46) Способы выражения состава растворов.

Количественный состав раствора чаще всего выражается с помощью понятия «концентрации», под которым понимается содержание растворенного вещества (в определенных единицах) в единице массы или объема. Договорились растворенное вещество обозначать через X, а растворитель - через S. Чаще всего для выражения состава раствора используют мас­совую долю, молярную концентрацию (молярность) и мольную долю. Массовая доля - это отношение массы растворенного ве­щества к общей массе раствора. Для бинарного раствора:(1)

где ω(Х) - массовая доля растворенного вещества X; m(Х) масса растворенного вещества X, г; m(S) - масса растворителя S, г; m= [m(Х) + m(S)] - масса раствора, г. Массовую долю выражают в долях единицы или в процентах (например: ω = 0,01 или ω = 1%).Молярная концентрация (молярность) показывает число молей растворенного вещества, содержащегося в 1 литре раствора: С(Х) = v(Х) / V (2) где С(Х) - молярная концентрация растворенного вещества X, моль/л; v(Х) - количество растворенного вещества X, моль; V - объем раствора, л. Как следует из (2), молярная концентрация выражается в моль/л. Эта размерность иногда обозначается М, например: 2МNаОН. Мольная доля растворенного вещества - безразмерная вели­чина, равная отношению количества растворенного вещества к общему количеству веществ в растворе:   (3)

где N(Х) - мольная доля растворенного вещества X; v(Х) - количество растворенного вещества X, моль; v(S) - количество вещества растворителя S, моль. Нетрудно представить, что сумма мольных долей растворенного вещества и растворителя равна 1:                       

                                                            N(X) + N(S) = 1.                (4)

При решении многих задач полезно переходить от молярной концентрации к массовой доле, мольной доле и т.д. Например, молярная и процентная концентрации взаимосвязаны так:  C(X) = 10 ∙ ω(X) ∙ ρ / M(X),        (5)                                               ω(X) = C(X) ∙ M(X) / (10 ∙ ρ)              (6) где ω(Х) - массовая доля растворенного вещества, выраженная в %; М(Х) - молярная масса растворенного вещества, г/моль; р = m/(1000 V) - плотность раствора, г/мл. Очень часто концентрацию насыщенного раствора, наряду с вышеперечисленными характеристиками, выражают через так на­зываемый коэффициент растворимости или просто раствори­мость вещества. Отношение массы вещества, образующего насыщенный рас­твор при данной температуре, к массе растворителя называют коэффициентом растворимости: k_s = m_в-ва / m_{р-ля .} (7)  Растворимость вещества s показывает максимальную массу вещества, которая может раствориться в 100 г растворителя: s = (m_в-ва / m_р-ля) ∙ 100.              (8)

47) Особенности растворов солей, кислот и оснований

Особенности растворов солей, кислот и оснований

Различные соли, кислоты и основания при растворении в воде диссоциируют (распадаются) на ионы. Ион — заряженная отрицательно или положительно составная часть вещества. Положительно заряженный ион называется катионом, так как при пропускании через раствор постоянного тока он движется к катоду (отрицательному электроду). Отрицательно заряженный ион называется анионом по той же аналогии.

Кислота диссоциирует на катион водорода Н' и кислотный остаток — анион:

Стрелки указывают на то, что реакция идет в обоих направлениях.

Основание диссоциирует на катион и гидроксильную группу ОН':

Соль диссоциирует на катион металла (или какой-либо положительный ион) и кислотный остаток:

Практически полная диссоциация протекает в растворах сильных кислот, оснований, а также солей, образованных сильными кислотами и основаниями. Диссоциация же слабых кислот и оснований идет в значительно меньшей степени.

Все растворы характеризуются кислотностью, т. е. концентрацией водородных ионов. Изменение концентрации водородных ионов в растворе влияет на фотографические свойства раствора, такие, как скорость проявления, способность проявлять вообще, сохраняе­мость раствора.

Известно, что чистая вода диссоциирует на ионы водорода и гидроксила по уравнению:

Концентрации ионов водорода и гидроксила в воде одинаковы, следовательно, и реакция всей системы в целом нейтральная.

По величине электропроводности воды было найдено, что концентрация водородного иона составляет 1/10000000 грамм-иона на 1 л.

Для удобства пользуются не дробными числами, а десятичными логарифмами с обратным знаком. Например, концентрация водород­ных ионов [Н'] = 1/10000000 = 10-7. Десятичный логарифм этого числа (lg 10-7 = -7) с обратным знаком равен 7. Концентрация водородных ионов выражается так называемым водородным показателем и обозначается символом рН — сочетание первой буквы слова «pirissance» и символа водорода Н (Выражение концентрации водородных ионов логарифмом дробного числа с обратным знаком было предложено шведским химиком Соренсеном в 1909 году. Свою работу Соренсен написал на французском языке. По-французски слово «логарифм» — puissance.). Для воды рН = 7.

Нетрудно проследить, что если концентрация водородных ионов увеличивается, т. е. возрастает абсолютное число их в 1 л раствора, то водородный показатель рН уменьшает-

ся. Например, если в воду добавили кислоты и тем самым повысили концентрацию водородных ионов и она стала равна [Н] = 1/1000 = 10-3 грамм-ион на 1 л, то рН = — lg 10-3=3. Среда кислая.

Таким образом, по величине водородного показателя можно судить о кислотности (или щелочности) раствора. Если рН меньше 7, то раствор кислый, если рН больше 7, то раствор щелочной.