Molska masa, njen pomen in izračun. Kvantitativna in kvalitativna sestava raztopine

KOLIČINA IN KONCENTRACIJA SNOVI:

IZRAŽANJE IN PRETVORBE IZ ENE OBLIKE V DRUGO

Osnovna teorija

1. Osnovni pojmi in definicije

Masa in količine snovi . maša snovi ( m) se merijo v gramih in količino snovi ( n) v molih. Če snov označimo s črko X, potem lahko njegovo maso označimo kot m ( X ) , količina pa – n ( X ) .

Krt – količina snovi, ki vsebuje toliko specifičnih strukturnih enot (molekul, atomov, ionov itd.), kolikor je atomov v 0,012 kg izotopa ogljika-12.

Pri uporabi izraza Krt navesti je treba delce, na katere se izraz nanaša. V skladu s tem lahko rečemo "mol molekul", "mol atomov", "mol ionov" itd. (na primer mol vodikovih molekul, mol vodikovih atomov, mol vodikovih ionov). Ker 0,012 kg ogljika-12 vsebuje ~ 6,022x10 23 atomov ogljika (Avogadrova konstanta), potem Krt- takšno količino snovi, ki vsebuje 6,022x10 23 strukturnih elementov (molekul, atomov, ionov itd.).

Imenuje se razmerje med maso snovi in ​​količino snovi molska masa.

M ( X) = m ( X)/n( X)

to je molska masa (M) – je masa enega mola snovi. Osnovna sistemska 1 enota molske mase je kg/mol, v praksi pa g/mol. Na primer, molska masa najlažje kovine litija M(Li) = 6,939 g/mol, molska masa plinastega metana M(CH4) = 16,043 g/mol. Molsko maso žveplove kisline izračunamo na naslednji način M ( H2SO4 ) = 196 g / 2 mol = 96 g/mol.

Vsaka spojina (snov), razen molske mase, je označena z relativnomolekularni oz atomska masa. Je tudi enakovreden utež E, enaka molekulski vrednosti, pomnoženi z ekvivalenčnim faktorjem (glej spodaj).

Relativna molekulska masa (M r ) – to molska masa spojine, deljena z 1/12 molske mase atoma ogljika-12. na primer M r(CH4) = 16,043. Relativna molekulska masa je brezdimenzijska količina.

Relativna atomska masa (A r ) – je molska masa atoma snovi, deljena z 1/12 molske mase atoma ogljika-12. na primer A r(Li) = 6,039.

koncentracija . Imenuje se razmerje med količino ali maso snovi, ki jo vsebuje sistem, in prostornino ali maso tega sistema koncentracija. Obstaja več načinov za izražanje koncentracije. V Rusiji se koncentracija najpogosteje označuje z veliko črko C, kar pomeni predvsem masna koncentracija, ki upravičeno velja za najpogosteje uporabljen izraz za koncentracijo v monitoringu okolja (v tej obliki se merijo vrednosti MAC).

Masna koncentracija (Z oz β) – razmerje med maso komponente, ki jo vsebuje sistem (raztopina), in prostornino tega sistema (V). To je najpogostejša oblika izražanja koncentracije med ruskimi analitiki.

β (X) =m ( X) / V (mešanice )

Merska enota masne koncentracije - kg/m 3 ali g/m 3, kg/dm 3 ali g/dm 3 (g/l), kg/cm 3 ali g/cm 3 (g/ml), μg/ l ali µg/ml itd. Aritmetične pretvorbe iz ene dimenzije v drugo niso zelo težke, vendar zahtevajo previdnost. Na primer, masna koncentracija klorovodikove (klorovodikove) kisline Z(HCl) = 40 g / 1 l = 40 g/l = 0,04 g/ml = 4·10 – 5 µg/l itd. Oznaka masne koncentracije Z ne smemo zamenjati z oznako molske koncentracije ( z), ki je obravnavan spodaj.

Tipična razmerja so β (X): 1000 µg/l = 1 µg/ml = 0,001 mg/ml.

Pri volumetrični analizi (titrimetriji) se uporablja ena od oblik masne koncentracije - titer. Titer rešitev (T) - to masa snovi, ki jo vsebuje en kubični centimeter ozv enem mililitru rešitev.

Enote merjenja titra - kg / cm 3, g / cm 3, g / ml itd.

Molalnost (b) -- razmerje količine topljenca ( V molov) na maso topila ( V kg).

b ( X) = n ( X) / m ( topilo) = n ( X) / m ( R )

Enota molalnosti -- mol/kg. na primer b(HCl/H 2 O) = 2 mol/kg. Molska koncentracija se uporablja predvsem za koncentrirane raztopine.

Molnaya (!) deliti (X) - razmerje med količino snovi dane komponente (v molih), ki jo vsebuje sistem, in celotno količino snovi (v molih).

X ( X) =n ( X) / n ( X) + n ( Y)

Molski delež je lahko izražen v delčkih enote, odstotkih (%), ppm (tisočinkah %) in v milijoninkah (milijon –1, ppm), milijardah (milijarda –1, ppb), trilijotinkah (bilijon –1, ppt) itd., vendar je merska enota še vedno razmerje -. Krt / Krt. na primer X ( C 2 H 6) = 2 mol / 2 mol + 3 mol = 0,4 (40 %).

Masni delež (ω) – razmerje med maso določene komponente v sistemu in celotno maso tega sistema.

ω ( X) = m ( X) / m (mešanice )

Masni delež se meri v razmerjih kg/kg (G/G). Poleg tega se lahko izrazi v delčkih enote, odstotkih (%), ppm, milijoninkah, milijardah itd. delnice Masni delež določene komponente, izražen v odstotkih, kaže, koliko gramov te komponente vsebuje 100 g raztopine.

Na primer, pogojno ω ( KCl ) = 12 g / 12 g + 28 g = 0,3 (30 %).

0 volumski delež (φ) – razmerje prostornine komponente, ki jo vsebujesistema, na celotno prostornino sistema.

φ ( X) = v ( X) / v ( X) + v ( Y)

Volumski delež se meri v razmerjih l/l ali ml/ml in se lahko izrazi tudi v delih enote, odstotkih, ppm, ppm itd. delnice Na primer, prostorninski delež kisika v mešanici plinov je φ ( O 2 ) =0,15 l / 0,15 l + 0,56 l.

Molar (molar)koncentracija (z) - razmerje med količino snovi (v molih), ki jo vsebuje sistem (na primer v raztopini) in prostornino V tega sistema.

z( X) = n ( X) / V (mešanice )

Merska enota za molsko koncentracijo je mol/m 3 (večkratni derivat, SI – mol/l). na primer c (H 2 S0 4) = 1 mol/l, z(KOH) = 0,5 mol/l. Imenuje se raztopina s koncentracijo 1 mol/l molar rešitev in označena kot 1 M raztopina (ne zamenjujte te črke M za številko s prej navedeno oznako molske mase, tj. količine snovi M). V skladu s tem je raztopina s koncentracijo 0,5 mol/l označena kot 0,5 M (polmolarna raztopina); 0,1 mol/l – 0,1 M (decimolarna raztopina); 0,01 mol/l – 0,01 M (centimolarna raztopina) itd.

Ta oblika izražanja koncentracije se zelo pogosto uporablja tudi v analitiki.

normalno (enakovredno)koncentracija (n), ekvivalent molske koncentracije (Z en. ) - To razmerje količine ekvivalentne snovi v raztopini(mol) na prostornino te raztopine(l).

n = Z en ( X) = n (1/ ZX) / V (mešanice )

Količina snovi (v molih), v kateri so reagirajoči delci enakovredni, se imenuje količina ekvivalenta snovin uh (1/ Z X) = n uh (X).

Merska enota za normalno koncentracijo (»normalnost«) je tudi mol/l (večkratni derivat, SI). Na primer, C ekvivalent (1/3 A1C1 3) = 1 mol/l. Raztopino, katere liter vsebuje 1 mol ekvivalentov snovi, imenujemo normalna in jo označimo z 1 N. V skladu s tem so lahko 0,5 n ("pentadecinormalni"); 0,01 n (centinormalno") itd. rešitve.

Treba je opozoriti, da koncept enakovrednost reaktanti v kemijskih reakcijah so eno od osnovnih načel analitske kemije. Na enakovrednosti običajno temeljijo izračuni rezultatov kemijske analize (zlasti pri titrimetriji). Razmislimo o več povezanih osnovnih izrazih. teorija konceptne analitike.

Faktor enakovrednosti– številka, ki označuje, kolikšen delež dejanskega delca snovi X (na primer molekule snovi X) je ekvivalenten enemu vodikovemu ionu (v dani kislinsko-bazični reakciji) ali enemu elektronu (v dani redoks reakciji) Ekvivalenčni faktor f en(X) se izračuna na podlagi stehiometrije (razmerja vključenih delcev) v določenem kemičnem procesu:

f en(X) = 1/ Z x

kjer je Z x . - število substituiranih ali vezanih vodikovih ionov (za kislinsko-bazične reakcije) ali število oddanih ali sprejetih elektronov (za redoks reakcije);

X je kemijska formula snovi.

Ekvivalenčni faktor je vedno enak ali manjši od ena. Ko se pomnoži z relativno molekulsko maso, dobi vrednost ekvivalentna masa (E).

Za reakcijo

H 2 SO 4 + 2 NaOH = Na 2 SO 4 + 2 H 2

f en(H 2 SO 4) = 1/2, f en(NaOH) = 1

f en(H 2 SO 4) = 1/2, tj. to pomeni, da ½ molekule žveplove kisline daje 1 vodikov ion (H +) za določeno reakcijo in v skladu s tem f en(NaOH) = 1 pomeni, da se ena molekula NaOH v tej reakciji poveže z enim vodikovim ionom.

Za reakcijo

10 FeSO 4 + 2 KMnO 4 + 8 H 2 SO 4 = 5 Fe 2 (SO 4) 3 + 2 MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8 H 2 O

2 MnO 4 - + 8H + +5e - → Mn 2+ – 2e - + 4 H 2 O

5 Fe 2+ – 2e - → Fe 3+

f en(KMnO 4) = 1/5 (kislo okolje), tj. 1/5 molekule KMnO 4 v tej reakciji je enakovredna 1 elektronu. pri čemer f en(Fe 2+) = 1, tj. en železov(II) ion je enakovreden tudi 1 elektronu.

Enakovredno snov X je pravi ali pogojni delec, ki je v dani kislinsko-bazični reakciji ekvivalenten enemu nevodiku ali v dani redoks reakciji - enemu elektronu.

Enakovreden zapisni obrazec: f en(X) X (glej tabelo) ali poenostavljeno E x, kjer je X kemijska formula snovi, tj. [E x = f en(X) X]. Ekvivalent je brez dimenzij.

Ekvivalent kisline(ali baza) - takšen pogojni delec dane snovi, ki pri določeni reakciji titracije sprosti en vodikov ion ali se z njim poveže ali mu je drugače enakovreden.

Na primer, za prvo od zgornjih reakcij je ekvivalent žveplove kisline konvencionalni delec v obliki ½ H 2 SO 4, tj. f en(H2SO4) = 1/Z = ½; EH 2 SO 4 = ½ H 2 SO 4.

Enakovredno oksidaciji(ali okrevanje) snovi- to je takšen pogojni delec določene snovi, ki lahko v določeni kemijski reakciji pripne en elektron ali ga sprosti ali je temu enemu elektronu na kakršen koli drug način enakovreden.

Na primer, pri oksidaciji s permanganatom v kislem okolju je ekvivalent kalijevega permanganata konvencionalni delec oblike 1/5 KMnO4, tj. EKMpO 4 =1/5KMpO 4.

Ker se lahko ekvivalent snovi razlikuje glede na reakcijo, v kateri je snov udeležena, je treba navesti ustrezno reakcijo.

Na primer, za reakcijo H 3 PO 4 + NaOH = NaH 2 PO 4 + H 2 O

ekvivalent fosforne kisline EH 3 PO 4 == 1 H 3 PO 4.

Za reakcijo H 3 PO 4 + 2 NaOH = Na 2 HPO 4 + 2 H 2 O

njegov ekvivalent je EN 3 RO 4 == ½ N 3 RO 4 ,.

Upoštevajoč, da koncept beračenje vam omogoča uporabo vseh vrst pogojnih delcev, lahko podate koncept molska masa ekvivalenta snovi X. Spomni se tega Krt– to je količina snovi, ki vsebuje toliko pravih ali pogojnih delcev, kolikor je atomov v 12 g ogljikovega izotopa 12 C (6,02 10 23). Pod pravimi delci je treba razumeti atome, ione, molekule, elektrone itd., Pod pogojnimi delci pa - kot je na primer 1/5 molekule KMnO 4 v primeru reakcije O/B v kislem mediju. ali ½ molekule H 2 SO 4 v reakcijah z natrijevim hidroksidom.

Molska masa ekvivalenta snovi – masa enega mola ekvivalentov te snovi, enaka zmnožku faktorja ekvivalentnosti f en(X) na molsko maso snovi M (X) 1 .

Ekvivalent molske mase je označen kot M [ f en(X) X] ali ob upoštevanju enakosti E x = f en(X) X je označen z M [E x]:

M (E x)= f en(X) M (X); M [E x ] = M (X) / Z

Na primer, molska masa ekvivalenta KMnO 4

M (ECMpO 4) = 1/5 KMpO 4 = M 1/5 KMpO 4 = 31,6 g/mol.

To pomeni, da je masa enega mola konvencionalnih delcev oblike 1/5KMnO 4 31,6 g/mol. Po analogiji je molska masa ekvivalenta žveplove kisline M ½ H 2 SO 4 = 49 g/mol; fosforjeva kislina M ½ H 3 PO 4 = 49 g/mol itd.

V skladu z zahtevami mednarodnega sistema (SI) je molska koncentracija je glavni način izražanja koncentracije raztopin, a kot že omenjeno, se v praksi pogosteje uporablja masna koncentracija.

Oglejmo si osnovne formule in razmerja med metodami izražanja koncentracije raztopin (glej tabeli 1 in 2).

Masni odstotek določa odstotek elementov v kemični spojini. Če želite najti masni odstotek, morate poznati molsko maso (v gramih na mol) elementov, vključenih v spojino, ali število gramov vsake komponente, ki je potrebno za pridobitev dane raztopine. Masni odstotek se izračuna precej preprosto: samo maso elementa (ali komponente) delite z maso celotne spojine (ali raztopine).

Koraki

Določanje masnega odstotka na podlagi danih mas

Izberite enačbo za določitev masnega odstotka kemične spojine. Masni odstotek se ugotovi z naslednjo formulo: masni odstotek = (masa komponente/skupna masa spojine) x 100. Rezultat deljenja se pomnoži s 100, da se dobi odstotek.

• masni odstotek = (masa komponente/skupna masa spojine) x 100.
• Masa komponente, ki vas zanima, mora biti v izjavi problema. Če masa ni podana, pojdite na naslednji razdelek, ki pojasnjuje, kako določiti masni odstotek, ko masa ni znana.
• Skupno maso kemične spojine dobimo tako, da seštejemo mase vseh elementov (komponent), ki so del te spojine (ali raztopine).

1. Izračunajte skupno maso povezave.Če poznate mase vseh sestavin, ki sestavljajo spojino, jih preprosto seštejte in tako boste našli skupno maso nastale spojine ali raztopine. To maso uporabite kot imenovalec v enačbi za masni odstotek.

   • Primer 1: Kolikšen je masni odstotek 5 gramov natrijevega hidroksida, raztopljenega v 100 gramih vode?
     • Skupna masa raztopine je enaka vsoti količine natrijevega hidroksida in vode: 100 g + 5 g da 105 g.
   • Primer 2: Koliko natrijevega klorida in vode potrebujete za pripravo 175 gramov 15-odstotne raztopine?
     • V tem primeru morate glede na zahtevano skupno maso in odstotek poiskati količino snovi, ki jo je treba dodati raztopini. Skupna teža je 175 gramov.

2. Določite maso dane komponente.Če vas prosimo, da izračunate "masni odstotek", morate ugotoviti, kolikšen odstotek skupne mase snovi predstavlja masa določene komponente. Zapišite maso dane komponente. To bo števec v formuli za masni odstotek.

   • Primer 1: masa dane komponente - natrijevega klorida - je 5 gramov.
   • Primer 2: V tem primeru masa dane komponente ni znana in jo je treba najti.

3. Nadomestite vrednosti v enačbo za masni odstotek. Ko določite vse potrebne količine, jih vnesite v formulo.

   • Primer 1: masni odstotek = (masa komponente/celotna masa spojine) x 100 = (5 g/105 g) x 100.
   • Primer 2: Formulo za masni odstotek morate preurediti tako, da boste lahko našli neznano maso kemične komponente: masa komponente = (masni odstotek*skupna masa spojine)/100 = (15*175)/100.

4. Izračunajte masni delež. Po zamenjavi vseh vrednosti v formulo za masni odstotek izvedite potrebne izračune. Maso komponente delite s skupno maso kemične spojine ali raztopine in pomnožite s 100. Rezultat je masni odstotek te komponente.

   • Primer 1: (5/105) x 100 = 0,04761 x 100 = 4,761 %. Tako je masni delež 5 gramov natrijevega klorida, raztopljenega v 100 gramih vode, 4,761 %.
   • Primer 2: prepisan izraz za masni delež komponente ima obliko (masni delež * skupna masa snovi)/100, iz česar dobimo: (15*175)/100 = (2625)/100 = 26,25 gramov natrijevega klorida.
     • Zahtevano količino vode najdemo tako, da od celotne mase raztopine odštejemo maso komponente: 175 – 26,25 = 148,75 gramov vode.

   Določanje masnega odstotka, kadar mase niso določene

   1. Izberite formulo za masni delež kemične spojine. Osnovna enačba za določitev masnega odstotka je naslednja: masni odstotek = (molska masa elementa/celotna molekulska masa spojine) x 100. Molska masa snovi je masa enega mola dane snovi, medtem ko je molekulska masa je masa enega mola skupnih kemičnih povezav. Za pridobitev odstotkov se rezultat deljenja pomnoži s 100.

      • Na začetku reševanja naloge zapiši enakost: masni odstotek = (molska masa elementa/celotna molekulska masa spojine) x 100.
      • Obe količini se merita v gramih na mol (g/mol).
      • Če vam mase niso podane, lahko masni odstotek elementa v dani snovi najdete z uporabo molske mase.
      • Primer 1: Poiščite masni delež vodika v molekuli vode.
      • Primer 2: Poiščite masni delež ogljika v molekuli glukoze.

   2. Zapišite kemijsko formulo.Če primer ne podaja kemijskih formul danih snovi, jih zapiši sam. Če naloga vsebuje potrebne formule kemijskih snovi, lahko ta korak preskočite in greste takoj na naslednji korak (poiščite maso vsakega elementa).

      • Primer 1: Zapišite kemijsko formulo vode H 2 O.
      • Primer 2: Zapišite kemijsko formulo glukoze, C 6 H 12 O 6 .

   3. Poiščite maso vsakega elementa v spojini. Določite molsko maso vsakega elementa v kemijski formuli z uporabo periodnega sistema. Običajno je masa elementa navedena pod njegovim kemijskim simbolom. Zapišite molske mase vseh elementov, ki so vključeni v obravnavano spojino.

   4. Pomnožite molsko maso vsakega elementa z njegovim molskim deležem. Ugotovite, koliko molov vsakega elementa vsebuje določena kemična snov, to je molske deleže elementov. Molski deleži so podani s številkami na dnu simbolov elementov v formuli. Pomnožite molsko maso vsakega elementa z njegovim molskim deležem.

      • Primer 1: pod simbolom vodika je 2, pod simbolom kisika pa 1 (enakovredno odsotnosti številke). Tako je treba molsko maso vodika pomnožiti z 2: 1,00794 X 2 = 2,01588; Molsko maso kisika pustimo enako, 15,9994 (to je, pomnožimo z 1).
      • Primer 2: simbol za ogljik je 6, za vodik je 12 in za kisik je 6. Če pomnožimo molske mase elementov s temi številkami, dobimo:
        • ogljik: (12,0107*6) = 72,0642
        • vodik: (1,00794*12) = 12,09528
        • kisik: (15,9994*6) = 95,9964

Boste potrebovali

• Določiti morate, kateri možnosti pripada vaša naloga. V primeru prve možnosti boste potrebovali periodično tabelo. V primeru drugega morate vedeti, da je raztopina sestavljena iz dveh komponent: topljenca in topila. In masa raztopine je enaka masi teh dveh komponent.

Navodila

V primeru prve različice težave:
Po Mendelejevu najdemo molsko maso snovi. Molarna vsota atomskih mas, ki sestavljajo snov.

Na primer, molska masa (Mr) kalcijevega hidroksida Ca(OH)2: Mr(Ca(OH)2) = Ar(Ca) + (Ar(O) + Ar(H))*2 = 40 + (16 + 1) *2 = 74.

Če ni merilne posode, v katero bi lahko natočili vodo, izračunajte prostornino posode, v kateri je. Prostornina je vedno enaka zmnožku ploščine baze in višine, pri posodah stalne oblike pa običajno ni težav. Glasnost vodo v kozarcu bo enaka površini okrogle osnove glede na višino, napolnjeno z vodo. Z množenjem gostote? na volumen vodo V, prejeli boste masa vodo m: m=?*V.

Video na temo

Opomba

Maso lahko določite tako, da poznate količino vode in njeno molsko maso. Molska masa vode je 18, ker je sestavljena iz molskih mas 2 atomov vodika in 1 atoma kisika. MH2O = 2MH+MO=2 1+16=18 (g/mol). m=n*M, kjer je m masa vode, n je količina, M je molska masa.

Kaj je masni delež element? Iz samega imena lahko razumete, da je to količina, ki označuje razmerje mase element, ki je vključena v sestavo snovi, in skupna masa te snovi. Izražen je v delčkih enote: odstotki (stotinke), ppm (tisočice) itd. Kako lahko izračunate maso nečesa? element?

Navodila

Zaradi jasnosti razmislite o dobro znanem ogljiku, brez katerega ne bi bilo . Če je ogljik snov (na primer), potem njegova masa deliti lahko varno vzamete kot eno ali 100 %. Seveda diamant vsebuje tudi primesi drugih elementov, vendar v večini primerov v tako majhnih količinah, da jih lahko zanemarimo. Toda pri modifikacijah ogljika, kot je ali, je vsebnost nečistoč precej visoka in zanemarjanje je nesprejemljivo.

Če je ogljik del kompleksne snovi, morate postopati na naslednji način: zapišite natančno formulo snovi, nato pa poznate molske mase vsake element vključena v njegovo sestavo, izračunajte natančno molsko maso te snovi (seveda ob upoštevanju "indeksa" vsake element). Po tem določite maso deliti, ki deli celotno molsko maso element na molsko maso snovi.

Na primer, morate najti maso deliti ogljik v ocetni kislini. Zapišite formulo ocetne kisline: CH3COOH. Za lažji izračun jo pretvorite v obliko: C2H4O2. Molska masa te snovi je vsota molskih mas elementov: 24 + 4 + 32 = 60. V skladu s tem se masni delež ogljika v tej snovi izračuna na naslednji način: 24/60 = 0,4.

Če ga morate izračunati kot odstotek, 0,4 * 100 = 40%. To pomeni, da vsaka ocetna kislina vsebuje (približno) 400 gramov ogljika.

Seveda lahko na povsem podoben način ugotovimo masne deleže vseh ostalih elementov. Na primer, masa v isti ocetni kislini se izračuna na naslednji način: 32/60 = 0,533 ali približno 53,3%; in masni delež vodika je 4/60 = 0,666 ali približno 6,7 %.

Viri:

• masni deleži elementov

Masni delež snovi kaže njeno vsebnost v bolj zapleteni strukturi, na primer v zlitini ali mešanici. Če je znana skupna masa zmesi ali zlitine, je mogoče najti njihove mase, če poznamo masne deleže sestavnih snovi. Masni delež snovi lahko ugotovite tako, da poznate njeno maso in maso celotne mešanice. Ta vrednost je lahko izražena v ulomkih ali odstotkih.

Za zmes, sestavljeno iz dveh ali več komponent, so značilne lastnosti in vsebnost teh sestavin. Sestavo zmesi lahko določimo z maso, prostornino, količino (molsko število ali kilogram-mol) posameznih sestavin, pa tudi z njihovimi koncentracijskimi vrednostmi. Koncentracijo komponente v zmesi lahko izrazimo v masnih, molskih in prostorninskih deležih ali odstotkih ter v drugih enotah.

Masni delež w i katere koli komponente se določi z razmerjem mase m i te komponente proti masi celotne mešanice m cm:

Upoštevajoč, da je skupna masa zmesi enaka vsoti mas posameznih komponent, tj.

lahko napišeš:

ali skrajšano:

Primer 4. Mešanica je sestavljena iz dveh komponent: m 1 = 500 kg, m 2 = 1500 kg. Določite masni delež vsake komponente v mešanici.

rešitev. Masni delež prve komponente:

m cm = m 1 + m 2 = 500 + 1500 = 2000 kg

Masni delež druge komponente:

Masni delež druge komponente lahko določimo tudi z enačbo:

w 2 = 1 – w 1 = 1 – 0,25 = 0,75

Volumski delež n i komponenta v mešanici je enaka razmerju med prostornino V i te komponente in prostornino celotne mešanice V:

Glede na to:

lahko napišeš:

Primer 5. Plin je sestavljen iz dveh komponent: V 1 = 15,2 m 3 metana in V 2 = 9,8 m 3 etana. Izračunajte volumetrično sestavo zmesi.

rešitev. Celotna prostornina mešanice je:

V = V 1 + V 2 = 15,2 + 9,8 = 25 m 3

Volumski delež v mešanici:

metan

etan v 2 = 1 – v 1 = 1 – 0,60 = 0,40

Molska frakcija n i katere koli komponente zmesi je opredeljen kot razmerje med številom kilomolov N i te komponente in skupnim številom kilomolov N zmesi:

Glede na to:

dobimo:

Pretvorbo molskih deležev v masne deleže lahko izvedemo po formuli:

Primer 6. Mešanica je sestavljena iz 500 kg benzena in 250 kg toluena. Določite molsko sestavo zmesi.

rešitev. Molekulska masa benzena (C 6 H 6) je 78, toluena (C 7 H 8) je 92. Število kilogramov molov je:

benzen

toluen

skupno število molov v kilogramih:

N = N 1 + N 2 = 6,41 + 2,72 = 9,13

Molski delež benzena je:

Za toluen je mogoče molski delež najti iz enačbe:

od koder je: n 2 = 1 – n 1 = 1 – 0,70 = 0,30

Povprečno molekulsko maso zmesi je mogoče določiti s poznavanjem molskega deleža in molekulske mase vsake komponente zmesi:

(21)

kjer je n jaz- vsebnost komponent v mešanici, mol. delnice; M i- molekulska masa sestavine mešanice.

Molekulsko maso mešanice več frakcij olja lahko določimo s formulo

(22)

Kje m 1, m 2,…, m n- masa sestavin mešanice, kg; M 1, M 2, ....,.M str- molekulska masa sestavin zmesi; - % mas. komponento.

Molekulsko maso naftnega proizvoda lahko določimo tudi s Craigovo formulo

(24)

Primer 7. Določite povprečno molekulsko maso zmesi benzena in izooktana, če je molski delež benzena 0,51, izooktana 0,49.

rešitev. Molekulska masa benzena je 78, izooktan je 114. Če nadomestimo te vrednosti v formulo (21), dobimo

M povpr= 0,51 × 78 + 0,48 × 114 = 95,7

Primer 8. Mešanica je sestavljena iz 1500 kg benzena in 2500 kg n-oktanski Določite povprečno molekulsko maso zmesi.

rešitev. Uporabljamo formulo (22)

Volumetrična molska sestava se pretvori v masno sestavo, kot sledi. Ta volumetrična (molarna) sestava v odstotkih je vzeta kot 100 molov. Potem bo koncentracija vsake komponente v odstotkih izražala število njenih molov. Število molov vsake komponente se nato pomnoži z njeno molekulsko maso, da dobimo maso vsake komponente v mešanici. Če maso vsake komponente delimo s skupno maso, dobimo njeno masno koncentracijo.

Masno sestavo pretvorimo v volumetrično (molarno) sestavo, kot sledi. Predpostavlja se, da je zmes 100 (g, kg, t) (če je masna sestava izražena v odstotkih), masa vsake komponente se deli z njeno molekulsko maso. Dobite število molov. Z delitvijo števila molov vsake komponente z njihovim skupnim številom dobimo volumetrične (molarne) koncentracije vsake komponente.

Povprečna gostota plina se določi po formuli:

Kg/m 3 ; g/cm3

ali glede na volumetrično sestavo:

,

ali glede na masno sestavo zmesi:

.

Relativna gostota se določi po formuli:

Za poenostavitev izračuna vzemimo maso mešanice kot 100 g, potem bo masa vsake komponente številčno sovpadala s sestavo v odstotkih. Poiščimo število molov n i vsake komponente. Če želite to narediti, maso vsake komponente m i delite z molsko maso:

Poiščite volumetrično sestavo zmesi v delih enote

w i (CH4) = 2,50 : 3,74 = 0,669; w(C2H6) = 0,33 : 3,74 = 0,088;

W(C5H8) = 0,34 : 3,74 = 0,091; w(C4H10) = 0,43 : 3,74 = 0,115;

W(C5H12) = 0,14 : 3,74 = 0,037.

Volumetrično sestavo zmesi v odstotkih najdemo tako, da podatke v delih ena pomnožimo s 100%. Vse pridobljene podatke vnesemo v tabelo.

Izračunaj povprečno maso zmesi.

M av = 100: 3,74 = 26,8 g/mol

Ugotavljanje gostote zmesi

Poiščite relativno gostoto:

W(CH4) = 480 : 4120 = 0,117; w(C2H6) = 450 : 4120 = 0,109;

W(C3H8) = 880 : 4120 = 0,214; w(C4H10) = 870 : 4120 = 0,211;

W(C5H12) = 1440 : 4120 = 0,349.

M av = 4120 : 100 = 41,2 g/mol.

g/l

Problem 15. Mešanica je sestavljena iz petih komponent. Določite maso, prostornino in molski delež vsake komponente v mešanici, povprečno molekulsko maso mešanice.

Obstajajo različni načini za izražanje koncentracije raztopin.

Masni delež w komponenta raztopine je definirana kot razmerje med maso dane komponente X v dani masi raztopine in maso celotne raztopine. m . Masni delež je brezdimenzijska količina, izražena je v delih enote:

(0 1). (3.1)

Masni odstotek

predstavlja masni delež, pomnožen s 100:

(0% 100%), (3.2)

Kje w(X ) – masni delež komponente raztopine X; m(X ) je masa komponente raztopine X; m – skupna masa raztopine.

Molska frakcija N komponenta raztopine je enaka razmerju med količino snovi dane komponente X in skupno količino snovi vseh komponent v raztopini.

Za binarno raztopino, ki jo sestavljata topljenec in topilo (na primer H 2 O), je molski delež topljenca:

. (3.3)

Molni odstotek

predstavlja molski delež, pomnožen s 100:

N(X), % = (N(X)·100)%. (3,4)

Volumski delež

j komponenta raztopine je definirana kot razmerje med prostornino dane komponente X in celotno prostornino raztopine V . Volumski delež je brezdimenzijska količina in je izražen v delih enote:

(0 1). (3.5)

Volumski odstotek

predstavlja prostorninski delež, pomnožen s 100.

Molarnost c m je opredeljena kot razmerje med količino raztopljene snovi X in prostornino raztopine V:

. (3.6)

Osnovna enota molarnosti je mol/L. Primer zapisa molske koncentracije: s m (H 2 SO 4 ) = 0,8 mol/l ali 0,8 M.

Normalnost cn je opredeljena kot razmerje med številom ekvivalentov raztopljene snovi X in prostornino raztopine V:

Osnovna enota normalnosti je mol-eq/l. Primer zapisa normalne koncentracije: s n (H 2 SO 4 ) = 0,8 mol-ekviv/l ali 0,8n.

Titer T kaže, koliko gramov raztopljene snovi X vsebuje 1 ml ali 1 cm 3 raztopine:

kjer je m(X) masa raztopljene snovi X, V je prostornina raztopine v ml.

Molnost raztopine m kaže količino raztopljene snovi X v 1 kg topila:

kjer je n(X) število molov raztopljene snovi X, mо je masa topila v kg.

Molarno (masno in prostorninsko) razmerje je razmerje med količinami (masa in prostornina) komponent v raztopini.

Upoštevati je treba, da je normalnost c n vedno večja ali enaka molarnosti c m. Razmerje med njima opisuje izraz:

s m = s n × f(X). (3,10)

Če želite pridobiti veščine pretvorbe molarnosti v normalnost in obratno, razmislite o tabeli. 3.1. Ta tabela prikazuje vrednosti molarnosti z m, ki jih je treba pretvoriti v normalnost z n, in vrednosti normalnosti z n, ki jih je treba pretvoriti v molarnost z m.

Preračun izvedemo po enačbi (3.10). V tem primeru najdemo normalnost rešitve z enačbo:

c n = c m /f(X). (3.11)

Rezultati izračuna so podani v tabeli. 3.2.

Tabela 3.1

Za določitev molarnosti in normalnosti raztopin

Vrsta kemijske transformacije
Reakcije izmenjave			6N FeCl 3
	1,5 M Fe 2 (SO 4) 3		0,1 n Ba(OH) 2
	v kislem okolju		v nevtralnem okolju

Tabela 3.2

Vrednosti molarnosti in normalnosti raztopin

Vrsta kemijske transformacije
Reakcije izmenjave		0,4n
	1,5 M Fe 2 (SO 4) 3		0,1 n Ba(OH) 2
Oksidacijsko-redukcijske reakcije	0,05 M KMnO 4 v kislem mediju		v nevtralnem okolju

Obstaja razmerje med volumni V in normalnostmi c n reagirajočih snovi:

V 1 s n,1 =V 2 s n,2, (3.12)

ki se uporablja za praktične izračune.

Primeri reševanja problemov

Izračunajte molarnost, normalnost, molalnost, titer, molski delež in molsko razmerje za 40 mas. % raztopino žveplove kisline, če je gostota te raztopine 1,303 g/cm 3 . Določite prostornino 70 mas. % raztopine žveplove kisline (r = 1,611 g/cm3 ), ki bo potrebna za pripravo 2 litrov 0,1 N raztopine te kisline.

2 litra 0,1 N raztopine žveplove kisline vsebujeta 0,2 mol-ekviv., tj. 0,1 mol ali 9,8 g. Masa 70 % raztopine kisline m = 9,8/0,7 = 14 g Prostornina raztopine kisline V = 14/1,611 = 8,69 ml.

V 5 litrih vode smo raztopili 100 L amoniaka (n.n.). Izračunajte masni delež in molsko koncentracijo NH 3 v nastalo raztopino, če je njena gostota 0,992 g/cm 3 .

Masa 100 litrov amoniaka (n.s.) m = 17 100/22,4 = 75,9 g.

Masa raztopine m = 5000 + 75,9 = 5075,9 g.

Masni delež NH 3 enako 75,9/5075,9 = 0,0149 ali 1,49 %.

Količina snovi NH 3 je enako 100/22,4 = 4,46 mol.

Prostornina raztopine V = 5,0759/0,992 = 5,12 l.

Molarnost raztopine z m = 4,46/5,1168 = 0,872 mol/l.

Koliko ml 0,1 M raztopine ortofosforne kisline bo potrebnih za nevtralizacijo 10 ml 0,3 M raztopine barijevega hidroksida? Koliko ml 2 in 14 mas. % raztopine NaCl je potrebnih za pripravo 150 ml 6,2 mas. % raztopine natrijevega klorida?

Gostote raztopin NaCl




3.2.Določite molarnost 0,2 N raztopine magnezijevega sulfata, ki reagira z natrijevim ortofosfatom v vodni raztopini.




3.4.Določite molarnost 0,1 N raztopine KMnO4 , interakcija z redukcijskim sredstvom v kislem okolju.