Масова концентрація розчину є одним з поширених понять у сучасній хімії. У статті ми виявимо особливості розчинів, їх види, застосування. Відзначимо деякі приклади розрахунку різних видів концентрацій.
Особливості розчинів
Розчин - це однорідна система, що має змінний склад. З двох компонентів розчину один завжди виступає в якості середовища. Саме в ній будуть розчинятися структурні фрагменти інших речовин. Її називають розчинником, всередині якого і розташовуються молекули розчиненої речовини.
Якщо змішується дві газоподібні речовини, то в такому випадку не виділяють розчинника. Для кожної конкретної ситуації завжди проводяться спеціальні розрахунки.
Отримання однорідних систем
Для отримання однорідних розчинів необхідно дроблення розчинених речовин до структурних одиниць. Тільки в такому випадку системи будуть справжніми. При роздробленні до невеликих крапельок, піщинок, які розподілятимуться в середовищі, отримують колоїдні розчини, емульсії, суспензії.
Застосування розчинів
До речі, в будівництві суміш піску, цементу, води теж називають розчином, але з хімічної точки зору він являє собою суспензію. Практичне значення розчинів можна пояснити з різних причин.
Хімічні реакції в рідких розчинах відбуваються в обсязі розчинника. Це робить їх доступними для реакції без будь-якої додаткової дії на систему. У суміші, що містить тверді частинки, неможливо провести реакцію в повному обсязі. Щоб прискорити процес, потрібно буде дотику частинок у деяких точках. Для підвищення швидкості реакції перетирають кристали в ступці, потім їх пресують. Але не відразу можна досягти повноти протікання процесу.
У розчині ж протікає процес інакше. Молекули рухаються вільно, при їх зіткненнях відбуваються хімічні перетворення. Енергія, яка починає виділятися в такій взаємодії, акумулюється розчинником, система практично не розігрівається.
Фізичні властивості і концентрація розчинів
Масова частка речовини дозволяє визначати кількісне співвідношення розчиненої речовини і розчинника, взяте для їх приготування. Металеві сплави, до речі, теж є розчинами, але твердими, що характеризуються певними фізичними параметрами.
Розчини мають здатність змінювати сили дії розчиненого компонента. Це робить їх затребуваними в сільському господарстві, медицині. Наприклад, розчин марганцівки (перманганату калію) використовують для обробки саден і ран в середній концентрації. Але практичне значення має і його незначна концентрація. Так, масова частка речовини 2-3% надає розчину слабо-рожевий колір, затребуваний для промивання шлунка.
Темні фіолетові кристали перманганату калію не застосовують у медичних цілях, оскільки вони мають сильні окислювальні властивості. Взагалі, інтенсивність забарвлення безпосередньо пов'язана з тим, яка його концентрація. Масова частка речовини дозволяє регулювати токсичність готового розчину.
Масова частка
Як обчислюється подібна концентрація? Масова частка речовини характеризується ставленням маси речовини до маси розчину, взятої у відсотках. На їх органолептичні властивості впливає не тільки те, що буде розчинятися, але і кількісний показник. Наприклад, для слабкого розчину кухонної солі майже не характерний присмак, а при великих концентраціях він проявляється різною мірою.
Як на практиці визначається концентрація? Масова частка речовини в розчині розглядається в шкільному курсі неорганічної хімії. Завдання на її визначення включені до тестових завдань для випускників 9 класу.
Наведемо приклад завдання, в якому використовується концентрація.
Масова частка кухонної солі 25%. Маса розчину 250 грамів. Визначте масу води, що міститься в нім. Для проведення обчислень спочатку потрібно з'ясувати масу речовини. Виходячи з пропорції, отримуємо, що речовини в розчині 62,5 грама. Для визначення маси води потрібно відняти з 250 грамів масу самої речовини, в результаті отримуємо 187,5 г.
Види концентрацій
Що таке концентрація? Масові частки розчину можуть містити не більше ста відсотків. У хімії термін «концентрація» передбачає якийсь вміст розчиненої речовини. Існує кілька її варіантів: молярна, масова концентрація.
Наприклад, якщо необхідно приготувати розчин з 80 грамів води і 20 грамів кухонної солі і визначити масові частки речовини в розчині, спочатку потрібно визначити масу розчину. Вона складе сто грамів. Відсотковий вміст речовини виходить 20 відсотків.
Ми проаналізували, що являє собою масова частка. Молярна концентрація передбачає відношення кількості речовини до обсягу взятого розчину. Щоб приготувати розчин із заданою молярною концентрацією, спочатку визначають масу речовини. Потім зважують його потрібну кількість і розчиняють у літрі розчинника.
Розрахунок молярної концентрації
Так, для приготування 2 літрів розчину з концентрацією 0,15 моль/л спочатку розраховують масу солі, яка міститься в розчині. Для цього потрібно розділити 0,15 моль на 2 літри, отримуємо 0,075 моль. Тепер обчислюємо масу: 0,075 моль множимо на 58,5 г/моль. Результат - 4,39 р.
Завдання аналітичної хімії
Як прикладне хімічне завдання розглядають аналіз. З його допомогою виявляють склад суміші, проводять діагностичні проби, аналізують гірські породи. Для цього потрібно визначати якісний і кількісний склад розчину.
Серед тих завдань, які найчастіше зустрічаються в неорганічній хімії, виділимо визначення концентрації однієї речовини за заданою величиною в іншої речовини. За допомогою дослідів можна здійснити поступове додавання до розчину, у якого відома молярна концентрація, шуканого розчину. Цей процес називається титруванням.
Розчинність і розчинники
Найпоширенішим розчинником є вода. У ній відмінно розчиняються основи, кислоти, солі, деякі органічні сполуки. Саме водні розчини є найпоширенішими в природі системами. Вода виконує функцію біологічного розчинника. Вона вважається основою для протікання багатьох середовищ: крові, цитозолів, міжклітинних рідин. Багато типів тварин і рослин живуть саме у водному середовищі.
Розчинністю називають властивість речовини розчинятися в обраному розчиннику. Це складне явище, яке вимагає врахування певних нюансів і особливостей будови розчинника.
В якості хороших органічних речовин можна відзначити спирти. Вони до свого складу включають гідрокисльні групи, тому мають високу розчинність.
Ув'язнення
Будь-яка рідина може розглядатися як розчинник. Саме тому часто ведуть мову про взаємну розчинність різних рідких речовин. Наприклад, серед органічних речовин можна згадати про розчинність у воді складних ефірів.
Різні види концентрацій, що використовуються в неорганічній та органічній хімії, допомагають проводити якісні та кількісні визначення речовин. Теорія розчинів затребувана в аналітичній хімії, фармацевтиці і сучасній медицині.
