Forholdet mellom tetthet og massefraksjon. Massefraksjon (også kalt prosentkonsentrasjon)

En blanding bestående av to eller flere komponenter er karakterisert ved egenskapene og innholdet til disse komponentene. Sammensetningen av en blanding kan gis av massen, volum, mengde (antall mol eller kilogram-mol) av individuelle komponenter, så vel som deres konsentrasjoner. Konsentrasjonen av en komponent i en blanding kan uttrykkes i vekt-, mol- og volumfraksjoner eller prosenter, så vel som i andre enheter.

Massefraksjon w i av enhver komponent bestemmes av forholdet mellom massen mi av denne komponenten og massen av hele blandingen m cm:

Gitt at den totale massen til blandingen er lik summen av massene til de enkelte komponentene, dvs.

du kan skrive:

eller forkortet:

Eksempel 4 Blandingen består av to komponenter: m 1 = 500 kg, m 2 = 1500 kg. Bestem massefraksjonen av hver komponent i blandingen.

Løsning. Massefraksjon av den første komponenten:

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

Massefraksjon av den andre komponenten:

Massefraksjonen av den andre komponenten kan også bestemmes ved å bruke likheten:

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

Volumfraksjon n i-komponenten i blandingen er lik forholdet mellom volumet V i av denne komponenten og volumet av hele blandingen V:

Gitt at:

du kan skrive:

Eksempel 5. Gassen består av to komponenter: V 1 = 15,2 m 3 metan og V 2 = 9,8 m 3 etan. Beregn den volumetriske sammensetningen av blandingen.

Løsning. Det totale volumet av blandingen er:

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

Volumfraksjon i blandingen:

metan

etan v 2 = 1 – v 1 = 1 – 0,60 = 0,40

Molfraksjon n i av en hvilken som helst komponent i blandingen er definert som forholdet mellom antall kilomol Ni av denne komponenten og det totale antallet kilomol N av blandingen:

Gitt at:

vi får:

Omdannelsen av molfraksjoner til massefraksjoner kan utføres i henhold til formelen:

Eksempel 6. Blandingen består av 500 kg benzen og 250 kg toluen. Bestem den molare sammensetningen av blandingen.

Løsning. Molekylvekten til benzen (C 6 H 6) er 78, toluen (C 7 H 8) er 92. Antall kilogram mol er:

benzen

toluen

totalt antall kilo mol:

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

Molfraksjonen av benzen er:

For toluen kan molfraksjonen finnes fra ligningen:

hvorfra: n 2 \u003d 1 - n 1 \u003d 1 - 0,70 \u003d 0,30

Den gjennomsnittlige molekylvekten til en blanding kan bestemmes ved å kjenne molfraksjonen og molekylvekten til hver komponent i blandingen:

(21)

hvor n Jeg- innholdet av komponentene i blandingen, sier de. aksjer; M i- molekylmasse blandingskomponent.

Molekylvekten til en blanding av flere oljefraksjoner kan bestemmes med formelen

(22)

hvor m 1 , m 2 ,..., m n- vekten av blandingskomponentene, kg; M 1, M 2, ....,.M p- molekylvekten til komponentene i blandingen; - % vekt. komponent.

Molekylvekten til et oljeprodukt kan også bestemmes ved å bruke Craig-formelen

(24)

Eksempel 7. Bestem den gjennomsnittlige molekylvekten til en blanding av benzen med isooktan, hvis molfraksjonen av benzen er 0,51, isooktan 0,49.

Løsning. Molekylvekten til benzen er 78, isooktan er 114. Ved å erstatte disse verdiene med formel (21), får vi

M gj.sn= 0,51 × 78 + 0,48 × 114 = 95,7

Eksempel 8. Blandingen består av 1500 kg benzen og 2500 kg n-oktan. Bestem den gjennomsnittlige molekylvekten til blandingen.

Løsning. Vi bruker formel (22)

Volum molar sammensetning konvertert til masse som følger. Denne volumetriske (molare) sammensetningen i prosent er tatt som 100 mol. Da vil konsentrasjonen av hver komponent i prosent uttrykke antall mol. Antallet mol av hver komponent multipliseres deretter med dens molekylvekt for å gi massen til hver komponent i blandingen. Ved å dele massen til hver komponent med den totale massen, oppnås dens massekonsentrasjon.

Massesammensetningen omdannes til volumetrisk (molar) som følger. Det antas at blandingen tas 100 (g, kg, t) (hvis massesammensetningen er uttrykt i prosent), er massen til hver komponent delt på dens molekylvekt. Få antall føflekker. Ved å dele antall mol av hver komponent med deres totale antall, oppnås volum (molare) konsentrasjoner av hver komponent.

Gjennomsnittlig tetthet gass bestemmes av formelen:

kg/m 3; g/cm 3

eller, basert på den volumetriske sammensetningen:

eller, basert på massesammensetningen av blandingen:

Den relative tettheten bestemmes av formelen:

Komponenter	M g/mol	massesammensetning, % vekt.	m jeg	Antall føflekker	Bulksammensetning
brøkdeler av en enhet	% Om.
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 + høyere				10:72=0,14	0,037	3,7
				3,74	1,000	100,0

For å lette beregningen tar vi massen til blandingen som 100 g, deretter vil massen til hver komponent numerisk sammenfalle med den prosentvise sammensetningen. La oss finne et tall mol n i av hver komponent. For å gjøre dette deler vi massen til hver komponent m i med den molare massen:

Finn den volumetriske sammensetningen av blandingen i brøkdeler av en enhet

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.

Vi finner den volumetriske sammensetningen av blandingen i prosent ved å multiplisere dataene i brøkdeler av en enhet med 100 %. Vi legger alle mottatte data i en tabell.

Vi teller gjennomsnittsvekt blandinger.

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

Finne tettheten til blandingen

Vi finner relativ tetthet:

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

Oppgave 15. Blandingen består av fem komponenter. Bestem massen, volum og molfraksjon av hver komponent i blandingen, den gjennomsnittlige molekylvekten til blandingen.

Blandingskomponenter	Alternativ

m i (d)	m i (kg)	m i (t)
metan
etan
propan
n-butan
isobutan

Blandingskomponenter	ω % massesammensetning av gass
Alternativer

metan
etan
propan
butan
pentan

Blandingskomponenter	volumetrisk sammensetning av gass ω % volum
Alternativer

metan
etan
propan
butan
pentan

Løsninger er preget av deres kvantitative og kvalitative sammensetning.

Den kvantitative sammensetningen er uttrykt aksjer(dimensjonsløs relative verdier): masse, molar, volum.

Dimensjonale mengder-konsentrasjoner er molar, masse og molar massekonsentrasjon av ekvivalenten.

1. Massefraksjon

ω(A) = 100 %

ω(A) - massefraksjon av substans A;
m er massen av løsningen (g);
m(A) - masse av stoff A (g).

Massefraksjon (prosentkonsentrasjon) av et oppløst stoff MEN kalt forholdet mellom massen til et stoff MEN til massen av løsningen m(masse av løsemiddel + masse av stoff).

Massefraksjonen uttrykkes som en prosentandel (brøkdeler av en enhet) eller ppm (en tusendel av en prosent).

Prosentkonsentrasjon viser hvor mye stoff som er i 100 g av en løsning.

Oppgave: 50 g av et stoff løses opp i 150 g vann. Det er nødvendig å beregne massefraksjonen av stoffet i løsningen.

Løsning :

Vi beregner den totale massen av løsningen: 150 + 50 = 200 g;
Vi beregner massefraksjonen av stoffet i løsningen: ω(A) = 100 % = 25 %

2. Molar fraksjon

χ(A) = n(A)/ 100 %

χ(A) - molfraksjon av substans A;
n(A) - mengde stoff A, mol;
n(B) - mengde stoff B (løsningsmiddel), mol.

Molfraksjon (molfraksjon) av et oppløst stoff MEN kalt forholdet mellom stoffmengden MEN(i mol) til summen av mengdene (mol) av alle stoffene som inngår i løsningen.

Molfraksjonen uttrykkes i prosent (brøkdeler av en enhet).

Oppgave: 1,18 g natriumklorid ble oppløst i 180 ml vann. Trenger å beregne molfraksjon NaCl.

Løsning :

På det første trinnet vil vi beregne molene NaCl og H 2 O som kreves for å forberede løsningen (se Molar masse):
Molar masse av NaCl: M = 23 + 36 = 59 g/mol;
Antall mol for NaCl: n \u003d m / M \u003d 1,18 / 59 \u003d 0,02 mol
Molar masse av H 2 O: M \u003d 1 2 + 16 \u003d 18 g / mol
Antall mol H 2 O: n \u003d 180/18 \u003d 10 mol.
Vi gjør en beregning molar masse NaCl:
χ(NaCl) = n(NaCl)/ 100 %
χ(NaCl) = 0,02/(0,02+10) = 0,002 (0,2%).

3. Volumbrøk

φ(A) = V(A)/V

φ(A) - volumfraksjon av stoff A (fraksjoner av en enhet eller %);
V(A) - volum av stoff A, ml;
V er volumet av hele løsningen, ml.

Volumfraksjon av stoffet MEN kalt forholdet mellom volumet av et stoff MEN til volumet av løsningen.

Oppgave: Massefraksjoner (ω) av oksygen og nitrogen i gassblanding lik henholdsvis 20 % og 80 %. Det er nødvendig å beregne deres volumfraksjoner (φ) i gassblandingen.

Løsning:

La Total vekt gassblanding er lik 100 g:
m(O 2) \u003d m ω (O 2) \u003d 100 0,20 \u003d 20 g
m(N 2) \u003d m ω (N 2) \u003d 100 0,80 \u003d 80 g
I henhold til formelen n \u003d m / M, bestemmer vi antall mol stoffer:
n(O 2) \u003d 20/32 \u003d 0,625 mol
n(N 2) \u003d 80/28 \u003d 2,85 mol
Vi bestemmer volumet som er okkupert av gasser (basert på postulatet om at 1 mol gass under normale forhold opptar 22,4 liter):
Vi lager en proporsjon:
1 mol gass \u003d 22,4 l;
0,625 mol \u003d x l
x \u003d 22,4 0,625 \u003d 14 l
For nitrogen, analogt: 2,85 22,4 \u003d 64 l
Totalt volum er: 14 + 64 = 78 liter
Volumfraksjoner av gasser i blandingen:
φ (O 2) \u003d 14/78 \u003d 0,18 (18 %)
φ (N 2) \u003d 64/78 \u003d 0,82 (82 %)

4. Molar konsentrasjon (molaritet)

c(A) = n(A)/V, mol/l

c(A) - molar konsentrasjon av substans A, mol/l;
n(A) - mengde oppløst stoff A, mol;
V er volumet av hele løsningen, l.

Molar konsentrasjon av et oppløst stoff MEN kalt forholdet mellom mengden oppløst stoff MEN(i mol) til volumet av hele løsningen (l).

Dermed kan vi si at den molare konsentrasjonen er antall mol av et oppløst stoff i 1 liter løsning. Siden n(A)=m(A)/M(A) (se Molar masse), kan formelen for molar konsentrasjon skrives om som følger:

C(A) = m(A)/

m(A) - masse av stoff A, g;
M(A) - molar masse av stoff A, g/mol.

Molar konsentrasjon er vanligvis betegnet med symbolet "M":

1M - en molar løsning;
0,1M - desimolar løsning;
0,01M - centomolar løsning.

Oppgave: 500 ml løsning inneholder 10 g NaCl. Det er nødvendig å bestemme den molare konsentrasjonen av løsningen.

Løsning :

Finn massen av natriumklorid i 1 liter løsning (molar konsentrasjon er antall mol av et oppløst stoff i 1 liter løsning):
500 ml løsning - 10 g NaCl
1000 ml - x
x = 20 g
Molar konsentrasjon av NaCl:
c(NaCl) \u003d m (NaCl) / \u003d 20 / (59 1) \u003d 0,34 mol/l

5. Massekonsentrasjon (titer)

ρ(A) = m(A)/V

ρ(A) - massekonsentrasjon av stoff A, g/l;
m(A) - masse av stoff A, g;
V er volumet av løsningen, l.

Massekonsentrasjon (titer) er forholdet mellom massen av det oppløste stoffet og volumet av løsningen.

Oppgave: Bestem den molare konsentrasjonen til en 20 % HCl-løsning (ρ=1,1 g/ml).

Løsning:

Bestem volumet på 100 g løsning av saltsyre:
V \u003d m / ρ \u003d 100 / 1,1 \u003d 0,09 l
100 g 20 % saltsyreløsning inneholder 20 g HCl. Vi beregner den molare konsentrasjonen:
c(HCl) \u003d m (HCl) / \u003d 20 / (37 0,9) \u003d 6 mol / l

6. Molar ekvivalent konsentrasjon (normalitet)

c e (A) \u003d n e (A) / V, mol / l

c e (A) - molar konsentrasjon av ekvivalenten, mol / l;
n e (A) - antall stoffekvivalenter, mol;
V er volumet av løsningen, l.

Den molare konsentrasjonen av ekvivalenten er forholdet mellom mengden av det ekvivalente stoffet og volumet av løsningen.

I analogi med molar konsentrasjon (se ovenfor):

C e (A) = m(A) /

En normal løsning er en løsning der 1 liter inneholder 1 ekvivalent av det oppløste stoffet.

Den molare konsentrasjonen av ekvivalenten er vanligvis betegnet med symbolet "n":

1n - en-normal løsning;
0,1n - desinormal løsning;
0,01n - centinormal løsning.

Oppgave: Hvilket volum av 90 % H 2 SO 4 (ρ = 1,82 g / ml) trengs for å tilberede 100 ml av en centinormal løsning?

Løsning :

Vi bestemmer mengden 100 % svovelsyre som trengs for å tilberede 1 liter av en en-normal løsning. Ekvivalenten til svovelsyre er halvparten av dens molekylvekt:
M(H 2 SO 4) \u003d 1 2 + 32 + 16 4 \u003d 98/2 \u003d 49.
For å tilberede 1 liter av en centinormal løsning, kreves 0,01 ekvivalent: 49 0,01 \u003d 0,49 g.
Vi bestemmer antall gram 100% svovelsyre som er nødvendig for å oppnå 100 ml av en normal løsning (vi lager en andel):
1 l - 0,49 g
0,1 l - x g
x = 0,049 g.
Vi løser oppgaven:
x \u003d 100 0,049 / 90 \u003d 0,054 g.
V \u003d m / ρ \u003d 0,054 / 1,82 \u003d 0,03 ml.

MENGDE OG KONSENTRASJON AV STOFFET:

UTTRYKK OG KONVERTERINGER FRA ET SKJEMA TIL ET ANNET

Grunnleggende om teorien

1. Grunnleggende begreper og definisjoner

Masse og mengder av stoff . masse stoffer ( m) måles i gram, og beløp stoffer ( n) i føflekker. Hvis stoffet er angitt med bokstaven X, så kan dens masse skrives som m ( X ) , og mengden n ( X ) .

muldvarp – mengden av et stoff som inneholder like mange spesifikke strukturelle enheter (molekyler, atomer, ioner osv.) som det er atomer i 0,012 kg av karbon-12 isotopen.

Når du bruker begrepet muldvarp partiklene som begrepet refererer til skal angis. Følgelig kan man si "mol av molekyler", "mol av atomer", "mol av ioner", etc. (for eksempel et mol hydrogenmolekyler, et mol hydrogenatomer, et mol hydrogenioner). Siden 0,012 kg karbon-12 inneholder ~6,022x1023 karbonatomer (Avogadros konstant), så muldvarp- en slik mengde av et stoff som inneholder 6,022x10 23 strukturelle elementer (molekyler, atomer, ioner, etc.).

Forholdet mellom massen av et stoff og mengden av et stoff kalles molar masse.

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

Det er, molar masse (M) – er massen til en mol av et stoff. Den grunnleggende systemiske 1-enheten molar masse er kg/mol, men i praksis er den g/mol. For eksempel molmassen til det letteste metallet, litium M(Li) = 6,939 g/mol, molar masse av metangass M(CH 4) \u003d 16,043 g / mol. Den molare massen av svovelsyre beregnes som følger M ( H 2 SO 4 ) = 196 g / 2 mol = 96 g/mol.

Enhver forbindelse (stoff), bortsett fra den molare massen, er karakterisert ved slektningmolekylær eller atommasse. Det er også tilsvarende vekt E, lik molekylet multiplisert med ekvivalensfaktoren (se nedenfor).

Relativ molekylvekt (M r ) – dette er molmassen til forbindelsen, referert til 1/12 av molmassen til karbon-12 atomet. For eksempel, M r(CH4) = 16,043. Relativ molekylvekt er en dimensjonsløs mengde.

Relativ atommasse (EN r ) – er molmassen til et atom i et stoff, delt på 1/12 av molmassen til et karbon-12 atom. For eksempel, EN r(Li) = 6,039.

Konsentrasjon . Forholdet mellom mengden eller massen av et stoff i et system og volumet eller massen til det systemet kalles konsentrasjon. Det er flere måter å uttrykke konsentrasjon på. I Russland er konsentrasjonen oftest betegnet med stor bokstav C, som først og fremst refererer til massekonsentrasjon, som anses å være den mest brukte formen for konsentrasjonsuttrykk i miljøovervåking (det er i den MPC-verdier måles).

Massekonsentrasjon (FRA eller β) – forholdet mellom massen til komponenten i systemet (løsningen) og volumet til dette systemet (V). Dette er den vanligste formen for å uttrykke konsentrasjon blant russiske analytikere.

β (X) =m ( X) / V (blandinger )

Massekonsentrasjonsenhet - kg / m 3 eller g / m 3, kg / dm 3 eller g / dm 3 (g / l), kg / cm 3, eller g / cm 3 (g / ml), μg / l eller mcg /ml osv. Aritmetiske konverteringer fra en dimensjon til en annen er ikke veldig vanskelig, men krever forsiktighet. For eksempel massekonsentrasjonen av saltsyre (saltsyre). FRA(HCl) = 40 g / 1 l \u003d 40 g / l \u003d 0,04 g / ml \u003d 4 10 - 5 μg / l, etc. Massekonsentrasjonsbetegnelse FRA må ikke forveksles med betegnelsen på den molare konsentrasjonen ( Med), som diskuteres nedenfor.

Typisk er relasjonene β (X): 1000 ug/l = 1 ug/ml = 0,001 mg/ml.

I volumetrisk analyse (titrimetri) brukes en av formene for massekonsentrasjon - titer. Titer løsning (T) - dette er masse av et stoff inneholdt i en kubikkcentimeter elleri en milliliter løsning.

Titerenheter - kg / cm 3, g / cm 3, g / ml, etc.

molalitet (b) -- forholdet mellom mengden oppløst stoff ( i mol) til massen av løsningsmidlet ( i kg).

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

Molalitetsenhet -- mol/kg. For eksempel, b(HCl / H 2 O) \u003d 2 mol / kg. Molar konsentrasjon brukes hovedsakelig for konsentrerte løsninger.

jeksel (!) dele (X) - forholdet mellom mengden av stoffet av en gitt komponent (i mol) inneholdt i systemet og den totale mengden av stoffet (i mol).

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

Molfraksjonen kan uttrykkes i brøkdeler av en enhet, prosent (%), ppm (tusendel av a%) og i milliondeler (million -1, ppm), milliarddeler (milliard -1, ppb), trilliondeler (billion -1, ppt), etc. aksjer, men måleenheten er fortsatt forholdet - muldvarp / mol. For eksempel, X ( C 2 H 6) \u003d 2 mol / 2 mol + 3 mol \u003d 0,4 (40%).

Massefraksjon (ω) – forholdet mellom massen til en gitt komponent i et system og den totale massen til det systemet.

ω ( X) = m ( X) / m (blandinger )

Massefraksjon måles i forhold kg/kg (G/G). Dessuten kan det uttrykkes i brøkdeler av en enhet, prosent (%), ppm, milliondeler, milliarddeler osv. aksjer. Massefraksjonen av denne komponenten, uttrykt i prosent, viser hvor mange gram av denne komponenten som finnes i 100 g av løsningen.

For eksempel betinget ω ( KCl ) = 12 g / 12 g + 28 g = 0,3 (30%).

0 volumfraksjon (φ) – forholdet mellom volumet av komponenten isystemet, til det totale volumet av systemet.

φ ( X) = v ( X) / v ( X) + v ( Y)

Volumfraksjonen måles i form av l/l eller ml/ml og kan også uttrykkes i brøkdeler av en enhet, prosent, ppm, ppm, etc. aksjer. For eksempel er volumfraksjonen av oksygen i en gassblanding φ ( Omtrent 2 ) \u003d 0,15 l / 0,15 l + 0,56 l.

Jeksel (jeksel)konsentrasjon (Med) - forholdet mellom mengden av et stoff (i mol) inneholdt i et system (for eksempel i en løsning) og volumet V i dette systemet.

Med( X) = n ( X) / V (blandinger )

Måleenheten for molkonsentrasjonen er mol / m 3 (fraksjonelt derivat, SI - mol / l). For eksempel, c (H 2 S0 4) \u003d 1 mol/l, Med(KOH) = 0,5 mol/l. En løsning som har en konsentrasjon på 1 mol/l kalles jeksel løsning og betegnet som en 1 M løsning (ikke forveksle denne bokstaven M, etter tallet, med den tidligere angitte betegnelsen på molmassen, dvs. mengden stoff M). Følgelig betegnes en løsning med en konsentrasjon på 0,5 mol/l 0,5 M (halvmolar løsning); 0,1 mol/l - 0,1 M (desimolar r.r.); 0,01 mol / l - 0,01 M (centimolar løsning), etc.

Denne formen for uttrykk for konsentrasjon er også svært ofte brukt i analyser.

Vanlig (tilsvarende)konsentrasjon (N), molar ekvivalent konsentrasjon (FRA ekv. ) - dette er forholdet mellom mengden stoffekvivalent i løsning(mol) til volumet av denne løsningen(l).

N = FRA ekv ( X) = n (1/ ZX) / V (blandinger )

Mengden av et stoff (i mol) der de reagerende partiklene er ekvivalenter kalles mengde stoffekvivalentn eh (1/ Z X) = n eh (X).

Måleenheten for normal konsentrasjon (“normalitet”) er også mol/l (fraksjonelt derivat, SI). For eksempel, C ekv. (1/3 A1C1 3) \u003d 1 mol / l. En løsning, hvorav en liter inneholder 1 mol stoffekvivalenter, kalles normal og betegnes 1 n. Følgelig kan det være 0,5 n ("fem desinormale"); 0,01 n (centinormal"), osv. løsninger.

Det skal bemerkes at konseptet ekvivalens reaktanter i kjemiske reaksjoner er en av de grunnleggende for analytisk kjemi. Det er på ekvivalens at beregninger av resultatene av kjemisk analyse som regel er basert (spesielt i titrimetri). La oss vurdere flere relaterte grunnleggende s.c. teorier om konseptanalyse.

Ekvivalensfaktor- et tall som indikerer hvor stor andel av en reell partikkel av substanser X (for eksempel et molekyl av substans X) som tilsvarer ett hydrogenion (i en gitt syre-basereaksjon) eller ett elektron (i en gitt redoksreaksjon) Ekvivalensfaktor f ekv(X) beregnes basert på støkiometri (forholdet mellom partikler involvert) i en bestemt kjemisk prosess:

f ekv(X) \u003d 1 / Z x

hvor Z x . - antall substituerte eller festede hydrogenioner (for syre-basereaksjoner) eller antall donerte eller aksepterte elektroner (for redoksreaksjoner);

X er den kjemiske formelen til stoffet.

Ekvivalensfaktoren er alltid lik eller mindre enn én. Når multiplisert med den relative molekylvekten, gir det verdien ekvivalent vekt (E).

For reaksjon

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, dvs. dette betyr at ½ et molekyl svovelsyre gir 1 hydrogenion (H +) for denne reaksjonen, og følgelig f ekv(NaOH) = 1 betyr at ett NaOH-molekyl kombineres med ett hydrogenion i denne reaksjonen.

For reaksjon

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 (surt miljø), dvs. 1/5 av KMnO 4-molekylet i denne reaksjonen tilsvarer 1 elektron. Hvori f ekv(Fe 2+) = 1, dvs. ett jern(II)-ion tilsvarer også 1 elektron.

Tilsvarende substans X - en reell eller betinget partikkel, som i en gitt syre-base-reaksjon tilsvarer ett ikke-hydrogen eller i en gitt redoksreaksjon - til ett elektron.

Tilsvarende form: f ekv(X) X (se tabell), eller ganske enkelt E x, hvor X er kjemisk formel stoffer, dvs. [E x = f ekv(X) X]. Ekvivalenten er dimensjonsløs.

Syreekvivalent(eller baser) - en slik betinget partikkel av et gitt stoff, som i en gitt titreringsreaksjon frigjør ett hydrogenion eller kombineres med det, eller på annen måte er ekvivalent med det.

For eksempel, for den første av reaksjonene ovenfor, er ekvivalenten av svovelsyre en betinget partikkel av formen ½ H 2 SO 4, dvs. f ekv(H 2 SO 4) \u003d 1 / Z \u003d ½; EH 2 SO 4 \u003d ½ H 2 SO 4.

Oksiderende ekvivalent(eller gjenopprette) stoffer- dette er en slik betinget partikkel av et gitt stoff, som i en gitt kjemisk reaksjon kan tilføre ett elektron eller frigjøre det, eller på annen måte være ekvivalent med dette ene elektronet.

For eksempel, under oksidasjon med permanganat i et surt medium, er ekvivalenten av kaliumpermanganat en betinget partikkel av formen 1/5 KMnO 4, dvs. EKMpo 4 \u003d 1 / 5KMpo 4.

Siden ekvivalenten til et stoff kan endre seg avhengig av reaksjonen som dette stoffet er involvert i, er det nødvendig å angi den tilsvarende reaksjonen.

For eksempel, for reaksjonen H 3 PO 4 + NaOH \u003d NaH 2 PO 4 + H 2 O

ekvivalenten til fosforsyre E H 3 RO 4 == 1 H 3 RO 4.

For reaksjonen H 3 PO 4 + 2 NaOH \u003d Na 2 HPO 4 + 2 H 2 O

dens ekvivalent er EN 3 RO 4 == ½ H 3 RO 4,.

Med tanke på at konseptet be lar deg bruke alle slags betingede partikler, kan du gi konseptet molar masseekvivalent av et stoff X. Husk det muldvarp- dette er mengden av et stoff som inneholder like mange reelle eller betingede partikler som det er atomer i 12 g av karbonisotopen 12 C (6,02 10 23). Under reelle partikler bør man forstå atomer, ioner, molekyler, elektroner osv., og under betingede - som for eksempel 1/5 av KMnO 4-molekylet ved en O/B-reaksjon i surt miljø eller ½ H 2 SO 4 molekyl i reaksjon med natriumhydroksid.

Molar masse av stoffekvivalent – massen til ett mol ekvivalenter av dette stoffet, lik produktet av ekvivalensfaktoren f ekv(X) per molar masse av stoffet M (X) 1.

Den molare massen til ekvivalenten er betegnet som M [ f ekv(X) X] eller ta hensyn til likheten E x = f ekv(X) X det er angitt med M [E x]:

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

For eksempel er molmassen til KMnO-ekvivalenten 4

M (EKMpO 4) \u003d 1 / 5 KMpO 4 \u003d M 1/5 KMpO 4 \u003d 31,6 g / mol.

Dette betyr at massen til ett mol betingede partikler av formen 1/5KMnO 4 er 31,6 g/mol. I analogi er molmassen til ekvivalenten til svovelsyre M ½ H 2 SO 4 \u003d 49 g / mol; fosforsyre M ½ H 3 PO 4 \u003d 49 g / mol, etc.

I samsvar med kravene i det internasjonale systemet (SI), er det nettopp molar konsentrasjon er den viktigste måten å uttrykke konsentrasjonen av løsninger på, men som allerede nevnt, brukes den oftere i praksis massekonsentrasjon.

Vurder de grunnleggende formlene og sammenhengene mellom måtene å uttrykke konsentrasjonen av løsninger på (se tabell 1 og 2).

Massefraksjon- forholdet mellom massen av det oppløste stoffet og massen av løsningen. Massefraksjonen måles i brøkdeler av en enhet.

m 1 - massen av det oppløste stoffet, g;

m er den totale massen av løsningen, g.

Masseprosent av komponenten, m%

m % =(mi/Σm i)*100

I binære løsninger er det ofte et entydig (funksjonelt) forhold mellom tettheten til løsningen og dens konsentrasjon (ved en gitt temperatur). Dette gjør det mulig i praksis å bestemme konsentrasjonen av viktige løsninger ved hjelp av et densimeter (alkoholmåler, sakkarimeter, laktometer). Noen hydrometre er ikke gradert i tetthetsverdier, men direkte i konsentrasjonen av løsningen (alkohol, fett i melk, sukker). Det bør huskes at for noen stoffer har tetthetskurven til løsningen et maksimum, i dette tilfellet utføres 2 målinger: direkte og med en liten fortynning av løsningen.

Ofte, for å uttrykke konsentrasjonen (for eksempel svovelsyre i elektrolytten til batterier), bruker de ganske enkelt tettheten. Hydrometre (densimetre, tetthetsmålere) er vanlige, designet for å bestemme konsentrasjonen av løsninger av stoffer.

Volumfraksjon

Volumfraksjon er forholdet mellom volumet av det oppløste stoffet og volumet av løsningen. Volumfraksjonen måles i brøkdeler av en enhet eller i prosent.

V 1 - volumet av det oppløste stoffet, l;

V er det totale volumet av løsningen, l.

Som nevnt ovenfor er det hydrometre designet for å bestemme konsentrasjonen av løsninger av visse stoffer. Slike hydrometre er ikke gradert når det gjelder tetthet, men direkte i konsentrasjonen av løsningen. For vanlige løsninger av etylalkohol, hvis konsentrasjon vanligvis uttrykkes i volumprosent, kalles slike hydrometre alkoholmålere eller andrometre.

Molaritet (molar volumkonsentrasjon)

Molar konsentrasjon - mengden oppløst stoff (antall mol) per volumenhet av løsningen. Molar konsentrasjon i SI-systemet måles i mol/m³, men i praksis uttrykkes den mye oftere i mol/l eller mmol/l. Uttrykket i "molaritet" er også vanlig. Mulig annen betegnelse på molar konsentrasjon C M, som vanligvis betegnes M. Så en løsning med en konsentrasjon på 0,5 mol / l kalles 0,5-molar. Merk: enheten "mol" avvises ikke av tilfeller. Etter tallet skriver de «mol», akkurat som etter tallet skriver de «cm», «kg» osv.

V er det totale volumet av løsningen, l.

Normal konsentrasjon (molar ekvivalent konsentrasjon)

Normal konsentrasjon- antall ekvivalenter av et gitt stoff i 1 liter løsning. Den normale konsentrasjonen uttrykkes i mol-eq / l eller g-eq / l (som betyr molekvivalenter). For å registrere konsentrasjonen av slike løsninger, er forkortelsene " n"eller" N". For eksempel kalles en løsning som inneholder 0,1 mol-eq / l desinormal og skrives som 0,1 n.

ν - mengde oppløst stoff, mol;

V er det totale volumet av løsningen, l;

z er ekvivalensnummeret.

Den normale konsentrasjonen kan variere avhengig av reaksjonen stoffet er involvert i. For eksempel vil en én molar løsning av H 2 SO 4 være en normal hvis den er ment å reagere med en alkali for å danne KHSO 4 hydrosulfat, og to normal hvis den skal reagere for å danne K 2 SO 4.

Du vil trenge

Du må bestemme hvilket alternativ oppgaven din tilhører. Når det gjelder det første alternativet, trenger du et periodisk system. Når det gjelder den andre, må du vite at løsningen består av to komponenter: et løst stoff og et løsningsmiddel. Og massen til løsningen er lik massene til disse to komponentene.

Instruksjon

Når det gjelder den første versjonen av problemet:
I følge Mendeleev finner vi molarmassen til et stoff. molar sum atommasser inkludert i stoffet.

For eksempel, molmassen (Mr) av kalsiumhydroksid Ca(OH)2: Mr(Ca(OH)2) = Ar(Ca) + (Ar(O) + Ar(H))*2 = 40 + (16) + 1) *2 = 74.

Hvis det ikke er noe målekar som vann kan helles i, beregne volumet på karet det er plassert i. Volum alltid er lik produktet grunnflate til høyde, og det er vanligvis ingen problemer med kar med stående form. Volum vann banken vil lik areal rund base til en høyde fylt med vann. Multiplisere tettheten? per volum vann V vil du motta masse vann m: m=?*V.

Relaterte videoer

Merk

Du kan bestemme massen ved å vite mengden vann og dens molare masse. Den molare massen av vann er 18, siden den består av de molare massene av 2 hydrogenatomer og 1 oksygenatom. MH2O = 2MH+MO=21+16=18 (g/mol). m=n*M, der m er massen av vann, n er mengden, M er den molare massen.

Hva er massefraksjon element? Fra selve navnet kan du forstå at dette er en verdi som indikerer forholdet mellom massen element, som er en del av stoffet, og den totale massen til dette stoffet. Det uttrykkes i brøkdeler av en enhet: prosent (hundredeler), ppm (tusendeler), etc. Hvordan kan du beregne massen til en element?

Instruksjon

For klarhetens skyld, vurder karbon, velkjent for alle, uten hvilket det ikke ville vært noe. Hvis karbon er et stoff (for eksempel), så dets masse dele kan trygt tas som en enhet eller 100%. Selvfølgelig inneholder diamant også urenheter av andre elementer, men i de fleste tilfeller i så små mengder at de kan neglisjeres. Men i slike modifikasjoner av karbon som eller, er innholdet av urenheter ganske høyt, og forsømmelse er uakseptabelt.

Hvis det er karbon i komplekst stoff, må du fortsette som følger: skriv ned den nøyaktige formelen til stoffet, og kjenn deretter molarmassene til hver element inkludert i sammensetningen, beregn den nøyaktige molare massen til dette stoffet (selvfølgelig, under hensyntagen til "indeksen" til hver element). Deretter bestemmer du massen dele ved å dele den totale molare massen element på stoffets molare masse.

For eksempel må du finne massen dele karbon i eddiksyre. Skriv formelen for eddiksyre: CH3COOH. For å lette beregningene, konverter det til formen: C2H4O2. Den molare massen til dette stoffet består av de molare massene til elementene: 24 + 4 + 32 = 60. Følgelig beregnes massefraksjonen av karbon i dette stoffet som følger: 24/60 = 0,4.

Hvis du trenger å regne det ut prosentdel henholdsvis 0,4 * 100 = 40 %. Det vil si at hver eddiksyre inneholder (omtrent) 400 gram karbon.

Selvfølgelig kan massefraksjonene til alle andre grunnstoffer finnes på nøyaktig samme måte. For eksempel beregnes masse i samme eddiksyre som følger: 32/60 \u003d 0,533 eller omtrent 53,3%; og massefraksjonen av hydrogen er 4/60 = 0,666 eller omtrent 6,7%.

Kilder:

massefraksjoner av grunnstoffer

Massefraksjonen av et stoff viser innholdet i mer enn kompleks struktur for eksempel i en legering eller blanding. Hvis den totale massen til en blanding eller legering er kjent, kan man finne massene deres ved å kjenne massefraksjonene til de inngående stoffene. For å finne massefraksjonen til et stoff, kan du vite massen og massen til hele blandingen. Denne verdien kan uttrykkes i brøkverdier eller prosenter.