2. Концентрация растворов
Концентрацией растворов называется количество растворенного вещества в определенном количестве раствора или растворителя.
Растворы с большой концентрацией растворенного вещества называются концентрированными, с малой – разбавленными.
Различают концентрацию процентную, нормальную, мольно-весовую, мольно-объемную, мольную долю, титр.
Процентная концентрация выражается в % растворенного вещества по отношению ко всему количеству раствора.
Например, 15% раствор хлорида натрия – это такой раствор, в 100г которого содержится 15г NaCl и 85г воды.
Пример. Приготовить 500 мл 0,5% раствора хрома темносинего.
Для приготовления 100 мл 0,5% раствора необходимо взять
0,5г хрома темносинего и довести до 100мл растворителем;
для приготовления 500 мл надо взять Х г
Х г - 500 мл
Х=
,
Т.е. для приготовления 500мл 0,5%раствора необходимо взять 2,5г хрома темносинего и довести до 500 мл растворителем (497,5г растворителя).
Нормальная концентрация (1Н или 1N) выражается числом грамм-эквивалентов растворенного вещества в одном литре раствора.
1Н (1N) -1г-экв/л
Пример. Приготовить 10литров 6Н раствора Cu(NO3)2 :
-
ЭCu(NO3)2=
-
1г-экв Cu(NO3)2=94г
-
94
Cu(NO3)2
и довести до 10литров водой
Децинормальный раствор (0,1Н или 0,1N) – это нормальный раствор, разбавленный в 10 раз, а значит количество вещества взято в 10 раз меньше.
Если на приготовление 1л 1Н раствора пойдет 94г Cu(NO3)2, то на приготовление 1л 0,1Н раствора – 9,4г Cu(NO3)2.
Сантинормальный раствор (0,01Н или 0,01N) – это нормальный раствор, разбавленный в 100 раз, значит количество вещества взято в 100 раз меньше.
Если на приготовление 1л 1Н раствора пойдет 94г Cu(NO3)2, то на приготовление 1л 0,01Н раствора – 0,94г Cu(NO3)2.
Задача. Приготовить 3литра 0,01Н раствора Na2SO4.
-
1 г-экв Na2SO4=
г -
для приготовления 1 литра 0,01N раствора необходимо 0,71г
-
для приготовления 3литров – 0,71х3=2,13г Na2SO4
Мольно-объемная или молярная концентрация(М) выражается числом молей растворенного вещества в 1литре раствора.
Мольно-весовая или моляльная концентрация (m) выражается числом молей растворенного вещества, приходящихся на 1000г растворителя
Мольная доля выражается числом г-молекул данного вещества к общему числу г-молекул всех веществ, имеющихся в растворе.
3.Растворимость – способность вещества растворяться в том или ином растворителе. Мерой растворимости вещества при данных условиях служит концентрация его насыщенного раствора.
Поэтому численно растворимость может быть выражена теми же способами, что и концентрация, например, в процентах растворенного вещества.
Часто растворимость выражается числом весовых частей безводного вещества, насыщающих при данных условиях 100 весовых частей растворителя. Выраженную таким образом растворимость называют коэффициентом растворимости.
Растворимость различных веществ в воде колеблется в широких пределах. Если в 100г воды растворяется более 10г вещества, то это вещество принято называть хорошо растворимым; если растворяется менее 1г вещества – малорастворимым; и практически нерастворимым, если в раствор переходит менее 0,01г вещества.
Растворение большинства твердых тел сопровождается поглощением теплоты. (Реакции, протекающие с выделением энергии называются экзотермическими, с поглощением – эндотермическими).
Это объясняется затратой значительного количества энергии на разрушение кристаллической решетки твердого тела. Поэтому, как правило, повышение температуры должно приводить к увеличению растворимости твердых тел.
Например, растворимость натриевых солей (NaCl, Na2SO4, Na2CO3, Na3PO4) в пределах температур до 200˚С с ростом температуры увеличивается.
К трудно растворимым веществам можно отнести карбонат кальция CaCO3, сульфат CaSO4, силикат CaSiO3, фосфат Ca3(PO4)2, гидроокись магния Mg(OH)2 и др. Их растворимость с повышением температуры уменьшается.
Растворимость газов в воде представляет собой экзотермический процесс. Поэтому растворимость газов с повышением температуры уменьшается.
Если оставить в теплом помещении стакан с холодной водой, то внутренние стенки его покрываются пузырьками газа – это воздух, который был растворен в воде, выделяется из нее вследствие нагревания. Кипячением можно удалить из воды весь растворенный в ней воздух (поэтому кипяченая вода имеет иной вкус, чем сырая).
Но иногда растворение газов в органических жидкостях сопровождается поглощением теплоты, в этих случаях с ростом температуры растворимость газов увеличивается.
Растворимость газов в воде подчиняется закону Генри-Дальтона: растворимость газа в воде прямо пропорциональна давлению газа над водой.
С повышением температуры воды над ней увеличивается количество пара. При кипении воды над ней находится один водяной пар. Кислорода и углекислого газа над водой почти нет, давление их над водой равно нулю, а значит и растворимость их в воде равна нулю. (Кислород О2 и углекислый газ СО2 при кипении удаляются из воды).