Насыщенный и концентрированный растворы: характеристика, описание

Растворы в химии – это однородные системы, состоящие из двух и более компонентов, состав которых может меняться в широких пределах. Частицы растворов невозможно увидеть даже с помощью микроскопа. Растворы могут быть концентрированными или разбавленными, насыщенными или ненасыщенными.

Что называют раствором в химии

Растворы состоят из двух компонентов:

1. растворитель – компонент, агрегатное состояние которого идентично с состоянием раствора;
2. растворяемое вещество – вещество, находящееся в любом агрегатном состоянии.

Свойства раствора могут не повторять свойства чистого вещества. Например, сладкая вода – это результат растворения пищевого сахара С₁₂Н₂₂О₁₁ в воде Н₂О. Сладкая вода по многим параметрам отличается от чистой воды и сахара.

Свойства	Вода	Пищевой сахар	Сладкая вода
Агрегатное состояние	Жидкость	Твердое вещество	Жидкость
Температура плавления	0˚С	185˚С	<0˚С

Классификация растворов

Существует несколько независимых друг от друга классификаций растворов.

Насыщенные и ненасыщенные растворы

Раствор, в котором вещество при определенной температуре больше не растворяется, называют насыщенным. Раствор, в котором вещество еще может растворяться, называют ненасыщенным. Насыщенные и ненасыщенные солевые растворы характеризуют с точки зрения растворимости.

Растворимость, или коэффициент растворимости – это максимально возможное число граммов вещества, которое может раствориться в 100 г растворителя при данной температуре. Например, в справочнике указано, что в 100 г растворителя растворяется 3 г вещества. Для приготовления насыщенного раствора соли в 100 г растворителя необходимо растворить 2 г вещества, а если растворить 3 г вещества, то образуется насыщенная однородная смесь.

Растворимость у всех веществ различна. Растворяемое вещество можно классифицировать на несколько групп в зависимости от растворимости:

1. хорошо растворимые (пищевой сахар);
2. малорастворимые (поваренная соль); 
3. практически нерастворимые (хлорид серебра (I)).

Что такое концентрированный и разбавленный раствор

Концентрированные растворы – это однородные смеси, в которых содержание растворенного вещества и растворителя сравнимы. Разбавленные растворы – это однородные смеси, в которых содержание растворенного вещества ниже, чем содержание растворителя. Из малорастворимых и нерастворимых веществ невозможно приготовить концентрированные растворы.

Количественные характеристики

Массу растворенного вещества и растворителя можно найти через массовую долю по следующей формуле:

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

В первом случае массовую долю выражают в процентах %, а во втором единицы измерения не указываются. Также растворы можно выразить с помощью молярной концентрации (молярности):

c=n_в-ва/V_р-ра

Приготовление

Чтобы приготовить концентрированный раствор какого-либо вещества, необходимо следовать по алгоритму:

1. расчет количества растворителя и вещества;
2. растворение нужного количества вещества в необходимом объеме растворителя.

Чтобы приготовить разбавленный раствор, необходимо добавить отмеренный объем растворителя в концентрированный.

Для приготовления насыщенного раствора, например, хлорида натрия нужно взвесить максимальную массу вещества, которая растворяется в 100 г воды без осадка. Затем вещество растворить в 100 мл воды. Для приготовления ненасыщенного раствора нужно взвесить меньшую массу вещества.

Задачи на растворы

Задача №1. Смешали 5 г хлорида натрия NaCl в 55 г дистиллированной воды Н₂О. Найдите массовую долю растворенного вещества.

Дано: m(NaCl) = 5 г m(H2O) = 55 г	Решение: w = (m(NaCl)/mр-ра) * 100% mр-ра= m(NaCl) + m(H2O)=5 г + 55 г = 60 г w(NaCl) = (5 г/60 г) * 100% = 8,33 % Ответ: w(NaCl) = 8,33 %
Найти: w(NaCl) — ?

Задача №2. Сколько необходимо взять безводного хлорида калия KCl и воды Н₂О для приготовления раствора массой 100 г и массовой долей хлорида калия KCl 13 %?

Дано: mр-ра = 100 г w(KCl) = 13 % = 0,13	Решение: w(KCl) = m(KCl)/mр-ра m(KCl) = w* mр-ра  m(KCl) = 0,13*100 г = 13 г mр-ра= m(KCl) + m(Н2О) m(Н2О) = mр-ра — m(KCl) m(Н2О) = 100 г — 13 г = 87 г Ответ: m(Н2О) = 87 г, m(KCl) = 13 г
Найти: m(Н2О) — ? m(KCl) — ?

Задача №3. В воде Н₂О растворили 8 г хлорида натрия NaCl. Объем раствора довели до 90 мл. Определите молярную концентрацию полученного раствора.

Дано: m(NaCl) = 8 г Vр-ра = 90 мл = 0,09 л	Решение: c = nв-ва/Vр-ра с(NaCl) = n(NaCl)/Vр-ра n(NaCl) = m(NaCl)/M(NaCl) M(NaCl) = 23 + 35,5 = 58,5 г/моль n(NaCl) = 8 г/58,5 г/моль = 0,137 моль с(NaCl) = 0,137 моль/0,09 л = 1,52 моль/л Ответ: с(NaCl ) = 1,52 моль/л
Найти: с(NaCl) — ?

Задача №4. Какая масса карбоната кальция CaCO₃ необходима для получения раствора этой соли, объем которого равен 150 мл, а концентрация 1,5 моль/л.

Дано: Vр-ра = 150 мл = 0,15 л с(СаСО3) = 1,5 моль/л	Решение: m = n*M m(CaCO3) = n(CaCO3)*M(CaCO3) c = nв-ва/Vр-ра  с(СаСО3) = n(CaCO3)/Vр-ра  n(CaCO3) = с(СаСО3)* Vр-ра  n(CaCO3) = 1,5 моль/л*0,15 л=0,225 моль M(CaCO3) = 40 + 12 + 3*16 =100 г/моль m(CaCO3) = 0,225 моль*100 г/моль=22,5 г Ответ: m(CaCO3)=22,5 г
Найти: m(CaCO3) — ?

Чем отличается насыщенный раствор от концентрированного

Концентрированный раствор содержит большое количество растворенного вещества, но вещество все еще может растворяться при данной температуре, а в насыщенном вещество при данной температуре растворятся больше не может. Насыщенный раствор не всегда является концентрированным, это справедливо для малорастворимых веществ и для некоторых растворов, находящихся при низкой температуре.

Применение насыщенных и концентрированных растворов

Применение концентрированных растворов повышает качество готовых лекарственных препаратов, а также ускоряет отпуск лекарств больным. Насыщенные растворы могут применять в качестве стандартных растворов при исследовании изотерм сорбции паров воды или гигроскопических свойств солей.