Керівництво з визначення показників якості води польовими методами »...
У технології виконання хімічних аналізів необхідним елементом є приготування розчинів хімічних речовин. У хімічному аналізі використовуються різні розчинені речовини (реагенти, буферні суміші, здатні фіксувати агенти, консерванти і т.п.) і розчинники (вода, етанол і водно-спиртові суміші, органічні екстрагентів). У навчальних посібниках, довідниках для хіміків-аналітиків, нормативних документах (ГОСТах, РД, МУ) і довідковій літературі можна зустріти різні способи вираження концентрацій. Нижче ми зупинимося на деяких з них, найбільш часто зустрічаються, але спочатку наведемо коротку інформацію по основним одиницям вимірювань, що застосовуються при описі різних способів вираження концентрацій хімічних речовин в розчинах *.
Маса речовини позначається як m (X) (де X - хімічний символ речовини) і зазвичай вимірюється в грамах або міліграмах.
За одиницю кількості речовини n (X) прийнятий моль. Маса одного моля речовини називається молярною масою речовини. Остання позначається буквою «М» і зазвичай вимірюється в г / моль. Наприклад, М (Cu) = 63,54 г / моль, М (Н2SO4) = 98,08 г / моль.
Поряд з одиницею кількості речовини використовується також одиниця кількості речовини еквівалентів n [(1 / z) Х], яка визначається як добуток числа еквівалентності z (X) на кількість речовини n (X). При цьому під еквівалентом мають на увазі реальну або умовну частку речовини, яка в конкретній кислотно-основної реакції еквівалентна одному іону водню, в окисно-відновної реакції - одному електрону. Відповідно, число еквівалентності z (Х) визначається виходячи з хімічної формули речовини і типу хімічної реакції:
для кислот z (Х) дорівнює числу катіонів водню, здатних заміщатися катіонами металів. Наприклад, z (НCl) = 1; z (Н2SO4) = 2;
для гідроксидів z (Х) дорівнює числу гідроксигруп OH-. Наприклад, z (NaOH) = 1; z (Al (OH) 3) = 3;
для солей z дорівнює числу катіонів водню кислоти, заміщених катіонами металу або амонію. Наприклад, z (NaCl) = 1; z [Fe2 (SO4) 3] = 6.
Молярна маса еквівалента M [(1 / z) X] є ставлення молярної маси M (X) речовини до числа еквівалентності. Наприклад, M (1 / 1HCl) = 36,46 / 1 = 36,46 г / моль; M [1 / 6Fe2 (SO4) 3] = 399,88 / 6 = 66,65 г / моль.
Поняття «молярна маса еквівалента» рівноцінно як і раніше «грам-еквівалент», в сучасній літературі не використовується.
Молярна концентрація речовини (с) в моль / л - відношення кількості розчиненої речовини в молях (n) до об'єму розчину (V):
Молярна концентрація чисельно дорівнює кількості молей речовини, що містяться в 1 літрі (1000 мл, 1 дм3) розчину.
Молярна концентрація записують наступним чином: з (НCl) = 3 моль / л; з (Н2SO4) = 2 моль / л.
Приклад. Приготування 50 мл розчину кухонної солі з молярною концентрацією 0,1 моль / л (тобто з (NaCl) = 0,1 моль / л).
Молярна маса NaCl становить М (NaCl) = 58 г / моль. В: 1000 мл розчину з концентрацією с (NaCl) = 0,1 моль / л повинно міститися n (NaCl) = 0,1 моль NaCl, або m (NaCl) = 5,8 м В 50 мл розчину повинно міститися х г NaCl , що визначається за формулою:
Наважку в 0,29 г слід помістити в мірну колбу на 50 мл і долити дистильовану воду до мітки. Вміст колби перемішувати до повного розчинення солі.
Молярна концентрація еквівалента ** з [(1 / z) Х] є твір молярної концентрації с (Х) на число еквівалентності z даної речовини, тобто з [(1 / z) Х] = с (Х) × z. Молярна концентрація еквівалента показує кількість речовини еквівалентів, що міститься в 1 л розчину.
Для багатьох використовуваних в хімічному аналізі розчинів (KCl, HCl, NaOH та ін.) Молярна концентрація еквівалентів речовин збігається з їх молярної концентрацією.
Розмірність молярної концентрації еквівалентів речовини записується у вигляді «моль / л екв. »(« Ммоль / л екв. »).
Приклад. Приготування 50 мл розчину сульфату алюмінію c молярної концентрацією еквівалента 1 моль / л (тобто c [(1 / z) Al2 (SO4) 3] = 1 моль / л екв.).
Для сульфату алюмінію число еквівалентності z [Al2 (SO4) 3] дорівнює 6. c [Al2 (SO4) 3] = 1/6 = 0, 167 моль / л.
М [Al2 (SO4) 3] = 342 г / моль (27 × 2 + 32 × 3 + 16 × 12 = 342); отже, m [Al2 (SO4) 3] = 342 × 0,167 = 57 м
Складаємо пропорцію: 57 г Al2 (SO4) 3 повинно міститися в 1000 мл розчину, х г - в 50 мл розчину:
Отже, необхідно відважити на вагах 2,85 г Al2SO4, помістити цю наважку в мірну колбу на 50 мл і долити дистильовану воду до мітки. Вміст колби перемішувати до повного розчинення солі.
Масова частка (масовий відсоток, процентна концентрація) (w) в% - відношення маси розчиненої речовини (mв) до загальної маси розчину, тобто сумі мас розчиненої речовини і розчинника (mр):
Для щодо некрепких розчинів, що мають значення щільності, близьке 1 г / см3, часто користуються таким різновидом масової частки, як масова концентрація, яка вимірюється в мг / л (г / л, г / дм3 т.п.).
Приклад. Приготування 50 г розчину солі з масовою часткою 5% (5% -ного розчину).
У 100 г розчину міститься 5 г солі, в 50 г розчину міститься - х г солі.
Відважити 2,5 г солі, помістити її в колбу (стакан) і додати 47,5 мл води. Перемішувати до повного розчинення солі.
Молярна частка (N) - відношення числа молей даного компонента (n1) до суми молей даного компонента і всіх інших компонентів розчину (розчинника та інших розчинених речовин (n2):
Аналогічно визначається об'ємна частка.
Моляльна концентрація (В) в моль / кг - відношення кількості розчиненої речовини в молях (n) до маси розчинника (m):
Часто зустрічаються також похідні від одиниць вимірювання концентрацій: наприклад, мг / л, мг / дм3, мг / см3, мг / мл, ммоль / л, г / мл (титр) і ін. Найбільш вживаними одиницями в довідковій літературі стосовно оцінки змісту домішок у воді (наприклад, значення ГДК) є мг / л і ммоль / л екв.
* В даний час способи вираження концентрацій хімічних речовин в міжнародній системі одиниць (СІ) наводяться відповідно до ГОСТ 8.417-81.
** В опублікованій раніше літературі по хімічному аналізу і методиках виконання вимірювань для вираження даного виду концентрації зустрічаються також мають ті ж числові значення одиниці нормальність, еквівалентна концентрація, нормальна концентрація (н., N), що застосовувалися до введення ГОСТу 8.417-81.
« назад | зміст | далі »
