пр.: _NaOH=0,1=10%, это значит, что раствор NaOH, массой 100 г, содержит 10 г NaOH и 90 г воды.

2. Молярная концентрация – показывает число моль вещества в одном дм³ (литре) раствора.

С_x=n_x/V, где:

С_x – молярная концентрация вещества;

n_x – число моль растворенного вещества;

V – объем раствора вещества (л, дм³).

Молярную концентрацию выражают в моль·дм^-3. Пр.: C_NaOH=0,1 моль·дм^-3.

3. Молярные соотношение реагирующих веществ не всегда равно 1:1. Оно определяется стехиометрическими коэффициентами в уравнении реакции. В связи с этим вводится понятие химический эквивалент – это реальная или условная частица вещества, которая в обменной реакции эквивалентна одному протону, а в окислительно-восстановительной (о–в) реакции – одному электрону. Поэтому вводится еще один способ выражения концентрации:

Молярная концентрация эквивалента вещества, которая показывает число моль эквивалента вещества в одном дм³ (литре) раствора:

C(1/z)=(n(1/z))/V

Молярная концентрация эквивалента вещества выражается в моль·дм^-3 (моль·л^-1)

Выражение 1/z называется фактором эквивалентности. Оно показывает, какая доля реальной частицы соответствует эквиваленту.

В обменной реакции число z показывает суммарный заряд обменивающихся ионов (в соответствии с уравнением реакции, знак заряда во внимание не принимается). В о-в реакциях z – число отданных или принятых электронов.

Одно и тоже вещество может иметь разные эквиваленты в разных химических реакциях, поэтому эквивалент вещества может быть определен только для конкретной реакции.

Пр.: 1. В реакциях обмена с участием H₂SO₄ может происходить замещение в ее молекуле одного или двух протонов. В зависимости от этого эквивалент H₂SO₄ меняется:

А. H₂SO₄+NaOH=NaHSO₄+H₂O, z=1, 1/z=1.

Б. H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O, z=2, 1/z=1/2.

2. В о-в реакциях с участием KMnO₄ в зависимости от кислотности среды образуются разные продукты восстановления, число электронов меняется, поэтому и эквивалент KMnO₄ будет разным:

А. Кислая среда: MnO₄^-+8Н⁺+5е=Mn⁺²+4H₂O, z=5, 1/z=1/5.

Б. Нейтральная среда: MnO₄^-+4Н⁺+3е=MnO₂+2H₂O, z=3, 1/z=1/3.

В. Щелочная среда: MnO₄^-+1е=MnO₄^-2, z=1, 1/z=1.

Полезно заметить, что С(1/z)_x=z·C_x.

Если 1/z=1, то молярная концентрация эквивалента вещества будет равна молярной концентрации. Во всех других случаях она всегда будет больше молярной концентрации во столько раз, во сколько раз эквивалент меньше реальной частицы, т.е.:

z=(C(1/z)_x)/C_x

4. Титр – это отношение массы растворенного вещества к объему раствора.

t=m/V, где:

t – титр растворa; выражают в г·см^-3 (г·мл^-1);

m – масса растворенного вещества;

V – объем раствора.

Полезные формулы: n=m_x/M_x; m_p=pV; m_x=c_x·M_x·V; m(1/z)_x=c(1/z)_x·M(1/z)_x·V