Способы выражения концентрации раствора

Важной характеристикой растворов служит их концентрация, которая выражает относительное количество компонентов в растворе. Различают массовые и объемные концентрации, размерные и безразмерные.

К безразмерным концентрациям (долям) относятся следующие:

Массовая доля растворенного вещества W (B) – отношение массы растворенного вещества к общей массе раствора, выражается в долях единицы или в процентах:

где m(B) и m(A) – масса растворенного вещества B и масса растворителя A.

Раствор вещества с массовой до­лей 0, 2 (20%) означает, что в 100 г раствора содержится 20 г вещества и 80 г растворителя. Такие растворы готовят взвешиванием раство­ренного вещества и растворителя.

Объемная доля растворенного вещества σ (B) – отношение объема растворенного вещества к общему объему раствора, выражается в долях единицы или объемных процентах, используется в случае газообразных систем:

где V_i – объем компонента раствора, V(B) – объем растворенного вещества B. Объемные проценты называют градусами.

Мольная доля растворенного вещества χ (B) – отношение количества молей растворенного вещества n к общему количеству молей в растворе, выражается в относительных единицах или процентах:

Сумма мольных долей k компонентов раствора χ _i равна единице

К размерным концентрациям относятся следующие концентрации:

Моляльность растворенного вещества C_m(B) определяется количеством растворенного вещества n(B) в 1 кг (1000 г) растворителя A, размерность моль/кг:

или

Раствор с концентрацией 0, 5 моль/кг называют 0, 5 моляльным.

Молярная концентрация вещества B в растворе Cм(B) – содержание количества растворенного n вещества B в единице объема раствора, размерность моль/дм³, или чаще моль/литр:

где μ (B) – молярная масса вещества B, V – объем раствора.

Раствор, в котором молярная концентрация растворенного вещества равна C (B) (моль/л), характеризуется молярноcтью, численно равной молярности раствора – М (после числа). Например, раствор с молярной концентрацией сульфата калия 1 моль/л может быть обозначен как 1М K₂SO₄ (одномолярный раствор сульфата калия в воде). Аналогичным образом записи 0, 1М, 0, 01М и 0, 001М означают соответственно деци-, санти- и миллимолярный растворы.

Моляльность, мольная доля и массовая доля широко применяются в физико-химических исследованиях, так как они не связаны с объемом раствора и не зависят от температуры. В аналитической химии для количественных определений часто пользуются титрованными растворами (растворами с известным титром), а также растворами с известной эквивалентной (нормальной) концентрацией.

Эквивалентная (нормальная) концентрация Сэ (молярная концентрация эквивалентов вещества B определяется числом эквивалентов растворенного вещества n_э в единице объема раствора, размерность моль-экв/литр:

где n_Э(B) – количество эквивалентов вещества, μ _Э – молярная масса эквивалента (эквивалентная масса).

Молярная масса эквивалента (эквивалентная масса) соотносится с молярной массой следующим образом:

для кислот: ;

для оснований: ;

для солей и оксидов: ,

где n_H+ – основность кислоты; n_OH- – кислотность основания; n_Me – число атомов металла в молекуле соли или оксида; B_Me – валентность металла.

Например:

μ	μ
μ	μ
μ	μ

Отсюда следует, что для кислот C_Э = C_M. n_H+; для оснований C_Э = C_M. n_OH-; для солей и оксидов C_Э = C_M. n_Me. B_Me.

Раствор, в котором эквивалентная концентрация растворенного вещества равна Сэ характеризуется нормальноcтью, обозначение нормальности раствора – н. (поcле числа). Например, раствор с эквивалентной концентрацией серной кислоты 1 моль-экв/л может быть обозначен как

1 н. H₂SO₄ (однонормальный раствор серной кислоты в воде).

Титр раствора вещества B определяется массой растворенного вещества, содержащегося в 1 мл раствора; T _B, г/мл:

, г/мл

Моляльность, мольная доля и массовая доля широко применяются в физико-химических исследованиях, так как они не связаны с объемом раствора и не зависят от температуры; объемные концентрации относятся к определенной температуре.