Способы выражения концентрации растворов

Под концентрацией раствора понимают содержание растворённого вещества в определённом объёме или массе раствора или растворителя. Растворы с большой концентрацией растворённого вещества называются концентрированными, с малой – разбавленными.

Существует много различных способов выражения концентрации растворов. Один из наиболее употребительных в химии и технике способов – это выражение концентрации растворённого вещества в виде массовой доли (процентной концентрации).

Массовая доля (процентная концентрация) показывает, сколько массовых частей растворённого вещества содержится в 100 массовых частях раствора. Если в качестве единицы массы выбрать грамм, то определение массовой доли можно также записать следующим образом: массовая доля (процентная концентрация) показывает, сколько граммов растворённого вещества содержится в 100 граммах раствора.

(1)

В формуле 6.1 а ω(X) – массовая доля растворённого вещества X;

m(X) – масса растворённого вещества X;

m_{раствора} – масса раствора.

Если в формуле (1) не использовать множитель 100%, то массовая доля будет выражена не в процентах, а в долях единицы.

(2)

Понятно, что в этом случае, 30% раствору, например, будет соответствовать массовая доля ω = 0,3.

Часто возникает необходимость приготовить раствор с задан­ной массовой долей растворенного вещества (ω₃) смешением двух растворов с большей (ω₁) и меньшей (ω₂) массовой долей того же самого вещества. При этом требуется найти массы более концен­трированного (т₁) и менее концентрированного (т₂) растворов.

Масса растворенного вещества в полученном растворе равна сумме масс этого вещества в исходных растворах, которые, в свою очередь, равны произведению массы раствора на массовую долю растворенного вещества, т. е. т₁ ω₁ + т₂ ω₂.

Масса же получен­ного раствора равна сумме масс исходных растворов. Следователь­но, массовая доля растворенного вещества в полученном растворе:

(3)

Это уравнение может быть использовано для расчетов как непо­средственно, так и в виде так называемого "правила креста":

Отношение масс двух исходных растворов т₁: т₂ равно отно­шению разностей ω₃ - ω₂ и ω₁ - ω₃ (находимых из схемы):

(4)

Пусть, например, требуется приготовить раствор соли с мас­совой долей 10 %, исходя из растворов этой соли с массовой до­лей 5 % и 40 %. Подставив в приведенную выше схему эти ве­личины, получаем:

откуда

Например, взяв 10 г раствора с ω = 40 % и 60 г раствора с ω = 5 %, получим 70 г раствора с ω = 10 %, что нетрудно прове­рить расчетом:

Другим важнейшим способом выражения содержания растворённого вещества в растворе является молярная концентрация (молярность). Молярная концентрация показывает, сколько моль растворённого вещества содержится в 1 литре (т.е. 1 дм³) раствора.

(5)

В формуле 6.2: C(X) – молярная концентрация вещества X в растворе (моль/л);

n(X) – количество растворённого вещества Х (моль);

V_{раствора} – объём раствора (л).

В технологических регламентах производственных процессов концентрацию растворов очень часто выражают массой растворённого вещества содержащегося в 1 литре раствора. Так, запись «концентрация сульфата натрия в растворе равна 25 г/л» означает, что в 1 литре раствора содержится 25 граммов растворённого Na₂SO₄.

Пример 6.1 Рассчитать молярную концентрацию 10% раствора ортофосфорной кислоты; плотность раствора 1,1 г/мл.

Массовая доля раствора 10 % означает, что в 100 граммах раствора содержится 10 граммов H₃PO₄. Следовательно,

Этот же расчёт можно выполнить и другим способом.

При выполнении расчёта вторым способом массовую долю следует выражать не в процентах, а в долях единицы, а плотность в г/л (1 г/мл = 1000 г/л).

На практике объем раствора обычно измеряют в литрах, в этом случае молярная концентрация показывает количество растворен­ного вещества в одном литре раствора и имеет единицу измерения моль/л. Раствор, содержащий 1 моль растворенного вещества в 1 л, называется молярным; содержащий 0,1 моль/л - децимолярным, и т. д. Молярная концентрация раствора, содержащего, на­пример, 0,2 моль гидроксида калия в 1 литре, может быть обозна­чена так: с(КОН) = 0,2 моль/л или с(КОН) = 0,2 М.

Дата добавления: 2013-12-14