Будь умным!


У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.ru

спиртовые смеси органические экстрагенты

Работа добавлена на сайт samzan.ru: 2016-06-20

Акция
Закажите работу сегодня со скидкой до 5%
Бесплатно
Узнать стоимость работы
Рассчитаем за 1 минуту, онлайн

Способы выражения концентрации растворов

В технологии выполнения химических анализов необходимым этапом является приготовление растворов химических веществ. В химическом анализе используются различные растворенные вещества (реагенты, буферные смеси, фиксирующие агенты, консерванты и т.п.) и растворители (вода, этанол и водно-спиртовые смеси, органические экстрагенты). В учебных пособиях, руководствах для химиков-аналитиков, нормативных документах (ГОСТах, РД, МУ) и справочной литературе можно встретить различные способы выражения концентраций химических веществ. В настоящее время в международной системе единиц (СИ) они приводятся в соответствии с ГОСТ 8.417-81. Ниже мы остановимся на некоторых из них, наиболее часто используемых в аналитической химии, но сначала приведем краткую информацию по основополагающим единицам измерений, применяющихся при описании различных способов выражения концентраций химических веществ в растворах.

Масса вещества обозначается как т(А) (А - химический символ вещества) и обычно измеряется в граммах или миллиграммах.

Моль. За единицу количества вещества п(А) принят моль. Это такое количество вещества, которое содержит столько условных частиц, сколько атомов содержится в 0,012 кг углерода-12, т. е. 6,02045 1023. Условной частицей может быть молекула, ион, электрон, группы частиц. Например, 1 молекула НС1 (1 моль молекул НCl); 0,1 иона Fe3+ (0,1 моль ионов Fe(III)); 1/6 часть иона Сг2O72- (1 моль 1/6 дихромат-иона). Записывают количество вещества следующим образом: n (НС1) = 1 моль; n (Fe3+) = 0,1 моль; n (1/6 Сг2O72-) = 1 моль.

Молярная масса. Масса одного моля вещества называется молярной массой вещества Ее обозначат буквой М и измеряют в гмоль-1. Например, М(Си) = 63,54 гмоль-1, M(H2SO4) = 98,08 гмоль-1.

Эквивалент. Фактор эквивалентности. Во многих химических реакциях принимает участие не целая частица вещества, а лишь ее часть - эквивалент. Вещества реагируют между собой эквивалентами — этот закон кратных отношений Дальтона в аналитической химии служит основой всех количественных расчетов, особенно в титриметрических методах анализа.

Эквивалентом называется некая реальная или условная частица, которая может присоединять, высвобождать или быть каким-нибудь другим образом эквивалентна одному иону водорода в кислотно-основных реакциях или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях. Эквивалент - это безразмерная величина.

Однако на практике, при установлении стехиометрических соотношений в реакциях, удобнее пользоваться понятием фактор эквивалентности (fэкв). Фактор эквивалентности - число, обозначающее, какая доля реальной частицы вещества X эквивалентна одному иону водорода в данной кислотно-основной реакции или одному электрону в данной окислительно-восстановительной реакции. Фактор эквивалентности - безразмерная величина, причем fэкв < 1 . Рассчитывают фактор эквивалентности на основании стехиометрии данной реакции, которая обязательно должна быть указана. Молекулы многопротонных кислот могут участвовать в реакциях различно, например, в реакции

H3PО4 + NaOH = NaH2PО4 + H2О        (1)

каждый моль ортофосфорной кислоты отдает 1 моль ионов Н+ и фактор эквивалентности fэкв (H3PО4) = 1. А в реакции

H3PО4 + 2NaOH = Na2HPО4 + 2H2О     (2)

каждый моль ортофосфорной соответствует уже двум молям ионов водорода, фактор эквивалентности fэкв (НзРО4) = 1/2.

Наконец, моль этой же кислоты может участвовать в реакции с тремя молями NaOH:

Н3РО4 + 3NaOH = Na3PО4 + 3H2О        (3)

В этой реакции моль ортофосфорной кислоты соответствует трем молям ионов Н+ и фактор эквивалентности fэкв(H3PО4) = 1/3.

Рассмотрим реакцию нейтрализации ортофосфорной кислоты гидроксидом кальция:

3РО4 + ЗСа(ОН)2 = Са3(РО4)2 + 6Н2О.

В этом случае на 2 моль ортофосфорной кислоты приходится 6 моль ионов водорода, т. е. 1 моль Н3РО4 соответствует 3 моль H+, значит fэкв 3РО4) = 1/3.

Аналогично вычисляют фактор эквивалентности оснований. В этой реакции на 3 моля Са(ОН)2 расходуется 6 Н+, а на 1 моль гидроксида кальция будет приходиться 2 моля ионов водорода, т.е. fэкв (Ca(OH)2) = 1/2.

Как видно из приведенных примеров, для кислотно-основных реакций эквивалент и фактор эквивалентности вещества находят непосредственно из уравнения путем установления эквивалентности соотношений реагирующих веществ относительно иона водорода или гидроксильной группы.

В окислительно-восстановительных реакциях эквивалент - условная частица, которая в данной реакции присоединяет или отдает один электрон. Здесь также пользуются уравнениями реакций, но с учетом количества отданных или принятых электронов.

Пример. Найти фактор эквивалентности перманганата калия в окислительно-восстановительных реакциях

1) 2KMnО4+ 10FeSO4 + 8H2SО4 = 2MnSО4 + 5Fe2(SО4)3 +

K2SО4 + 4H2О (4)

Mn7+ Mn2+                2

2Fe2+  2Fe3+               5    

Из приведенного уравнения видно, что в кислой среде каждая молекула КМnO4 принимает 5 электронов. Следовательно, fэкв (KMnО4) = 1/5.

Таким образом, для нахождения фактора эквивалентности окислителя нужно 1 разделить на число электронов, принимаемых 1 молекулой вещества в реакции.

Подобно этому фактор эквивалентности восстановителей находят делением 1 на число электронов, теряемых 1 молекулой вещества в реакции, т.к. 2 молекулы FeSO4 в этой реакции отдают 2 электрона, то на одну молекулу сульфата железа (II) приходится 1 электрон и fэкв (FeSO4) = 1.

При взаимодействии перманганата калия с НС1 в щелочной среде происходит реакция

2) 2KMnO4 + 10НС1 + 2КОН = 2MnO2 + 4КС1 + ЗС12 + 6Н2O (4)

Mn+7  Mn+4                   2

2Cl-  Cl2o                       3   

Здесь взаимодействие компонентов происходит при участии трех электронов, принимаемых молекулой перманганата, следовательно, фактор эквивалентности fэкв (KMnО4) =1/3.

Молярная масса эквивалента вещества(А) может быть выражена произведением фактора эквивалентности вещества А на его молярную массу:

Мэ (А) = fэкв (А)  М(А), гмоль-1.

Например, для ортофосфорной кислоты в реакции (2)

Мэ3РО4) = fэкв3РО4) М(Н3РО4) = 1/2 98 = 46 гмоль-1,

а для перманганата калия в полуреакции (4)

Мэ(КМnO4) = fэкв (КМnO4)  М(КМnO4) =1/5  158 = 31,6 гмоль-1.

Понятие «молярная масса эквивалента» равноценно прежнему «грамм-эквивалент», в современной литературе не используемому.

В аналитической химии часто имеют дело с количеством вещества в определенном объеме, т. е. с концентрацией. Особенно это важно для веществ в растворах. Единицей объема служит кубический метр (м3) или кубический дециметр (дм3), который в точности равен 1 литру (л).

Массовая концентрация отношение массы растворенного вещества ms к объему раствора V. Для выражения массовой концентрации вещества кроме стандартизованных единиц (кг/дм3 или кг/л), часто используют также кратные дольные единицы. Например, массовую концентрацию, выраженную в граммах вещества в миллилитре раствора (г/мл), называют титром по исходному веществу, или просто титром. Эта единица дала название классическому методу анализа — титриметрия. При проведении однотипных титриметрических определений удобен титр по определяемому веществу — масса определяемого вещества, с которой реагирует 1 мл стандартного раствора. Например,  = 0,0080 г /мл означает, что 1 мл раствора НС1 реагирует с 0,0080 г карбоната кальция.

Доля компонента. Часто состав раствора или других объектов выражают в доле компонента от общего количества вещества. Удобство такого способа выражения состава заключается в независимости от агрегатного состояния объекта. «Доля» означает отношение числа частей компонента к общему числу частей объекта. В зависимости от выбранной единицы различают молярную (), массовую () и объемную () доли:

= ,         = ,          = .

Массовую долю, выраженную в процентах, называют процентной концентрацией.

Пример. Содержание аскорбиновой кислоты в настое шиповника составляет 5,5 мг в 1 л. Выразите содержание аскорбиновой кислоты в массовой доле.

Найдем массовую долю аскорбиновой кислоты в растворе (учитывая, что 1 л имеет массу 103 г, а 5,5 мг = 5,5 10-3 г):

=  = 5,5  10-6.

Молярная концентрация (с) - отношение числа молей растворенного вещества (А) к объему раствора. Она показывает, сколько молей вещества содержится в 1 л раствора.

=  = ,              (5)

Где n(A) – число молей вещества А.

Таким образом, молярную концентрацию выражают в моль/дм3 или моль/л (моль растворенного вещества в литре раствора), и часто обозначают как М Например, с(НС1) = 0,1 моль/л или с(НС1) = 0,1 М; с(1/5 КМnO4) = 0,05 моль/л или с(1/5 КМnO4) = 0,05 М.

Молярный раствор - это раствор, содержащий 1 моль растворенного вещества в 1 л раствора. Растворы с содержанием 0,1, 0,01 и 0,001 М растворенного вещества называются соответственно деци-, санти- и миллимолярными.

Пример. Сколько граммов NaCl необходимо взять для приготовления 50 мл 0,1М раствора?

Молярная масса NaCl составляет M(NaCl) = 58,45 гмоль-1. Пользуясь формулой (5), рассчитаем массу NaCl, необходимую для приготовления 50 мл 0,1 М раствора, объем при этом должен быть выражен в литрах:

m(NaCl) = V M(NaCl) c (NaCl) = 50 10-3  58,45  0,1 = 0,2923 г

Навеску в 0,2923 г следует поместить в мерную колбу на 50 мл и долить дистиллированную воду до метки. Содержимое колбы перемешивать до полного растворения соли.

Молярная концентрация эквивалента вещества Аэ(А)) ранее называемая "нормальной" ("н"), выражается количеством моль-эквивалентов, содержащихся в 1 л раствора (мольэкв/л) и находится по формуле

(A) =  = ,                (6)

Где nэкв(А) – число молей эквивалента вещества А.

Как следует из выражений (5) и (6), исходное понятие моля вещества п(А) как его количества, выраженного в "условных частицах", приводит фактически к равнозначности понятий "моль вещества" и "моль эквивалента вещества". При определении соответствующих концентраций (с(А) и сэ(А)) основное значение имеет молярная масса "условной частицы", для нахождения которой используют фактор эквивалентности (fэкв).

Подставляя значение Мэ(А) = fэкв(А)  М(А) в выражение (6), получим взаимосвязь между молярной концентрацией и молярной концентрацией эквивалента:

с(А) = fэкв(А)  сэ(А)   (7)

Как видно из приведенной формулы, при использовании этой концентрации необходимо указывать фактор эквивалентности, иначе возникает неоднозначность. Например, 0,1 мольэкв/л может означать, что в 1 л содержится 49 г ортофосфорной кислоты (при fэкв = 1/2; см. реакцию (2)) или 98 г (при fэкв  = 1; реакция (1)).

Таким образом, в привлечении молярной концентрации эквивалента нет особой необходимости, достаточно молярной концентрации. Например, 0,1 мольэкв/л Н3РО4 (fэкв = 1/2) то же, что 0,1 М (1/2 Н3РО4); 0,05 н KMnО4 (fэкв = 1/5) то же, что 0,05 М (1/5 КМnO4). Однако термин "молярная концентрация эквивалента" традииионно употребляют для обозначения эквивалентности взаимодействия реагирующих веществ. При этом имеют в виду просто молярную концентрацию того или иного количества условных частиц. Необходимо отметить, что понятие о молярной концентрации как о количестве молей эквивалентов вещества введено ИЮПАК уже в 1969 г.




1. тематика и механика Омского государственного университета путей сообщения заведующий кафедрой ~ д
2. тема 14. ВВП страны равен 4000 у.html
3. Законодательный статус малых предприятий и критерии отнесения к категории малых
4. на тему Культовое зодчество в Чернигове по истории архитектуры Графика 3 курс
5. совокупность материальных частиц атомов молекул ионов содержащихся в данном теле
6. Получение серной кислоты
7. .03 ldquo;Охорона праці в гірничому виробництвіrdquo; усіх форм навчання Кривий Ріг 2013
8. Доклад- Подоходный налог с физических лиц
9. го и 2го рода. Статистический критерий проверки нулевой гипотезы.html
10. Основи механіки ґрунтів Харків 2011Міністерство освіти науки молоді та спорту
11. Комнатные растения целители
12. тематический план Тема 1
13. Which of the following sttements is re true 1
14. РЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук Ки1
15. .Спеціалізація регіону та його показники.
16. XVIII веках Средневековое высшее образование в первую очередь преследовало цель обоснования богослов
17. і. Раніше зверталася до дерматолога ~ лікування без позитивного ефекту.
18. Горизонт планированиявремя Долгосрочные Среднесрочные Краткосрочные Оперативные
19. а ~ обязательный денежный взнос взимаемый государством с физических и юридических лиц и перечисляемый в го
20. МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ М