4.2 Концентрація розчинів Теоретична частина

В різноманітних наукових і технічних розрахунках застосовують різні способи вираження концентрації розчинів. Розчинами називають однорідні суміші двох або кількох речовин. За агрегатним станом розчини поділяють на газуваті, рідкі і тверді. За властивістю розчинятися в тому чи іншому розчиннику речовини поділяють на необмежено й обмежено розчинні.

Розчини обмежено розчинних речовин бувають ненасиченими, насиченими та пересиченими. До ненасичених розчинів належать такі, в яких речовина за даних умов ще може розчинятися. Насиченим розчином називають такий, що перебуває у стані рівноваги з речовиною, яка розчиняється.

Кількість речовини, яка припадає за даних умов на певну кількість розчину або розчинника, називають розчинністю речовини.

Розчин, в якому розчинної речовини міститься більше, ніж її може розчинитися за даних умов, називають пересиченим.

Основним параметром стану розчину, крім температури і тиску, є його склад. Склад розчину кількісно може бути виражений кількома способами. Згідно з рекомендацією ІЮПАК концентрацією розчиненої речовини називають відношення кількості або маси розчиненої речовини до об'єму розчину. Концентрацію виражають у молях на літр або у грамах на літр. Концентрація — це відношення не однотипних величин. Відношення однотипних величин, на­приклад відношення маси розчиненої речовини до маси розчину, називають часткою. Отже, склад розчину можна виразити як концентрацією, так і часткою розчиненої речовини.

Масова частка — це відношення маси розчиненої речовини до маси розчину. Масову частку виражають у частках одиниці або у відсотках (наприклад, 0,4 або 40 %) і позна­чають літерою ω (омега).

Молярна концентрація — це відношення кількості розчи­неної речовини до об'єму розчину. Молярність виражають у молях на літр і позначають літерою М.

Молярна концентрація еквівалента — це відношення еквівалентної кількості розчиненої речовини до об'єму роз­чину, її виражають у молях на літр і позначають літерою «н», а у формулах для обчислення — С_ек.

Кількісний склад розчину можна виражати також через моляльність — число молів розчиненої речовини в 1000 г розчинника.

Іноді (на виробництві) склад розчину виражають через його густину. Густину розчину наближено визначають спеціальним приладом — ареометром. За відомою густиною розчину за спеціальними таблицями можна встановити ма­сову частку розчиненої речовини у відсотках.

Склад розчину також виражають титром. Титром називають кількість грамів розчиненої речовини, що міститься в І мл розчину. Розчинність речовини часто виражають її масою, що міститься в 100 масових частках розчинника. Наприклад, розчинність хлориду натрію за температури 18 °С дорівнює 35,86 г у 100 г води.

Якщо реакції відбуваються між розчинами речовин, їх концентрації зручно виражати через молярну концентрацію еквівалента. У цьому разі легко обчислити, в яких об'ємних відношеннях слід змішати розчини, щоб розчинені речови­ни прореагували без залишку. Основна перевага таких розчинів полягає в тому, що розчини з однаковою молярною концентрацією еквівалента реагують між собою в однако­вих об'ємних співвідношеннях. Так, для нейтралізації 1 л 1 н розчину хлоридної кислоти потрібно точно 1 л 1 н роз­чину гідроксиду натрію, оскільки кожен з цих розчинів містить по одному еквіваленту речовини віл.

Зрозуміло, що чим концентрованіший розчин ми маємо, тим у меншому об'ємі його міститиметься така сама кількість розчиненої речовини, як і в певному об'ємі більш розбавленого розчину. Отже, між об'ємом розчину та мо­лярною концентрацією його еквівалента існує обернено пропорційна залежність:

V1/V2 = Cек2 Сек1,

(4.2.1)

звідки С_ек1V₁ = С_ек2V₂.

За цією залежністю можна не тільки обчислювати об'єми розчинів, потрібні для проведення реакцій, а й за об'ємами розчинів, що беруть участь у реакції, знаходити їхні концентрації.

Властивості розчину відрізняються від властивостей кожного з його компонентів.