Способи вираження концентрації розчинів.

Важливою характеристикою розчинів є концентрація в них розчинених речовин. Відомі такі способи вираження концентрації.

Молярна концентрація, С (моль/л) – кількість молів розчиненої речовини, що міститься в одиниці об’єму розчину:

, (4.2)

де n – кількість розчиненої речовини, моль; m – маса розчиненої речовини, г; V – об'єм розчину, л; М – молярна маса розчиненої речовини, г/моль.

Моляльна концентрація, b (моль/кг) – кількість молів розчиненої речовини, що міститься в одиниці маси розчинника:

(4.3)

де n – кількість розчиненої речовини, моль; m – маса розчиненої речовини, г; m_р – маса розчину, г; М – молярна маса розчиненої речовини, г/моль.

Мольна частка розчиненої речовини, Х – відношення кількості речовини до сумарної кількості молів усіх компонентів розчину, включаючи розчинник:

(4.4)

де n_і – кількість молів розчиненої речовини, концентрацію якої визначають.

Масова частка, w – відношення маси розчиненої речовини до маси розчину.

, (4.5)

де m – маса розчиненої речовини В, г; m ₀ – маса розчину, г.

Якщо відомі об’єм розчину V в мл і його густина r в г/мл, то масову частку розчиненої речовини можна розрахувати користуючись рівнянням:

%. (4.6)

На лекції надаються приклади розрахунків концентрації розчинів.

Лекція №5

Фізико-хімічні властивості розчинів

План лекції

1. Розчини газів у рідинах. Закон Генрі.

2. Закон Рауля. Відхилення від закону Рауля для неідеальних систем.

3. Ебуліоскопічний та кріоскопічний методи аналізу.

4. Осмос. Осмотичний тиск. Закон Вант-Гоффа.

Рекомендована література: [1] С.295-312, [2] С.51-54, [3] С.82-91, [4] С.155-160.

Розчини газів у рідинах

За своїми властивостями і природою розчини газів у рідинах аналогічні усім іншим рідким розчинам. Якщо хімічна взаємодія між газом і рідиною відсутня, то концентрація газу в рідині незначна. Для таких систем розчинність газів підкоряється закону Генрі: "За сталої температури концентрація газу в рідині прямо пропорційна тиску цього газу над розчином".

C = k×P, (5.1)

де C – концентрація газу в рідині, моль/л; P – тиск газу над розчином; k – коефіцієнт, що залежить від природи газу і рідини.

Розчинність газів виражають в об’ємі газу, що розчиняється в одиниці об’єму рідини – мл/л. Розчинення газів є екзотермічним процесом, тому з підвищенням температури розчинність газів зменшується. На розчинність газів впливає також присутність у рідині домішок: у розчинах розчинність газів менша ніж у чистій воді.

Закон Рауля

Важливою характеристикою рідини є тиск її насиченої пари. Для чистої рідини тиск насиченої пари залежить тільки від температури, для її розчинів – від температури і концентрації. Рауль встановив, що тиск насиченої пари розчинника над розчином завжди менший, ніж над чистим розчинником, і його відносне зниження дорівнює мольній частці розчиненої речовини.Тобто:

, (5.2)

де Р ₀ – тиск насиченої пари розчинника на чистим розчинником, Р – тиск насиченої пари розчинника над розчином, Х _і – мольна частка розчиненої речовини.

Загальний тиск насиченої пари над розчином двох летких речовин дорівнює сумі парціальних тисків обох компонентів, тобто:

, (7.3)

де Р_А і Р_В – парціальні тиски насиченої пари компонентів А і В над їх розчином; і – тиски насиченої пари чистих компонентів; Х_А і Х_В – мольні частки компонентів А і В у розчині. Залежність парціальних тисків насиченої пари компонентів і загального тиску над розчином зображена на рис. 5.1. В ідеальних розчинах тиск насиченої пари компонентів над розчином є лінійною функцією від складу розчину: зміна тиску пари у таких системах показана пунктирними лініями. Реальні розчини не підкоряються закону Рауля. Відхилення бувають позитивні – у бік більших значень і негативні – у бік менших значень.

Так, у системі етанол-гексан мають місце позитивні відхилення. Під час змішування цих речовин асоціати спирту розпадаються, тобто процес супроводжується поглинанням теплоти. Негативні відхилення мають місце у таких системах, як етанол-вода, де під час розчинення утворюються асоціати молекул, і спостерігається виділення теплоти.

Рисунок 5.1 – Залежність тисків насиченої пари летких компонентів від концентрації розчину: а – позитивні відхилення від закону Рауля; б – негативні відхилення