Оглавление 74 75 76 77 78 — — — 270 

Концентрация растворов. Для получения насыщенного раствора к растворителю прибавляют растворяемое вещество в таком количестве, чтобы часть его осталась нерастворенной. Насыщенными растворами приходится пользоваться сравнительно редко. В большинстве случаев употребляют растворы ненасыщенные, т. е. с меньшей концентрацией растворенного вещества, чем в насыщенном растворе.

Концентрацией раствора называется количество растворенного вещества, содержащееся в определенном весовом количестве или в определенном объеме раствора. Растворы с большой концентрацией растворенного вещества называются концентрированными, с малой — разбавленными.

Не следует смешивать понятия «концентрированный» и «насыщенный». Концентрированный раствор отнюдь не обязательно должен быть насыщен. Например, раствор, содержащий 20 г KNО3 на 100 г воды, является довольно концентрированным раствором, но если температура его 20°, то он еще далеко не насыщенный. Для получения насыщенного раствора при этой температуре нужно было бы взять 31,5 г селитры на 100 г воды.

Насыщенный раствор может быть очень разбавленным, если данное вещество плохо растворимо. В качестве примера можно указать на насыщенный раствор гипса, который при 20° содержит только 0,21 г гипса в 100 г раствора.

Количественно концентрацию растворов можно выражать различным образом. В химической практике наиболее употребительны три способа выражения концентраций:

1. В процентах растворенного вещества по отношению ко всему количеству раствора. Например, 15%-ный раствор поваренной соли — это такой раствор, в 100 г которого содержится 15 г соли и 85 г воды.

2. Числом молей растворенного вещества, содержащихся в1лраствора. Растворы с выраженной таким способом концентрацией называются молярными. Они обозначаются буквой М, впереди которой ставится коэффициент,

показывающий «молярность» раствора, т. е. число молей, приходящихся на 1 л раствора. Например, раствор содержит в 1 л 2 моля растворенного вещества, 0,3М раствор содержит в 1 л 0,3 моля и т. д.

Чтобы приготовить раствор определенной молярности, например 0,5М раствор соды Na2CO3, поступают следующим образом. Отвесив 0,5 моля соды, т. е. 53 г (молекулярный вес Na2CO3 равен 106), вносят ее в литровую мерную колбу, на шейке которой чертой отмечен объем, точно равный одному литру (рис. 63). Затем в колбу наливают столько воды, чтобы вся сода растворилась, после чего доливают колбу водой до метки.

Мерная колба

Рис. 63. Мерная колба

Пользование молярными растворами удобно в том отношении, что при одинаковой молярности равные объемы растворов содержат одинаковое число молекул растворенного вещества.

Иногда концентрацию раствора выражают числом молей растворенного вещества, содержащихся в 1000 г растворителя. Такие растворы в отличие от молярных называются моляльными.

3. Числом граммэквивалентов растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора. Такие растворы носят общее название нормальных растворов.

Раствор, содержащий в литре один граммэквивалент растворенного вещества, называется однонормальным или, просто, нормальным раствором и обозначается буквой «н». Если раствор содержит 0,5 граммэквивалента в 1 л, то он называется полунормальным (0,5 н.), если содержит 0,1 граммэквивалента,— децинормальным (0,1 н.) и т. д.

При приготовлении нормальных растворов сложных веществ — кислот, оснований и солей — следует иметь в виду, что эквивалент кислоты равен бе молекулярному весу, деленному на основность, т. е. на число атомов водорода в молекуле кислоты, способных замещаться металлами.

Эквивалент основания равен его молекулярному весу, деленному на валентность соответствующего металла.

Что же касается солей, то для нахождения их эквивалентов молекулярный вес соли делят на число атомов металла в ее молекуле и на валентность этого металла.

Например:

Эквивалент HNOa (мол. вес 63) равен  63: 1 = 63

> H2SO4 (мол. вес 98) » 98:2 = 49

> Са(ОН)2 (мол. вес 74) > . 74:2 = 37

> Al2(SO4)3 (мол. вес 342) > 342 : (2 • 3) = 57

Нормальные растворы широко применяются в химии при проведении реакций между растворенными веществами. Пользуясь нормальными растворами, легко заранее рассчитать, в каких объемных отношениях они должны быть смешаны, чтобы растворенные вещества прореагировали без остатка. Так как весовые количества реагирующих веществ пропорциональны их эквивалентам, то для реакции всегда нужно брать такие объемы растворов, которые содержали бы одинаковое число граммэквивалентов растворенных веществ. При одинаковой нормальности растворов эти объемы, очевидно, будут равны между собой, при различной — обратно пропорциональны нормальностям.

Если объемы затрачиваемых на реакцию растворов обозначить через υ1 и υ2, а их нормальности, т. е. концентрации, выраженные в граммэквивалентах на литр, соответственно через С1 и С2, то зависимость между этими величинами выразится пропорцией: υ1 : υ2= c2 : c1

или

υ1 c1 = υ2 c2

На оснований этой зависимости можно не только вычислять требуемые для проведения реакций объемы растворов, но и обратно, по объемам затраченных на реакцию растворов находить их концентрации, а следовательно, и весовые количества прореагировавших веществ.

Пример 1. Сколько миллилитров 0,3 н. раствора NaCl надо прибавить к 150 мл 0,16 н. раствора AgNO3, чтобы осадить все находящееся в растворе серебро в виде AgCl?

Составляем пропорцию:

0,3:0,16= 150: л:

откуда

х = (0,16 х 150): 0,3 = 80 мл

Пример 2. Для нейтрализации 40 мл раствора серной кислоты потребовалось прибавить к ним 24 мл 0,2 н. раствора щелочи. Определить, сколько граммов H2SO4 содержалось во взятом объеме раствора.

Обозначив неизвестную нормальность раствора серной кислоты через х, составляем пропорцию:

40:24 = 0,2:x

откуда

х = (24 х 0,2) : 40 = 0,12

Так как граммэквивалент серной кислоты (мол. вес 98) равняется

98:2 = 49, то, очевидно, в литре 0,12 н. раствора содержится 49×0,12 = 5,88 г

H2SO4. Количество серной кислоты, содержащееся в 40 мл раствора, находим из пропорции:

 1000 : 40 = 5,88

x = (40×5,88):1000 =0,2352 г

На измерении объемов растворов, затрачиваемых на реакцию, основан метод количественного определения веществ, получивший название объемного анализа.

Точное измерение объемов растворов производится при помощи бюреток (рис. 64), представляющих собой стеклянные трубки, нижний конец которых сужен и снабжен краном для выпускания жидкости или стеклянным наконечником, присоединенным к бюретке посредством резиновой трубочки с зажимом. Ка трубках нанесены деления, отмечающие обычно десятые доли миллилитра. Если требуется сразу отмерить определенный объем жидкости, то пользуются пипетками (рис. 65).

Для объемных определений необходимо, чтобы конец взаимодействия между растворенными веществами обнаруживался каким-либо достаточно резким внешним признаком, например изменением окраски раствора. С этой целью к исследуемому раствору обычно прибавляют небольшое количество так называемого индикатора — вещества, которое, не влияя на направление процесса, резко изменяет свою окраску в тот момент, когда избыток находящегося в растворе одного вещества заменяется ничтожным избытком другого. Так, например, при реакции между кислотой и щелочью индикатором может служить раствор лакмуса, изменяющий свою окраску при переходе от кислой среды к щелочной и обратно.

Определение выполняется следующим образом. В небольшой стаканчик при помощи пипетки отмеривают определенный объем исследуемого раствора и прибавляют к нему несколько капель раствора индикатора. Подставив стаканчик под бюретку, понемногу выпускают из нее в стаканчик второй раствор, концентрация которого точно известна. Прибавление раствора из бюретки производят до момента изменения окраски индикатора. Затем по делениям на бюретке устанавливают объем выпущенного раствора. Концентрацию исследуемого раствора рассчитывают на основании соотношения между объемами затраченных на реакцию растворов (см. пример 2).

При объемном анализе концентрацию растворов часто выражают числом граммов растворенного вещества, содержащихся в 1 мл раствора. Выраженная таким образом концентрация называется титром раствора. Отсюда и самый метод определения концентрации, описанный выше, называется титрованием.

75 76 77

Вы читаете, статья на тему Концентрация растворов