Что такое молярная концентрация эквивалента

Способы выражения концентрации

Существует множество способов измерить концентрацию раствора. Это так называемые способы выражения концентрации раствора.

Концентрация раствора — это количество вещества, находящегося в единице объема или массы раствора.

Что такое раствор

Среди окружающих нас веществ, лишь немногие представляют собой чистые вещества. Большинство являются смесями, состоящими из нескольких компонентов, которые могут находиться в одном или различных фазовых состояниях.

Смеси, имеющие однородный состав являются гомогенными, неоднородный состав – гетерогенными.

Иначе, гомогенные смеси, называют растворами, в которых одно вещество полностью растворяется в другом (растворителе). Растворитель – это тот компонент раствора, который при образовании раствора сохраняет свое фазовое состояние. Он обычно находится в наибольшем количестве.

Существуют растворы газовые, жидкие и твердые. Но более всего распространены жидкие растворы, поэтому, в данном разделе, именно на них мы сосредоточим свое внимание.

Концентрацию раствора можно охарактеризовать как:

Качественная концентрация характеризуется такими понятиями, как разбавленный и концентрированный раствор.
С этой точки зрения растворы можно классифицировать на:

Количественная концентрация выражается через молярную, нормальную (молярную концентрацию эквивалента), процентную, моляльную концентрации, титр и мольную долю.

Способы выражения концентрации растворов

Молярная концентрация растворов (молярность)

Раствор называют молярным или одномолярным, если в 1 литре раствора растворено 1 моль вещества, децимолярным – растворено 0,1 моля вещества, сантимолярным — растворено 0,01 моля вещества, миллимолярным — растворено 0,001 моля вещества.

Термин «молярная концентрация» распространяется на любой вид частиц.

Вместо обозначения единицы измерения — моль/л, возможно такое ее обозначение – М, например, 0,2 М HCl.

Молярная концентрация эквивалента или нормальная концентрация растворов (нормальность).

Понятие эквивалентности мы уже вводили. Напомним, что эквивалент – это условная частица, которая равноценна по химическому действию одному иону водорода в кислотоно-основных реакциях или одному электрону в окислительно – восстановительных реакциях.

Например, эквивалент KMnO₄ в окислительно – восстановительной реакции в кислой среде равен 1/5 (KMnO₄).

Еще одно необходимое понятие — фактор эквивалентности – это число, обозначающее, какая доля условной частицы реагирует с 1 ионом водорода в данной кислотоно-основной реакции или с одним электроном в данной окислительно – восстановительной реакции.

Он может быть равен 1 или быть меньше 1. Фактор эквивалентности, например, для KMnO₄ в окислительно – восстановительной реакции в кислой среде составляет f_экв(KMnO₄) = 1/5.

Следующее понятие – молярная масса эквивалента вещества х. Это масса 1 моля эквивалента этого вещества, равная произведению фактора эквивалентности на молярную массу вещества х:

Молярная концентрация эквивалента (нормальность) определяется числом молярных масс эквивалентов на 1 литр раствора.

Для обозначения нормальной концентрации допускается сокращение «н» вместо «моль/л».

Процентная концентрация раствора или массовая доля

Массовая концентрация показывает сколько единиц массы растворенного вещества содержится в 100 единицах массы раствора.

Это отношение массы m(х) вещества x к общей массе m раствора или смеси веществ:

Массовую долю выражают в долях от единицы или процентах.

Моляльная концентрация раствора

Моляльная концентрация раствора b(x) показывает количество молей n растворенного вещества х в 1 кг. растворителя m. Единица измерения моляльной концентрации — моль/кг :

Титр раствора

Титр раствора показывает массу растворенного вещества х, содержащуюся в 1 мл. раствора. Единица измерения титра — г/мл:

Мольная или молярная доля

Мольная или молярная доля α(х) вещества х в растворе равна отношению количества данного вещества n(х) к общему количеству всех веществ, содержащихся в растворе Σn:

Между приведенными способами выражения концентраций существует взаимосвязь, которая позволяет, зная одну единицу измерения концентрации найти (пересчитать) ее в другие единицы. Существуют формулы, позволяющие провести такой пересчет, которые, в случае необходимости, вы сможете найти в сети. В разделе задач показано, как произвести такой пересчет, не зная формул.

Пример перевода процентной концентрации в молярную, нормальную концентрацию, моляльность, титр

Решение.

1. Рассчитать молярную массу FeSO₄:

M (FeSO₄) = 56+32+16·4 = 152 г/моль

2. Рассчитать молярную массу эквивалента:

М_э = f_экв· М(FeSO₄) = 1/2·152 = 76 г/моль

3. Найдем m раствора объемом 2 л

4. Найдем массу 2 % раствора по формуле:

m(FeSO₄) = 0,02·2,06 = 0,0412 кг = 41,2 г

5. Найдем молярность, которая определяется как количество молей растворенного вещества в одном литре раствора:

n = m/М

n = 41,2/152 = 0,27 моль

С_м = n/V

С_м = 0,27/2 = 0,135 моль/л

6. Найдем нормальность:

n_э = 41,2/76 = 0,54 моль

С_н = 0,54/2 = 0,27 моль/л

7. Найдем моляльность раствора. Моляльная концентрация равна:

b (x) = n(x)/m

Масса растворителя, т.е. воды в растворе равна:

m_H2O = 2,06-0,0412 = 2,02 кг

b (FeSO₄) = n(FeSO₄)/m = 0,27/2,02 = 0,13 моль/кг

8. Найдем титр раствора, который показывает какая масса вещества содержится в 1 мл раствора:

Т(х) = m (х)/V

Т(FeSO₄) = m (FeSO₄)/V = 41,2/2000 = 0,0021 г/мл

Источник

Концентрация растворов. Способы выражения концентрации растворов.

Концентрация раствора может выражаться как в безразмерных единицах (долях, процентах), так и в размерных величинах (массовых долях, молярности, титрах, мольных долях).

Способы выражения концентрации растворов.

1. Массовая доля (или процентная концентрация вещества) – это отношение массы растворенного вещества m к общей массе раствора. Для бинарного раствора, состоящего из растворённого вещества и растворителя:

,

ω – массовая доля растворенного вещества;

m_в-ва – масса растворённого вещества;

Массовую долю выражают в долях от единицы или в процентах.

2. Молярная концентрация или молярность – это количество молей растворённого вещества в одном литре раствора V:

,

C – молярная концентрация растворённого вещества, моль/л (возможно также обозначение М, например, 0,2 М HCl);

n – количество растворенного вещества, моль;

V – объём раствора, л.

Раствор называют молярным или одномолярным, если в 1 литре раствора растворено 1 моль вещества, децимолярным – растворено 0,1 моля вещества, сантимолярным – растворено 0,01 моля вещества, миллимолярным – растворено 0,001 моля вещества.

3. Моляльная концентрация (моляльность) раствора С(x) показывает количество молей n растворенного вещества в 1 кг растворителя m:

,

С (x) – моляльность, моль/кг;

n – количество растворенного вещества, моль;

4. Титр – содержание вещества в граммах в 1 мл раствора:

,

T – титр растворённого вещества, г/мл;

m_в-ва – масса растворенного вещества, г;

5. Мольная доля растворённого вещества – безразмерная величина, равная отношению количества растворенного вещества n к общему количеству веществ в растворе:

,

N – мольная доля растворённого вещества;

n – количество растворённого вещества, моль;

n_р-ля – количество вещества растворителя, моль.

Сумма мольных долей должна равняться 1:

Иногда при решении задач необходимо переходить от одних единиц выражения к другим:

М(Х) – молярная масса растворенного вещества;

ρ= m/(1000V) – плотность раствора. 6. Нормальная концентрация растворов (нормальность или молярная концентрация эквивалента) – число грамм-эквивалентов данного вещества в одном литре раствора.

Грамм-эквивалент вещества – количество граммов вещества, численно равное его эквиваленту.

Эквивалент – это условная единица, равноценная одному иону водорода в кислотоно-основных реакциях или одному электрону в окислительно – восстановительных реакциях.

Для записи концентрации таких растворов используют сокращения н или N. Например, раствор, содержащий 0,1 моль-экв/л, называют децинормальным и записывают как 0,1 н.

,

С_Н – нормальная концентрация, моль-экв/л;

z – число эквивалентности;

Коэффициент растворимости – отношение массы вещества, образующего насыщенный раствор при конкретной температуре, к массе растворителя:

Источник

Молярная концентрация эквивалента (нормальная концентрация)

Молярная концентрация эквивалента C(1/Z Х) (или н-нормальность) – это число молей эквивалентов растворенного вещества, содержащееся в 1 л раствора:

m(x) – масса растворенного вещества, г;

M(1/z x) – молярная масса эквивалента вещества, г/моль;

n _{экв. в-ва} – количество вещества эквивалентов, моль.

Молярную концентрацию эквивалента вещества можно рассчитать по формуле:

Раствор называется однонормальным или нормальным, если в 1 л его содержится 1 моль эквивалентов растворенного вещества.

При определении количества вещества, необходимого для приготовления раствора той или иной нормальности, необходимо знать правила определения эквивалентов.

Молярная массам эквивалента кислоты равна ее молярной массе, деленной на основнойсть кислоты.

Так для соляной кислоты масса эквивалента равна ее молярной массе. Для двухосновной серной кислоты масса эквивалента равна 49 г (98 : 2)

Молярная масса эквивалента основания равна его молярной массе, деленной на кислотность основания (валентность металла или число гидроксидных групп).

Например, молярная масса эквивалента гидроксида калия равна его молярной массе, а масса эквивалента гидроксида кальция Ca(OH)₂ будет равна 74:2 = 37 г.

Для солей масса эквивалента равна молярной массе соли, деленной на произведение степени окисления металла и числа его атомов в молекуле соли.

Так масса эквивалента карбоната натрия равна 106 : (1 * 2) = 53 г.

а масса эквивалента Al₂(SO₄)₃ равна 342 : 6(3 * 2) = 57 г/моль

Источник

Способы выражения концентрации растворов. Молярная концентрация эквивалента

Массовая доля показывает процентное отношение массы растворенного вещества к общей массе раствора, %:

где — масса растворенного вещества, г; — масса растворителя, г.

Для некоторых веществ (кислот, солей, щелочей) можно найти значения С в справочниках по плотности раствора (, г/мл).

Молярная концентрация, или молярность ( или М) показывает количество молекул растворенного вещества (моль) в 1 л раствора:

где n — количество растворенного вещества, моль; V — объем раствора, л; М — молярная масса растворенного вещества, г/моль. Можно записать для одномолярного раствора серной кислоты

См = 1 моль/л или 1М. В 1 л 1М раствора содержится 98 г серной кислоты.

Молярная концентрация эквивалента или нормальность (Си или н) показывает количество молярных масс эквивалентов растворенного вещества (в молях), содержащихся в 1 л раствора (моль/л):

где — количество молярных масс эквивалентов растворенного вещества, г/моль; Э — молярная масса эквивалентов растворенного вещества, г/моль. Вместо обозначения единиц молярной концентрации эквивалента в моль/л допускалось сокращение н. Теперь вместо 1н серной кислоты используется выражение: раствор серной кислоты концентрации 0,1 моль/л, т.е. в 1 л такого раствора содержится 1 моль эквивалентов серной кислоты (1 моль молекулы серной кислоты), или 49 г серной кислоты в 1 л раствора. Этот способ выражения концентрации раствора называют эквивалентной концентрацией, или молярной концентрацией эквивалента.

. — обозначим через Сн — рациональный способ выражения концентрации раствора:

1) из соотношения (4) следует, что растворы одинаковой молярной концентрации эквивалента реагируют друг с другом равными объемами (удобно пользоваться на практике);

2) соотношение (4) используют для расчетов, связанных с приготовлением разбавленных растворов из концентрированных.

На практике бывает необходимость в переводе одного способа выражения концентрации растворов в другой:

Математические выражения Сн и См:

Учитывая, что для одного и того же раствора массы растворенного вещества (m) и объемы (V) равны, получим:

Отсюда , и, принимая во внимание , получим:

Результаты расчетов по переводу приведены в табл. 4.

При переводе необходимо учитывать плотность раствора.

1) массу 1л раствора с плотностью , г по формуле:

2) массу растворенного вещества в 1 л раствора, г, концентрация которого С, %:

3) количество растворенного вещества в 1 л раствора См, моль/л:

4) количество вещества эквивалентов растворенного вещества в 1л раствора Сн, моль/л:

Более рационально для определения молярной концентрации эквивалента использовать формулу:

Примечание. При изучении темы «Химические эквиваленты веществ» следует иметь в виду, что в учебной литературе по общей химии нет четкой терминологии и единой формы записи таких понятий, как эквивалент, эквивалентная масса, нормальная концентрация. В методических указаниях использованы термины и форма записи, наиболее распространенные в учебной литературе и более простые для восприятия.

Эта теория взята со страницы подробного решения задач по всем темам химии:

Возможно эти страницы вам помогут:

Образовательный сайт для студентов и школьников

Копирование материалов сайта возможно только с указанием активной ссылки «www.lfirmal.com» в качестве источника.

© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института

Источник

Способы выражения концентрации растворов

Для количественной характеристики растворов используют понятие концентрации:

Концентрация – величина, выражающая относительное содержание данного компонента в системе (смеси, растворе).

Из концентраций растворов наибольшее применение в химии находят следующие:

Процентная концентрация растворов показывает число единиц массы растворенного вещества, содержащееся в 100 единицах массы раствора, и для его приготовления следует взять 12 единиц массы СаСl₂ и 88 единиц массы растворителя.

Молярная концентрация раствора (молярность) – отношение количества этого вещества, содержащегося в растворе (в молях), к объему раствора:
,

Молярным называется раствор, в 1л которого содержится 1 моль растворенного вещества.

Эквивалентная (нормальная) концентрация раствора (нормальность) – отношение числа эквивалентов вещества, содержащегося в растворе, к объему раствора:

где m – масса растворенного вещества; Мэкв – молярная масса эквивалента растворенного вещества.

Основная особенность моляльного способа выражения концентрации заключается в том, что моляльная концентрация раствора не зависит от температуры, поскольку для определения моляльности не привлекается объем.

Массовой долей растворенного вещества называют отношение массы растворенного вещества к общей массе раствора. Массовую долю обычно выражают в долях единицы и обозначают W.

Мольная доля – отношение числа молей данного вещества в растворе к общему числу молей веществ, образующих раствор.

Для приготовления растворов заданных концентраций должны проводиться соответствующие расчеты.

Пример 1. Какой массы кристаллогидрат ВаCl₂?2H₂O надо взять для приготовления раствора объемом 0,5л, в котором массовая доля ВаСl₂ составляет 0,1 (10%-ный раствор)?

Пример 3. Определите эквивалентную концентрацию хлорида железа (3), если в 0,3л раствора содержится 32,44г PeCl₃.

Решение. Эквивалентная концентрация (нормальность раствора) рассчитывается по формуле:

Молярная масса эквивалента PeCl₃ равна:

Решение. Моляльность раствора рассчитывается по формуле:

где m_р-ля – масса растворителя в г. Отсюда:

Пример 5. Вычисления, связанные с пересчетом концентраций растворов из одних единиц в другие.

Решение. Определим молярную массу и молярную массу эквивалента СиSO₄.

В 100 г раствора с ω_(СиSO4)=0,1 содержится 10,0г СиSO₄ и 90 г H₂O. Следовательно, С_М раствора СиSO₄ равна:

.

Пример 6. Расчеты, связанные с приготовлением разбавленных растворов из концентрированных.

Решение. Сначала определяем массу азотной кислоты в 20л 0,5 М раствора:

Так как ; Следовательно для приготовления 20л 0,5 М раствора HNO₃, надо израсходовать всего 1,78л раствора азотной кислоты 30%-й концентрации.

Решение: а) Массовая концентрация показывает число граммов (единиц массы) вещества, содержащееся в 100 г (единиц массы) раствора. Так как массу 282 см 3 воды модно принять равной 282 г, то масса полученного раствора 18 + 282 = 300 г и, следовательно:

б) молярная (мольно-объемная)% концентрация показывает число молей растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора. Масса 1 л раствора 1031 г. Массу кислоты в литре раствора находим из соотношения

Молярную концентрацию раствора получим делением числа граммов Н₃РО₄ в 1 л раствора на молярную массу Н₃РО₄ (97,99 г/моль):

в) молярная концентрация эквивалента (или нормальность) показывает число эквивалентов растворенного вещества, содер­жащихся в 1 л раствора.

Так как эквивалентная масса Н₃РО₄ = М/ 3 = 97,99/3 = 32,66 г/моль, то

г) моляльная концентрация (или моляльность) показывает число молей растворенного вещества, содержащихся в 1000 г растворителя. Массу Н₃РО₄ в 1000 г растворителя находим из
соотношения 282 – 18

Отсюда с_м = 63,83/97,99 = 0,65 м.

Титром раствора называют число граммов растворенного вещества в 1 см 3 (мл) раствора. Так как в 1 л раствора содержится 61,86 г кислоты, то Т=61,86/1000 = 0,06186 г/см 3

Зная молярную концентрацию эквивалента и молярную массу эквивалента (т_э) растворенного вещества, титр легко найти по формуле

Пример 8. На нейтрализацию 50 см 3 раствора кислоты израсходовано 25 см 3 ‘ 0,5 н. раствора щелочи. Чему равна молярная концентрация эквивалентов кислоты?

Решение. Так как вещества взаимодействуют между собой в эквивалентных соотношениях, то растворы равной молярной концентрации эквивалентов реагируют в равных объемах. При разных молярных концентрациях эквивалентов объемы растворов реагирующих веществ обратно пропорциональны их нормальностям, т.е.

Пример 9. К 1 л 10%-ного раствора КОН (пл. 1,092 г/см 3 ) прибавили 0,5 л 5%-ного раствора КОН (пл. 1,045 г/см 3 ). Объем смеси довели до 2 л. Вычислите молярную концентрацию полученного раствора.

Пример 10. Какой объем 96%-ной серной кислоты плотностью 1,84 г/см 3 потребуется для приготовления 3 л 0,4 н. раствора?

Следовательно, для приготовления 3 л 0,4 н. раствора надо взять 58,848 : 1,766 = 33,32 см 3 этой кислоты.

Источник