Теоретична частина. Концентрація – це найважливіша характеристика будь-якого розчину

Концентрація – це найважливіша характеристика будь-якого розчину. Вона визначає вміст речовини в одиниці маси або об'єму розчину (іноді розчинника).

ІЮПАК рекомендує використовувати кілька способів вираження кількісного складу розчинів, які ґрунтуються на сталості маси розчину, розчиненої речовини, розчинника чи об'єму розчину.

Способи вираження кількісного складу розчинів

1. Масова частка речовини в розчині – ω (X) – це відношення маси розчиненої речовини m(Х), що міститься в розчині, до загальної маси цього розчину m_РОЗЧ.

або ,

де Х – розчинена речовина; m(X) – маса речовини, г; m_РОЗЧ. – маса розчину, г.

Одиниця вимірювання відносна. Допускається виражати масову частку речовини у частках одиниці або відсотках. ω (X) в % називається також відсотковою концентрацією й дорівнює масі речовини в 100 г розчину.

2. Молярна частка розчиненої речовини X у розчині — це відношення кількості речовини X (в молях), що міститься у цьому розчині, до загальної кількості речовин у розчині (в молях).

,

де χ (X)- молярна частка розчиненої речовини Х; n(X) – кількість моль розчиненої речовини Х; n(Y) – кількість моль розчинника Y; m(X) – маса речовини, М(X) – молярна маса речовини, г/моль; m(Y) – маса розчинника, М(Y) – молярна маса розчинника, г/моль.

Одиниця вимірювання відносна. Допускається виражати молярну частку в таких же одиницях, як і масову частку розчиненої речовини у розчині.

3. Молярна концентрація речовини X у розчині — це відношення кількості речовини n(X), що міститься у розчині, до об'єму (V_РОЗЧ.) цього розчину.

Молярна концентрація речовини показує скільки моль розчиненої речовини міститься в 1 дм³ розчину.

В СІ основною одиницею молярної концентрації є моль/м³, а для практичного користування — моль/дм³ або моль/л.

,

де Х – розчинена речовина; n(Х) – кількість речовини, моль; m(X) – маса речовини, М(X) – молярна маса речовини, г/моль; V_РОЗЧ. – об'єм розчину, л.

Розчин з молярною концентрацією розчиненої речовини, яка дорівнює:

1моль/дм³, називається одномолярним розчином (1М розчин);

0, 1 моль/дм³ називається децимолярним розчином (0, 1 М розчин);

0, 01 моль/дм³, називається сантимолярним (0, 01 М розчин);

0, 001 моль/дм³ називається мілімолярним (0, 001 М розчин).

Для розчинів і газів дозволяється також позначення молярної концентрації речовини за допомогою квадратних дужок, в яких записується формула відповідної речовини.

Наприклад, [О₂] = 0, 01 моль/дм³.

4. Молярна концентрація еквівалентів у розчині або нормальна концентрація (застаріла назва „еквівалентна” концентрація) — це відношення кількості моль еквівалентів (n_Е(Х)) у розчині до об'єму цього розчину (V_РОЗЧ.).

,

де Х – розчинена речовина; n_Е(Х) – кількість речовини еквівалента, моль; m(X) – маса речовини, М_Е(X) – молярна маса еквівалентів речовини, г/моль; V_{РОЗЧ .} – об'єм розчину, л.

Одиниця вимірювання молярної концентрації еквівалентів є моль/м³, а для практичного користування — моль/дм³ або моль/л.

За рекомендаціями ІЮПАК, якщо 1 моль речовини еквівалентів розчинено в 1дм³ розчину, то саме цей розчин можна назвати нормальним розчином.

Розчин концентрацією речовини С_Н(Х) = 1моль/дм³ називається однонормальним розчином речовини X, тобто розчин, що містить 1 моль-еквівалент речовини в 1дм³;

з С_Н(Х) = 0, 1моль/дм³ - децинормальним розчином;

з С_Н(Х) = 0, 01 моль/дм³ — сантинормальним розчином;

з С_Н(Х) = 0, 001 моль/дм³ — мілінормальним розчином речовини X.

Замість позначення одиниці вимірювання кількості речовини еквівалентів моль/дм³ допускається скорочення н. або N.

Між молярною концентрацією речовини X у розчині і нормальною концентрацією речовини X у розчині є зв'язок:

Наприклад: 1 М розчин Н₂SO₄ відповідає 2н. розчину Н₂SO₄ (Z= 2); 0, 06 М розчин Н₂SO₄ відповідає 0, 12 н. розчину Н₂SO₄ (Z= 2); 0, 1 н. розчин KMnO₄ (KMnO₄ = 5) відповідає 0, 02 М розчину KMnO₄.

5. Моляльність розчиненої речовини в розчині (застаріла назва „моляльна концентрація” розчиненої речовини) – це відношення кількості речовини n(X) (в молях), що міститься у розчині, до маси m розчинника Y (в кг) цього розчину:

.

Одиниця вимірювання моль/кг.

6. Титр розчину – це маса речовини Х, яка міститься в одному см³ розчину.

Одиниці вимірювання: кг/см³, для практичного користування г/см³, г/мл (остання – несистемна).