7.2 Способи вираження концентрації розчинів

Важливою характеристикою розчинів є концентрація в них розчинених речовин. Відомі такі способи вираження концентрації.

Молярна концентрація, С (моль/л) – кількість молів розчиненої речовини, що міститься в одиниці об’єму розчину:

, (7.2)

де n – кількість розчиненої речовини, моль; m – маса розчиненої речовини, г; V– об'єм розчину, л; М – молярна маса розчиненої речовини, г/моль.

Моляльна концентрація, b (моль/кг) – кількість молів розчиненої речовини, що міститься в одиниці маси розчинника:

(7.3)

де n – кількість розчиненої речовини, моль; m – маса розчиненої речовини, г; m_р – маса розчину, г; М – молярна маса розчиненої речовини, г/моль.

Мольна частка речовини, Х – відношення кількості речовини до сумарної кількості молів усіх компонентів розчину, включаючи розчинник:

(7.4)

де n_і – кількість молів розчиненої речовини, концентрацію якої визначають.

Масова частка,  – відношення маси розчиненої речовини до маси розчину:

, (7.5)

де m – маса розчиненої речовини В, г; m₀ – маса розчину, г.

Якщо відомі об’єм розчину V в мл та його густина r в г/мл, то масову частку розчиненої речовини можна розрахувати, користуючись таким рівнянням:

%. (7.6)

7.3 Взаємна розчинність рідин

Залежно від природи рідини під час змішування можуть повністю або обмежено розчинятися одна в одній, або не розчинятися зовсім. У випадку змішування двох рідин з обмеженою взаємною розчинністю система розшаровується на два насичених розчини. За сталої температури вони мають чітко визначений склад, який не змінюється після додання до системи нових порцій рідин, змінюється лише відносні кількості розчинів. На рис. 7.1 наведено діаграму, що характеризує взаємну розчинність води і бутанолу. КривуаКb називають кривою розшаровування. Вона розділяє області існування двох систем: гомогенної та гетерогенної. Точка К відповідає верхній критичній температурі розчинення. Будь-які точки, що лежать поза кривої аКb, відповідають гомогенному рідкому розчину. Якщо ж фігуративні точки (d, c, f або e) лежать усередині області, яка обмежена кривою аКb, то система розшаровується на два розчини, склад яких визначається точками перетину нод-ізотерм з кривою розшаровування.

Рисунок 7.1 – Діаграма стану системи вода-бутанол

7.2 Екстракція

Якщо до системи, що складається з двох взаємно нерозчинних рідин, додати речовину, яка розчиняється в обох рідинах, то утворюється система двох розчинів цієї речовини з концентраціями С₁іС₂.У таких системах за сталої температури відношення концентрацій розчиненої речовини в двох рідких фазах є величиною сталою незалежно від загальної кількості цієї речовини. Цю залежність називають закономНернста-Шилова:

, (7.7)

де К– коефіцієнт розподілу.

Закон розподілу дає змогу обґрунтувати процес екстракції, тобто вилучення розчиненої речовини з розчину шляхом додання до нього іншого розчинника. Екстракцію звичайно здійснюють протягом декілька циклів:

, (7.8)

де m₀ – вихідна кількість розчиненої речовини в об'ємі розчину V₀; m_n – кількість розчиненої речовини, що залишилась в розчині після n-циклів екстракції; V – об’єм розчинника, що додається до розчину; К – коефіцієнт розподілу.

Процеси екстракції є одними з найпоширеніших методів одержання та очистки поживних речовин у харчовій промисловості.

Лекція № 8. Фізико-хімічні властивості розчинів

План лекції

1. Розчини газів у рідинах. Закон Генрі.

2. Закон Рауля. Ебуліоскопія і кріоскопія.

3. Осмос. Осмотичний тиск. Закон Вант-Гоффа.

4. Фракційна перегонка рідких сумішей речовин. Закони Коновалова.

Рекомендована література: [1]С.51-54, [2]С.51-55, [3]С.293-323,[4]С.83-91.