Концентрация раствораопределяет отношение количества (моль) или массы (г) данного компонента в растворе к массе или объему раствора либо растворителя.
В химической практике используются различные виды выражения концентрации растворов:
1. Массовая доля или процентная концентрация вещества В, ω (B) – отношение массы данного компонента m (B) к массе всего раствора mр-ра:
Массовая доля выражается в долях единицы или процентах1. Масса раствора складывается из массы растворителя и массы растворенных веществ (одного или нескольких).
2. Молярная доля или мольная доля вещества B, N ( B ) - отношение количества вещества данного компонента - nB, содержащегося в растворе, к общему количеству всех компонентов раствора ( 
):
.
Выражается в долях единицы или процентах1.
В простейшем случае для системы растворитель – одно растворенное вещество: n1 – количество вещества растворителя, моль; n2 – количество растворенного вещества, моль. Тогда
N1 = n1/(n1 + n2) – мольная доля растворителя;
N2 = n2/(n1 + n2) – мольная доля растворенного вещества.
Сумма мольных долей N1+N2=1; всегда 
.
3. Молярная концентрация вещества B или молярность, С(B) – отношение количества данного компонента– νB, содержащегося в растворе, к объёму раствора V р-ра:
.
Выражается в моль/л и обозначается буквой М. Например, С(NaCl) = 0,1 моль/л = 0,1М.
4. Молярная концентрация эквивалента вещества B или нормальная концентрация, Сэ(B) – отношение количества эквивалента данного компонента– νэ B, содержащегося в растворе, к объёму раствораV р-ра:
.
Выражается в моль/л или обозначается н. Например, Сэ(H2SO4) = 0,2 моль/л = 0,2н.
5. Моляльная концентрация вещества B или моляльность, C т ( B ) - отношение количества вещества данного компонента - ν B, содержащегося в растворе, к массе растворителя (в кг) m р-ля:
.
Выражается в моль/кг.
6. Титр раствора по веществу В, Т(В) – отношение массы данного компонента (в граммах) -m в, содержащегося в растворе, к объёму раствора (в мл или см3) – V р-ра:
.
Выражается в г/мл или г/см3.
Растворимость
Способность одного вещества растворяться в другом при заданных условиях имеет количественное выражение, называемоерастворимостью. Растворимость данного вещества равна его концентрации в насыщенном растворе при данной температуре.
Часто растворимость выражается как масса растворенного вещества в насыщенном растворе, приходящаяся на 100 г массы растворителя, или как молярная концентрация растворенного вещества в насыщенном растворе (в этом случае растворимость обозначается S, выражается в моль/л).
Насыщенным растворомназывается такой раствор, который находится в динамическом равновесии с избытком растворяемого вещества.
Понятие «насыщенный раствор» связано с обратимостью процесса растворения. На границе раздела фаз растворяемое вещество – раствор одновременно идут два процесса: растворение и выделение вещества из раствора (кристаллизация). Если скорости этих процессов равны, то система находится в состоянии динамического равновесия (Vр-ния=Vкрист), отвечающего насыщению раствора.
Если концентрация вещества в растворе при заданных условиях меньше его растворимости,тораствор является ненасыщенным.
Скорость растворения при контакте вещества с растворителем больше скорости выделения вещества из раствора (Vр-ния>Vкрист).
При определенных условиях можно получить раствор, концентрация вещества в котором больше растворимости(осторожное и медленное охлаждение насыщенных при высокой температуре растворов). Такой раствор называют пересыщенным.
Контакт раствора с веществом вызывает выделение вещества из раствора (Vр-ния<Vкрист). Концентрация пересыщенного раствора падает до тех пор, пока не становится равной растворимости вещества при данных условиях. Пересыщенные растворы весьма неустойчивы. Простое сотрясение сосуда или введение в раствор кристаллика соли вызывает выпадение в осадок избытка растворенного вещества.
Растворимость различных веществ в воде изменяется в широких пределах. Если в 100 г воды растворяется более 10 г вещества, то такое вещество принято называть хорошо растворимым. Если растворяется менее 1 г вещества – малорастворимым, и наконец, - практически нерастворимым, если в раствор переходит менее 0,01 г вещества.
Однако абсолютно нерастворимых веществ нет. Если опустить в воду стеклянную палочку или проволочку из золота или серебра, то они в ничтожно малых количествах все же растворяются в воде. Как известно, растворы серебра или золота в воде убивают микробов. Стекло, серебро, золото - практически нерастворимые в воде вещества.
Растворимость зависит от:
- природы растворенного вещества и растворителя;
- внешних условий (температуры; давления для газообразных веществ).
Влияние на растворимость природы компонентов.
При получении растворов часто выполняется эмпирическое правило: подобное растворяется в подобном (полярное – в полярном, неполярное – в неполярном). Т.е. полярные и ионные вещества хорошо растворимы в полярных растворителях (например, поваренная соль NaCl, в которой реализуется ионная связь, хорошо растворяется в воде, а ее молекулы полярны). Неполярные вещества хорошо растворимы в неполярных растворителях (пример: керосин растворяется в растительном масле).
Влияние на растворимость внешних условий.
Поскольку растворимость характеризует истинное равновесие, для определения влияния температуры и давления на растворимость можно воспользоваться принципом Ле Шателье: характер действия Т и Р будет определяться соответственно знаком DHр и DVр, а его величина – их абсолютным значением.
Чаще всего растворимость твердых веществ при повышении температуры увеличивается (DHр>0), а жидких и газообразных она уменьшается (DHр<0).
Так как при растворении газообразных веществ в жидкости DV<0, то повышение давления, согласно принципу Ле Шателье, способствует росту растворимости газов. Эта зависимость растворимости от давления для малорастворимых веществ (газов) выражается законом Генри:
растворимость газа прямо пропорциональна его парциальному давлению над раствором: 
,
где NВ– молярная (мольная) доля газа В в растворе; pВ – парциальное давление данного газа над раствором; k– константа Генри, справочная величина.
Природа жидких растворов
Дата: 2019-02-19, просмотров: 279.
