Концентрація розчину

На практиці часто доводиться мати справу з розчинами, що мають строго заданий вміст у них розчиненого речовини. Наведемо кілька прикладів.

По-перше, це приготування різних лікарських розчинів. Якщо в аптеці випадково відбудеться помилка з кількістю ліки в його розчині, то наслідки можуть бути жахливими.

По-друге, багато хімічні реакції проводять в розчинах. І тут помилки можуть призводити до сумних результатів. Наприклад, якщо фотограф помилиться при розчиненні проявника, то фотографії або не проявляться, або будуть зіпсовані. Інший приклад: якщо залити в акумулятор розчин, в якому вміст сірчаної кислоти буде менше або більше від необхідного, то акумулятор або не буде працювати, або вийде з ладу.

Ще один приклад з лабораторної практики. Для отримання бромистого калію (KBr) взяли два розчину: HBr і KOH. Через помилку при приготуванні розчинів гідроксид калію KOH додали у воду в набагато більшій кількості, ніж це було потрібно для реакції обміну:

HBr + KOH = KBr + H2O

У результаті отриманий водний розчин KBr виявився безнадійно зіпсованим домішкою непрореагировавшего, дуже їдкого гідроксиду калію KOH.

У всіх перерахованих випадках було не враховано або порушено заданий зміст речовини в розчині. Давайте розберемося в тому, як правильно висловлювати це зміст і як правильно готувати розчин, якщо вміст речовини в розчині задано.

Один із способів вираження кількості речовини в розчині – завдання МАСОВОЇ ЧАСТКИ розчинені речовини.

Послідовність приготування молярного розчину хлориду натрію (1моль / л NaCl): а) беруть мірну колбу ємністю 1 л, б) поміщають в колбу навішення кристалічного NaCl. в) у колбу додають трохи дистильованої води, розчиняють кристали і доливають розчин водою до мітки 1 л, після чого ретельно перемішують.

Мірна колба являє собою посудину з тонкою шийкою, на якій по склу нанесена кільцеподібна мітка. Якщо заповнити мірну колбу рідиною до мітки, то її обсяг складе рівно 1 л. Візьмемо таку колбу і приступимо до приготування потрібного нам розчину NaCl.

Молекулярний вага NaCl становить (23 + 35,5) = 58,5. Отже, молярна маса NaCl (маса 1 моль) дорівнює 58,5 м. Зважмо це кількість NaCl на вагах і помістимо кристали в мірну колбу. Потім додамо трохи води і розчинний кристали, похитуючи колбу. Коли вся сіль розчиниться, доллємо розчин водою до мітки. Мірні колби роблять таким чином, що об’єм розчину досягає точно 1 л, коли водний меніск (рівень води, злегка вигнутий силами поверхневого натягу) стосується мітки своєю нижньою частиною. Після цього розчин акуратно перемішаємо.

** Молярну концентрацію (або молярна розчинів) прийнято позначати буквою М. Наприклад, розчин концентрації 1 М містить 1 моль речовини на літр розчину. Такий розчин називають молярна. Розчин концентрації 0,1 М містить 0,1 моль речовини на літр розчину і називається ДЕЦІМОЛЯРНИМ. Розчини концентрації 0,01 М (або 0,01 моль на літр) іноді називають САНТІМОЛЯРНИМІ.

Отже, ми приготували розчин NaCl, концентрація якого становить 1 моль / л, тобто одномолярний або просто молярний розчин.

Молярні концентрації у загальному вигляді іноді позначають таким чином:
CNaCl = 1 моль / л

При змішуванні будь-яких рівних обсягів молярних розчинів AgNO3 і NaCl завжди буде виходити тільки розчин NaNO3 у воді і осад AgCl, що не містять домішки жодного з вихідних реагентів. Відфільтрувавши осад і промивши його водою, ми отримаємо чисту сіль AgCl (вона у воді практично не розчиняється). Упарітся відфільтрований розчин, ми отримаємо тільки чистий нітрат натрію NaNO3. Це не дивно, тому що змішуючи рівні об’єми розчинів, ми беремо однакову кількість молей (або частин благаючи) реагуючих речовин. У них міститься однакова кількість молекул AgNO3 і NaCl, які реагують між собою без залишку.

На фотографії зліва показано досвід, який ми обговорюємо. Видно, як при змішуванні розчинів вихідних солей випадає білий осад AgCl.

Якби ми взяли не молярні, а, наприклад, 10%-ві розчини AgNO3 і NaCl (однакові обсяги), то в них би містилося різне число молекул цих речовин і одна з цих солей не витрачену б повністю і залишилася в розчині. Яка ж з двох солей виявилася б в надлишку ? Та, число молей якої більше. Це буде NaCl – сіль з меншою молекулярною вагою, оскільки в однаковій масі солей число більш легких молекул (і молей) NaCl виявляється більшим.

Кожен спосіб вираження концентрації розчину зручний залежно від мети, яку переслідує хімік або технолог. Процентні концентрації більш зручні в техніці, медицині, екології. Молярні концентрації частіше зустрічаються в лабораторній практиці.

Посилання на основну публікацію