Способы выражения концентрации растворов: массовая доля растворенного вещества, молярная концентрация эквивалента, моляльная доля

Содержание растворенного вещества в растворе может быть выражено несколькими способами:

Массовая доля растворенного вещества: отношение массы растворенного вещества к массе раствора:

где – массовая доля растворенного вещества, – масса растворенного вещества, – масса раствора. Это частный случай определения массовой доли.

Концентрация (молярная концентрация, молярность): отношение количества растворенного вещества к объему раствора V:

Молярная концентрация имеет принятую в химии размерность [моль/л], которая часто обозначается М и называется молярностью. Например, концентрация раствора 5 моль/л может быть записана как 5 М и такой раствор называется пятимолярным.

Молярная концентрация эквивалента (нормальность) показывает, какое количество моль эквивалентов растворенного вещества содержится в 1 л раствора.

Молярную концентрацию эквивалента Сэк(В) находят как отношение количества эквивалентов вещества nэк(В) к объему раствора Vp

Размерность молярной концентрации эквивалента: моль•л. Сокращенная форма записи единицы молярной концентрации эквивалента – н. моль•л. Например, 2н. означает, что в 1 л раствора содержится 2 моль эквивалента растворенного вещества.

Зная массу растворенного вещества m(B) и его молярную массу эквивалента Мэк(В), можно найти количество эквивалента вещества:

Молярная масса эквивалента вещества равна произведению фактора эквивалентности fэк(В) на молярную массу вещества М(В)

Мэк(В) = fэк(В) • М(В).

Эквивалент – это реальная или условная частица вещества, соответствующая в реакциях обмена одному атому или иону водорода (Н или Н+), а в окислительно-восстановительных реакциях – одному электрону.

Фактор эквивалентности – число, показывающее, какую часть от реальной частицы (молекулы, атома, иона и т.д.) вещества составляет эквивалент этого вещества.

 

.

 

Например, для Na₃PO₄ заряд катиона Na⁺ равен 1, число катионов – 3, тогда

 

Пример. Вычислите молярную концентрацию эквивалента хлорида железа (III) в растворе, полученном при растворении 40 г FeCl₃ в 200 мл воды. Плотность раствора 1,182 г/мл.

Решение.

Молярная масса хлорида железа (III):

M(FeCl₃) = 162 г/моль.

Фактор эквивалентности fэк = 1/3.

Молярная масса эквивалента

Mэк(FeCl₃) = fэк(FeCl₃)•M(FeCl₃) = 162 • (1/3) = 54 г/моль.

Количество эквивалента вещества, содержащегося в 40 г хлорида железа (III), составляет:

Масса раствора:

mp = m(FeCl₃) + m(H₂O);

r(H₂O) = 1 г/мл; m(H₂O) = 200 • 1 = 200 г;

mp = 40 + 200 = 240 г.

Объем раствора:

Находим молярную концентрацию эквивалента раствора хлорида железа (III):

Моляльная доля растворенного вещества (Моляльность) [моль/кг] - безразмерная вели­чина, равная отношению количества растворенного вещества к общему количеству веществ в растворе:

где N(Х) - мольная доля растворенного вещества X; v(Х) - ко­личество растворенного вещества X, моль;

v(S) - количество вещества растворителя S, моль.