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

спиртовые смеси органические экстрагенты

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

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 16.3.2025

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. ЮЖНОУРАЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ УПРАВЛЕНИЯ И ЭКОНОМИКИ
2. О Ты жив и удивление у новеньких
3. Гридасов А.Ю. Новосибирск 1997г
4. Обряды жизненного цикла и традиционные системы воспитания детей у разных народов мира
5. Ценные бумаги как объекты гражданских прав
6. то от ветра колыхаются верхушки деревьев внизу не спеша идут на работу люди
7. Скиф гусеничный плавающий топливозаправщик предназначен для транспортировки светлых нефтепродуктов
8. ти костей образующих колен
9. Тема 27 УЧЕТ ФИНАНСОВЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ФОНДОВ РЕЗЕРВОВ И КРЕДИТОВ БАНКА 1 Финансовый резу
10. Рынок овощей в Российской Федераци