Единицы количества вещества и разные способы выражения концентраций растворов. Формулы для расчетов

Единицы количества вещества.

Один моль – единица количества вещества. Это такое количество вещества, которое содержит столько условных частиц, сколько атомов содержится в 0,012 кг углерода – 12, т.е. 6,02045·10²³. Условной частицей может быть молекула, ион, электрон, группа частиц (радикал, функциональная группа, часть молекулы). Для обозначения количества молей вещества используется символ «n».

Молярная масса имеет размерность: г/моль.

*Например: n(1/5 КMnO₄ или n(e)=1 моль=6,02045·10²³ электронов.

Молярная масса (М) – это масса одного моля вещества. Если имеется вещество с массой m, то

М=m/n

Численно молярная масса равна относительной молекулярной массе.

Относительная молярная масса M_r – безразмерная величина, её вычисляют по таблицам атомных масс элементов.

Молярный объём V_o – это объём одного моля вещества при нормальных условиях (Р=101,3 кПа, Т=298 К).

V_o используют при расчётах с газами.

V_o = 22,4 л·моль^-1.

Молярная концентрация – отношение числа молей растворённого вещества к объёму раствора. Молярную концентрацию выражают в моль·дм^-3 или моль·л^-1 (моль растворённого вещества в литре раствора сокращённо обозначают М).

*Например: n(1/5 KMnO₄)=0,05 моль=6,02045∙10²³∙0,05 условных частиц 1/5 KMnO₄ или n(ē)=1 моль=6,02045·10²³ электронов.

В объемных методах количественного анализа концентрацию удобно выражать в единицах нормальности, титра и титра по определяемому веществу.

Нормальность C(I/ZA) – число молей эквивалентов растворенного вещества А в одном литре раствора (моль/л).

Титр [Т(А)] – масса растворенного вещества А в граммах в одном миллилитре раствора этого вещества (г/мл).

Титр по определяемому веществу В – Т_А/В, показывает, сколько граммов вещества В можно оттитровать одним миллилитром рабочего раствора вещества А.

Массу растворенного вещества А в граммах (m(А)) можно выразить следующим образом:

m(A)=(C(1/Z·A)·V(A)·M(1/Z·A))/1000=Т(А)·V(A)=(C(A)·V(A)·M(A))/1000= =(ω(A)·V(A)·ρ)/100=(C1/Z₂B)·(VB)·M(1/Z₁A)/1000,

где ω(А)-процентная концентрация раствора вещества А;

ρ – плотность раствора вещества А, г/мл;

С(А) – молярная концентрация раствора, моль/л.

Для перевода одних способов выражения концентраций растворов в другие можно пользоваться следующими формулами:

1) С(А)=(ω·ρ·10)/М_А;

2) С(1/Z·A)=ω(A)ρ·10)/M(1/ZA);

3) Т(A)=C(1/ZA)·M(1/ZA)/1000;

4) Т(A/B)=Т(А)·М(1/Z₂·B)/M(1/Z₁·A)=C(1/Z₁·A)·M(1/Z₂·B)/1000;

5) C(1/Z·A)=Z·C(A).

1. Метод кислотно–основного титрования

Методом нейтрализации называется объемный анализ, в котором используются реакции:

кислота	+	основание	→	соль	+	вода;
кислота1	+	соль2	→	соль1	+	кислота2
основание1	+	соль2	→	соль1	+	основание2

При приливании рабочего раствора (обычно сильной кислоты или сильной щелочи) к испытуемому раствору (титровании) в реакционной смеси меняется рН раствора. Для фиксирования конечной точки титрования, которая находится вблизи точки эквивалентности, применяются рН-индикаторы. Это слабые органические кислоты (HInd) или слабые органические основания (IndOН), ионы и недиссоциированные молекулы которых имеют разную окраску. Цвет индикатора меняется при изменении величины рН в титруемом растворе в результате сдвига равновесия в правую или левую сторону

HInd ↔ H⁺ + Ind^-

окраска I окраска 2

В каждом конкретном титровании для фиксирования точки эквивалентности применяют тот индикатор, область перехода окраски которого (рК ± I) и показатель титрования (рТ) (то значение рН, при котором заканчивается титрование с данным индикатором, называется показателем титрования и обозначается через рТ ) совпадают с областью скачка величины рН на кривой титрования. При титровании около точки эквивалентности от одной капли рабочего раствора происходит резкое изменение величины рН титруемого раствора, тогда окраска индикатора, меняется тоже скачком. Это дает возможность довольно точно фиксировать конец титрования (с наименьшей погрешностью). Наибольшее применение имеют индикаторы метилоранж (рТ = 4) и фенолфталеин.(рТ= 8 - 9).

Чтобы скачок рН на кривой титрования был достаточной величины (2-6 единиц), рабочими должны быть 0,1н растворы сильных кислот и оснований.