Основы-аналитической-химии-Скуг-Уэст-т1 (1108740), страница 5
Текст из файла (страница 5)
— Прим. ред, Глава 2 приготовлении раствора и из величины формульной массы растворенного вещества. Пример. Опишите приготовление 2 л 0,100 г" раствора ХаеСОз из чистой соли, фм )ЧазСОа Нужное число фм !Ча СОа = 0,100 ' 2,00 л = 0,200, л г )Ча СОз = 0,200 фм 106 ' = 21,2. г )ЧааСОа Следовательно, нужно растворить 21,2 г ЫааСОз в воде н разбавить точно до 2,00 л. Пример. Опишите приготовление 2,00 л 0,100 М 1ча+ из чистого Ха,СОь моль )Ча+ 1 фм НаеСОе Нужное число фм НаеСОз 0,100, .2,00 л 2 !! + — — О,!00, г НазСОа 0,100 фм 106 = 10,6. г НазСОв Растворяем 10,6 г !ЧаеСОз в воде и разбавляем до 2 л. Нормальность, или нормальная концентрация.
Этот особый способ выражения концентрации основан на числе эквивалентов растворенного вещества в 1 л раствора. Определения нормальности и эквивалентной массы приводятся в гл. 7. Титр ао определяемому веществу. Титр выражает концентрацию в единицах массы какого-либо вещества, реагирующего с единичным объемом раствора. Использование титра обсуждается в гл.
7. Части на миллион, части яа миллиард. Концентрацию очень разбавленных растворов удобно выражать в частях на миллион !ч. н. млн.)*: масса растворенного вещества ч, и, млн, !Ов масса раствора Для еще более разбавленных растворов употребляют ч. н. млрд. (части на миллиард); для этого в приведенном уравнении множитель 10' следует заменить на 10'. Применяется также единица ч. н.
тыс. !части на тысячу). При столь малых концентрациях .плотность водных растворов по существу равна 1,00 г/мл. Тогда мг растворенного вещества л раствора * В Советском Союзе способ выражения концентрации в ч. н. млн., ч. н. тыс. и ч, н. млрд.ме получил распространения. В остальных главах вместо ч. н, мли. использованы для растворов маг/мл, для твердых образцов — массовые проценты (1 ч.
н. млн. =! 10 — '%), — Прим. реб. Нвкоторыв основные положении Пример, Какова молярность К+ в растворе, содержащем 63,3 ч. н, млн. К,[ге(С[я),) Р допустим, что плотность раствора равна 1,00 г!мл. Тогда 63,3 ч. н, млн, К,[ге(С[ч)а[ си 63,3 мг К,[ре(СМ)е][л, 63.3 мг К [ге(С[я),[ ! л ~[ 368 г Карс(СМ)е/фм 4 моль К+ к 1 фм К [Ре(С[я) [ — 6,88 1О р-Функции. Иногда удобно выражать концентрацию иона отрицательным логарифмом молярности, Наибольшее распространение имеет р-фуикция ионов водорода; рн = — 18 [н,оч[.
В квадратных скобках стоит молярная концентрация ионов гидроксония. Примеры расчета р-функций приведены в гл. 7. Плотность и удельная масса. Плотность вещества измеряется его массой, отнесенной к единице объема, а удеггьная масса материала — это его масса, деленная на массу равного объема воды при 4'С, Плотность имеет размерность кг)л, г[мл в метрической системе мер. Удельная масса — безразмерная величина, не связанная ни с какой системой единиц; этим объясняется ее широкое применение в торговле. В этой книге используется метрическая система мер, и, поскольку плотность воды при 4'С равна точно [,00 г/мл, плотность и удельная масса практически идентичны.
Процентная концентрация. Химики часто выражают концентрацию в процентах. К сожалению, такая практика может быть источником неоднозначности, так как существует несколько способов выражения процентного состава раствора. Наиболее употребительиы следующие способы: масса растворенного вещества массовые проценты (лг[т) 100, масса раствора объем растворенного вещества объемные проценты (о,'о) !00, объем раствора масса растворенного вещества, г массообъемные проценты (т/о) б объем раствора, мл Следует заметить, что знаменатель в каждом выражении относится к раствору, а не к растворителю.
Кроме того, первые два выражения не зависят от выбора единиц при условии, конечно, что числитель и знаменатель выражены в одной системе единиц, в то время как в третьем выражении должна быть указана размерность. Способ выражения концентрации в массовых процентах об- гя г ладает преимуществом перед другими способами, так как концентрация, выраженная таким образом, не зависит от температуры.
В массовых процентах часто выражают конпентрацию продажных водных растворов реактивов; например, продажная 70%-пая азотная кислота содержит 70 г Н(ч(Оз в 100 г раствора. Массообъемные проценты часто используют для указания состава разбавленных водных растворов твердых реагентов; так, бо(в-ный водный раствор нитрата серебра — зто раствор, приготовленный растворением 5 г АдИОа в таком количестве воды, что общий объем раствора составляет !00 мл.
Во избежание неопределенности необходимо указывать способ выражения процентного состава раствора. Если такая информация отсутствует, вопрос о способе выражения приходится решать интуитивно. Пример. Опишите приготовление 250 мл 6 М раствора Х1-!з из концензри. роваиного раствора. Этикетка на бутыли продажного Хг!з указывает, что его удельная масса равна 0,90, а содержание ХНз 27ел.
Обычно концентрация продажных реактивов выражается в массовых про. центах, поэтому: 6,0 ммоль ХНз 0,017 г нужное количество ХНз, г = 250 мл мл ммоль ХНа = 25,5, г ХНа 0,90 г раствора 27 г ХНв мл конц. раствора мл раствора !00 г раствора 25,5 г ХН и . конц. РаствоРа — 0,243 г ХН (мл конц. раствора Разбавляем 105 мл концентрированного реактива примерно до 250 нз. Отношение объемов раствор — раствор!!гель, Состав разбавленного раствора иногда выражают отношением объема более концентрированного реагента к объему растворителя, псполь,уемого для его разбавления. При написании между ними ставится двоеточие.
Например, раствор НС1 1: 4 содержит четыре объема воды на каждый объем концентрированной соляной кислоты. Такая форма записи часто содержит неопределенность, так как концентрация исходного раствора реагента не всегда известна читателю; более предпочтительно использование молярных концентраций. Стехиометрические соотношения Уравнение химической реакции выражает соотношение (в молекулярных массах) между реагирующими вещесгвамн н их продуктами. Например, уравнение 2ХаС1(вод)+ РЬ(ХОз), (вод) = Р501, (тв.)+ 2ХаХОа(вод) показывает, что два моля хлорида натрия соединяются с одним молем нитрата свинца с образованием одного моля твердого хло- Некоторые основные положения рида свинца и двух молей нитрата натрия'. В данном случае при написании уравнения выгодно пользоваться фортиулами химических соединений.
Если нужно обратить внимание на сущность реакции, следует предпочесть чисто ионное уравнение 2С! (вод.)+ РЬвт (вод,) = РЬС! (тв,). Выражение массы в химических единицах Спсссб переведения мвтричсски» вдннни а иимичвсиив Масса, г Хнмичвсиая вдинииа г вещества Число фм= гфм г вещества Число мфм= г соединения Число молей= мол.
масса г соединения Число имолей= мол чгасгил000 гфм Формульная масса (фм) Миллиформульная масса (мфм) Моль гфм 1000 мол масса Миллимоль 1000 г вещества Число экв= экв. м. Эквивалент (экв) Миллиэквивалеит (мэка] экв. и, экв. м. г вещества Число мэка= экв. и./1000 1000 ' Химино часто вклгоча1от в уравненвя реакции сведения об агрегагном состоянии веществ, как мы это только что сделали. Символы газ, ж., тв. и вод. обтыначакгт соответственно газообразное, жидкое, твердое состояние н водный раствор. В экспериментальной работе результаты измерений никогда не получают непосредственно в молях; онн выражаются в таких единицах, как грамм, миллиграмм, литр,миллилитр, Химик, заинтересованный в сравнении своих экспериментальных данных с массами других соединений, должен сначала выразить полученные им величины в единицах молекулярных масс, принимая во внимание стехиометрню процесса, а затем уже переводить их в обычную метрическую систему единиц.
Связь между единицами в метрической системе и химическими единицами имеет фундаментальное значение в аналитической химии; способы перевода одних единиц в другие даны в табл. 2-2, 2-3. Выполнив два или более таких вычислений, можно решить любые задачи, связанные со стехиометрией; следует развивать в себе умение проводить такие вычисления. При выводе расчетных формул полезно указывать единицы, в которых выражены все величины, имеющие размерность; лучшим доказательством правильности выведенного соотношения является соответствие единиц в обеих частях уравнения.
Таблица 2-2 Глава 2 Таблица 2-3 Выражение концентрации в химических единицах Метод расчета ив метрических единиц мессы Свсссе выражения ксицентрецин Метод расчете из хиыическнк едижщ массы число фм г" л раствора число мфм мл раствора число молей л раствора число ммолей мл раствора число эквивалентов л раствора число мэке мл раствора г вещества л раствора гфм г вещества Формальность Р мл раствора гфм/1000 г вещества М— Молярность М л раствора мол. масса г вещества млраствора мол масса/1000 г вещества л раствора экв. и. г вещества Нормальность и. мл раствора экв. м./1000 Пример.
Рассчнтайте массу А8ХОз в граммах (мол. масса 170), необходимую для переведения 2,33 г ХазСОз (мол. масса 106) в АйзСОз (мол. масса 276). Необходимое число молей А8ХОз = 2 число молей Ха,СО . Пользуясь табл. 2-2, перейдем к метрической системе единиц: масса 2 моль А8ХОз 2,33 г Ха,СОв 170 г АдХОв/моль моль Ха,СОз !06 г ХазСОв/моль ' 170 2 2,33 масса = — !06 ' — — 7,47 г АЯХОз.
Пример. Сколько миллилитров 0,0669 М АВХОз необходимо для переведения 0,348 г чистого ХазСОз в АбзСОз? Поскольку нужно определить объем к' в миллилитрах, в расчетах вместо моля удобнее использовать миллимоль. Итак: 2 ммоль А8ХОз число ммолей А8ХОз — — „, Ха СО число мыслей ХазСОв, 0,348 г ХавСОз 0,0669 ммоль А8ХОв 2 ммоль А8ХОв мл А8ХОз (?в ммоль ХазСОв 0,106 г ХазСОв/ммоль Ха,СОз 1 0,0669 ммоль/мл — 98,1 мл А8ХОв. 0,348 г (г 2 0,106 г/ммоль Пример. Сколько граммов АйзСОз получилось при спивании 25,0 мл 0,200 М АВХОз и 50 мл 0,300 М ХазСОз? 29 Некоторые основные положения Прежде всего мы должны установить, какое из реагирующих веществ находится в недостатке, так как оно будет лимитировать количество продукта реакции: число ммолей АйХО = 25,0 мл.0,200 ммоль/мл = 5,00, число ммолей Ха,СО, = 50,0 мл 0,0800 ммоль/мл 4,00, требуемое число ммолей АйХОв = 2.число ммолей Ха СОз.
Итак, реакция лимитируется количеством миллимолей АцХОв, и 5,00 число ммолей АйвСОв — — '2 — 2,50 ммоль, 0,276 г АавСОз .ю= 2,50 ммоль ммо„— — 0,690 г. ЗАДАЧИ К задачам, отмеченным звездочкой, ответы помещены в конце книги. 1. Сколько молей и миллимолей содержится в а) 27,3 г МпвОв? б) 163 мкг Врв? в) 6,92 л 0,0400 М раствора ХазВ,Ог? г) ! 0,0 мл 2,00 1О-' М раствора НаС!з? д) 10 0 мл водного раствора, содержащего 143 мкг/мл 50в? 2. Сколько молей и миллимолей содержится в а) 23,4 мг МйврвОг? б) 100 г сухого льда (СОв]? в) 0,454 кг ХаС!Р г) 7,50 л 0,0525 М раствора угольной кислоты? д) 0,500 мл 0,0300 М раствора аскорбиновой кислоты (мол, масса 176)? 3.
Сколько граммов содержится в а) 2,00 моль СОз? б) 1,84 ммоль бензола (мол. масса 78,1) Р в) 40,0 моль ХаОН? г) 6,24 мл Ог121 М раствора сахаровы (мол. масса 342,3)? д) 3,33 л 12,2 М раствора НС!Р 4. Сколько граммов содержится в а) 0,842 моль Вг-? б) 7,35 ммоль Хав60в? в) 135 мл 0,200 М раствора КзСгвОт? г) 2,50 л 0,600 М раствора ацетона (мол. масса 58,!) в цнклогексане? д) 1,00 мл 2,00 ~10-в М раствора КС1? 5. Раствор приготовлен растворением точно 2,42 г М8С1, в воде и раз. бавлением до 2,00 л. Рассчитайте а) молярную концентрацию МиС!з, б) молярную концентрацию С!-, в) процентную (щ/о) концентрацию М2С!ь г) процентную (гл/и) концентрацию МдС!г, если плотность раствора равна 1,01 г/мл, д) число миллнмолей Мйв+ в 25,0 мл раствора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
