Какова молярная концентрация воды в чистом состоянии?

Количество вещества выразим в сантимолях (децимолях), т.е. в единицах, составляющих 1/100 моля (1/10 моля). Возьмем с помощью весов 1 децимоль, т.е. 10 сантимолей, пересчитав это количество на массу навески через молярную массу. Например, 1 моль или 6,02·10²³ молекул NaOH состоит из 1 моля Na, моля О и моля Н, поэтому его масса составляет 22,99+16+1,01=40 г щелочи. Растворив 4 г щелочи в воде и доведя объем раствора до одного литра, получим раствор с децимолярной концентрацией - 0,1 моль/л или массовой 4 г/л.

Многие химические вещества, в частности, щелочи в процессе хранения набирают воду из-за влажности воздуха. Поэтому взятая навеска не точно определяет содержание вещества. В результате концентрация приготовленного раствора может оказаться меньше рассчитанной.

Проверить полученный результат можно титрованием.В данном случае пригодна реакция нейтрализации щелочи кислотой с точно известной концентрацией в присутствии метилоранжа, меняющего цвет при pH = 7:

NaOH + HCl = NaCl + H₂O, (7)

или в ионной форме:

OH^– + H⁺ = H₂O.

Для этого определенную аликвоту, например, 25 мл приготовленного раствора, переносим в коническую колбу для титрования, подкрашиваем метилоранжем и добавляем некоторое количество (около 20% емкости колбы) дистиллированной воды для того, чтобы надежнее оценивать цвет в толще раствора. Далее, с помощью бюретки, приливаем соляную кислоту известной концентрации в приготовленный раствор при постоянном помешивании до момента изменения цвета индикатора. Этот момент соответствует кислотности раствора с pH = 7, то есть полной нейтрализации щелочи.

Расчет оттитрованной концентрации производят в соответствии с уравнением (7) с использованием схемы (3) – (6).

Вода является слабым электролитом, то есть в малой степени она диссоциирует на ионы H⁺ и OH^-, при чем, в чистой воде при температуре 20 ˚С содержится 10^-7 моль/л каждого из этих ионов.

H₂O « H⁺ + OH^-,

В кислой среде концентрация катионов водорода больше , а в щелочной – меньше 10^-7 моль/л. Важное свойство водных растворов заключается в том, что при нормальных условиях произведение молярных концентраций – ионное произведение - [H⁺]∙[OH^–]=10^-14 сохраняется постоянным. Но с такими числами оперировать неудобно. Поэтому было введено понятие водородного показателя:

pH = -lg[H⁺] (11)

Следовательно, pH чистой воды равен 7. Это значение и соответствует условию нейтральности среды, а, следовательно, и признаком окончания реакции нейтрализации. В кислом растворе pH<7, в щелочном -- pH>7.

Запись [H⁺] означает молярную концентрацию катионов H⁺ в растворе, как говорят, выраженную в моль/л.

Точнее, это есть безразмерная величина, равная отношению действительной концентрации к стандартной концентрации, равной 1моль/л. Логарифм – суть функция, обратная показательной и представляет собой степень, в которую надо возвести основание логарифма, чтобы получилось число под логарифмом. Ясно, что значит 2², но 2 в степени, например, 2 метра абсолютно бессмысленно. Это касается любых математических функций.

(нормальность, моль-эквивалент/л)

⇐ Предыдущая 1 23