Способы выражения концентрации

Молярная концентрация, с_В, моль/дм³, ммоль/см³ – это отношение числа молей растворенного вещества к объему его раствора.

,

где n_B – количество растворенного вещества, моль;

V - объём раствора, дм³;

m_B – масса растворенного вещества, г;

М_B – молярная масса вещества, г / моль.

Этот термин распространяется на любой вид условных частиц (атомы, ионы, молекулы, части молекул и т. д.). В аналитической практике молярную концентрацию выражают в моль/дм³. Например с(НCl) = 0,1 моль/ дм³; с(Н₂SO₄) = 0,2 моль/дм³.

Массовая концентрация – это отношение массы растворенного вещества «m» к объему раствора «V », единицы измерения: кг/дм³; а также кратные и дольные единицы. Массовую концентрацию, выраженную в г/cм³ называют титром (Т_В). Эта единица дала название классическому методу анализа – титриметрия.

Объемная концентрация – отношение объема растворенного вещества к объему раствора.

Доля компонента от общего количества вещества. Доля означает отношение числа частей компонента к общему числу частей объекта. В зависимости от выбранной единицы различают массовую (ω), молярную (α), объемные доли (φ).

Долю выражают:

-в процентах (доля умноженная на 100);

-миллионных долях (ppm, доля умноженная на 10⁶);

-миллиардных долях (ppb, доля умноженная на 10⁹);

-триллионных долях (ppt, доля умноженная на 10¹²).

Моляльность – количество вещества в единице массы (1 кг) растворителя. Преимущество моляльности – в независимости от температуры.

Молярная концентрация эквивалента С_Э (устаревшее название “нормальность”) - это отношение количества вещества эквивалента в растворе к объему этого раствора. Единица измерения – моль/дм³.

где V – объём раствора, дм³; m_В – масса растворенного вещества, г; М() – молярная масса эквивалента, г/моль.

Эквивалент. Между условными частицами в соединениях существуют определенные соотношения, называемые стехиометрическими. Например в молекуле Н₂СО₃ два протона связаны с одной частицей СО₃^2- . Между реагирующими частицами также устанавливаются стехиометрические отношения, например в реакции

aА + bВ = сС + dD

a условных частиц вещества А реагируют с b условными частицами вещества В. Следовательно одна частица А эквивалентна b/a частицам вещества В. Отношение b/aназывают фактором эквивалентности вещества В и обозначают f_экв(В

Д ля расчета фактора эквивалентности и эквивалента необходима фиксированная основа, так как одного стехиометрического уравнения реакции для проведения расчета не всегда бывает достаточно. Такой основой в реакциях кислотно-основного взаимодействия является ион водорода, а в окислительно-восстановительных реакциях – электрон. Это и позволяет сделать определение фактора эквивалентности и эквивалента.

Фактор эквивалентности (f_экв) – число, обозначающее, какая доля реальной частицы веществ (х) эквивалентна одному иону водорода (z) в кислотно-основных реакциях или одному электрону (z) в окислительно-восстановительной реакции.

где z_x – число ионов водорода (кислотно-основные реакции) или число электронов (окислительно-восстановительные реакции), х - химическая формула вещества

Эквивалентом называют реальную или условную частицу вещества х, которая в данной кислотно-основной реакции эквивалентна одному иону водорода или в данной реакции окисления восстановления – одному электрону.

Молярной массой эквивалента вещества (Мэ, г/моль) называют массу одного моль эквивалента этого вещества, равную произведению фактора эквивалентности на молярную массу вещества В.

М(1/2Н₂SO₄) = ½ · 98 = 49 г/моль.

Под молярной массой эквивалента понимают некоторую реальную частицу, которая может присоединять, высвобождать или быть эквивалентной одному иону водорода или одному электрону. Она зависит от типа реакции, т.е. не является величиной постоянной.

На основе закона эквивалентов можно вывести следующие формулы для вычисления эквивалентных масс сложных веществ:

для оксида

кислоты

для основания

соли .

Пример 1. Определить молярную массу эквивалента хлора, серы, азота и углерода в соединениях HCl, H₂S, NH₃, CH₄.

Решение. В данных соединениях с 1 моль атомов водорода соединяется с 1 моль хлора, 1/2 моль серы, 1/3 моль азота, 1/4 моль углерода. Следовательно, молярные массы эквивалентов элементов равны:

М( HCl) = 1·36,45 = 36,45 г/моль; М( H₂S) = ·34 =17 г/моль

М( NH₃) = ·17= 5,67 г/моль; М( CH₄) = ·16 =4 г/моль

В окислительно-восстановительных реакциях молярные массы эквивалентов восстановителя и окислителя должны быть отнесены к числу электронов, участвующих в переносе заряда.

Например, реакция

5Fe²⁺ + MnO₄ ^- + 8H⁺ = 5Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4H₂O

состоит из полуреакций:

Fe²⁺- 1е^- = Fe³⁺

MnO₄ ^- + 8H⁺ + 5е^- = Mn^2+- + 4H₂O

Молярная масса эквивалента:

1) железа – М( Fe) = 55,85 г/моль;

2) перманганата калия – М( КMnO₄) = ·158,04 = 31,61 г/моль.

Таблица 4.1- Множители и приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц.

Приставка	Множитель	Приставка	Множитель
Гига	Г	10^9	деци	д	10^-1
мега	М	10^6	санти	с	10^-2
кило	к	10^3	милли	м	10^-3
гекто	г	10^2	микро	мк	10^-6
дека	да		нано	н	10^-9

Дата добавления: 2015-07-02