Співвідношення щільності та масової частки. Масова частка (також називають відсотковою концентрацією)

Суміш, що складається з двох і більше компонентів, характеризується властивостями та вмістом цих компонентів. Склад суміші може бути заданий масою, об'ємом, кількістю (числом молей або кілограм-молів) окремих компонентів, а також значення їх концентрацій. Концентрацію компонента у суміші можна виразити у вагових, мольних та об'ємних частках або відсотках, а також в інших одиницях.

Масова частка w i якогось компонента визначається ставленням маси m i даного компонента до маси всієї суміші m см:

З огляду на, що сумарна маса суміші дорівнює сумі мас окремих компонентів, тобто.

можна написати:

або скорочено:

приклад 4.Суміш складається з двох компонентів: m1=500 кг, m2=1500 кг. Визначити масову частку кожного компонента суміші.

Рішення.Масова частка першого компонента:

m см = m 1 + m 2 = 500 + 1500 = 2000 кг

Масова частка другого компонента:

Масову частку другого компонента можна визначити також, використовуючи рівність:

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

Об'ємна частка n i компонента суміші дорівнює відношенню обсягу V i даного компонента до обсягу всієї суміші V:

Враховуючи що:

можна написати:

Приклад 5. Газ складається з двох компонентів: V 1 = 15,2 м 3 метану та V 2 = 9,8 м 3 етану. Підрахувати об'ємний склад суміші.

Рішення.Загальний обсяг суміші дорівнює:

V = V 1 + V 2 = 15,2 + 9,8 = 25 м3

Об'ємна частка в суміші:

метану

етану v 2 = 1 – v 1 = 1 – 0,60 = 0,40

Мольна частка n i якогось компонента суміші визначається як відношення числа кіломолей N i даного компонента до загального числа кіломолей N суміші:

Враховуючи що:

отримаємо:

Перерахунок мольних часток у масові можна проводити за такою формулою:

Приклад 6. Суміш складається з 500 кг бензолу та 250 кг толуолу. Визначити молитовний склад суміші.

Рішення.Молекулярна вага бензолу (С6Н6) дорівнює 78, толуолу (С7Н8) – 92. Число кілограм-молів дорівнює:

бензолу

толуолу

загальне числокілограм-молів:

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

Мольна частка бензолу дорівнює:

Для толуолу мольна частка може бути знайдена з рівності:

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

Середню молекулярну масу суміші можна визначити, знаючи мольну частку та молекулярну масу кожного компонента суміші:

(21)

де n i- вміст компонентів у суміші, мовляв. частки; M i- молекулярна масакомпонента суміші.

Молекулярну масу суміші кількох нафтових фракцій можна визначити за формулою

(22)

де m 1 , m 2 ,…, m n- Маса компонентів суміші, кг; M 1, М 2, ....,.- Молекулярна маса компонентів суміші; - % мас. компонента.

Молекулярну масу нафтопродукту можна визначити також за формулою Крега

(24)

Приклад 7. Визначити середню молекулярну масу суміші бензолу із ізооктаном, якщо мольна частка бензолу становить 0,51, ізооктану 0,49.

Рішення.Молекулярна маса бензолу 78, ізооктану 114. Підставляючи ці значення формулу (21), отримуємо

М пор= 0,51 × 78 + 0,48 × 114 = 95,7

Приклад 8. Суміш складається з 1500кг бензолу та 2500кг н-октану. Визначити середню молекулярну масу суміші.

Рішення.Використовуємо формулу (22)

Об'ємний молярний складперераховують у масовий наступним чином. Цей об'ємний (молярний) склад у відсотках приймають за 100 молей. Тоді концентрація кожного компонента у відсотках виражатиме кількість його молей. Потім число молей кожного компонента множать його молекулярну масу і отримують масу кожного компонента в суміші. Розділивши масу кожного компонента на загальну масу, одержують його масову концентрацію.

Масовий склад перераховують об'ємний (молярний) наступним чином. Приймають, що суміші взято 100 (г, кг, т) (якщо масовий склад виражений у відсотках), масу кожного компонента ділять з його молекулярну масу. Отримують кількість молей. Поділом числа молей кожного компонента з їхньої загальне число отримують об'ємні (молярні) концентрації кожного компонента.

Середня щільністьгазу визначається за формулою:

Кг/м 3; г/см 3

або, виходячи з об'ємного складу:

або, виходячи з масового складу суміші:

Відносну густину визначають за формулою:

Компоненти	М г/моль	масовий склад, % мас.	m i	Число молей	Об'ємний склад
частки одиниці	% про.
Метан				40:16=2,50	0,669	66,9
Етан				10:30=0,33	0,088	8,8
Пропан				15:44=0,34	0,091	9,1
Бутан				25:58=0,43	0,115	11,5
Пентан + вищі				10:72=0,14	0,037	3,7
				3,74	1,000	100,0

Для простоти розрахунку приймемо масу суміші за 100 г, тоді маса кожного компонента чисельно співпадатиме з процентним складом. Знайдемо числомолей n i кожного компонента. Для цього масу кожного компонента m i розділимо на мольну масу:

Знаходимо об'ємний склад суміші у частках одиниці

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.

Знаходимо об'ємний склад суміші у відсотках, помноживши дані у частках одиниці на 100%. Усі отримані дані заносимо до таблиці.

Розраховуємо середню масусуміші.

М ср = 100: 3,74 = 26,8 г/моль

Знаходимо щільність суміші

Знаходимо відносну щільність:

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.

М ср = 4120: 100 = 41,2 г/моль.

г/л

Завдання 15. Суміш складається із п'яти компонентів. Визначити масову, об'ємну і мольну частку кожного компонента суміші, середню молекулярну масу суміші.

Компоненти суміші	різновид

m i (г)	m i (кг)	m i (т)
метан
етан
пропан
н-бутан
ізобутан

Компоненти суміші	ω% масовий склад газу
Варіанти

метан
етан
пропан
бутан
пентан

Компоненти суміші	об'ємний склад газу ω% об'єм
Варіанти

метан
етан
пропан
бутан
пентан

Розчини характеризуються своїм кількісним та якісним складом.

Кількісний склад виражається частками(безрозмірними відносними величинами): масової, молярної, об'ємної.

Розмірними величинами-концентраціями є молярна, масова та молярна масова концентрація еквівалента.

1. Масова частка

ω(А) = ·100%

ω(А) - масова частка речовини А;
m – маса розчину (г);
m(A) - маса речовини А(г).

Масовою часткою (процентною концентрацією) розчиненої речовини Аназивається відношення маси речовини Адо маси всього розчину m(Маса розчинника + маса речовини).

Масова частка виражається у відсотках (частках одиниці) чи проміле (тисячній частині відсотка).

Відсоткова концентрація показує, скільки речовини міститься в 100 г розчину.

Завдання: У 150 г води розчинено 50 г речовини. Необхідно обчислити масову частку речовини у розчині.

Рішення :

Обчислюємо загальну масу розчину: 150+50=200 г;
Обчислюємо масову частку речовини у розчині: ω(А) = ·100% = 25%

2. Молярна частка

χ(A) = n(A)/·100%

χ(A) - молярна частка речовини А;
n(A) - у речовини А, моль;
n(В) - кількість речовини В (розчинника), моль.

Молярною часткою (мольною часткою) розчиненої речовини Аназивають відношення к-ва речовини А(В молях) до суми кількостей (молів) всіх речовин, що входять в розчин.

Молярна частка виявляється у відсотках (частках одиниці).

Завдання: У 180 мл води розчинили 1,18 г хлориду натрію. Необхідно розрахувати молярну частку NaCl.

Рішення :

На першому етапі здійснимо розрахунок молей NaCl та H 2 O, необхідних для приготування розчину (див. Молярна маса):
Молярна маса NaCl: М = 23 + 36 = 59 г/моль;
Кількість моль для NaCl: n = m/M = 1,18/59 = 0,02 моль
Молярна маса H 2 O: М = 1 · 2 + 16 = 18 г/моль
Кількість моль H 2 O: n = 180/18 = 10 моль.
Розраховуємо розрахунок молярної маси NaCl:
χ(NaCl) = n(NaCl)/100%
χ(NaCl) = 0,02/(0,02+10) = 0,002 (0,2%).

3. Об'ємна частка

φ(A) = V(A)/V

φ(A) - об'ємна частка речовини А (частки одиниці або %);
V(A) - об'єм речовини А, мл;
V – об'єм всього розчину, мл.

Об'ємною часткою речовини Аназивають відношення обсягу речовини Адо обсягу всього розчину.

Задача : Масові частки (ω) кисню та азоту в газової сумішірівні 20% та 80% відповідно. Необхідно обчислити їх об'ємні частки (φ) у газовій суміші.

Рішення:

Нехай Загальна масагазової суміші дорівнює 100 г:
m(O 2)=m·ω(O 2)=100·0,20=20 г
m(N 2)=m·ω(N 2)=100·0,80=80 г
За формулою n=m/M визначаємо кількість молей речовин:
n(O 2)=20/32=0,625 моль
n(N 2)=80/28=2,85 моль
Визначаємо об'єм, що займає газами (виходячи з постуалату, що за нормальних умов 1 моль газу займає 22,4 л):
Складаємо пропорцію:
1 моль газу = 22,4 л;
0,625 моль = х л
х = 22,4 · 0,625 = 14 л
Для азоту за аналогією: 2,85 · 22,4 = 64 л
Загальний об'єм дорівнює: 14 + 64 = 78 л
Об'ємні частки газів у суміші:
φ(O 2 ) = 14/78 = 0,18 (18%)
φ(N 2) = 64/78 = 0,82 (82%)

4. Молярна концентрація (молярність)

c(A) = n(A)/V, моль/л

c(A) - молярна концентрація речовини А, моль/л;
n(A) - у розчиненої речовини А, моль;
V – об'єм всього розчину, л.

Молярною концентрацією розчиненої речовини Аназивають відношення кол-ва розчиненої речовини А(В молях) до об'єму всього розчину (л).

Таким чином, можна сказати, що молярна концентрація - це кількість молей розчиняється речовини в 1 л розчину. Оскільки n(A)=m(A)/M(A) (див. Молярна маса), то формулу для молярної концентрації можна переписати так:

C(A) = m(A)/

m(A) - маса речовини А, г;
M(A) – молярна маса речовини А, г/моль.

Молярну концентрацію прийнято позначати символом "М":

1М – одномолярний розчин;
0,1М – децимолярний розчин;
0,01М – сантимолярний розчин.

Завдання: 500 мл розчину міститься 10 г NaCl. Необхідно визначити молярну концентрацію розчину.

Рішення :

Знаходимо масу хлориду натрію в 1 л розчину (молярна концентрація - це кількість молей розчиненої речовини в 1 л розчину):
500 мл розчину – 10 г NaCl
1000 мл - х
х = 20 г
Молярна концентрація NaCl:
c(NaCl) = m(NaCl)/ = 20/(59·1) = 0,34 моль/л

5. Масова концентрація (титр)

ρ(A) = m(A)/V

ρ(A) - масова концентрація речовини А, г/л;
m(A) - маса речовини А, г;
V – об'єм розчину, л.

Масовою концентрацією (титром) називають відношення маси розчиненої речовини до об'єму розчину.

Завдання: Визначити молярну концентрацію 20% розчину HCl (ρ=1,1 г/мл).

Рішення:

Визначаємо об'єм 100 г розчину соляної кислоти:
V = m/ρ = 100/1,1 = 0,09 л
100 г 20% розчину соляної кислоти міститься 20 г HCl. Розраховуємо молярну концентрацію:
c(HCl) = m(HCl)/ = 20/(37·0,9) = 6 моль/л

6. Молярна концентрація еквівалента (нормальність)

c е (A) = n е (A)/V, моль/л

c е (A) - молярна концентрація еквівалента, моль/л;
n е (A) - у речовини еквівалентів, моль;
V – об'єм розчину, л.

Молярною концентрацією еквівалента називають відношення кількості речовини еквівалента до обсягу розчину.

За аналогією з молярною концентрацією (див. вище):

C е (A) = m(A)/

Нормальним розчином називають розчин, 1 л якого міститься 1 еквівалент розчиненої речовини.

Молярну концентрацію еквівалента прийнято позначати символом "н":

1н - однонормальний розчин;
0,1н - децинормальний розчин;
0,01н – сантинормальний розчин.

Завдання: Який об'єм 90% H 2 SO 4 (ρ = 1,82 г/мл) необхідний приготування 100 мл сантинормального розчину?

Рішення :

Визначаємо у 100% сірчаної кислоти необхідної для приготування 1 л однонормального розчину. Еквівалент сірчаної кислоти становить половину її молекулярної маси:
M(H 2 SO 4) = 1 · 2 + 32 + 16 · 4 = 98/2 = 49.
Для приготування 1 л сантинормального розчину потрібно 0,01-еквівалент: 49 0,01 = 0,49 г.
Визначаємо кількість грам 100% сірчаної кислоти необхідної для отримання 100 мл однонормального розчину (складаємо пропорцію):
1л - 0,49 г
0,1л - х г
х = 0,049 р.
Вирішуємо поставлене завдання:
х = 100 · 0,049/90 = 0,054 р.
V = m/ρ = 0,054/1,82 = 0,03мл.

КІЛЬКІСТЬ І КОНЦЕНТРАЦІЯ РЕЧОВИНИ:

ВИРАЗ І ПЕРЕХОДИ З ОДНІЙ ФОРМИ НА ІНШУ

Основи теорії

1. Основні терміни та визначення

Маса та кількості речовини . Масуречовини ( m) вимірюють у грамах, а кількістьречовини ( n) у молях. Якщо позначити речовину буквою Хтоді його маса може бути позначена як m ( X ) , а кількість – n ( X ) .

Міль – кількість речовини, що містить стільки певних структурних одиниць (молекул, атомів, іонів тощо), скільки атомів міститься в 0,012 кг ізотопу вуглецю-12.

При використанні терміна мольслід вказувати частки, яких належить цей термін. Відповідно, можна говорити "моль молекул", "моль атомів", "моль іонів" і т.д. (наприклад, моль молекул водню, моль атомів водню, моль іонів водню). Так як 0,012 кг вуглецю-12 містить ~ 6,022х10 23 атомів вуглецю (постійна Авогадро), то моль- Така кількість речовини, яка містить 6,022 х10 23 структурних елементів (молекул, атомів, іонів та ін).

Відношення маси речовини до кількості речовини називають молярною масою.

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

Тобто, молярна маса (М) – це маса одного молячи речовини. Основною системною одиницею молярної маси є кг/моль, але в практиці – г/моль. Наприклад, молярна маса найлегшого металу літію М(Li) = 6,939 г/моль, молярна маса газу метану М(СН 4) = 16,043 г/моль. Молярна маса сірчаної кислоти розраховується так M (Н 2 SО 4 ) = 196 г / 2 моль = 96 г/моль.

Будь-яка сполука (речовина), крім молярної маси, характеризується відносноюмолекулярноїабо атомною масою. Існує і еквівалентнамаса Е, Рівна молекулярної, помноженої на фактор еквівалентності (див. далі).

Відносна молекулярна маса (M r ) – це молярна маса сполуки, віднесена до 1/12 молярної маси атома вуглецю-12.Наприклад, М r(СН 4) = 16,043. Відносна молекулярна маса – величина безрозмірна.

Відносна атомна маса (A r ) – це молярна маса атома речовини, віднесена до 1/12 молярної маси атома вуглецю-12. Наприклад, A r(Li) = 6,039.

Концентрація . Відношення кількості або маси речовини, що міститься в системі, до об'єму або маси цієї системи називають концентрацією. Відомо кілька способів вираження концентрації. У Росії найчастіше концентрацію позначають великою літерою С, маючи на увазі насамперед масову концентрацію, Яка по праву вважається найбільш часто застосовується в екологічному моніторингу форма вираження концентрації (саме в ній вимірюють величини ГДК).

Масова концентрація (Забо β) – відношення маси компонента, що міститься в системі (розчині), до обсягу цієї системи (V). Це найпоширеніша у російських аналітиків форма вираження концентрації.

β (Х) =m ( X) / V (суміші )

Одиниця виміру масової концентрації – кг/м 3 або г/м 3 , кг/дм 3 або г/дм 3 (г/л), кг/см 3 або г/см 3 (г/мл), мкг/л або мкг/мл і т.д. Арифметичні перерахунки з одних розмірностей до інших не становлять великої складності, але потребують уважності. Наприклад, масова концентрація хлористоводневої (соляної) кислоти З(HCl) = 40 г / 1 л = 40 г/л = 0,04 г/мл = 4·10 – 5 мкг/л тощо. Позначення масової концентрації Зне можна плутати з позначенням мольної концентрації ( з), що розглядається далі.

Типовими є співвідношення β (Х): 1000 мкг/л = 1 мкг/мл = 0,001 мг/мл.

В об'ємному аналізі (титриметрії) використовується одна з форм масової концентрації - титр. Титр розчину (Т) -це маса речовини, що міститься в одному кубічному сантиметрі абов одному мілілітрі розчину.

Одиниці вимірювання титру - кг/см 3 г/см 3 г/мл та ін.

Моляльність (b) -- відношення кількості розчиненої речовини (в молях) до маси розчинника (в кг).

b ( Х) = n ( X) / m ( розчинника) = n ( X) / m ( R )

Одиниця виміру моляльності -- моль/кг. Наприклад, b(HCl/H 2 O) = 2 моль/кг. Моляльна концентрація застосовується переважно для концентрованих розчинів.

Мольна (!) частка (х) - відношення кількості речовини даного компонента (у молях), що міститься в системі, до загальної кількості речовини (у молях).

х ( Х) =n ( X) / n ( X) + n ( Y)

Мольна частка може бути виражена в частках одиниці, відсотках (%), проміле (тисячна частина %) та в мільйонних (млн –1 , ppm), мільярдних (млрд –1 , ppb), трильйонних (трлн –1 , ppt) та інших. · частках, але одиницею виміру все одно є відношення - моль / міль.Наприклад, х (З 2 Н 6) = 2 моль / 2 моль + 3 моль = 0,4 (40%).

Масова частка (ω) – відношення маси даного компонента, що міститься в системі, до загальної маси цієї системи.

ω ( Х) = m ( X) / m (суміші )

Масова частка вимірюється у відносинах кг/кг (г/г). При цьому вона може бути виражена у частках одиниці, відсотках (%), проміле, мільйонних, мільярдних тощо. частках. Масова частка даного компонента, виражена у відсотках, показує, скільки грамів даного компонента міститься у 100 г розчину.

Наприклад, умовно ω ( KCl ) = 12 г/12 г + 28 г = 0,3 (30%).

0б'ємна частка (φ) – відношення обсягу компонента, що міститься всистемі, до загального обсягу системи.

φ ( Х) = v ( X) / v ( X) + v ( Y)

Об'ємна частка вимірюється у відносинах л/л або мл/мл і також може бути виражена в частках одиниці, відсотках, проміле, мільйонних і т.д. частках. Наприклад, об'ємна частка кисню газової суміші становить φ (Про 2 ) = 0,15 л / 0,15 л + 0,56 л.

Молярна (мольна)концентрація (с) – відношення кількості речовини (у молях), що міститься в системі (наприклад, у розчині), до обсягу V цієї системи.

с( Х) = n ( X) / V (суміші )

Одиниця виміру молярної концентрації моль/м 3 (подовжня похідна, СІ – моль/л). Наприклад, c (H 2 S0 4) = 1 моль/л, з(Кін) = 0,5 моль/л. Розчин, що має концентрацію 1 моль/л, називають молярним розчиномі позначають як 1 М розчин (не треба плутати цю літеру М, що стоїть після цифри, з зазначеним позначенням молярної маси, тобто кількості речовини М). Відповідно розчин, що має концентрацію 0,5 моль/л, позначають 0,5 М (напівмолярний розчин); 0,1 моль/л – 0,1 М (децимолярний р. н.); 0,01 моль/л – 0,01 М (сантимолярний розчин) тощо.

Ця форма вираження концентрації також часто застосовується в аналітиці.

Нормальна (еквівалентна)концентрація (N), молярна концентрація еквівалента (З екв. ) – це відношення кількості речовини еквівалента у розчині(моль) до обсягу цього розчину(Л).

N = З екв ( Х) = n (1/ ZX) / V (суміші )

Кількість речовини (у молях), в якій реагують частинками є еквіваленти, називається кількістю речовини еквівалентаn е (1/ Z X) = n е (Х).

Одиниця виміру нормальної концентрації («нормальності») теж моль/л (подовжня похідна, СІ). Наприклад, екв.(1/3 А1С1 3) = 1 моль/л. Розчин, в одному літрі якого міститься 1 моль речовини еквівалентів, називають нормальним та позначають 1 н. Відповідно можуть бути 0,5 н («п'ятидецінормальний»); 0,01 н (сантинормальний») тощо. розчини.

Слід зазначити, що поняття еквівалентностіреагуючих речовин у хімічних реакціях є одним із базових для аналітичної хімії. Саме на еквівалентності зазвичай засновані обчислення результатів хімічного аналізу (особливо в титриметрії). Розглянемо кілька пов'язаних із цим базових з т.з. Теорія аналітики понять.

Чинник еквівалентності- Число, що позначає, яка частка реальної частинки речовин Х (наприклад, молекули речовини X) еквівалентна одному іону водню (в даній кислотно-основної реакції) або одному електрону (в даній окислювально-відновної реакції) Фактор еквівалентності f екв(Х) розраховують на підставі стехіометрії (співвідношенні частинок, що беруть участь) у конкретному хімічному процесі:

f екв(Х) = 1/ Z x

де Z x. - Число заміщених або приєднаних іонів водню (для кислотно-основних реакцій) або кількість відданих або прийнятих електронів (для окислювально-відновних реакцій);

Х – хімічна формула речовини.

Чинник еквівалентності завжди дорівнює або менше одиниці. Будучи помноженим на відносну молекулярну масу, він дає значення еквівалентної маси (Е).

Для реакції

H 2 SО 4 + 2 NaOH = Na 2 SО 4 + 2 H 2

f екв(H 2 SО 4) = 1/2, f екв(NaOH) = 1

f екв(H 2 SО 4) = 1/2, тобто. це означає, що ? молекули сірчаної кислоти дає для даної реакції 1 іон водню (Н +), а відповідно f екв(NaOH) = 1 означає, що одна молекула NaOH з'єднується у цій реакції з одним іоном водню.

Для реакції

10 FeSО 4 + 2 KMnО 4 + 8 H 2 SО 4 = 5 Fe 2 (SО 4) 3 + 2 MnSО 4 + K 2 SО 4 + 8 H 2 О

2 МпО 4 - + 8Н + +5е - → Мп 2+ - 2e - + 4 Н 2 О

5 Fe 2+ – 2e - → Fe 3+

f екв(KMnО 4) = 1/5 (кисле середовище), тобто. 1/5 молекули KMnО 4 в даній реакції еквівалентна 1 електрону. При цьому f екв(Fe 2+) = 1, тобто. один іон заліза (II) також еквівалентний 1 електрону.

Еквівалентречовини Х – реальна або умовна частка, яка в цій кислотно-основній реакції еквівалентна одному нону водню або в цій окислювально-відновній реакції – одному електрону.

Форма запису еквівалента: f екв(Х) Х (див. табл.), або спрощено Е х, де Х - хімічна формуларечовини, тобто. [Е х = f екв(Х) Х]. Еквівалент безрозмірний.

Еквівалент кислоти(або основи) – така умовна частка даної речовини, яка в даній реакції титрування вивільняє один іон водню або з'єднується з ним, або якимось іншим чином еквівалентна йому.

Наприклад, для першої з вищевказаних реакцій еквівалент сірчаної кислоти - це умовна частка виду H 2 SО 4 тобто. f екв(H 2 SО 4) = 1/Z = ½; ЕH 2 SО 4 = H 2 SО 4 .

Еквівалент окислюється(або відновлюється) речовини- це така умовна частка даної речовини, яка в даній хімічній реакції може приєднувати один електрон або вивільняти його, або будь-яким іншим чином еквівалентна цьому одному електрону.

Наприклад, при окисленні перманганатом у кислому середовищі еквівалент марганцевокислого калію – це умовна частка виду 1/5 КМпО 4 , тобто. ЭКМпО 4 =1/5КМпО 4 .

Так як еквівалент речовини може змінюватися в залежності від реакції, в якій бере участь ця речовина, необхідно вказувати відповідну реакцію.

Наприклад, для реакції Н 3 РО 4 + NaOH = NaH 2 PО 4 + H 2 O

еквівалент фосфорної кислоти ЕН 3 РО 4 == 1 Н 3 РО 4 .

Для реакції Н 3 РО 4 + 2 NaOH = Na 2 HPО 4 + 2 H 2 O

її еквівалент ЕН 3 РО 4 == ½ Н 3 РО 4,.

Зважаючи на те, що поняття благаючидозволяє користуватися будь-якими видами умовних частинок, можна дати поняття молярної маси еквівалента речовини X. Нагадаємо, що моль- Це кількість речовини, що містить стільки реальних або умовних частинок, скільки атомів міститься в 12 г ізотопу вуглецю 12 С (6,02 10 23). Під реальними частинками слід розуміти атоми, іони, молекули, електрони тощо, а під умовними – такі як, наприклад, 1/5 молекули КМпО 4 у разі О/В реакції в кислому середовищіабо ½ молекули H 2 SО 4 реакції з гідроксидом натрію.

Молярна маса еквівалента речовини – маса одного моля еквівалентів цієї речовини, що дорівнює добутку фактора еквівалентності f екв(Х) на молярну масу речовиниМ(Х) 1 .

Молярну масу еквівалента позначають як М [ f екв(Х) Х] або з урахуванням рівності Е х = f екв(Х) Х її позначають М [Е х ]:

М (Е х) = f екв(Х) М (Х); М [Е х ] = М (Х) / Z

Наприклад, молярна маса еквівалента КМпО 4

М (ЕКМпО 4) = 1/5КМпО 4 = М 1/5 КМпО 4 = 31,6 г/моль.

Це означає, що маса одного моля умовних частинок виду 1/5КМпО 4 становить 31,6 г/моль. За аналогією молярна маса еквівалента сірчаної кислоти М H 2 SО 4 = 49 г/моль; фосфорної кислоти М H 3 РО 4 = 49 г/моль і т.д.

Відповідно до вимог Міжнародної системи (СІ) саме молярна концентраціяє основним способом вираження концентрації розчинів, але як зазначалося, практично частіше застосовується масова концентрація.

Розглянемо основні формули та співвідношення між способами вираження концентрації розчинів (див. табл. 1 та 2).

Масова частка- Відношення маси розчиненої речовини до маси розчину. Масова частка вимірюється у частках одиниці.

m 1 - маса розчиненої речовини, г;

m – загальна маса розчину, г.

Масовий процентний вміст компонента, m%

m % =(m i /Σm i)*100

У бінарних розчинах часто існує однозначна (функціональна) залежність між щільністю розчину та його концентрацією (при цій температурі). Це дає можливість визначати практично концентрації важливих розчинів з допомогою денсиметра (спиртометра, сахариметра, лактометра). Деякі ареометри проградуйовані над значеннях щільності, а безпосередньо концентрації розчину (спирту, жиру в молоці, цукру). Слід враховувати, що для деяких речовин крива густини розчину має максимум, у цьому випадку проводять 2 вимірювання: безпосереднє, і при невеликому розведенні розчину.

Часто для вираження концентрації (наприклад, сірчаної кислоти в електроліті акумуляторних батарей) користуються їх щільністю. Поширені ареометри (денсиметри, густоміри), призначені для визначення концентрації розчинів речовин.

Об'ємна частка

Об'ємна частка- Відношення об'єму розчиненої речовини до об'єму розчину. Об'ємна частка вимірюється у частках одиниці чи у відсотках.

V 1 - Об'єм розчиненої речовини, л;

V – загальний обсяг розчину, л.

Як було зазначено вище, існують ареометри, призначені визначення концентрації розчинів певних речовин. Такі ареометри проградуйовані над значеннях щільності, а безпосередньо концентрації розчину. Для поширених розчинів етилового спирту, концентрація яких зазвичай виражається в об'ємних відсотках, такі ареометри отримали назву спиртомірів або андрометрів.

Молярність (молярна об'ємна концентрація)

Молярна концентрація - кількість розчиненої речовини (кількість молей) в одиниці об'єму розчину. Молярна концентрація у системі СІ вимірюється в моль/м³, проте практично її набагато частіше виражають в моль/л чи ммоль/л. Також поширене вираження у «молярності». Можливе інше позначення молярної концентрації C M, Яке прийнято позначати М. Так, розчин з концентрацією 0,5 моль/л називають 0,5-молярним. Примітка: одиниця «моль» не схиляється відмінками. Після цифри пишуть «моль», подібно до того, як після цифри пишуть «см», «кг» тощо.

V – загальний обсяг розчину, л.

Нормальна концентрація (мольна концентрація еквівалента)

Нормальна концентрація- Кількість еквівалентів даної речовини в 1 літрі розчину. Нормальну концентрацію виражають у моль-екв/л або г-екв/л (мається на увазі міль еквівалентів). Для запису концентрації таких розчинів використовують скорочення н» або « N». Наприклад, розчин, що містить 0,1 моль-екв/л, називають децинормальним і записують як 0,1 н.

ν - кількість розчиненої речовини, моль;

V – загальний обсяг розчину, л;

z – число еквівалентності.

Нормальна концентрація може відрізнятися залежно від реакції, у якій бере участь речовина. Наприклад, одномолярний розчин H 2 SO 4 буде однонормальним, якщо він призначається для реакції з лугом з утворенням гідросульфату KHSO 4 і двонормальним реакції з утворенням K 2 SO 4 .

Вам знадобиться

Потрібно визначити, до якого варіанта належить ваше завдання. У разі першого варіанта вам знадобиться таблиця Менделєєва. У разі другого - треба знати, що розчин складається з двох компонентів: розчиненої речовини та розчинника. І маса розчину дорівнює мас цих двох компонентів.

Інструкція

У разі першого варіанта завдання:
За Менделєєвим знаходимо молярну масу речовини. Молярна сума атомних мас, що входять до складу речовини

Наприклад, молярна маса (Mr) гідроксиду кальцію Са(ОН)2: Mr(Са(ОН)2) = Ar(Ca) + (Ar(O) + Ar(H))*2 = 40 + (16 + 1) *2 = 74.

Якщо немає мірного посуду, в який можна перелити воду, обчисліть об'єм посудини, в якій вона знаходиться. Обсяг завжди дорівнює творуплощі підстави висоту, і з судинами постій форми зазвичай проблем немає. Об `єм водиу банку буде дорівнює площікруглої основи на висоту, заповнену водою. Помноживши густину? на обсяг води V, ви отримаєте масу води m: m=?*V.

Відео на тему

Зверніть увагу

Визначити масу можна і знаючи кількість води та її молярну масу. Молярна маса води дорівнює 18, оскільки складається з молярних мас 2 атомів водню та 1 атома кисню. MH2O = 2MH+MO=2·1+16=18 (г/моль). m=n*M, де m – маса води, n – кількість, M – молярна маса.

Що таке масова частка елемента? Із самої назви можна зрозуміти, що це величина, яка вказує, у якому співвідношенні є маса елемента, що входить до складу речовини, та загальна маса цієї речовини. Вона виявляється у частках одиниці: відсотках (сотих частках), проміле (тисячних) тощо. Як можна обчислити масу будь-якого елемента?

Інструкція

Для наочності розгляньте добре відомий всім вуглець, без якого не було б. Якщо вуглець є речовиною (наприклад, ), то її масову часткуможна сміливо прийняти за одиницю чи 100%. Зрозуміло, алмаз теж містить домішки інших елементів, але в більшості випадків, у таких малих кількостях, що їх можна знехтувати. А ось у таких модифікаціях вуглецю, як або, вміст домішок досить високий, і зневага неприпустима.

Якщо ж вуглець входить до складу складної речовини, треба діяти так: запишіть точну формулу речовини, потім, знаючи молярні маси кожного елемента, що входить до його складу, обчисліть точну молярну масу цієї речовини (зрозуміло, з урахуванням «індексу» кожного елемента). Після цього визначити масову часткурозділивши загальну молярну масу елементана молярну масу речовини.

Наприклад, потрібно знайти масову часткувуглецю в оцтовій кислоті. Напишіть формулу оцтової кислоти: СН3СООН. Для полегшення підрахунків перетворіть її на вигляд: С2Н4О2. Молярна маса цієї речовини складається з молярних мас елементів: 24 + 4 + 32 = 60. Відповідно, масова частка вуглецю в цій речовині обчислюється так: 24/60 = 0,4.

Якщо потрібно обчислити її в процентному співвідношеннівідповідно, 0,4 * 100 = 40%. Тобто в кожному оцтовій кислоті міститься (приблизно) 400 г вуглецю.

Зрозуміло, аналогічно можна знайти масові частки всіх інших елементів. Наприклад, масова в тій самій оцтовій кислоті обчислюється так: 32/60 = 0,533 або приблизно 53,3%; а масова частка водню дорівнює 4/60 = 0666 або приблизно 67%.

Джерела:

масові частки елементів

Масова частка речовини показує його вміст у більш складній структурінаприклад, у сплаві або суміші. Якщо відома загальна маса суміші або сплаву, знаючи масові частки складових речовин можна знайти їх маси. Знайти масову частку речовини, можна знаючи її масу та масу всієї суміші. Ця величина може виражатися в дольних величинах або відсотках.