Maseni udio i molarna masa. Molarna masa, njeno značenje i proračun

Maseni udio- omjer mase otopljene tvari i mase otopine. Maseni udio mjereno u dijelovima jedinice.

m 1 - masa rastvorene supstance, g;

m je ukupna masa rastvora, g.

Maseni postotak komponente, m%

m % =(m i /Σm i)*100

U binarnim rješenjima često postoji nedvosmislena (funkcionalna) veza između gustine otopine i njene koncentracije (na datoj temperaturi). To omogućava određivanje koncentracije važnih otopina u praksi pomoću denzimetra (alkoholomjer, saharimetar, laktometar). Neki hidrometri nisu graduirani u vrijednostima gustoće, već direktno u koncentraciji otopine (alkohol, mast u mlijeku, šećer). Treba imati na umu da za neke tvari krivulja gustoće otopine ima maksimum, u ovom slučaju se provode 2 mjerenja: direktno i uz lagano razrjeđivanje otopine.

Često, za izražavanje koncentracije (na primjer, sumporne kiseline u elektrolitu baterija), jednostavno koriste njihovu gustoću. Hidrometri (denzimetri, mjerači gustoće) su uobičajeni, dizajnirani za određivanje koncentracije otopina tvari.

Zapreminski udio

Zapreminski udio je omjer volumena otopljene tvari i volumena otopine. Zapreminski udio se mjeri u udjelima jedinice ili kao postotak.

V 1 - zapremina rastvorene supstance, l;

V je ukupna zapremina rastvora, l.

Kao što je gore spomenuto, postoje hidrometri dizajnirani za određivanje koncentracije otopina određenih tvari. Takvi hidrometri se ne gradiraju u smislu gustoće, već direktno u koncentraciji otopine. Za uobičajene otopine etil alkohola, čija se koncentracija obično izražava kao volumni postotak, takvi hidrometri se nazivaju alkoholometri ili andrometri.

Molarnost (molarna volumna koncentracija)

Molarna koncentracija - količina otopljene tvari (broj molova) po jedinici volumena otopine. Molarna koncentracija u SI sistemu mjeri se u mol/m³, ali se u praksi mnogo češće izražava u mol/l ili mmol/l. Izraz u "molarnosti" je takođe uobičajen. Moguća druga oznaka molarne koncentracije C M, koji se obično označava M. Dakle, otopina s koncentracijom od 0,5 mol / l naziva se 0,5-molarna. Napomena: jedinica "mol" se ne odbija po padežima. Nakon broja pišu "mol", kao što iza broja pišu "cm", "kg" itd.

V je ukupna zapremina rastvora, l.

Normalna koncentracija (molarna ekvivalentna koncentracija)

Normalna koncentracija- broj ekvivalenata date supstance u 1 litru rastvora. Normalna koncentracija se izražava u mol-eq / l ili g-eq / l (što znači molski ekvivalent). Da bi se zabilježila koncentracija takvih otopina, koriste se skraćenice " n" ili " N". Na primjer, otopina koja sadrži 0,1 mol-eq / l naziva se decinormalna i piše se kao 0,1 n.

ν - količina otopljene supstance, mol;

V je ukupna zapremina rastvora, l;

z je ekvivalentni broj.

Normalna koncentracija može se razlikovati ovisno o reakciji u kojoj je supstanca uključena. Na primjer, jedan molarni rastvor H 2 SO 4 će biti jedan normalan ako treba da reaguje sa alkalijom da bi formirao KHSO 4 hidrosulfat, a dva normalna ako treba da reaguje i formira K 2 SO 4 .

Zadatak 4.
Odrediti maseni udio NaCl u 0,5 M vodeni rastvor(Pretpostavlja se da je gustina rastvora 1.000 g/ml).
Dato:
molarna koncentracija NaCl u rastvoru: C m (NaCl) = 0,5 mol/l.;
gustina rastvora: R rastvor = 1000 g/ml.
Nađi:
maseni udio NaCl u otopini.
Rješenje:

Snimanjem koncentracije (0,5 mol/l) može se vidjeti da ova 1 litra otopine sadrži 0,5 mol čiste NaCl soli.
Odredimo masu 0,5 mol NaCl:

m(NaS1) = n(NaS1) . M (NaS1) \u003d 0,5. 58,5 = 29,25 g

Odredite masu rastvora:

m r-ra = V r-ra . str rastvor = 1000 ml. 1 g/ml = 1000 g.

Maseni udio NaCl u otopini određuje se omjerom:

odgovor:(NaCl) = 2,925%.

Zadatak 5.
Odrediti molarnost 18% rastvora H 2 SO 4 u vodi ( R rastvor = 1,124 g/ml).
Dato:
maseni udio H 2 SO 4 u otopini: (H 2 SO 4) \u003d 18%;
gustina rastvora: R rastvor = 1,124 g/ml.
Nađi:
molarna koncentracija H 2 SO 4 u rastvoru.
Rješenje:
Šematski se algoritam rješenja može predstaviti na sljedeći način:

Najprikladnije je odabrati tačno masu rješenja, jer maseni udio je poznat. Štoviše, najrazumnije je uzeti masu od 100 g.

1. Pronađite masu sumporne kiseline u odabranoj masi rastvora:
100 g je 100%
x g čine 18%

u 100 g 18% rastvora.

2. Odrediti količinu supstance u 18 g H 2 SO 4

3. Pomoću gustine nalazimo zapreminu 100 g rastvora:

4. Zapreminu prevodimo u litre, jer. molarna koncentracija se mjeri u mol / l: V p-ra = 89 ml = 0,089 l.

5. Odredite molarnu koncentraciju:

odgovor: C M (H 2 SO 4) \u003d 2,07 mol / l.

Zadatak 6.
Odredite molni udio NaOH u vodenoj otopini ako je njegova koncentracija 9,96 mol/l, a gustina 1,328 g/ml.
Dato:
molarna koncentracija NaOH u otopini: C m (NaOH) \u003d 9,96 mol / l;
gustina rastvora: pp-ra = 1,328 g/ml.
Nađi:
molni udio NaOH u otopini.
Rješenje:
Šematski se algoritam rješenja može predstaviti na sljedeći način:

Najpogodnije je odabrati tačno zapreminu rastvora, jer. poznata koncentracija je izražena u mol/l. Štaviše, najrazumnije je uzeti zapreminu jednaku 1 litri.

Snimanjem koncentracije (9,96 mol/l) može se vidjeti da ova 1 litra otopine sadrži 9,96 mol čistog NaOH.

Za određivanje molskog udjela NaOH još uvijek je potrebno odrediti količinu tvari (n, mol) vode u odabranom dijelu otopine (1 l). Da bismo to učinili, odredimo masu otopine i od nje oduzmemo masu NaOH.

Odgovor 1: NaOH = 0,16.

Zadatak 7.
Molni udio vodenog rastvora H 3 PO 4 u vodi je 7,29% (mol.) Odredite molarnost ovog rastvora ako je njegova gustina 1,181 g/ml.
Dato:
molni udio H 3 RO 4 u otopini: Z (H 3 RO 4) = 7,29%;
gustina rastvora: R rastvor = 1D81 g/ml.
Nađi:
molarna koncentracija H 3 RO 4 u rastvoru.
Rješenje:
Šematski se algoritam rješenja može predstaviti na sljedeći način:

Najprikladnije je odabrati takvu količinu otopine u kojoj:

n (H 3 RO 4) + n (H 2 O) \u003d 100 mol.

U ovom dijelu otopine, količina tvari H 3 RO 4 numerički se podudara s molskim udjelom: Z (H 3 RO 4) = 7,29 mol.

Da bismo odredili molarnost, ostaje nam da odredimo volumen odabranog dijela otopine. Može se izračunati korištenjem gustine otopine. Ali za ovo morate znati njegovu masu. Masa rastvora se može izračunati na osnovu količina supstanci komponenti (H 3 PO 4 i H 2 O) rastvora.

1. Porcija koju smo odabrali sadrži ukupno 100 mol. Količina supstance H 3 PO 4 nam je poznata. Koristeći ove podatke, nalazimo n (H 2 O).

p (H 2 O) = 100 - 7,29 = 92,71 mol.

2. Odredite masu 92,71 mol vode:

m (H 2 O) \u003d n (H 2 O) . M (H 2 O) = 92,71 . 18 = 1669

3. Odrediti masu 7,29 mol H 3 RO 4:

m (H3PO4) \u003d n (H 3 RO 4) . M (H 3 RO 4) \u003d 7,29 . 98 = 714,4 g.

4. Pronađite masu odabranog dijela otopine:

m otopina = m (H 2 O) + m (H 3 RO 4) = 1669 + 714,4 = 2383 g.

5. Koristeći podatke o gustini otopine, nalazimo njen volumen:

6. Sada odredimo molarnu koncentraciju:

odgovor: C M (H 3 RO 4) \u003d 3,612 mol / l.

Zadatak 8.
Odrediti molarne udjele tvari u vodenom rastvoru KOH, ako je maseni udio kalijum hidroksida u njemu 10,00%.
Dato:
maseni udio KOH u rastvoru: (KOH) = 10,00%;
Nađi:
molni udio KOH i H 2 O (u rastvoru: Z (KOH) = ?; Z (H 2 O) = ?
Rješenje:
Šematski se algoritam rješenja može predstaviti na sljedeći način:

Najprikladnije je odabrati tačno masu rješenja, jer maseni udio je poznat. Štoviše, najrazumnije je uzeti masu od 100 g. U ovom slučaju, mase svake komponente će se podudarati s numeričkom vrijednošću masenog udjela:

m (KOH) = 10 g, m (H 2 O) = 100 - m (KOH) \u003d 100 - 10 = 90 g.

1. Odredite količinu supstance (n, mol) vode i KOH.

2. Odredite molni udio KOH

3. Odredite molni udio vode:

Z (H 2 O) = 1 - Z (KOH) = 1 - 0,035 \u003d 0,965.

odgovor: Z(KOH) = 0,035 (frakcije 1) ili 3,5% (mol);

Zadatak 9.
Odrediti masene udjele tvari u vodenoj otopini H2SO4 ako je molarni udio sumporne kiseline u njoj 2.000%.
Dato:
molni udio H 2 SO 4 u rastvoru: Z (H 2 SO 4) = 2.000%;
Nađi:
maseni udjeli H 2 SO 4 i H 2 O u otopini: ( H 2 SO 4) = ?;(H 2 O) g?
Rješenje:
Šematski se algoritam rješenja može predstaviti na sljedeći način.

Smjesa koja se sastoji od dvije ili više komponenti karakteriziraju svojstva i sadržaj ovih komponenti. Sastav smjese može se dati masom, zapreminom, količinom (broj molova ili kilogram-mola) pojedinih komponenti, kao i njihovim koncentracijama. Koncentracija komponente u mješavini može se izraziti u težinskim, molskim i volumnim udjelima ili procentima, kao iu drugim jedinicama.

Maseni udio w i bilo koje komponente određuje se omjerom mase m i ove komponente i mase cijele smjese m cm:

S obzirom da je ukupna masa smjese jednaka zbiru masa pojedinih komponenti, tj.

možete napisati:

ili skraćeno:

Primjer 4 Smjesa se sastoji od dvije komponente: m 1 = 500 kg, m 2 = 1500 kg. Odredite maseni udio svake komponente u smjesi.

Rješenje. Maseni udio prve komponente:

m cm \u003d m 1 + m 2 = 500 + 1500 = 2000 kg

Maseni udio druge komponente:

Maseni udio druge komponente se također može odrediti pomoću jednakosti:

w 2 = 1 - w 1 = 1 - 0,25 \u003d 0,75

Zapreminski udio n i komponenta u smjesi jednaka je omjeru volumena V i ove komponente i volumena cijele smjese V:

s obzirom na to:

možete napisati:

Primjer 5. Gas se sastoji od dvije komponente: V 1 = 15,2 m 3 metana i V 2 = 9,8 m 3 etana. Izračunajte zapreminski sastav smjese.

Rješenje. Ukupna zapremina smeše je:

V \u003d V 1 + V 2 = 15,2 + 9,8 \u003d 25 m 3

Zapreminski udio u smjesi:

metan

etan v 2 = 1 – v 1 = 1 – 0,60 = 0,40

Mol frakcija n i bilo koje komponente smjese definira se kao omjer broja kilomola N i ove komponente i ukupnog broja kilomola N smjese:

s obzirom na to:

dobijamo:

Pretvaranje molskih frakcija u masene frakcije može se provesti prema formuli:

Primjer 6. Smjesa se sastoji od 500 kg benzena i 250 kg toluena. Odredite molarni sastav smjese.

Rješenje. Molekularna težina benzena (C 6 H 6) je 78, toluena (C 7 H 8) je 92. Broj kilograma molova je:

benzen

toluen

ukupan broj kilogram molova:

N \u003d N 1 + N 2 \u003d 6,41 + 2,72 = 9,13

Molni udio benzena je:

Za toluen, molni udio se može naći iz jednačine:

odakle: n 2 = 1 - n 1 = 1 - 0,70 = 0,30

Prosječna molekulska težina mješavine može se odrediti poznavanjem molskog udjela i molekulske težine svake komponente mješavine:

(21)

gdje je n i- sadržaj komponenti u smeši, kažu. dionice; M i- molekularne mase komponenta mješavine.

Molekularna težina mješavine nekoliko frakcija ulja može se odrediti formulom

(22)

gdje m 1 , m 2 ,…, m n- težina komponenti mješavine, kg; M 1 , M 2, ....,.M str- molekulsku masu komponenti smjese; - % mas. komponenta.

Molekularna težina naftnog proizvoda također se može odrediti korištenjem Craigove formule

(24)

Primjer 7. Odrediti prosječnu molekulsku masu mješavine benzena sa izooktanom, ako je molski udio benzena 0,51, izooktan 0,49.

Rješenje. Molekularna težina benzena je 78, izooktana 114. Zamjenom ovih vrijednosti u formulu (21) dobijamo

M avg= 0,51 × 78 + 0,48 × 114 = 95,7

Primjer 8. Smjesa se sastoji od 1500 kg benzola i 2500 kg n-oktan. Odredite prosječnu molekularnu težinu smjese.

Rješenje. Koristimo formulu (22)

Volume molarni sastav pretvaraju u masu na sljedeći način. Ovaj volumetrijski (molarni) sastav u procentima uzima se kao 100 mola. Tada će koncentracija svake komponente kao postotak izraziti broj njenih molova. Broj molova svake komponente se zatim množi s njenom molekulskom težinom da bi se dobila masa svake komponente u smjesi. Dijeljenjem mase svake komponente s ukupnom masom, dobiva se njena masena koncentracija.

Maseni sastav se pretvara u volumetrijski (molarni) na sljedeći način. Pretpostavlja se da je smjesa uzeta 100 (g, kg, t) (ako je maseni sastav izražen u postocima), masa svake komponente se podijeli s njenom molekulskom težinom. Dobijte broj madeža. Dijeljenjem broja molova svake komponente sa njihovim ukupnim brojem, dobijaju se zapreminske (molarne) koncentracije svake komponente.

Prosječna gustina gas se određuje po formuli:

Kg/m 3; g/cm 3

ili, na osnovu volumetrijskog sastava:

,

ili, na osnovu masenog sastava smjese:

.

Relativna gustina je određena formulom:

Komponente	M g/mol	maseni sastav, % mas.	m i	Broj mladeža	Rasuti sastav
razlomci jedinice	% o.
Metan				40:16=2,50	0,669	66,9
Ethane				10:30=0,33	0,088	8,8
Propan				15:44=0,34	0,091	9,1
Butan				25:58=0,43	0,115	11,5
Pentan + više				10:72=0,14	0,037	3,7
				3,74	1,000	100,0

Radi lakšeg izračuna, uzet ćemo masu smjese kao 100 g, tada će se masa svake komponente numerički podudarati s procentualnim sastavom. Hajde da nađemo broj molova n i svake komponente. Da bismo to učinili, podijelimo masu svake komponente m i molarnom masom:

Pronađite zapreminski sastav smjese u udjelima jedinice

w i (CH 4) = 2,50: 3,74 = 0,669; w(C 2 H 6) = 0,33: 3,74 = 0,088;

W(C 5 H 8) = 0,34: 3,74 = 0,091; w(C 4 H 10) = 0,43: 3,74 = 0,115;

W(C 5 H 12) = 0,14: 3,74 = 0,037.

Zapreminski sastav smjese u postocima nalazimo množenjem podataka u dijelovima jedinice sa 100%. Sve primljene podatke stavljamo u tabelu.

Mi računamo Prosječna masa mješavine.

M cf = 100: 3,74 = 26,8 g / mol

Pronalaženje gustine smjese

Mi nalazimo relativna gustina:

W(CH 4 ) = 480: 4120 = 0,117; w(C 2 H 6) = 450: 4120 = 0,109;

W(C 3 H 8) = 880: 4120 = 0,214; w(C 4 H 10) = 870: 4120 = 0,211;

W(C 5 H 12) = 1440: 4120 = 0,349.

M cf = 4120: 100 = 41,2 g / mol.

g/l

Zadatak 15. Smjesa se sastoji od pet komponenti. Odredite masu, zapreminu i molski udio svake komponente u smjesi, prosječnu molekulsku težinu smjese.

Komponente mješavine	Opcija
m i (r)	m i (kg)	m i (t)
metan
etan
propan
n-butan
izobutan

Komponente mješavine	ω% masenog sastava gasa
Opcije
metan
etan
propan
butan
pentan

Komponente mješavine	zapreminski sastav gasa ω% zapremine
Opcije
metan
etan
propan
butan
pentan

KOLIČINA I KONCENTRACIJA SUPSTANCE:

IZRAŽAVANJE I KONVERZIJE IZ JEDNOG OBLIKA U DRUGI

Osnove teorije

1. Osnovni pojmovi i definicije

Masa i količine materije . masa supstance ( m) se mjeri u gramima, i iznos supstance ( n) u madežima. Ako je supstanca označena slovom X, tada se njegova masa može zapisati kao m ( X ) , i količinu n ( X ) .

krtica – količina tvari koja sadrži onoliko specifičnih strukturnih jedinica (molekula, atoma, jona itd.) koliko ima atoma u 0,012 kg izotopa ugljika-12.

Kada koristite termin krtica treba navesti čestice na koje se termin odnosi. Shodno tome, može se reći "mol molekula", "mol atoma", "mol jona" itd. (na primjer, mol molekula vodika, mol atoma vodika, mol vodonikovih jona). Pošto 0,012 kg ugljika-12 sadrži ~ 6,022x10 23 atoma ugljika (Avogadrova konstanta), onda krtica- takva količina supstance koja sadrži 6,022x10 23 strukturnih elemenata (molekula, atoma, jona itd.).

Omjer mase tvari i količine tvari naziva se molarna masa.

M( X) = m ( X) / n( X)

To je, molarna masa (M) – je masa jednog mola supstance. Glavni sistem 1 jedinica molarna masa je kg/mol, ali u praksi je g/mol. Na primjer, molarna masa najlakšeg metala, litijuma M(Li) = 6,939 g/mol, molarna masa gasa metana M(CH 4) \u003d 16,043 g / mol. Molarna masa sumporne kiseline izračunava se na sljedeći način M ( H 2 SO 4 ) = 196 g / 2 mol = 96 g/mol.

Svaki spoj (tvar), osim molarne mase, karakterizira relativnomolekularni ili atomska masa. Tu je i ekvivalentan težina E, jednako molekularnom pomnoženom faktorom ekvivalencije (vidi dolje).

Relativna molekulska težina (M r ) – ovo je molarna masa jedinjenja, koja se odnosi na 1/12 molarne mase atoma ugljenika-12. Na primjer, M r(CH 4) = 16.043. Relativna molekulska težina je bezdimenzionalna veličina.

Relativna atomska masa (A r ) – je molarna masa atoma tvari podijeljena sa 1/12 molarne mase atoma ugljika-12. Na primjer, A r(Li) = 6,039.

Koncentracija . Odnos količine ili mase supstance sadržane u sistemu i zapremine ili mase tog sistema naziva se koncentracija. Postoji nekoliko načina da se izrazi koncentracija. U Rusiji se najčešće koncentracija označava velikim slovom C, prvenstveno se odnosi na masena koncentracija, koji se smatra najčešće korišćenim oblikom izražavanja koncentracije u monitoringu životne sredine (u njemu se mere MPC vrednosti).

Koncentracija mase (OD ili β) – odnos mase komponente sadržane u sistemu (rastvoru) i zapremine ovog sistema (V). Ovo je najčešći oblik izražavanja koncentracije među ruskim analitičarima.

β (X) =m ( X) / V (mješavine )

Jedinica masene koncentracije - kg / m 3 ili g / m 3, kg / dm 3 ili g / dm 3 (g / l), kg / cm 3, ili g / cm 3 (g / ml), μg / l ili mcg /ml, itd. Aritmetička konverzija iz jedne dimenzije u drugu nije jako teška, ali zahtijeva oprez. Na primjer, masena koncentracija hlorovodonične (hlorovodonične) kiseline OD(HCl) = 40 g / 1 l \u003d 40 g / l \u003d 0,04 g / ml \u003d 4 10 - 5 μg / l, itd. Oznaka masene koncentracije OD ne treba miješati s oznakom molarne koncentracije ( With), o čemu se govori u nastavku.

Tipični su odnosi β (X): 1000 µg/L = 1 µg/mL = 0,001 mg/mL.

U volumetrijskoj analizi (titrimetriji) koristi se jedan od oblika masene koncentracije - titar. Titar rješenje (T) - ovo je mase supstance sadržane u jednom kubnom centimetru iliu jednom mililitru rješenje.

Jedinice titra - kg / cm 3, g / cm 3, g / ml, itd.

molalnost (b) -- omjer količine otopljene tvari ( in molova) na masu rastvarača ( in kg).

b ( X) = n ( X) / m ( rastvarač) = n ( X) / m ( R )

Jedinica molaliteta -- mol/kg. Na primjer, b(HCl / H 2 O) \u003d 2 mol / kg. Molarna koncentracija se uglavnom koristi za koncentrirane otopine.

molar (!) dijeliti (X) - odnos količine supstance date komponente (u molovima) sadržane u sistemu prema ukupnoj količini supstance (u molovima).

X ( X) =n ( X) / n ( X) + n ( Y)

Molni udio se može izraziti u udjelima jedinice, procentima (%), ppm (hiljaditi dio %) i u milionitim dijelovima (milion -1, ppm), milijarditi dio (milijardu -1, ppb), trilionim dijelovima (trilion -1, ppt), itd. udjela, ali jedinica mjere je i dalje omjer - krtica / mol. Na primjer, X ( C 2 H 6) = 2 mol / 2 mol + 3 mol = 0,4 (40%).

Maseni udio (ω) – odnos mase date komponente sadržane u sistemu prema ukupna masa ovaj sistem.

ω ( X) = m ( X) / m (mješavine )

Maseni udio se mjeri u omjerima kg/kg (G/G). Štaviše, može se izraziti u dijelovima jedinice, postocima (%), ppm, milionitim dijelovima, milijardnim dijelovima itd. dionice. Maseni udio ove komponente, izražen u postocima, pokazuje koliko grama ove komponente sadrži 100 g otopine.

Na primjer, uslovno ω ( KCl ) = 12 g / 12 g + 28 g = 0,3 (30%).

0 zapreminski udio (φ) – odnos zapremine komponente sadržane usistema, na ukupnu zapreminu sistema.

φ ( X) = v ( X) / v ( X) + v ( Y)

Volumenski udio se mjeri u l/l ili ml/ml, a može se izraziti i u udjelima jedinice, postocima, ppm, ppm, itd. dionice. Na primjer, volumni udio kisika gasna mešavina je φ ( Oko 2 ) \u003d 0,15 l / 0,15 l + 0,56 l.

Molar (molarni)koncentracija (sa) - odnos količine supstance (u molovima) sadržane u sistemu (na primer, u rastvoru) prema zapremini V ovog sistema.

sa ( X) = n ( X) / V (mješavine )

jedinica mjere molarna koncentracija mol / m 3 (frakcioni derivat, SI - mol / l). Na primjer, c (H 2 S0 4) \u003d 1 mol / l, With(KOH) = 0,5 mol/l. Otopina koja ima koncentraciju od 1 mol/l naziva se molar rješenje i označava se kao rastvor od 1 M (nemojte brkati ovo slovo M, iza broja, sa prethodno naznačenom oznakom molarne mase, tj. količine supstance M). Prema tome, otopina koja ima koncentraciju od 0,5 mol/l označava se kao 0,5 M (polumolarna otopina); 0,1 mol/l - 0,1 M (decimolarna r.r.); 0,01 mol / l - 0,01 M (centimolarni rastvor) itd.

Ovaj oblik izražavanja koncentracije se također vrlo često koristi u analitici.

Normalno (ekvivalentno)koncentracija (N), molarna ekvivalentna koncentracija (OD equiv. ) - ovo je odnos količine ekvivalentne supstance u rastvoru(mol) na zapreminu ovog rastvora(l).

N = OD ekv ( X) = n (1/ ZX) / V (mješavine )

Količina supstance (u molovima) u kojoj su čestice koje reaguju ekvivalentne naziva se količina ekvivalentne supstancen uh (1/ Z X) = n uh (X).

Jedinica mjere za normalnu koncentraciju („normalnost“) je također mol/l (frakcioni derivat, SI). Na primjer, C equiv. (1/3 A1C1 3) = 1 mol / l. Otopina, čija jedna litra sadrži 1 mol ekvivalentne supstance, naziva se normalna i označava 1 n. Prema tome, može postojati 0,5 n (“pet decinormalnih”); 0,01 n (centinormalno"), itd. rješenja.

Treba napomenuti da koncept ekvivalencija reaktanti u hemijskim reakcijama jedan je od osnovnih za analitičku hemiju. Na ekvivalenciji se, po pravilu, zasnivaju proračuni rezultata hemijske analize (posebno u titrimetriji). Razmotrimo nekoliko povezanih osnovnih s.c. teorije konceptualne analitike.

Faktor ekvivalencije- broj koji pokazuje koliki je udio stvarne čestice tvari X (na primjer, molekula supstance X) ekvivalentan jednom ionu vodika (u datoj kiselo-baznoj reakciji) ili jednom elektronu (u datoj redoks reakciji) Faktor ekvivalencije f ekv(X) se izračunava na osnovu stehiometrije (omjer uključenih čestica) u određenom hemijskom procesu:

f ekv(X) \u003d 1 / Z x

gdje je Z x . - broj supstituiranih ili vezanih vodikovih jona (za kiselo-bazne reakcije) ili broj doniranih ili prihvaćenih elektrona (za redoks reakcije);

X je hemijska formula supstance.

Faktor ekvivalencije je uvijek jednak ili manji od jedan. Kada se pomnoži sa relativnom molekulskom težinom, daje vrijednost ekvivalentna težina (E).

Za reakciju

H 2 SO 4 + 2 NaOH \u003d Na 2 SO 4 + 2 H 2

f ekv(H 2 SO 4) = 1/2, f ekv(NaOH) = 1

f ekv(H 2 SO 4) = 1/2, tj. to znači da ½ molekula sumporne kiseline daje 1 vodikov ion (H+) za ovu reakciju, i prema tome f ekv(NaOH) = 1 znači da se jedan molekul NaOH u ovoj reakciji kombinuje sa jednim vodikovim jonom.

Za reakciju

10 FeSO 4 + 2 KMnO 4 + 8 H 2 SO 4 = 5 Fe 2 (SO 4) 3 + 2 MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8 H 2 O

2 MnO 4 - + 8H + + 5e - → Mn 2+ - 2e - + 4 H 2 O

5 Fe 2+ - 2e - → Fe 3+

f ekv(KMnO 4) \u003d 1/5 (kisela sredina), tj. 1/5 KMnO 4 molekula u ovoj reakciji je ekvivalentno 1 elektronu. Gde f ekv(Fe 2+) = 1, tj. jedan gvožđe(II) jon je takođe ekvivalentan 1 elektronu.

Ekvivalentno supstanca X - stvarna ili uslovna čestica, koja je u datoj kiselo-baznoj reakciji ekvivalentna jednom ne-vodiku ili u datoj redoks reakciji - jednom elektronu.

Ekvivalentni oblik: f ekv(X) X (vidi tabelu), ili jednostavno E x, gdje je X hemijska formula supstance, tj. [E x = f ekv(X) X]. Ekvivalent je bezdimenzionalni.

Ekvivalent kiseline(ili baze) - takva uslovna čestica date supstance, koja u datoj reakciji titracije oslobađa jedan vodikov ion ili se kombinuje sa njim, ili mu je na neki drugi način ekvivalentna.

Na primjer, za prvu od gore navedenih reakcija, ekvivalent sumporne kiseline je uslovna čestica oblika ½ H 2 SO 4 , tj. f ekv(H 2 SO 4) \u003d 1 / Z \u003d ½; EH 2 SO 4 \u003d ½ H 2 SO 4.

Oksidirajući ekvivalent(ili se oporavlja) supstance- ovo je takva uslovna čestica date supstance, koja u datoj hemijskoj reakciji može dodati jedan elektron ili ga osloboditi, ili na neki drugi način biti ekvivalentna ovom jednom elektronu.

Na primjer, prilikom oksidacije permanganatom u kiseloj sredini, ekvivalent kalijum permanganata je uslovna čestica oblika 1/5 KMnO 4, tj. EKMpo 4 \u003d 1 / 5KMpo 4.

Budući da se ekvivalent tvari može mijenjati ovisno o reakciji u kojoj je ta supstanca uključena, potrebno je navesti odgovarajuću reakciju.

Na primjer, za reakciju H 3 PO 4 + NaOH \u003d NaH 2 PO 4 + H 2 O

ekvivalent fosforne kiseline E H 3 RO 4 == 1 H 3 RO 4.

Za reakciju H 3 PO 4 + 2 NaOH \u003d Na 2 HPO 4 + 2 H 2 O

njegov ekvivalent je EN 3 RO 4 == ½ H 3 RO 4,.

Imajući u vidu da koncept moli se omogućava vam korištenje bilo koje vrste uvjetnih čestica, možete dati koncept molarni maseni ekvivalent supstance X. Prisjetite se toga krtica- ovo je količina supstance koja sadrži onoliko stvarnih ili uslovnih čestica koliko ima atoma u 12 g ugljičnog izotopa 12 C (6,02 10 23). Pod stvarnim česticama treba razumjeti atome, ione, molekule, elektrone itd., a pod uslovnim - kao što je, na primjer, 1/5 molekule KMnO 4 u slučaju O/B reakcije u kisela sredina ili ½ molekula H 2 SO 4 u reakciji sa natrijum hidroksidom.

Molarna masa ekvivalentne supstance – masa jednog mola ekvivalenata ove supstance, jednaka proizvodu faktora ekvivalencije f ekv(X) po molarnoj masi supstance M (X) 1 .

Molarna masa ekvivalenta se označava kao M [ f ekv(X) X] ili uzimajući u obzir jednakost E x = f ekv(X) X je označeno sa M [E x]:

M (E x) \u003d f ekv(X) M (X); M [E x] \u003d M (X) / Z

Na primjer, molarna masa KMnO ekvivalenta je 4

M (EKMpO 4) = 1 / 5 KMpO 4 = M 1/5 KMpO 4 = 31,6 g / mol.

To znači da je masa jednog mola uslovnih čestica oblika 1/5KMnO 4 31,6 g/mol. Analogno, molarna masa ekvivalenta sumporne kiseline M ½ H 2 SO 4 \u003d 49 g / mol; fosforna kiselina M ½ H 3 PO 4 \u003d 49 g / mol, itd.

U skladu sa zahtjevima Međunarodnog sistema (SI), upravo je tako molarna koncentracija je glavni način izražavanja koncentracije rastvora, ali kao što je već napomenuto, u praksi se češće koristi masena koncentracija.

Razmotrimo osnovne formule i odnose između načina izražavanja koncentracije rastvora (vidi tabele 1 i 2).