Что такое концентрация раствора и как ее найти?

Раствор – это однородная смесь, которая состоит из растворителя и растворенного вещества. В растворах может раствориться неодинаковое количество вещества, что отражает различную концентрацию. Она указывает на соотношение, в котором находятся вещества и растворитель. 

Массовая концентрация или массовая доля w

Массовая доля w отражает соотношение массы вещества к массе растворителя. Формула массовой концентрации:

w=m_в-ва/m_р-ра или w=(m_в-ва/m_р-ра)*100 %

В первом случае единиц измерения нет, а во втором случае выражается в процентах %.

Задача. В 100 г воды Н₂О растворили 36 г хлорида натрия NaCl. Найти массовую концентрацию вещества.

Дано: m(NaCl)=36 г m(Н2О)=100 г	Решение: w(NaCl)=m(NaCl)/mр-ра mр-ра= m(NaCl)+m(H2O) mр-ра=36 г+100 г=136 г w(NaCl)=36 г/136 г=0,265 или 26,5 % Ответ: w(NaCl)=0,265 или 26,5 %
Найти: w(NaCl)-?

 

Молярная концентрация СМ

Молярная концентрация СМ в химии используется в том случае, если необходимо отразить зависимость концентрации скорости химической реакции, состояния равновесия и др. Молярная концентрация СМ выражает количество моль растворенного вещества в одном литре раствора. Концентрация вещества измеряется в моль/л (М).

СМ=n_в-ва/V_р-ра

Если учитывать то, что количество вещества n имеет следующую формулу:

n=m/M

то, формула молярной концентрации СМ имеет следующий вид:

СМ=m/(V_р-ра*M)

В данной формуле объем V выражается в литрах.

Задача. Приготовили раствор поваренной соли объемом 0,07 л из 7 г соли. Найдите молярную концентрацию раствора.

Дано: Vр-ра=0,07 л m(NaCl)=7 г	Решение: СМ=m/(Vр-ра*M) СМ=m(NaCl)/(Vр-ра*M(NaCl)) М(NaCl)=23+35,5=58,5 г/моль СМ=7 г/(0,07 л*58,5 г/моль)=1,7 моль/л Ответ: СМ=1,7 моль/л
Найти: См-?

Нормальная концентрация С_Н

Нормальную концентрацию СН применяют вместе с законом эквивалентов. Она указывает на число эквивалентов  вещества в литре раствора.

СН=nэ/V_р-ра

В этой формуле объем раствора также должен измеряться в литрах.

Задача. Дан раствор хлорида калия KCl объемом 2 л, в котором находится 2 эквивалента вещества. Найдите нормальную концентрацию.

Дано: Vр-ра=2 л nэ=2 экв	Решение: СН=nэ/Vр-ра СН=2 экв/2 л=1 моль/л Ответ: СН=1 моль/л
Найти: СН-?

Моляльная концентрация C_m

Моляльную концентрацию Сm используют при выявлении влияния концентрации на изменение температуры замерзания или кипения раствора по сравнению с чистым растворителем. Она указывает на количество моль растворенного вещества в 1000 г растворителя.

Сm=(m_в-ва*1000)/(М_в-ва*m_р-ля)

Задача. Определите моляльную концентрацию раствора нитрата натрия NaNO3, в котором массовая доля соли равна 10 %.

Дано: w(NaNO3)=10 %	Решение: Сm=(m(NaNO3)*1000)/(М(NaNO3)*m(Н2О)) М(NaNO3)=85 г/моль Т.к. w(NaNO3)=10 %, то в 100 г раствора находится 10 г нитрата натрия NaNO3 и 90 г воды Н2О Сm=(10 г*1000)/( 85 г/моль *90 г)=0,13 моль/кг Ответ: Сm=0,13 моль/кг
Найти: Сm-?

Как определить концентрацию раствора на практике

Существует несколько методов определения концентрации.

1. Метод сравнения
   • Данный метод основан на сравнении исследуемого и стандартного раствора. Готовят исследуемый и стандартный растворы и определяют их оптические плотности при одних и тех же условиях.


2. Метод градуировочного графика
   • Готовят 4-5 стандартных растворов в интервале ожидаемых концентраций анализируемых растворов и определяют их оптические плотности. По средним значениям полученных данных строят градуировочный график зависимости, с помощью которого и определяют неизвестную концентрацию аналита в анализируемом растворе.

Таким образом, существует несколько видов концентрации, формулы нахождения которых различны. Есть множество практических методов определения концентрации.