Концентрация

Что обозначается этими величинами в химии?
ω, См, X

Цели урока:
расширить и систематизировать представления о способах выражения концентрации растворов;
изучить новые способы выражения концентраций растворов;
учиться применять полученные теоретические знания при решении задач;
развивать интеллектуальные умения и навыки.

Концентрация — величина, характеризующая количественный состав раствора.
Согласно правилам ИЮПАК, концентрацией растворённого вещества (не раствора) называют отношение количества растворённого вещества или его массы к объёму раствора (моль/л, г/л), то есть это соотношение неоднородных величин. Те величины, которые являются отношением однотипных величин (отношение массы растворённого вещества к массе раствора, отношение объёма растворённого вещества к объёму раствора) правильно называть долями.
Однако на практике для обоих видов выражения состава применяют термин концентрация и говорят о концентрации растворов.

Способы выражения концентрации растворов
1 Массовая доля (весовые проценты,
процентная концентрация)
2 Объёмная доля
3 Молярность (молярная концентрация)
4 Мольная доля
5 Моляльность (моляльная концентрация)
6 Титр раствора
7 Нормальность (молярная концентрация эквивалента)
8 Растворимость вещества

Процентная концентрация, массовая доля растворённого вещества
Массовая доля растворённого вещества-это отношение массы растворённого вещества к массе раствора.
Для расчёта процентной концентрации используется формула:
Раствор состоит из растворённого вещества и растворителя. Массу раствора можно определить по формуле:

В бинарных растворах часто существует однозначная зависимость между плотностью раствора и его концентрацией (при данной температуре). Это даёт возможность определять на практике концентрации важных растворов с помощью денсиметра (спиртометра, сахариметра, лактометра). Некоторые ареометры проградуированы не в значениях плотности, а непосредственно концентрации раствора (спирта, жира в молоке, сахара). Часто для выражения концентрации (например, серной кислоты в аккумуляторах) пользуются просто их плотностью. Распространены ареометры предназначенные для определения концентрации растворов веществ.

Зависимость плотности растворов H2SO4 от её массовой доли в водном растворе при 20°C

Объёмная доля
Объемная доля — отношение объёма растворённого вещества к объёму раствора. Объёмная доля измеряется в долях единицы или в процентах.
где: V (в-ва) — объём растворённого вещества, л;
V(р-ра) — общий объём раствора, л.
Как было указано выше, существуют ареометры, предназначенные для определения концентрации растворов определённых веществ. Такие ареометры проградуированы не в значениях плотности, а непосредственно концентрации раствора.

Молярность
(молярная концентрация)
Молярность — число молей растворённого
вещества в единице объёма раствора.
где ν- количество растворённого вещества, моль;
V- объём раствора, л
Молярность чаще выражают в моль/л или ммоль/л. Возможны следующие обозначения молярной концентрации - С, См, М.
Так, раствор с концентрацией 0,5 моль/л называют 0,5-молярным (0,5М).

Мольная доля
Мольная доля (X) — отношение количества молей данного компонента к общему количеству молей всех компонентов. Мольную долю выражают в долях единицы.
X = ν(в-ва)\ ∑ν(в-в)
ν — количество компонента, моль;
∑ν — сумма количеств всех компонентов,
моль.

Моляльность
(моляльная концентрация)
Моляльность — число молей растворённого вещества в 1кг растворителя.
Измеряется в моль/кг, Так, раствор с концентрацией
0,5 моль/кг называют 0,5-моляльным.
Св = ν /m(р-ля),
где: ν— количество растворённого вещества, моль;
m (р-ля) — масса растворителя, кг.
Следует обратить особое внимание, что несмотря на сходство названий, молярность и моляльность величины различные. Прежде всего, при выражении концентрации в моляльности, в отличие от молярности, расчёт ведут на массу растворителя, а не на объём раствора. Моляльность, в отличие от молярности, не зависит от температуры.

Титр раствора
Титр раствора — масса растворённого вещества в
1 мл раствора. Т=m(в-ва)/V(р-ра),
где: m(в-ва) — масса растворённого вещества, г;
V(р-ра) — общий объём раствора, мл;
В аналитической химии обычно концентрацию титранта пересчитывают применительно к конкретной реакции титрования таким образом, чтобы объём использованного титранта непосредственного показывал массу определяемого вещества; то есть титр раствора показывает, какой массе определяемого вещества (в граммах) соответствует 1 мл титрованного раствора.

Нормальность (молярная концентрация эквивалента)
Нормальность (Сн)— число эквивалентов данного вещества в одном литре раствора. Нормальность выражают в моль-экв/л. Часто концентрацию таких растворов выражают как «н». Например, раствор содержащий 0,1 моль-экв/л называют децинормальным и записывают как 0,1н.
Сн =Э/ V (р-ра), где:
Э — эквивалент, моль-экв;
V — общий объём раствора, л;
Сн(щёлочи) ∙V(щёлочи)= Сн(кислоты)∙ V(кислоты)

Коэффициент растворимости
Очень часто концентрацию насыщенного раствора, наряду с вышеперечисленными характеристиками, выражают через так называемый коэффициент растворимости или просто растворимость вещества.
Отношение массы вещества, образующего насыщенный раствор при данной температуре, к массе растворителя называют коэффициентом растворимости:
Кр = m(в-ва) / m(р-ля)
Растворимость вещества показывает максимальную массу вещества, которая может раствориться в 100 г растворителя:
р = (mв-ва / mр-ля) ∙ 100%

Задачи
1.Определите молярную концентрацию хлорида натрия в 24%-ном растворе его плотностью
1,18 г/мл. (Ответ - 4,84 М )
2. Определите молярную концентрацию соляной кислоты в 20%-ном растворе плотностью 1,098. (Ответ - 6М)
3. Определите молярную концентрацию азотной кислоты в 30%-ном растворе ее плотностью 1,18 г/мл. (Ответ - 5,62 М )
4. Вычислите массовую долю гидроксида калия в водном растворе с концентрацией 3М и плотностью 1,138 г/мл. (Ответ - 15 %)
5. Сколько мл 56 %-ного раствора серной кислоты ( плотность-1,46г/мл) нужно для приготовления 3 л 1М раствора? (Ответ - 360 мл)