Теория електролітичної дисоціації

Теория електролітичної диссоциации

Концентрация растворов.

Способы висловлювання концентрації растворов.

Существуют різні способи висловлювання складу розчину. Найчастіше використовують масову частку растворённого речовини, молярную і нормальну концентрацию.

Массовая частка растворённого речовини w (B) — це безрозмірна величина, рівна відношенню маси растворённого речовини до спільної масі розчину m :

w (B)= m (B) / m.

Массовую частку растворённого речовини w (B) зазвичай висловлюють в частках одиниці чи відсотках. Наприклад, масова частка растворённого речовини — CaCl2 у питній воді дорівнює 0,06 чи 6%. Це означает, что в розчині хлориду кальцію масою 100 р міститься хлорид кальцію масою 6 р і вода масою 94 г.

Пример.

Сколько грам сульфату натрію та води треба задля приготування 300 р 5% раствора?

Решение.

m (Na2SO4) = w (Na2SO4) / 100 = (5 • 300) / 100 = 15 г где w (Na2SO4) — масова частка у %,.

m — маса розчину в г.

m (H2O) = 300 р — 15 р = 285 г.

Таким чином, на приготування 300 р 5% розчину сульфату натрію треба взяти 15 р Na2SO4 і 285 р воды.

Молярная концентрація C (B) показує, скільки міль растворённого речовини міститься у 1 літрі раствора.

C (B) = n (B) / V = m (B) / (M (B) • V),.

где М (B) — молярная маса розчиненої речовини г/моль.

Молярная концентрація вимірюється в моль/л і позначається «M ». Наприклад, 2 M NaOH — двухмолярный розчин гидроксида натрію. Один літр такого розчину містить 2 міль речовини чи 80 р (M (NaOH) = 40 г/моль).

Пример.

Какую масу хромату калію K2CrO4 треба взяти на приготування 1,2 л 0,1 М раствора?

Решение.

M (K2CrO4) = C (K2CrO4) • V • M (K2CrO4) = 0,1 моль/л • 1,2 л • 194 г/моль «23,3 г.

Таким чином, на приготування 1,2 л 0,1 М розчину треба взяти 23,3 гK2CrO4 і розчинити у питній воді, а обсяг довести до 1,2 литра.

Концентрацию розчину можна сформулювати кількістю молей растворённого речовини в 1000 р розчинника. Такий вираз концентрації називають молярностью раствора.

Нормальность розчину позначає число грамм-эквивалентов даного речовини щодо одного літрі розчину чи число миллиграмм-эквивалентов щодо одного мілілітрі раствора.

Грамм — еквівалентом речовини називається кількість грамів речовини, чисельно однакову його еквівалентом. Для складних речовин — на цю кількість речовини, відповідне безпосередньо чи опосередковано при хімічних перетвореннях 1 грамові водню чи 8 грамам кислорода.

Эоснования = Моснования / число замещаемых у реакції гідроксильних групп Экислоты = Мкислоты / число замещаемых у реакції атомів водорода Эсоли = Мсоли / твір числа катионів з його заряд Пример.

Вычислите значення грамм-эквивалента (г-экв.) сірчаної кислоти, гидроксида кальцію і сульфату алюминия.

Э H2SO4 = М H2SO4 / 2 = 98 / 2 = 49 г Э Ca (OH)2 = М Ca (OH)2 / 2 = 74 / 2 = 37 г Э Al2(SO4)3 = М Al2(SO4)3 / (2 • 3) = 342 / 2= 57 г Величины нормальності позначають буквою «М ». Наприклад, децинормальный розчин сірчаної кислоти позначають «0,1 М розчин H2SO4 ». Оскільки нормальність може бути оцінена лише даної реакції, в різних реакціях величина нормальності один і тієї самої розчину може бути неоднаковою. Так, одномолярный розчин H2SO4 буде однонормальным, що він призначається для реакції зі щёлочью з освітою гидросульфата NaHSO4, і двухнормальным у реакції з освітою Na2SO4.

Пример.

Рассчитайте молярность і нормальність 70%-ного розчину H2SO4 (r = 1,615 г/мл).

Решение.

Для обчислення молярности і нормальності треба знати число грамів H2SO4 один л розчину. 70% -ный розчин H2SO4 містить 70 р H2SO4 м розчину. Це вагове кількість розчину займає объём.

V = 100 / 1,615 = 61,92 мл Следовательно, один л розчину міститься 70 • 1000 / 61,92 = 1130,49 р H2SO4.

Отсюда молярность даного розчину дорівнює: 1130,49 / М (H2SO4) =1130,49 / 98 =11,53 M.

Нормальность цього розчину (вважаючи, що кислота використовують у реакції як двухосновной) дорівнює 1130,49 / 49 =23,06 H.

Пересчет концентрацій розчинів лише з одиниць на другие.

При перерахунку відсоткової концентрації в молярную і навпаки, пам’ятаймо, що відсоткова концентрація розраховується на певну масу розчину, а молярная і нормальна — на обсяг, для перерахунку треба зазначити щільність розчину. Якщо ми позначимо: з — відсоткова концентрація; M — молярная концентрація; N — нормальна концентрація; е — еквівалентна маса, r — щільність розчину; m — мольная маса, то формули для перерахунку з відсоткової концентрації будуть следующими:

M = (з • p • 10) / m.

N = (з • p • 10) / э Этими ж формулами можна скористатися, коли потрібно перелічити нормальну чи молярную концентрацію на процентную.

Пример.

Какова молярная і нормальна концентрація 12%-ного розчину сірчаної кислоти, щільність якого р = 1,08 г/см3?

Решение.

Мольная маса сірчаної кислоти дорівнює 98. Следовательно,.

m (H2SO4) = 98 і э (H2SO4) = 98: 2 = 49.

Подставляя необхідні значення формули, получим:

а) Молярная концентрація 12% розчину сірчаної кислоти равна.

M = (12 • 1,08 • 10) / 98 = 1,32 M.

б) Нормальна концентрація 12% розчину сірчаної кислоти равна.

N = (12 • 1,08 • 10) / 49 = 2,64 H.

Иногда в лабораторної практиці доводиться перераховувати молярную концентрацію в нормальну і навпаки. Якщо еквівалентна маса речовини дорівнює мольной масі (Наприклад, для HCl, KCl, KOH), то нормальна концентрація дорівнює молярной концентрації. Так, 1 зв. розчин соляної кислоти буде одночасно 1 M розчином. Проте більшості сполук еквівалентна маса не дорівнює мольной і, отже, нормальна концентрація розчинів цих речовин не дорівнює молярной концентрации.

Для перерахунку з однієї концентрації до іншої можна використовувати формулы:

M = (N • Еге) / m.

N = (M • m) / Э Пример.

Нормальная концентрація 1 М розчину сірчаної кислоты.

N = (1 • 98) / 49 = 2 H.

Пример.

Молярная концентрація 0,5 зв. Na2CO3.

M = (0,5 • 53) / 106 = 0,25 M.

Упаривание, розведення, концентрування, змішування растворов.

Имеется mг вихідного розчину з масової часткою розчиненої речовини w1 і щільністю r1.

Упаривание раствора.

В результаті упаривания вихідного розчину його маса зменшилася на Dm р. Визначити масову частку розчину після упаривания w2.

Решение.

Исходя з визначення масової частки, одержимо висловлювання для w1 і w2 (w2 > w1):

w1 = m1 / m.

(где m1 — маса розчиненої речовини в вихідному растворе).

m1 = w1 • m.

w2 = m1 / (m — Dm) = (w1 • m) / (m — Dm).

Пример.

Упарили 60 р 5%-ного розчину сульфату міді до 50 р. Визначте масову частку солі в отриманому растворе.

m = 60 р; Dm = 60 — 50 = 10 р; w1 = 5% (чи 0,05).

w2 = (0,05 • 60) / (60 — 10) = 3 / 50 = 0,06 (чи 6%-ный) Концентрирование раствора.

Какую масу речовини (X р) треба додатково розчинити в вихідному розчині, щоб приготувати розчин з масової часткою розчиненої речовини w2?

Решение.

Исходя з визначення масової частки, складемо вираз для w1 і w2:

w1 = m1 / m2,.

(где m1 — маса речовини в вихідному растворе).

m1 = w1 • m.

w2 = (m1+x) / (m + x) = (w1 • m + x) / (m+x).

Решая отримане рівняння щодо x получаем:

w2 • m + w2 • x = w1 • m + x.

w2 • m — w1 • m = x — w1 • x.

(w2 — w1) • m = (1 — w2) • x.

x = ((w2 — w1) • m) / (1 — w2).

Пример.

Сколько грамів хлористого калію треба розчинити в 90 р 8%-ного розчину цієї солі, щоб розчин став 10%-ным?

m = 90 г.

w1 = 8% (чи 0,08), w2 = 10% (чи 0,1).

x = ((0,1 — 0,08) • 90) / (1 — 0,1) = (0,02 • 90) / 0,9 = 2 г.

Смешивание розчинів з різними концентрациями.

Смешали m1 грамів розчину № 1 з масової часткою речовини w1 і m2 грамів розчину № 2 з масової часткою речовини w2. Утворився розчин (№ 3) з масової часткою розчиненої речовини w3. Як ставляться друг до друга маси вихідних растворов?

Решение.

Пусть w1 > w2, тоді w1 > w3 > w2. Маса розчиненої речовини в розчині № 1 становить w1 • m1, в розчині № 2 — w2 • m2. Маса що утворився розчину (№ 3) — (m1 — m2). Сума мас розчиненої речовини в розчинах № 1 і № 2 дорівнює масі цієї речовини в нинішньому розчині (№ 3):

w1 • m1 + w2 • m2 = w3 • (m1 + m2).

w1 • m1 + w2 • m2 = w3 • m1 + w3 • m2.

w1 • m1 — w3 • m1 = w3 • m2 — w2 • m2.

(w1- w3) • m1 = (w3- w2) • m2.

m1 / m2 = (w3 — w2) / (w1- w3).

Таким чином, маси смешиваемых розчинів m1 і m2 назад пропорційні разностям масових часткою w1 і w2 смешиваемых розчинів та масової частки суміші w3. (Правило смешивания).

Для полегшення використання правила змішування застосовують правило хреста :

.

m1 / m2 = (w3 — w2) / (w1 — w3).

Для цього з діагоналі з більшого значення концентрації віднімають меншу, отримують (w1 — w3), w1 > w3 і (w3 — w2), w3 > w2. Потім становлять ставлення мас вихідних розчинів m1 / m2 і вычисляют.

Пример.

Определите маси вихідних розчинів із масовими частками гидроксида натрію 5% і 40%, якщо їх змішуванні утворився розчин масою 210 р з масової часткою гидроксида натрію 10%.

.

5 / 30 = m1 / (210 — m1).

1/6 = m1 / (210 — m1).

210 — m1 = 6m1.

7m1 = 210.

m1 =30 р; m2 = 210 — m1 = 210 — 30 = 180 г Разбавление раствора.

Исходя з визначення масової частки, одержимо висловлювання для значень масових часткою розчиненої речовини в вихідному розчині № 1 (w1) і отриманому розчині № 2 (w2):

w1 = m1 / (r1 • V1) звідки V1= m1 /(w1 • r1).

w2 = m2 / (r2 • V2).

m2 = w2 • r2 • V2.

Раствор № 2 отримують, розбавляючи розчин № 1, тому m1 = m2. У формулу для V1 слід підставити вираз для m2. Тогда.

V1= (w2 • r2 • V2) / (w1 • r1).

m2 = w2 • r2 • V2.

или.

w1 • r1 • V1 = w2 • r2 • V2 m1(раствор) m2(раствор).

m1(раствор) / m2(раствор) = w2 / w1.

При тому ж кількості розчиненої речовини маси розчинів та його масові частки назад пропорційні друг другу.

Пример.

Определите масу 3%-ного розчину пероксиду водню, який виникає разбавлением водою 50 р його 3%-ного раствора.

m1(раствор) / m2(раствор) = w2 / w1.

50 / x = 3 / 30.

3x = 50 • 30 = 1500.

x = 500 г Последнюю завдання можна також ознайомитися вирішити, використовуючи «правило хреста » :

.

3 / 27 = 50 / x.

x = 450 р воды.

450 р + 50 р = 500 р

Список литературы

Для підготовки даної праці були використані матеріали із російського сайту internet.