I. Способы выражения содержания растворенного вещества в растворе Концентрацией

• Название: I. Способы выражения содержания растворенного вещества в растворе Концентрацией
• Дата: 14.12.2021
• Размер: 63.51 Kb.
• Имя файла: sbornik_zadach_po_titrimetricheskomu_analizu.docx
• Тип: Документы; #303286
• страница: 1 из 5

I. Способы выражения содержания растворенного вещества в растворе

Концентрацией раствора называется величина, выражающая относительное содержание растворенного вещества в растворе.

Существуют различные способы выражения концентрации.

1. Массовая доля растворенного вещества­- это безразмерная физическая величина, равная отношению массы растворенного вещества к общей массе раствора, т.е.

m _рв

ω _рв = ———— •100%, (1)

m _р−ра

или

m_р.в.

ω _рв = ————•100%, (2)

ρ•V

где:

ω _рв - массовая доля растворенного вещества, %

m _рв- масса растворенного вещества, г

m _р−ра- общая масса раствора, г

m_в - масса воды, г

ρ - плотность раствора, г/мл

V - объем раствора, мл

2. Молярная концентрация или молярность (С_м, М) - число молей растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора.

m _рв

Cм = ————, (3)

M•V

где:

См – молярная концентрация, моль/л

m _рв- масса растворенного вещества, г

М - молярная масса растворенного вещества, г/моль;

V - объем раствора, л

Если в одном литре раствора содержится 0,1 моль вещества, то он называется децимолярным, 0,01 моль- сантимолярным , 0,001 моль- миллимолярным.

Например:

1М КОН - это молярный раствор гидроксида калия, один литр такого раствора содержит 1моль вещества (гидроксида калия) или

1моль -56 г/моль=56 г КОН;

0,01М КОН - сантимолярный раствор, 1л его содержит 0,01 моль, т.е.

0,01*56 г = 0,56 г КОН

3. Нормальная концентрация или нормальность или молярная концентрация эквивалента (С_н, Н,С_N, N) – число эквивалентов растворенного вещества, содержится в 1 л раствора.
m_рв

Cн = ————, (4)

Mэ•V

где:

Cн - нормальная концентрация, экв/л;

m _рв- масса растворенного вещества, г

Mэ - эквивалент растворенного вещества или молярная масса эквивалента;

V - объем раствора, л.

Например:

3Н раствора серной кислоты содержит 3 эквивалента серной кислоты в 1л раствора.

Растворы, содержащие доли эквивалентов в 1л раствора называют:

0,1- децинормальный,

0,01 - сантинормальный .

Готовя растворы определенной нормальности, следует учитывать молярную массу эквивалента (Мэ).

Молярная масса эквивалента не является константой, а зависит от характера реакции, в которой участвует данное вещество.

Для нахождения молярной массы эквивалента вводят фактор эквивалентности (f_эквив).

Фактор эквивалентности- число, обозначающее, какая доля вещества эквивалентна одному иону водорода в данной кислотно- основной реакции или одному электрону в кислотно-основной реакции.

Фактор эквивалентности- безразмерная величина. Он может быть рассчитан, если известна стехиометрия реакции. Если при протекании реакции pА+gВ= продукты. Если p g,то следовательно одна частица вещества А будет эквивалентна (g/p) вещества В. А + (g/p)= продукты.

Отношение g/p – фактор эквивалентности.

Молярная масса эквивалента вещества – это произведение фактора эквивалентности на молярную массу вещества

Мэ = fэквив *М (5)

Где:

Мэ- молярная масса эквивалента

М- молярная масса

f_эквив –фактор эквивалентности


Кислотно-основныереакции

H₃PO₄ +NaOH= NaH₂ PO₄ + H₂O

f_эквив(H₃PO₄)=1 f_эквив(NaOH)=1
Мэ(H₃PO₄)= М(H₃PO₄) Мэ(NaOH)= М(NaOH)
H₃PO₄ +2NaOH= Na₂H PO₄ + 2H₂O /2

1/2 H₃PO₄ +NaOH=1/2Na₂H PO₄ + H₂O

f_эквив(H₃PO₄)=1/2 f_эквив(NaOH)=1

Мэ(H₃PO₄)= 1/2М(H₃PO₄) Мэ(NaOH)= М(NaOH)
H₃PO₄ +3NaOH= Na₃PO₄ +3 H₂O /3

1/3H₃PO₄ +NaOH= 1/3Na₃PO₄ + H₂O

f_эквив(H₃PO₄)=1/3 f_эквив(NaOH)=1

Мэ(H₃PO₄)= 1/3М(H₃PO₄) Мэ(NaOH)= М(NaOH)

В реакциях полной нейтрализации для определения молярной массы эквивалента можно использовать формулы:
а) Молярная масса эквивалента кислоты ( Мэ_{кислоты}) в реакции полной нейтрализации равен ее молярному весу, деленному на ее основность – число ионов Н⁺.

М кислоты

Мэ_{кислоты} = ————— (6)

n(H⁺)

Например:

М_(HCl) 36,46

Мэ _(HCl) =————=————= 36,46г/экв

1 1

М_(H2SO4) 98

Мэ_{( H2SO4)} =—————— = ————= 49г/экв

2 2

б) Молярная масса эквивалента основания (Мэ_{основания})в реакции полной нейтрализации равен его молекулярному весу, деленному на его кислотность - число ионов (ОН^-) в его молекуле.

М основания

Мэ_{основания = ————————} (7)

_n(OH^–₎

Например: М_(КОН) 56,10

Мэ_(КОН) = ————— =———— = 56,10 г/экв

1 1

М_(Са(ОН)2) 74

Мэ_{(Са(ОН)2)} = ————— =———— = 37 г/экв

2 2

в) Молярная масса эквивалента соли (Мэ_соли) в реакции полной нейтрализации равен ее молекулярному весу, деленному на произведение валентности катиона и его количество.

М соли

Мэ_{соли = ————————} (8)

_N(Ме ⁿ⁺ _{) •} n

Например:

М_(Αl2(SO4)3) 342,16

Мэ_(Αl2(SO4)3) = ——————— = —————— = 57,02 г/экв

2 • 3 6

Реакция окисления- восстановления

Молярная масса эквивалента определяется по формуле:

м Мэ=———— (9) n

Где:

Мэ – молярная масса эквивалента

n- число электронов, которое отдает (принимает) 1 молекула вещества в данной реакции.

Например: 2KJ + CL₂ = 2KCL + J₂

2J -2e = J₂ 1

2

CL + 2e = 2CL 1

Находим фактор эквивалентности, разделив коэффициенты в уравнении на наименьшее общее кратное числа отданных и принятых электронов ( НОК = 2)

f_{эквив(KJ)} = 1 Мэ(_KJ)= М(_KJ)
f_{эквив(CL2)} =1/2 Мэ(_CL2)= М(_CL2)/2
Или по формуле делим молярную массу на число электронов, которое отдает 1 молекула KJ (1e) и принимает 1 молекула CL₂ (2e)

Из курса общей химии известно, что все вещества реагируют между собой в строго эквивалентном количестве (закон эквивалентов). Произведение нормальной концентрации раствора на его объем в литрах показывает общее число эквивалентов, содержащихся в данном объеме раствора. Обозначив нормальные концентрации двух реагирующих растворов через С_н1 и С_н2, а их объемы через V₁ и V₂ , получим аналитическую запись закона эквивалентов:

СН1•V1= СН2•V2 (10)

Переход от молярной концентрации к нормальной концентрации можно осуществить по следующим формулам:
Cм

fэкв= ——— (11)

Cн

Где:

fэкв - фактор эквивалентности (это число обозначающее какая доля вещества эквивалентна одному иону водорода в реакции нейтрализации или одному электрону в оксидиметрии)

См - молярная концентрация, моль/л;

Сн - нормальная концентрация, экв/л.

Фактор эквивалентности определяется следующим образом:
Мэ

fэкв= ——— (12)

М

Где:

fэкв - фактор эквивалентности;

М_э – молярная масса эквивалентна вещества (рассчитывается в зависимости от класса неорганического соединения вещества, пример расчета смотри выше, формулы 6,7), г/моль;

М – молярная масса вещества, г/моль.

4. Титр раствора (Т) – показывает, сколько граммов растворенного вещества содержится в 1 мл раствора.

m _р.в.

Т = ———— (13) Сн•Мэ

V или Т= ——— (14)

1000
где:

Т – титр раствора, г/мл

m _р.в. – масса растворенного вещества, г

V – объем раствора, мл

Сн - нормальная концентрация , экв/л;

Мэ– молярная масса эквивалента вещества, г/моль.
Титр раствора по определяемому веществу (Т _{р-ра/опр.в-во}) – показывает сколько граммов определяемого вещества взаимодействует с 1 мл раствора.

m _{опр. в-ва}

Т _{р-ра/опр.в-во} = ———— (15) или Сн•Мэ _{опр.в-ва}

V Т _{р-ра/опр.в-во} = ———------- (16)

100

где:

Т _{р-ра/опр.в-во} – титр раствора по определяемому веществу, г/мл

m _{опр.в-ва}. – масса определяемого вещества, г

V – объем раствора, мл

Сн - нормальная концентрация раствора, экв/л;

Мэ _{опр.в-ва} – молярная масса эквивалента определяемого вещества вещества, г/моль.

5. Поправочный коэффициент (К) – это отношение точной концентрации раствора к его теоретической концентрации.
Сн точн.

К= —————— (17)

Сн теор.

где:

К - поправочный коэффициент;

Сн точн - точная концентрация раствора, экв/л

Сн теор - теоретическая концентрация раствора, экв/л