Способы выражения состава растворов

В химии применяются следующие способы выражения состава растворов: массовая доля, молярная, молярная концентрация эквивалента (нормальная), моляльная концентрация, а также мольная доля и титр.

Массовой долей называется отношение массы растворенного вещества к массе раствора.

Массовая доля может быть выражена в долях единицы, в процентах (%), промилле (‰) и миллионных долях (млн⁻¹ или ppm).

ω = m (в-ва) /m(р-ра)

ω % = ω · 100; ‰ = ω· 10³; млн⁻¹= ω· 10⁶

Концентрацией раствора называется количество (моль) растворенного вещества, содержащегося в определенном массовом или объемном количестве раствора или растворителя.

Молярная концентрация выражается числом молей растворенного вещества, содержащегося в 1 литре раствора [моль/л] или [М]..

С_М= n(в-ва)/V(р-ра) [моль/л];

n(в-ва) = m (в-ва) / М(в-ва)

. Раствор, содержащий 1 моль вещества в 1 л раствора, называется одномолярным (1М), 0,1 моля – децимолярным 0,1 М), 0,01 моля – сантимолярным (0,01 М).

Молярная концентрация эквивалента вещества (эквивалентная или нормальная) выражается числом моль эквивалентов растворенного вещества, содержащегося в одном литре раствора [моль-экв/л]; [моль/л] или [н]..

С_N = n_Э / V(р-ра) [н],

n_Э(в-ва) = m (в-ва) / М_Э(в-ва).

Раствор, содержащий 1 моль-экв. вещества в 1 л, называется однонормальным (1н), 0,1 моль-экв. -децинормальным (0,1 н), 0,01моль - экв.- сантинормальным 0,01 н).

Моляльная концентрация выражается числом молей растворенного вещества в одном килограмме растворителя [моль/кг].

Сm = n(в-ва)/·m(р-ля) [моль/кг].

Мольная доля (молярная доля) вещества в растворе определяется отношением числа молей данного вещества к сумме числа молей всех веществ, находящихся в растворе. n₁- n(в-ва), n₂ – n(р-ля), отсюда мольная доля вещества:

N₁= n₁ / n₁ + n_2.

Концентрацию иногда можно определить по таблице, зная плотность раствора.

Концентрацию раствора можно выразить титром.

Титр определяется числом граммов растворенного вещества, содержащегося в одном миллилитре раствора [г/мл]. Т= m (в-ва) / V(р-ра) [г/мл ]

Пример. Вычислить молярную концентрацию, молярную концентрацию эквивалентов и моляльную концентрацию фосфорной кислоты в 6%-ном растворе Н₃РО₄, плотность которого равна 1,031 г/см³.

Решение. Масса одного литра 6%-ного водного раствора фосфорной кислоты (Н₃РО₄): m (р-ра) = V; m (р-ра) = 1,031·1000=1031 г. Масса Н₃РО₄ в одном литре раствора оставляет

m(Н₃РО₄) = m(раствора)· ω;

ω = m₁(Н₃РО₄) / 100;

m(Н₃РО₄) = m(раствора)· m₁(Н₃РО₄) / 100

m₁(Н₃РО₄) – масса фосфорной кислоты в 100 г 6%-ного раствора

m(Н₃РО₄) = 1031  6 / 100 = 61,86 г.

Молярную концентрацию (молярность) вычисляем по формуле:

С_М = n(в-ва)/V(р-ра) = m(в-ва) / M(в-ва)·V(р-ра) [моль/л];

С_М(Н₃РО₄₎ = 61,86 / 98·1 = 0,63 моль/л.

Молярную концентрацию эквивалентов вещества (нормальность) определяем по формуле: С_N = n_Э/V(р-ра)= m(в-ва)/m_Э(в-ва)·V(р-ра),

m_Э (Н₃РО₄) = f_Э (Н₃РО₄) · М(Н₃РО₄) [г/моль];

m_Э (Н₃РО₄) = 1/3 · 98 = 32,66 г/моль

С_N = 61,86 / 32,66∙1 = 1,89 моль/л

Находим моляльность фосфорной кислоты в растворе:

Сm = m(в-ва)/М(в-ва)·m(р-ля) [моль/кг];

m(Н₂О) = 1031-61,86 = 969,14г =0,969 кг

Сm(Н₃РО₄ ) = 61,86 / 98·0,969 = 0,65 моль/кг (Н₂О).