Концентрации растворов и эквиваленты веществ

Нормальная концентрация (N)
N– определяет число грамм-эквивалентов (г-экв) растворенного вещества в 1 л раствора.
Нормальная концентрация так же может быть выражена в мг-экв/л, мкг-экв/л.
Примеры. Приготовить 1 N HCI and 1 N H2SO4.
Решение. Для приготовления 1N HCI требуется 1 г-экв соляной кислоты, который определяется как (1+35,5)=36,5 г соляной кислоты.
Для приготовления 1 N H2SO4 необходимо взять 1 г-экв серной кислоты, который определяется как (2+32+64)/2=98/2 =49г серной кислоты.
Таким образом, для приготовления растворов в нормальной концентрации, необходимо учитывать эквивалент данного вещества (Э) и определять число эквивалентов этого вещества (n)

Определение эквивалентов различных веществ (Э)
Один грамм-эквивалент вещества численно равен его эквиваленту, выраженному в граммах. Наиболее часто единица измерения эквивалента выражается следующим образом: Э=[Г/Г-ЭКВ], либо [мг/мг-экв].
Число эквивалентов (n, мг-экв), если вещество дается в массовых единицах (m), определяется по формуле : n=m/Э, [мг/мг/мг-экв]=[мг-экв].
Число эквивалентов (n), если вещество дается в виде концентрации (С, мг/л), определяется по формуле : n =С/Э [мг/л/мг/мг-экв]=[мг-экв/л].
Если известно число эквивалентов какого-либо вещества и найден его эквивалент, то концентрацию раствора определяют по формуле: С= n*Э, [мг-экв/л*мг/мг-экв]=[мг/л].
Расчет эквивалентов кислот производится следующим образом.
Э кислоты =М/а, здесь М - молекулярная масса кислоты,
а – число ионов Н+ в кислоте.
фосфорной ЭH3PO4= (3 + 31 + 64)/3= 98/3=32,66
азотной ЭHNO3=(1+14+48)/1=63/1=63
серной ЭH2SO4 =(2+32+64)/2 = 98/2=49

Определение эквивалентов различных веществ (Э)
Расчет эквивалентов оснований производится следующим образом.
Э основания = М/b, здесь М - молекулярная масса основания,
b – число гидроксильных ионов (ОН-) в основании.
Э Mg(OH)2 =(24+17*2)/2=58/2=29
Э NaOH = (23+16+1)/1=40/1=40

Определение эквивалентов различных веществ (Э)
Расчет эквивалентов солей производится следующим образом.
Э соли = М/n*m, где М – молекулярная масса соли,
n – число ионов металла в соли,
m – валентность металла. М(SO4)2- =32+16*4=96
Эквиваленты солей:
сернокислое железо ЭFe2(SO4)3 =(56*2+96*3)2*3=66,67.
хлористый кальций Э CaCI2 =(40+35,5*2)/2*1=55,5
xлористый натрий Э NaCI = (23+35,5)/1*1=58,5
сульф. алюм. ЭAI2(SO4)3 =(26*2+96*3)/3*2=(54+288)/3*2=342/3*2=57

Процентная концентрация (ПК)
ПК – показывает содержание растворенного вещества в 100 единицах массы раствора, причем количество растворенного вещества и раствора берутся в одних и тех же весовых единицах.
Пример. Раствор гидроксида калия (КОН) 25 % концентрации содержит 25 г данного вещества и 75 г воды. Всего 100 г раствора.
Или 25 мг КОН в 100 мг раствора.
Весовая концентрация (ВК)
ВК- это количество растворенного вещества в единице объема раствора. Это может быть г/л, мг/л, кг/м3 , г/мл (титр раствора)

Решение типовых задач
Нахождение эквивалентов различных веществ
Задача №1. Сколько мг-экв содержится в 5,55 г CaCI2 ; 6,66 мг Fe2 (SO4 )3
348,36 мг K 2HPO 4 ; 0,286 мг Na2 CO3 *10 H2O
Решение : Находим эквиваленты соответствующих соединений.
Э CaCI2 =(40+35,5*2)/2*1=55,5
ЭFe2(SO4)3 =(56*2+96*3)2*3=66,67.
Э K 2HPO 4 = (39*2+1+31+16*4)/2=(78+1+31+64)/2= 87
ЭNa2CO3*10H2O =(23*2+12+16*3+10*18)/2=(46+12+48+180)/2=143
Определяем число эквивалентов соответствующих соединений (n) в мг-экв. nCaCI2=5550/55,5=100, n Fe2(SO4)3 =6,66/66,67=0,1
n K2HPO 4 =348,36/87=4, n Na2CO3*10H2O =0,286/143=0,002=2*10-3
Задание №1: найти эквиваленты различных соединений ( не менее 4). Соединения и их численные значения обучающийся задает самостоятельно.

Решение типовых задач
Определение правильности выполнения анализа природной воды.
Данный вид анализа основывается на положении: сумма мг-экв/л катионов природной воды (nкатионов ) должна быть равна сумме мг-экв/л анионов
(nанионов ).
Задача №2. При анализе природной воды получены следующие результаты. концентрация катионов (мг/л): Na+ - 54,74 Ca2+ - 68,3 Mg2+ - 24,3 NH4+ - 12,3.
концентрация анионов (мг/л): SO42- - 180,3 CI- - 63,2 NO2- -3,8 NO3- - 14,7.
Щелочность (Щ) обусловлена, в основном, бикарбонатным ионом (НСО3- )
Щ=2,78 мг-экв/л. Щелочность относят к анионам. Жесткость общая– 5,38 мг-экв/л.
Проверить точность выполнения анализа и вычислить величину относительной ошибки измерения.