Основные определения и термины
Имея дело с растворами, удобно называть один из компонентов растворителем, а другие компоненты – растворенными веществами. Рассмотрим пример: при смешении хлорида натрия (твердое вещество) с водой получается жидкий раствор. Поэтому вода – растворитель, хлорид натрия – растворенное вещество. Таким образом, растворителем называют компонент раствора, сохраняющий свое физическое состояние при образовании раствора. Если все компоненты раствора до перемешивания находятся в одинаковой фазе, растворителем называют тот компонент, который содержится в наибольшем количестве; остальные вещества называют растворенными веществами. Растворимость твердых веществ с повышением температуры большей частью увеличивается. Под концентрацией понимают количество вещества, растворенного в заданном объеме раствора или растворителя. Концентрацию раствора можно охарактеризовать качественно и количественно. Для качественного описания концентрации используются такие понятия, как разбавленный, концентрированный, ненасыщенный, насыщенный и пересыщенный раствор. Мерой растворимости вещества служит его концентрация его насыщенного раствора при данной температуре. Количественно растворимость принято выражать числом граммов вещества, которое при данной температуре можно растворить в 100 г растворителя. Это число называется коэффициентом растворимости или растворимостью вещества. Например, растворимость NaCl в воде при 20 оС составляет 36,0 г. Если при этой температуре в указанный раствор добавить еще некоторое количество NaCl, то добавленный избыток не растворится, а останется в виде осадка. Такой раствор называется насыщенным. Раствор, содержащий растворимое вещество в меньшем количестве, чем его содержится в насыщенном растворе (меньше, чем его растворимость), называется ненасыщенным. Пересыщенный раствор – раствор, в котором растворено количество вещества больше, чем его растворимость. О растворе с низкой концентрацией растворенного вещества принято говорить, как о разбавленном. Концентрированный раствор – раствор с высоким содержанием растворенного вещества. Растворы характеризуются молярной концентрацией, молярной, массовой, объемной долей растворимого вещества. В химических расчетах чаще всего применяется молярная концентрация. Молярную концентрацию раствора определяют как количество вещества, моль, растворенного в литре раствора: . (3.1) Единица молярной концентрации – моль/л. Молярная доля компонента раствора определяется уравнением . (3.2) Массовая доля – отношение массы растворенного вещества к объему раствора. Математическое определение массовой доли компонента раствора дается уравнением . (3.3) Объемная доля – количество объемов растворенного вещества в 100 объемах раствора. Например, указано, что растворимость водорода равна 0,0125; это означает, что в 100 л раствора содержится 0,0125 л водорода, или 12,5 мл. Единицы молярной, массовой, объемной доли – %, ‰, млн–1. Для обозначения молярной доли раствора обычно используется символ Х с индексом, указывающим компонент, о котором идет речь. Например, молярная доля НСl в растворе соляной кислоты записывается как ХНС1. Сумма молярных долей всех компонентов раствора должна быть равна единице. Моляльность определяется как количество растворенного вещества в килограмме растворителя. . (3.4) Единица моляльности – моль/кг. Иногда концентрацию раствора выражают через его плотность. Определенной плотности раствора чистого вещества при данной температуре соответствует определенное (известное) содержание вещества в нем. Например, раствор серной кислоты пл. 1,170 г/см3 при 20 оС содержит 24 % H2SO4. для определения концентрации раствора по его плотности пользуются справочными таблицами (прил. 1). Зная плотность раствора, по справочнику находят долю растворенного вещества в нем. Вычисляют концентрацию раствора. Для перехода от массы к объему можно воспользоваться формулой V = m / d , (3.6) где V, m , d – соответственно объем, масса и плотность. Вопросы для самостоятельной подготовки и контроля 1. Что такое растворитель? Растворенное вещество? 2. Как меняется растворимость большинства твердых веществ с повышением температуры? 3. Какие растворы называются насыщенными, ненасыщенными и пересыщенными? 4. Объясните, какие растворы называют разбавленными и концентрированными. 5. Что такое концентрация раствора? Как можно выразить концентрацию раствора? 6. Дайте определение массовой и объемной доли. Чем отличается массовая доля от объемной? 7. Какие растворы называются молярными? 8. Что означает молярная доля компонента раствора и как она определяется? 9. Что называется плотностью раствора? В каких единицах выражается плотность раствора? 10. Одинакова ли плотность растворов соляной кислоты различной концентрации? 11. Как, зная плотность раствора, определить долю вещества в нем? Решение типовых задач Задача 1.В 80 г воды растворено 4 г соли. Определить массу, г, в 100 г раствора и растворимость этой соли. Решение. Находим массу раствора: 80+4=84 г. 1. Определение массы соли в 100 г раствора:
2. Определение растворимости соли в 100 г раствора:
Задача 2.Вычислить массу и моляльность водного раствора H2SO4, плотность которого при 20 оС равна 1,303 г/см3. Решение. По справочной таблице (прил. 1) находим, что такой раствор содержит 40 % H2SO4; литр этого раствора весит 1303 г. Для вычисления массы H2SO4 составляем пропорцию:
Для вычисления моляльности раствора нужно вычислить число граммов H2SO4 в 1000 г воды (растворителя). Поскольку дан 40 %-й раствор, 40 г H2SO4 содержится в 60 г воды. Отсюда составляем пропорцию:
Так как 1 моль H2SO4 равен 98 г и в 1000 г (1 кг) раствора содержится 666,7 г H2SO4, то моляльность раствора: 666,7/98=6,8 моль/кг. Задача 3. В 250 мл раствора гидроксида кальция содержится 3,705 г Са(ОН)2. Вычислить молярную концентрацию этого раствора. Решение. Сначала вычислим, сколько граммов содержится
Молярную концентрацию определяем из следующего соотношения:
Задача 4.Вычислите молярную долю HCl в растворе с массовой долей HCl 36%. Решение. Допустим, что имеется 100 г раствора. Тогда в растворе должно содержаться 36 г HCl и 64 г Н2О.
Молярная доля, %, вычисляется по формуле (3.5) ХНС1=
Популярное: Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1541)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |