Способы выражения концентраций растворов

Объект изучения аналитической химии

Аналитическая химия - это наука о методах и приемах изучения качественного и количественного состава веществ. Она включает два больших раздела: качественный и количественный анализ.

Качественный анализ определяет, из каких составных частей состоит исследуемое вещество.

Количественный анализ устанавливает их точные весовые соотношения.

При проведении количественного анализа сейчас используются три группы методов:

- химические, основанные на знании химических свойств соединений и их растворов. К ним относят объемный, весовой и газовый анализы;

- физические, основанные на определении физических свойств веществ. Это спектральный и люминесцентный анализы;

-физико-химические. Например, хроматографический , колориметрический.

Самыми простыми являются химические методы количественного анализа.

Любой раствор характеризуется величиной концентрации.

Способы выражения концентраций растворов

Концентрации растворов могут быть выражены различными способами:

1. Массовая доля вещества (ω) - это отношение массы вещества к массе того, в чем это вещество содержится. Например, если вещество содержится в растворе, то

ω _{вещества} = m _{вещества}/ m _{раствора.}

2. Процентная концентрация (С%) численно равна массовой доле вещества в растворе, выраженной в процентах. Определяется по формуле:

С% _{вещества} = (m _{вещества}/ m _{раствора.}) _* 100%.

Величина процентной концентрации показывает сколько грамм вещества содержится в 100 г раствора. Например, известно С% (NaOH)= 30 % - это означает, что в 100 г щелочного раствора содержится 30 г чистого NaOH.

3. Молярная концентрация (С_М) – это отношение количества вещества (ν, моль) к объему раствора (V, литр), в котором это вещество содержится. Определяется по формуле:

С_М= ν / V, (моль/л).

Величина молярной концентрации показывает сколько моль вещества содержится в 1 литре раствора. Например, известно С_{М (КСl)} = 1,3 (моль/л) – это означает, что в 1 литре такого раствора содержится 1,3 моль хлорида калия.

4. Моляльная концентрация (Сm) - это отношение количества вещества (ν, моль) к массе растворителя, в которой это вещество содержится (m _{растворителя} , кг). Определяется по формуле:

Сm =ν / m _{растворителя} , (моль/кг)

Величина моляльной концентрации показывает, сколько моль вещества содержится в 1 килограмме растворителя. Например, известно С_{m (NaСl)} = 0,3 (моль/кг) – это означает, что в 1 кг воды содержится 1,3 моль хлорида натрия.

5. Титр (Т) раствора показывает сколько грамм вещества содержится в 1 мл раствора. Определяется по формуле:

Т = m _{вещества}/ V , (г /мл)

6. Мольная доля (γ) растворенного вещества в растворе показывает отношение количества растворенного вещества к суммарному количеству вещества всех составляющих раствора (и вещества и растворителя). Например: раствор поваренной соли состоит из NaCl и воды, тогда:

γ_NaCl = ν_NaCl /(ν_NaCl + ν _Н2О )

7. Нормальная концентрация (С_N, N) – это отношение числа эквивалентов (n) вещества к объему раствора (V, л.), в котором это вещество содержится. Определяется по формуле:

N= n / V , (экв/л).

Эквивалентом любого вещества называется такое его количество, которое в ходе химической реакции замещается одним молем атомов водорода. Масса одного эквивалента называется эквивалентной массой (Э), тогда число эквивалентов легко определить по формуле:

n = m / Э или n = N _* V

Определение эквивалентных масс соединений, участвующих в реакциях обмена, осуществляется по известным формулам:

Э _{кислоты} = М _{кислоты}/ основность кислоты. Например, для Н₂SO₄: Э = 98/2 =49 (г/экв).

Э _{основания} = М _{основания} / кислотность основания. Для NaOH: Э=40/1=40 (г/экв).

Э _соли = М _соли / (валентность металла _* число атомов металла). Например, для карбоната натрия (Na₂CO₃): Э _соли = 106 / 1_*2 =53 (г/экв).

Э _{оксида (ХО)} = М _оксида / (валентность элемента Х _* число атомов элемента Х). Например, для оксида алюминия (Al₂O₃): Э _оксида = 102 / 3_*2 = 17,2 (г/экв).