Способы выражения концентрации растворов.

Растворы.

Растворы имеют большое значение как в медицине. Растворами являются плазма крови, спинно-мозговая жидкость, лимфа и.т.д. Лекарственные вещества эффективны лишь в растворенном состоянии в организме, все биохимические реакции протекают в растворах. В связи с этим необходимо определять концентрации веществ в различных биологических жидкостях и лекарственных препаратах. Для этого широко применяют метод титриметрического анализа, который изложен в следующей лекции.

Растворы - гомогенные (однородные) системы, состоящие из растворителя, растворенного вещества и продуктов их взаимодействия. Вещества, составляющие раствор, называют компонентами реакции. Растворителем считают тот компонент, который в растворе находится в том же агрегатном состоянии, что и до растворения. Например, в водном растворе глюкозы (твердое вещество) растворителем является вода.

По агрегатному состоянию растворы могут быть газообразными, жидкими и твердыми.

Классификация растворов.Растворы веществ с молекулярной массой меньше 5000г/моль называют растворами низкомолекулярных соединений (НМС), больше 5000 г/моль - растворы высокомолекулярных соединений (ВМС).

По наличию или отсутствию электролитической диссоциации растворы НМС подразделяют на три класса - растворы электролитов, неэлектролитов.

Растворы электролитов - растворы диссоциирующих на ионы солей, кислот и оснований. Электропроводность растворов электролитов выше, чем растворителя. Например, растворы KNO₃, НCl, KOH.

Растворы неэлектролитов - растворы веществ, практически не диссоциирующих в воде. Например, растворы сахарозы, глюкозы, мочевины. Электропроводность растворов неэлектролитов мало отличается от растворителя.

В лабораторной практике различают концентрированные растворы (содержание растворенного вещества соизмеримо с содержанием растворителя) и разбавленные растворы (содержание растворенного вещества мало по сравнению с содержанием растворителя).

Иногда растворы определяют как дисперсные системы. При этом растворитель, в котором распределено вещество, называется дисперсной средой, а частицы растворенного вещества - дисперсной фазой. По степени дисперсности различают:

Грубодисперсные системы (взвеси)	Коллоидные системы (кровь, лимфа, слюна, белки)	Истинные растворы (раствор соли в воде)
Размер частиц дисперсной фазы
Больше 100 нм	1-100 нм	меньше 1 нм

Таким образом, если одно вещество диспергировать (разрушать) в другом, то, в зависимости от размера частиц диспергируемого вещества, можно получить системы трёх типов:

I. Взвеси – это дисперсные системы, в которых размеры распределённых частиц сравнительно велики (10^–7 – 10^–5 м). Взвеси делятся на суспезии и эмульсии; в первых распределённое вещество твёрдое, во вторых – жидкое. Частицы взвесий видны простым глазом или в обычный оптический микроскоп. Взвеси – системы мутные и непрозрачные. Взвеси неустойчивы, частицы диспергированного вещества выпадают в осадок (песок + вода), а если плотность диспергированного вещества меньше плотности среды, то диспергированное вещество всплывает (глина + масло). Процесс разделения взвесей называется седиментацией (для суспензий) и расслоением(для эмульсий).

II. Коллоидные системы – это такие дисперсные системы, в которых частицы распределённого вещества имеют размеры порядка 10 ^–9 – 10 ^–7 м. Каждая такая частица может содержать большое число атомов или молекул. Такие частицы невидимы через обычный микроскоп, но видимы в ультрамикроскоп, где свет падает сбоку или сзади, в результате чего в поле зрения видны светлые точки, возникающие в результате рассеяния света диспергированными частицами.

III. Истинные растворы или просто растворы – это дисперсные системы, в которых диспергированное вещество распределено в среде в виде молекул или ионов; частицы имеют размеры порядка 10 ^–10 – 10 ^–7 м. Растворы системы однородные, устойчивые.

Способы выражения концентрации растворов.

Количественной характеристикой раствора служит его концентрация, то есть количество растворенного вещества в определенном количестве раствора или растворителя. Различают массовую долю, молярную и нормальную концентрации. В аналитической химии наряду с общими химическими понятиями широко используют ряд таких понятий, которые присуще только ей и помогают характеризовать состав раствора. К ним относятся титр, эквивалент, титр по определяемому веществу. Рассмотрим каждый из способов определения концентрации вещества.

1. Массовая доля (ω) - отношение массы соответствующего компонента в растворе к общей массе этого раствора. Выражается в единицах или процентах.

ω (х)=m(х)/ m (раствора)

Численно массовая доля равна числу граммов вещества, растворенного в 100г раствора.

2. Молярная концентрация (С_м) - отношение количества растворенного вещества к объему раствора. Численно (С_м) равна количеству молей растворенного вещества, содержащегося в 1 л. раствора). Выражается она в моль/л. Сокращенно пишут М. Например, 2М (NaOH).

С_м=n(х)/V

1моль/л = 1М раствор – одномолярный раствор (в 1 л раствора содержится 1 моль растворенного вещества);

0,1М – децимолярный раствор;

0,01М – сантимолярный раствор;

0,001М – милимолярный раствор.

3. Нормальная концентрация (молярная концентрация эквивалента, С_N)- количество моль- эквивалентов вещества, содержащегося в 1 л раствора.

С_N=n_экв(х)/V

Единица измерения моль-экв/л, Сокращенно обозначается буквой N. Например, 0.1N HCL означает, что в 1 литре такого раствора содержится 0,1моль- эквивалент НСl.

Эквивалент - такая масса вещества, которая способна заместить или вытеснить один моль атома водорода. Обозначается эквивалент Э, выражается в молях. Масса одного эквивалента называется эквивалентной массой, обозначается М_экв, выражается в г/моль-экв. Эквивалент в большинстве случаев – величина переменная и зависит от типа реакции.

Способы расчета М_экв.

Закон эквивалентов предложен в 1814г. И.Рихтером: «Вещества взаимодействуют и получаются в массовых количествах прямо пропорционально их эквивалентам». Математическое выражение этого закона:

Следствие закона: Объемы реагирующих растворов обратно пропорциональны их нормальным и молярным концентрациям:

V₁/V₂=N₂/N₁	Или	V₁N₁= V₂N₂
V₁/V₂=M₂/M₁		V₁М₁= V₂М₂

4. Титр (Т)- масса растворенного вещества, содержащаяся в 1 мл раствора, выраженная в граммах. Определятся по формуле:

Т= С_N·М_экв/1000

Раствор с известным титром называется титрованным раствором.

12 3 Следующая ⇒