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

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

m 1 - masa otopljene tvari, g;

m je ukupna masa otopine, g.

Maseni postotak komponente, m%

m % =(m i /Σm i)*100

U binarnim otopinama često postoji nedvosmislen (funkcionalni) odnos između gustoće otopine i njezine koncentracije (na zadanoj temperaturi). To omogućuje određivanje koncentracije važnih otopina u praksi pomoću denzimetra (alkoholomjer, saharimetar, laktometar). Neki hidrometri nisu graduirani u vrijednostima gustoće, već izravno 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: izravno i uz lagano razrjeđivanje otopine.

Često, za izražavanje koncentracije (na primjer, sumporna kiselina u elektrolitu baterija), jednostavno koriste njihovu gustoću. Uobičajeni su hidrometri (denzimetri, mjerači gustoće), dizajnirani za određivanje koncentracije otopina tvari.

Volumenski udio

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

V 1 - volumen otopljene tvari, l;

V je ukupni volumen otopine, l.

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

Molarnost (molarna volumna koncentracija)

Molarna koncentracija - količina otopljene tvari (broj molova) po jedinici volumena otopine. Molarna koncentracija u SI sustavu mjeri se u mol / m³, ali se u praksi mnogo češće izražava u mol / l ili mmol / l. Uobičajen je i izraz u "molarnosti". 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" ne odbacuje se po padežima. Nakon broja pišu "mol", kao što iza broja pišu "cm", "kg" itd.

V je ukupni volumen otopine, l.

Normalna koncentracija (molarna ekvivalentna koncentracija)

Normalna koncentracija- broj ekvivalenata dane tvari u 1 litri otopine. Normalna koncentracija izražava se u mol-eq / l ili g-eq / l (što znači molski ekvivalent). Za bilježenje koncentracije takvih otopina koriste se kratice " 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 tvari, mol;

V je ukupni volumen otopine, l;

z je ekvivalentni broj.

Normalna koncentracija može se razlikovati ovisno o reakciji u kojoj je tvar uključena. Na primjer, jedna molarna otopina H 2 SO 4 bit će jedna normalna ako je namijenjena da reagira s lužinom da nastane KHSO 4 hidrosulfat, a dvije normalne ako treba reagirati u K 2 SO 4 .

Zadatak 4.
Odrediti maseni udio NaCl u 0,5 M Vodena otopina(Pretpostavlja se da je gustoća otopine 1.000 g/ml).
dano:
molarna koncentracija NaCl u otopini: C m (NaCl) = 0,5 mol / l .;
gustoća otopine: R otopina = 1000 g/ml.
Pronaći:
maseni udio NaCl u otopini.
Riješenje:

Snimanjem koncentracije (0,5 mol/l) vidi se 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 otopine:

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

Maseni udio NaCl u otopini određuje se omjerom:

Odgovor:(NaCl) = 2,925%.

Zadatak 5.
Odredite molarnost 18% otopine H 2 SO 4 u vodi ( R otopina = 1,124 g/ml).
dano:
maseni udio H 2 SO 4 u otopini: (H 2 SO 4) \u003d 18%;
gustoća otopine: R otopina = 1,124 g/ml.
Pronaći:
molarna koncentracija H 2 SO 4 u otopini.
Riješenje:
Shematski se algoritam rješenja može prikazati na sljedeći način:

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

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

u 100 g 18% otopine.

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

3. Pomoću gustoće nalazimo volumen 100 g otopine:

4. Volumen prevodimo u litre, jer. molarna koncentracija se mjeri u mol / l: V p-ra \u003d 89 ml \u003d 0,089 l.

5. Odredite molarnu koncentraciju:

Odgovor: C M (H 2 SO 4) = 2,07 mol / l.

Zadatak 6.
Odredite molni udio NaOH u vodenoj otopini ako je njegova koncentracija 9,96 mol/l, a gustoća 1,328 g/ml.
dano:
molarna koncentracija NaOH u otopini: C m (NaOH) \u003d 9,96 mol / l;
gustoća otopine: pp-ra = 1,328 g / ml.
Pronaći:
molni udio NaOH u otopini.
Riješenje:
Shematski se algoritam rješenja može prikazati na sljedeći način:

Najprikladnije je odabrati točno volumen otopine, jer. poznata koncentracija izražava se u mol/l. Štoviše, najrazumnije je uzeti volumen jednak 1 litri.

Snimanjem koncentracije (9,96 mol/l) vidi se 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 vodene otopine H 3 PO 4 u vodi je 7,29 % (mol.) Odredite molarnost ove otopine ako je njezina gustoća 1,181 g / ml.
dano:
molni udio H 3 RO 4 u otopini: Z (H 3 RO 4) \u003d 7,29%;
gustoća otopine: R otopina = 1D81 g/ml.
Pronaći:
molarna koncentracija H 3 RO 4 u otopini.
Riješenje:
Shematski se algoritam rješenja može prikazati 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 odrediti volumen odabranog dijela otopine. Može se izračunati pomoću gustoće otopine. Ali za to morate znati njegovu masu. Masa otopine može se izračunati na temelju količina tvari komponenti (H 3 PO 4 i H 2 O) otopine.

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

p (H 2 O) \u003d 100 - 7,29 \u003d 92,71 mol.

2. Odredite masu 92,71 mola vode:

m (H 2 O) \u003d n (H 2 O) . M (H2O) = 92,71 . 18 = 1669

3. Odredite 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 \u003d m (H 2 O) + m (H 3 RO 4) = 1669 + 714,4 = 2383 g.

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

6. Sada odredimo molarnu koncentraciju:

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

Zadatak 8.
Odredite molarne udjele tvari u vodenoj otopini KOH, ako je maseni udio kalijevog hidroksida u njoj 10,00%.
dano:
maseni udio KOH u otopini: (KOH) = 10,00%;
Pronaći:
molski udio KOH i H2O (u otopini: Z (KOH) = ?; Z (H2O) = ?
Riješenje:
Shematski se algoritam rješenja može prikazati na sljedeći način:

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

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

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

2. Odredite molni udio KOH

3. Odredite molni udio vode:

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

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

Zadatak 9.
Odrediti masene udjele tvari u vodenoj otopini H2SO4 ako je molni udio sumporne kiseline u njoj 2,000%.
dano:
molski udio H2SO4 u otopini: Z (H2SO4) = 2,000%;
Pronaći:
maseni udjeli H 2 SO 4 i H 2 O u otopini: ( H2SO4) = ?;(H2O) g?
Riješenje:
Shematski se algoritam rješenja može prikazati na sljedeći način.

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

Maseni udio w i bilo koje komponente određen je omjerom mase m i ove komponente i mase cijele smjese m cm:

S obzirom da je ukupna masa smjese jednaka zbroju masa pojedinih komponenti, t.j.

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.

Riješenje. Maseni udio prve komponente:

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

Maseni udio druge komponente:

Maseni udio druge komponente također se može odrediti pomoću jednakosti:

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

Volumenski 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. Plin se sastoji od dvije komponente: V 1 = 15,2 m 3 metana i V 2 = 9,8 m 3 etana. Izračunajte volumetrijski sastav smjese.

Riješenje. Ukupni volumen smjese je:

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

Volumenski udio u smjesi:

metan

etan v 2 = 1 – v 1 = 1 – 0,60 = 0,40

Molni udio 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:

dobivamo:

Pretvorba molskih udjela u masene udjele može se provesti prema formuli:

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

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

benzen

toluen

ukupni broj kilogram molova:

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

Molni udio benzena je:

Za toluen, molni udio se može naći iz jednadžbe:

odakle: n 2 \u003d 1 - n 1 \u003d 1 - 0,70 = 0,30

Prosječna molekulska težina smjese može se odrediti poznavanjem molskog udjela i molekulske mase svake komponente smjese:

(21)

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

Molekulska težina smjese nekoliko frakcija ulja može se odrediti formulom

(22)

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

Molekularna težina naftnog proizvoda također se može odrediti korištenjem Craigove formule

(24)

Primjer 7. Odredite prosječnu molekulsku masu smjese benzena s izooktanom, ako je molski udio benzena 0,51, izooktana 0,49.

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

M prosj= 0,51 × 78 + 0,48 × 114 = 95,7

Primjer 8. Smjesa se sastoji od 1500 kg benzena i 2500 kg n-oktan. Odredite prosječnu molekulsku masu smjese.

Riješenje. Koristimo formulu (22)

Volumen molarni sastav pretvoriti u masu na sljedeći način. Ovaj volumetrijski (molarni) sastav kao postotak uzima se kao 100 mola. Tada će koncentracija svake komponente kao postotak izraziti broj njezinih molova. Broj molova svake komponente zatim se množi s njezinom molekularnom težinom kako bi se dobila masa svake komponente u smjesi. Dijeljenjem mase svake komponente s ukupnom masom dobiva se njezina masena koncentracija.

Maseni sastav se pretvara u volumetrijski (molarni) na sljedeći način. Pretpostavlja se da se smjesa uzima 100 (g, kg, t) (ako je maseni sastav izražen u postocima), masa svake komponente podijeljena je s njezinom molekularnom težinom. Dobijte broj madeža. Dijeljenjem broja molova svake komponente s njihovim ukupnim brojem, dobivaju se volumne (molarne) koncentracije svake komponente.

Prosječna gustoća plin se određuje formulom:

kg / m 3; g/cm 3

ili, na temelju volumetrijskog sastava:

,

ili, na temelju masenog sastava smjese:

.

Relativna gustoća se određuje formulom:

Komponente	M g/mol	maseni sastav, % mas.	m i	Broj madeža	Rasuti sastav
razlomci jedinice	% oko.
Metan				40:16=2,50	0,669	66,9
Etan				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 postotnim sastavom. Nađimo broj molovi n i svake komponente. Da bismo to učinili, podijelimo masu svake komponente m i s molarnom masom:

Nađite volumetrijski sastav smjese u ulomcima jedinice

w i (CH4) = 2,50: 3,74 = 0,669; w(C2H6) = 0,33: 3,74 = 0,088;

W(C5H8) = 0,34: 3,74 = 0,091; w(C4H10) = 0,43: 3,74 = 0,115;

W(C5H12) = 0,14: 3,74 = 0,037.

Volumetrijski sastav smjese u postocima nalazimo množenjem podataka u ulomcima jedinice sa 100%. Sve primljene podatke stavljamo u tablicu.

računamo Prosječna težina smjese.

M cf = 100: 3,74 \u003d 26,8 g / mol

Pronalaženje gustoće smjese

Pronašli smo relativna gustoća:

W(CH4) = 480: 4120 = 0,117; w(C2H6) = 450: 4120 = 0,109;

W(C3H8) = 880: 4120 = 0,214; w(C4H10) = 870: 4120 = 0,211;

W(C5H12) = 1440: 4120 = 0,349.

M cf \u003d 4120: 100 \u003d 41,2 g / mol.

g/l

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

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

Komponente mješavine	ω% masenog sastava plina
Mogućnosti
metan
etan
propan
butan
pentan

Komponente mješavine	volumetrijski sastav plina ω% volumena
Mogućnosti
metan
etan
propan
butan
pentan

KOLIČINA I KONCENTRACIJA TVARI:

IZRAŽAVANJE I PRETVORENJA IZ JEDNOG OBLIKA U DRUGI

Osnove teorije

1. Osnovni pojmovi i definicije

Masa i količine materije . masa tvari ( m) se mjeri u gramima, i iznos tvari ( n) u madežima. Ako je tvar označena slovom x, tada se njegova masa može zapisati kao m ( x ) , i količina n ( x ) .

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

Kada se koristi izraz madež treba naznačiti čestice na koje se pojam odnosi. Prema tome, može se reći "mol molekula", "mol atoma", "mol iona" itd. (na primjer, mol molekula vodika, mol atoma vodika, mol vodikovih iona). Budući da 0,012 kg ugljika-12 sadrži ~ 6,022x10 23 atoma ugljika (Avogadrova konstanta), tada madež- takva količina tvari koja sadrži 6,022x10 23 strukturnih elemenata (molekula, atoma, iona itd.).

Omjer mase tvari i količine tvari naziva se molekulska masa.

M( x) = m( x) / n( x)

To je, molekulska masa (M) – je masa jednog mola tvari. Glavni sustav 1 jedinica molekulska masa je kg/mol, ali u praksi je g/mol. Na primjer, molarna masa najlakšeg metala, litija M(Li) = 6,939 g/mol, molarna masa plina metana M(CH 4) \u003d 16,043 g/mol. Molarna masa sumporne kiseline izračunava se na sljedeći način M ( H2SO4 ) = 196 g / 2 mol = 96 g/mol.

Svaki spoj (tvar), osim molarne mase, karakterizira srodnikamolekularni ili atomska masa. Postoji također ekvivalent težina E, jednako molekularnom pomnoženom faktorom ekvivalencije (vidi dolje).

Relativna molekularna težina (M r ) – ovo je molarna masa spoja, koja se odnosi na 1/12 molarne mase atoma ugljika-12. Na primjer, M r(CH4) = 16,043. Relativna molekulska težina je bezdimenzionalna veličina.

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

Koncentracija . Omjer količine ili mase tvari sadržane u sustavu prema volumenu ili masi tog sustava naziva se koncentracija. Postoji nekoliko načina za izražavanje koncentracije. U Rusiji se najčešće koncentracija označava velikim slovom C, prvenstveno se odnosi na masena koncentracija, koji se smatra najčešće korištenim oblikom izražavanja koncentracije u praćenju okoliša (u njemu se mjere MPC vrijednosti).

Koncentracija mase (IZ ili β) – omjer mase komponente sadržane u sustavu (otopini) i volumena ovog sustava (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 pretvorba iz jedne dimenzije u drugu nije jako teška, ali zahtijeva oprez. Na primjer, masena koncentracija klorovodične (klorovodične) kiseline IZ(HCl) = 40 g / 1 l \u003d 40 g / l \u003d 0,04 g / ml \u003d 4 10 - 5 μg / l, itd. Oznaka masene koncentracije IZ ne smije se miješati s oznakom molarne koncentracije ( S), 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 riješenje (T) - ovo je mase tvari sadržane u jednom kubičnom centimetru iliu jednom mililitru riješenje.

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

molalnost (b) -- omjer količine otopljene tvari ( u molova) na masu otapala ( u kg).

b ( x) = n ( x) / m ( otapalo) = 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.

kutnjak (!) udio (X) - omjer količine tvari dane komponente (u molovima) sadržane u sustavu prema ukupnoj količini tvari (u molovima).

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

Molni udio može se izraziti u udjelima jedinice, postocima (%), ppm (tisućinki postotka%) i u milijuntinkama (milijun -1, ppm), milijardama (milijardu -1, ppb), trilijuntima (trilijun -1, ppt), itd. udjela, ali je mjerna jedinica i dalje omjer - madež / mol. Na primjer, x ( C 2 H 6) = 2 mol / 2 mol + 3 mol = 0,4 (40%).

Maseni udio (ω) – omjer mase dane komponente sadržane u sustavu prema ukupna masa ovaj sustav.

ω ( x) = m ( x) / m (mješavine )

Maseni udio se mjeri u omjerima kg/kg (G/G). Štoviše, može se izraziti u ulomcima jedinice, postocima (%), ppm, milijuntima, milijardama itd. dionice. Maseni udio ove komponente, izražen u postocima, pokazuje koliko grama ove komponente sadrži 100 g otopine.

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

0 volumni udio (φ) – omjer volumena komponente sadržane usustava, do ukupnog volumena sustava.

φ ( x) = v ( x) / v ( x) + v ( Y)

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

Kutnjak (kutnjak)koncentracija (sa) - omjer količine tvari (u molovima) sadržane u sustavu (na primjer, u otopini) prema volumenu V ovog sustava.

S( x) = n ( x) / V (mješavine )

jedinica mjere molarna koncentracija mol / m 3 (frakcijski derivat, SI - mol / l). Na primjer, c (H 2 S0 4) \u003d 1 mol / l, S(KOH) = 0,5 mol/l. Otopina koja ima koncentraciju od 1 mol/l naziva se kutnjak riješenje i označava se kao otopina 1 M (nemojte brkati ovo slovo M, iza broja, s prethodno naznačenom oznakom molarne mase, tj. količine tvari 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 (decimolarni r.r.); 0,01 mol / l - 0,01 M (centimolarna otopina) itd.

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

Normalan (ekvivalent)koncentracija (N), molarna ekvivalentna koncentracija (IZ ekviv. ) - ovo je omjer količine ekvivalentne tvari u otopini(mol) na volumen ove otopine(l).

N = IZ ekv ( x) = n (1/ Zx) / V (mješavine )

Količina tvari (u molovima) u kojoj su reakcijske čestice ekvivalentne naziva se ekvivalentna količina tvarin uh (1/ Z x) = n uh (X).

Mjerna jedinica za normalnu koncentraciju ("normalnost") je također mol / l (frakcijski derivat, SI). Na primjer, C equiv. (1/3 A1C1 3) = 1 mol / l. Otopina, čija jedna litra sadrži 1 mol ekvivalenta tvari, naziva se normalnom 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 kemijskim reakcijama jedan je od osnovnih za analitičku kemiju. Na ekvivalenciji se u pravilu temelje izračuni rezultata kemijske analize (osobito 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, molekule tvari X) ekvivalentan jednom vodikovom ionu (u danoj kiselo-baznoj reakciji) ili jednom elektronu (u danoj redoks reakciji) Faktor ekvivalencije f ekv(X) se izračunava na temelju stehiometrije (omjera uključenih čestica) u određenom kemijskom procesu:

f ekv(X) \u003d 1 / Z x

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

X je kemijska formula tvari.

Faktor ekvivalencije uvijek je jednak ili manji od jedan. Kada se pomnoži s 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(H2SO4) = 1/2, f ekv(NaOH) = 1

f ekv(H2SO4) = 1/2, tj. to znači da ½ molekule sumporne kiseline daje 1 vodikov ion (H+) za ovu reakciju, i prema tome f ekv(NaOH) = 1 znači da se jedna molekula NaOH kombinira s jednim vodikovim ionom u ovoj reakciji.

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 (kiselo okruženje), t.j. 1/5 molekule KMnO 4 u ovoj reakciji je ekvivalent 1 elektronu. Pri čemu f ekv(Fe 2+) = 1, tj. jedan željezov(II) ion također je ekvivalentan 1 elektronu.

Ekvivalent tvar X - stvarna ili uvjetna čestica, koja je u danoj kiselinsko-baznoj reakciji ekvivalentna jednom ne-vodiku ili u danoj redoks reakciji - jednom elektronu.

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

Ekvivalent kiseline(ili baze) - takva uvjetna čestica dane tvari, koja u danoj reakciji titracije oslobađa jedan vodikov ion ili se s njim spaja, ili mu je na neki drugi način ekvivalentna.

Na primjer, za prvu od gore navedenih reakcija, ekvivalent sumporne kiseline je uvjetna 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) tvari- to je takva uvjetna čestica dane tvari, koja u danoj kemijskoj reakciji može dodati jedan elektron ili ga osloboditi, ili na neki drugi način biti ekvivalentna tom jednom elektronu.

Na primjer, tijekom oksidacije s permanganatom u kiselom mediju, ekvivalent kalijevog permanganata je uvjetna čestica oblika 1/5 KMnO 4, t.j. EKMpo 4 \u003d 1 / 5KMpo 4.

Budući da se ekvivalent tvari može mijenjati ovisno o reakciji u kojoj je ta tvar 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 je koncept moliti omogućuje vam korištenje bilo koje vrste uvjetnih čestica, možete dati koncept molarni maseni ekvivalent tvari X. Prisjetimo se toga madež- to je količina tvari koja sadrži onoliko stvarnih ili uvjetnih čestica koliko ima atoma u 12 g ugljikovog izotopa 12 C (6,02 10 23). Prave čestice treba shvatiti kao atome, ione, molekule, elektrone itd., a uvjetne čestice, kao što je, na primjer, 1/5 molekule KMnO 4 u slučaju O/B reakcije u kisela sredina ili ½ molekule H 2 SO 4 u reakciji s natrijevim hidroksidom.

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

Molarna masa ekvivalenta označava se kao M [ f ekv(X) X] ili uzimajući u obzir jednakost E x = f ekv(X) X označava se 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) \u003d 1 / 5 KMpO 4 \u003d M 1/5 KMpO 4 = 31,6 g / mol.

To znači da je masa jednog mola uvjetnih 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 sustava (SI), upravo je molarna koncentracija je glavni način izražavanja koncentracije otopina, ali kao što je već navedeno, u praksi se češće koristi masena koncentracija.

Razmotrimo osnovne formule i odnose između načina izražavanja koncentracije otopina (vidi tablice 1 i 2).