Підготовка до ЗНО з хімії

Важливою характеристикою будь-якого розчину є його склад. Склад розчину можна описати з якісного і з кількісного боку.

Для якісної характеристики розчинів використовують поняття “розведений” (містить відносно невелику кількість розчиненої речовини) і “концентрований” (містить відносно велику кількість розчиненої речовини).

Хімікам при роботі з розчинами необхідно знати їх кількісний склад, який виражається різними величинами.

Кількісно склад розчинів виражають через безрозмірні відносні величини – частки (масову, об’ємну, молярну) і розмірні величини – концентрації (масову, молярну, молярну концентрацію еквівалента).

Частка показує відносну кількість компонента, порівняно із загальною кількістю розчину.

Концентрація показує відношення маси (об’єму або кількості розчиненої речовини) до об’єму (маси) розчину або розчинника.

Розглянемо докладніше вираження складу розчинів у частках. Введемо позначення: m – маса розчину, V – об’єм розчину, r – густина розчину, m_S – маса розчинника, m_B – маса розчиненої речовини, V_B – об’єм розчиненої речовини, n_B – кількість моль розчиненої речовини,  – кількість речовини еквівалента розчиненої речовини.

1. Масова частка (ω – омега) – відношення маси компонента m_B до маси розчину m: . Виражається у частках від одиниці або у відсотках. Так, запис «масова частка H₂SO₄ у водному розчині становить 15%», означає, що у 100 г розчину сульфатної кислоти міститься 15% H₂SO₄ і 85% води.
2. Об’ємна частка (φ – фі) – відношення об’єму компонента V_B до об’єму розчину V: . Виражається у частках від одиниці або у відсотках. Найчастіше використовується для характеристики складу газових сумішей і розчинів, утворених кількома рідинами. Наприклад, склад повітря в об’ємних частках: 21% кисню О₂ і 79% азоту N₂.
3. Молярна частка (χ – хі) – відношення кількості моль компонента ν_B до сумарної кількості компонентів Σν: . Виражається у частках від одиниці або у відсотках.

Оскільки переважна кількість розчинів – рідкі, їх зручніше вимірювати за об’ємом, а не за масою, тому у хімії частіше застосовують об’ємні концентрації.

1. Молярна концентрація (С – це, молярність) – відношення кількості моль розчиненої речовини ν_B до об’єму розчину V: . Оскільки [ν_B] = моль, а [V] = л, то [С] = моль/л  = М.

Існують загальноприйняті назви розчинів різної молярної концентрації:

1 моль/л – 1 М – одномолярний;

2 моль/л – 2 М – двомолярний;

0,1 моль/л – 0,1 М – децимолярний;

0,02 моль/л – 0,02 М – двосантимолярний;

0,003 моль/л – 0,003 М – тримілімолярний.

2. Масова концентрація (ρ – ро) – відношення маси розчиненої речовини m_B до об’єму розчину V: . Якщо [m] = г (кг), а [V] = л (м³), то [ρ] = г/л (кг/м³).

Для двокомпонентних розчинів числові значення масової концентрації та густини збігаються.

3. Молярна концентрація еквівалента (С_н – це ен, нормальна концентрація, нормальність) – відношення кількості моль еквівалентів розчиненої речовини ,  до об’єму розчину V: . Розмірність така ж як у молярної концентрації.

На основі співвідношення для обчислення молярної концентрації еквівалента і наслідку із закону еквівалентів, можна записати:

,  або ,

де  і  – нормальності розчинів реагентів, у розчинах об’ємом відповідно V_B і V_A.

На основі одержаної залежності можна обчислити потрібні для реакції об’єми розчинів реагентів, і навпаки, знаючи їх об’єми, визначити концентрації. Розрахунки такого типу здійснюють в аналітичній хімії при визначенні концентрацій розчинів методами титриметрії.

Знаючи  (фактор еквівалентності речовини В) можна перейти від С_н до С_B і навпаки: С_В = С_н. Це відношення легше запам’ятати, знаючи, що С_н не може бути меншими від С_В.

Інші назви розчинів різної нормальності:

1н. – 1 моль-екв./л – однонормальний розчин;

0,1н. – 0,1 моль-екв./л – децинормальний розчин;

0,02 н. – 0,02 моль-екв./л – двосантинормальний розчин.

Окреслені вище положення узагальнено в табл. 11.3.

Таблиця 11.3.

Способи вираження концентрації розчинів

Характеристика	Частка			Концентрація
	Масова	Об’ємна	Молярна	Масова	Об’ємна
Символ	ω	φ	χ	ρ	СВ, Сн
Рівняння					,
Одиниці вимірювання	частка від 1 або %	частка від 1 або %	частка від 1 або %	кг/м3, г/л,	моль/м3,  моль/л