Tömegtört, molaritás és móltört meghatározása. Tömeghányad (százalékos koncentrációnak is nevezik)

AZ ANYAG MENNYISÉGE ÉS KONCENTRÁCIÓJA:

KIFEJEZÉS ÉS ÁTVÁLTÁS EGYIK FORMÁBÓL A MÁSIKBA

Alapvető elmélet

1. Alapfogalmak és meghatározások

Az anyag tömege és mennyisége . Tömeg anyagok ( m) grammban mérik, és mennyiség anyagok ( n) anyajegyekben. Ha egy anyagot betűvel jelölünk X, akkor a tömege úgy jelölhető ki m ( X ) és mennyiség - n ( X ) .

Anyajegy – annak az anyagnak a mennyisége, amely annyi specifikus szerkezeti egységet (molekulát, atomot, iont stb.) tartalmaz, ahány atom van 0,012 kg szén-12 izotópban.

A kifejezés használatakor anyajegy fel kell tüntetni azokat a részecskéket, amelyekre a kifejezés vonatkozik. Ennek megfelelően lehet mondani, hogy „molekulák móljai”, „atomok móljai”, „ionok móljai” stb. (például mol hidrogénmolekulák, mol hidrogénatomok, mol hidrogénionok). Mivel 0,012 kg szén-12 ~ 6,022x10 23 szénatomot tartalmaz (Avogadro-állandó), így anyajegy- olyan mennyiségű anyag, amely 6,022x10 23 szerkezeti elemet (molekulákat, atomokat, ionokat stb.) tartalmaz.

Az anyag tömegének és mennyiségének arányát ún moláris tömeg.

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

vagyis moláris tömeg (M) – egy mól anyag tömege. Az alap szisztémás 1 móltömegegység kg/mol, a gyakorlatban pedig g/mol. Például a legkönnyebb fém lítium moláris tömege M(Li) = 6,939 g/mol, metángáz moláris tömege M(CH4) = 16,043 g/mol. A kénsav moláris tömegét a következőképpen számítjuk ki M ( H 2 SO 4 ) = 196 g / 2 mol = 96 g/mol.

A moláris tömegtől eltérő bármely vegyületet (anyagot) az jellemez relatívmolekuláris vagy atomtömeg. Van is egyenértékű súly E, egyenlő a molekulaérték szorozva az ekvivalencia tényezővel (lásd alább).

Relatív molekulatömeg (M r ) – Ez egy vegyület moláris tömege osztva egy szén-12 atom moláris tömegének 1/12-ével. Például, M r(CH4) = 16,043. A relatív molekulatömeg dimenzió nélküli mennyiség.

Relatív atomtömeg (A r ) – egy anyag atomjának moláris tömege osztva egy 12 szénatom moláris tömegének 1/12-ével. Például, A r(Li) = 6,039.

Koncentráció . A rendszerben lévő anyag mennyiségének vagy tömegének és a rendszer térfogatának vagy tömegének arányát nevezzük koncentráció. A koncentráció kifejezésének többféle módja van. Oroszországban a koncentrációt leggyakrabban a nagy C betűvel jelölik, ami azt jelenti, hogy elsősorban tömegkoncentráció, amely joggal tekinthető a koncentráció leggyakrabban használt kifejezési formájának a környezeti monitorozásban (ebben a formában mérik a MAC értékeket).

Tömegkoncentráció (VEL vagy β) – a rendszerben (oldatban) lévő komponens tömegének és a rendszer térfogatának aránya (V). Ez a koncentráció kifejezésének leggyakoribb formája az orosz elemzők körében.

β (X) =m ( X) / V (keverékek )

A tömegkoncentráció mértékegysége - kg/m 3 vagy g/m 3, kg/dm 3 vagy g/dm 3 (g/l), kg/cm 3, vagy g/cm 3 (g/ml), μg/ l vagy µg/ml stb. Az egyik dimenzióból a másikba való aritmetikai átváltás nem túl nehéz, de odafigyelést igényel. Például a sósav (sósav) tömegkoncentrációja VEL(HCl) = 40 g / 1 l = 40 g/l = 0,04 g/ml = 4,10 – 5 µg/l stb. A tömegkoncentráció megnevezése VEL nem tévesztendő össze a moláris koncentráció jelöléssel ( Vel), amelyről az alábbiakban lesz szó.

Tipikus arányok a következők β (X): 1000 µg/l=1 µg/ml=0,001 mg/ml.

A térfogati elemzésben (titrimetria) a tömegkoncentráció egyik formáját használják - titer. Titer megoldás (T) - Ez egy köbcentiméterben lévő anyag tömege illegy milliliterben megoldás.

A titer mértékegységei - kg/cm 3, g/cm 3, g/ml stb.

Molalitás (b) -- az oldott anyag mennyiségének aránya ( V mól) az oldószer tömegére ( V kg).

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

A molalitás mértékegysége -- mol/kg. Például, b(HCl/H20) = 2 mol/kg. A molális koncentrációt főként koncentrált oldatokhoz használják.

Molnaya (!) részesedés (X) - egy adott komponens anyagmennyiségének (mólban) a rendszerben való aránya a teljes anyagmennyiséghez (mólban).

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

A móltört kifejezhető egységtöredékben, százalékban (%), ppm-ben (ezrelék százalékban), valamint milliomodban (millió –1, ppm), milliárdodban (milliárd –1, ppb), billiódrészben (billió –1, ppt) stb., de a mértékegység továbbra is az arány - anyajegy / anyajegy. Például, X ( C2H6) = 2 mol/2 mol + 3 mol = 0,4 (40%).

Tömegtört (ω) – egy rendszerben lévő adott komponens tömegének az adott rendszer teljes tömegéhez viszonyított aránya.

ω ( X) = m ( X) / m (keverékek )

A tömeghányadot arányokban mérjük kg/kg (G/G). Sőt, kifejezhető az egység töredékében, százalékban (%), ppm-ben, milliomodban, milliárdodban stb. részvényeket Egy adott komponens tömeghányada százalékban kifejezve azt mutatja meg, hogy ebből a komponensből hány grammot tartalmaz 100 g oldat.

Például feltételesen ω ( KCl ) = 12 g/12 g + 28 g = 0,3 (30%).

0 térfogatrész (φ) – a benne lévő komponens térfogatának arányarendszer, a rendszer teljes térfogatára.

φ ( X) = v ( X) / v ( X) + v ( Y)

A térfogathányad mérése l/l vagy ml/ml arányban történik, és kifejezhető egységtöredékben, százalékban, ppm-ben, ppm-ben stb. részvényeket Például egy gázkeverék oxigén térfogati hányada az φ ( O 2 ) =0,15 l / 0,15 l + 0,56 l.

Mól (mól)koncentráció (vel) - a rendszerben (például oldatban) található anyagmennyiség (mólokban) és a rendszer V térfogatának aránya.

Vel( X) = n ( X) / V (keverékek )

A moláris koncentráció mértékegysége mol/m 3 (multiple derivative, SI – mol/l). Például, c (H 2 S0 4) = 1 mol/l, Vel(KOH) = 0,5 mol/l. Az 1 mol/l koncentrációjú oldatot nevezzük mól- megoldásés 1 M oldatként jelöljük (ne keverjük össze ezt a szám utáni M betűt a moláris tömeg, azaz az anyag mennyiségének korábban feltüntetett megjelölésével M). Ennek megfelelően a 0,5 mol/l koncentrációjú oldatot 0,5 M-nak (félmólos oldat) nevezzük; 0,1 mol/l – 0,1 M (dekimoláris oldat); 0,01 mol/l – 0,01 M (centimoláris oldat) stb.

A koncentráció kifejezésének ezt a formáját nagyon gyakran használják az analitikában is.

Normál (egyenértékű)koncentráció (N), moláris koncentráció ekvivalens (VEL ekv. ) - Ezt az oldatban lévő ekvivalens anyag mennyiségének aránya(mol) ennek az oldatnak a térfogatára(l).

N = VEL ekv ( X) = n (1/ ZX) / V (keverékek )

Az anyag mennyiségét (mólban), amelyben a reagáló részecskék egyenértékűek, nevezzük anyagegyenérték mennyiségen uh (1/ Z X) = n uh (X).

A normál koncentráció („normalitás”) mértékegysége is mol/l (multiple derivative, SI). Például C egyenérték (1/3 A1C1 3) = 1 mol/l. Az oldatot, amelynek egy literje 1 mól ekvivalens anyagot tartalmaz, normálnak nevezzük, és 1 N-nek nevezzük. Ennek megfelelően 0,5 n-esek lehetnek („pentadecinormális”); 0,01 n (centinormális) stb. megoldásokat.

Meg kell jegyezni, hogy a koncepció egyenértékűség A kémiai reakciók reaktánsai az analitikai kémia egyik alapelve. Általában az ekvivalencián alapulnak a kémiai elemzések eredményeinek számításai (különösen a titrimetriában). Nézzünk meg néhány kapcsolódó alapfogalmat. a fogalomelemzés elmélete.

Egyenértékűségi tényező– egy szám, amely azt jelzi, hogy az X anyag valós részecskéjének (például az X anyag molekulájának) mekkora része ekvivalens egy hidrogénionnal (egy adott sav-bázis reakcióban) vagy egy elektronnal (egy adott redox reakcióban) Ekvivalencia tényező f ekv Az (X) egy adott kémiai folyamatban a sztöchiometria (az érintett részecskék aránya) alapján kerül kiszámításra:

f ekv(X) = 1/Z x

ahol Z x . - a szubsztituált vagy kapcsolt hidrogénionok száma (sav-bázis reakciók esetén), vagy a megadott vagy elfogadott elektronok száma (redox reakciók esetén);

X az anyag kémiai képlete.

Az ekvivalencia tényező mindig egyenlő vagy kisebb, mint egy. Ha megszorozzuk a relatív molekulatömeggel, akkor megadja az értéket egyenértékű tömeg (E).

A reakcióhoz

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

f ekv(H2SO4) = 1/2, f ekv(NaOH) = 1

f ekv(H 2SO 4) = 1/2, azaz. ez azt jelenti, hogy ½ molekula kénsav egy adott reakcióhoz 1 hidrogéniont (H +) ad, és ennek megfelelően f ekv(NaOH) = 1 azt jelenti, hogy ebben a reakcióban egy NaOH molekula egy hidrogénionnal egyesül.

A reakcióhoz

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 ekv(KMnO 4) = 1/5 (savas környezet), azaz. Ebben a reakcióban a KMnO 4 molekula 1/5-e 1 elektronnak felel meg. Egy időben f ekv(Fe 2+) = 1, azaz. egy vas(II)-ion is egyenértékű 1 elektronnal.

Egyenértékű X anyag egy valós vagy feltételes részecske, amely egy adott sav-bázis reakcióban egy nem-hidrogénnel vagy egy adott redoxreakcióban egy elektronnal ekvivalens.

Egyenértékű felvételi forma: f ekv(X) X (lásd a táblázatot), vagy egyszerűsített E x, ahol X az anyag kémiai képlete, azaz. [E x = f ekv(X) X]. Az egyenértékű dimenzió nélküli.

Savegyenérték(vagy bázis) - egy adott anyag olyan feltételes részecskéje, amely egy adott titrálási reakció során egy hidrogéniont szabadít fel, vagy azzal egyesül, vagy más módon egyenértékű vele.

Például a fenti reakciók közül az elsőnél a kénsav egyenértéke egy hagyományos ½ H 2 SO 4 formájú részecske, azaz. f ekv(H2S04) = 1/Z = 1/2;

EH 2 SO 4 = ½ H 2 SO 4. Egyenértékű az oxidációval (vagy gyógyulni) anyagokat

- ez egy adott anyag olyan feltételes részecskéje, amely egy adott kémiai reakcióban egy elektront tud kapcsolódni vagy felszabadítani, vagy más módon egyenértékű lehet ezzel az egy elektronnal.

Például savas környezetben permanganáttal végzett oxidáció során a kálium-permanganát ekvivalense egy 1/5 KMnO4 formájú hagyományos részecske, azaz. EKMpO 4 = 1/5 KMpO 4.

Mivel egy anyag egyenértéke változhat attól a reakciótól függően, amelyben az anyag részt vesz, meg kell jelölni a megfelelő reakciót.

Például a H 3 PO 4 + NaOH = NaH 2 PO 4 + H 2 O reakcióhoz

A reakcióhoz H 3 PO 4 + 2 NaOH = Na 2 HPO 4 + 2 H 2 O

ennek megfelelője E N 3 RO 4 == ½ N 3 RO 4 ,.

Figyelembe véve, hogy a koncepció koldulva lehetővé teszi bármilyen típusú feltételes részecskék használatát, megadhatja a fogalmat az anyag egyenértékének moláris tömege X. Emlékezzen arra anyajegy- ez annak az anyagnak a mennyisége, amely annyi valós vagy feltételes részecskét tartalmaz, ahány atom van 12 g 12 C szénizotópban (6,02 10 23). Valós részecskék alatt atomokat, ionokat, molekulákat, elektronokat stb. kell értenünk, feltételes részecskéket pedig - mint például a KMnO 4 molekula 1/5-e savas közegben végbemenő O/B reakció esetén. vagy ½ H 2 SO 4 molekula nátrium-hidroxiddal való reakciójában.

Anyagegyenérték moláris tömege – ennek az anyagnak egy mól egyenértékének tömege, amely egyenlő az ekvivalencia-tényező szorzatával f ekv(X) az anyag moláris tömegére vonatkoztatva M (X) 1.

A moláris tömegegyenértéket M [ f ekv(X) X] vagy az E x = egyenlőség figyelembevételével f ekv(X) X jelölése M [E x]:

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

Például a KMnO 4 egyenértékének moláris tömege

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

Ez azt jelenti, hogy egy mól 1/5KMnO 4 formájú hagyományos részecskék tömege 31,6 g/mol. Analógia szerint az M ½ H 2 SO 4 kénsav egyenértékének moláris tömege = 49 g/mol; foszforsav M ½ H 3 PO 4 = 49 g/mol stb.

A Nemzetközi Rendszer (SI) követelményeinek megfelelően az moláris koncentráció az oldatok koncentrációjának kifejezésének fő módja, de mint már említettük, a gyakorlatban gyakrabban használják tömegkoncentráció.

Tekintsük az oldatok koncentrációjának kifejezési módszerei közötti alapképleteket és összefüggéseket (lásd 1. és 2. táblázat).

A megoldásokat mennyiségi és minőségi összetételük jellemzi.

A mennyiségi összetételt kifejezik részvényeket(dimenzió nélküli relatív mennyiségek): tömeg, moláris, térfogat.

A méretértékek-koncentrációk moláris, tömeg és ekvivalens moláris tömegkoncentráció.

1. Tömegtört

ω(A) = 100%

• ω(A) - az A anyag tömeghányada;
• m az oldat tömege (g);
• m(A) - az A anyag tömege (g).

Az oldott anyag tömeghányada (koncentráció százaléka). A egy anyag tömegarányának nevezzük A a teljes oldat tömegére m(oldószer tömege + anyag tömege).

A tömeghányad százalékban (az egység töredékei) vagy ppm-ben (ezrelék százalékban) van kifejezve.

A százalékos koncentráció azt mutatja, hogy mennyi anyagot tartalmaz 100 g oldat.

Feladat: 50 g anyagot feloldunk 150 g vízben. Ki kell számítani az anyag tömeghányadát az oldatban.

Megoldás:

1. Kiszámoljuk az oldat teljes tömegét: 150 + 50 = 200 g;
2. Kiszámoljuk az anyag tömeghányadát az oldatban: ω(A) = 100% = 25%

2. Móltört

χ(A) = n(A)/100%

• χ(A) - az A anyag mólhányada;
• n(A) - az A anyag mennyisége, mol;
• n(B) - B anyag mennyisége (oldószer), mol.

Az oldott anyag móltörtje (móltörtje). A az anyagmennyiség arányának nevezzük A(mólban) az oldatban lévő összes anyag mennyiségének (mol) összegére.

A móltört százalékban van kifejezve (egy egység töredéke).

Feladat: 1,18 g nátrium-kloridot 180 ml vízben oldunk. Ki kell számítani a NaCl móltörtét.

Megoldás:

1. Az első lépésben kiszámítjuk az oldat elkészítéséhez szükséges NaCl és H 2 O mol mennyiségét (lásd Moláris tömeg):
   NaCl moláris tömege: M = 23 + 36 = 59 g/mol;
   A NaCl móljainak száma: n = m/M = 1,18/59 = 0,02 mol
   H 2 O moláris tömege: M = 1 2 + 16 = 18 g/mol
   A H 2 O móljainak száma: n = 180/18 = 10 mol.
2. Kiszámoljuk a NaCl moláris tömegét:
   χ(NaCl) = n(NaCl)/100%
   χ(NaCl) = 0,02/(0,02+10) = 0,002 (0,2%).

3. Térfogattört

φ(A) = V(A)/V

• φ(A) - az A anyag térfogathányada (az egység töredéke vagy%);
• V(A) - az A anyag térfogata, ml;
• V a teljes oldat térfogata, ml.

Az anyag térfogati hányada A az anyag térfogatának arányának nevezzük A a teljes oldat térfogatára.

Probléma: Az oxigén és a nitrogén tömeghányada (ω) a gázelegyben 20%, illetve 80%. Ki kell számítani a térfogathányadukat (φ) a gázelegyben.

Megoldás:

1. Legyen a gázelegy teljes tömege 100 g:
   m(O2)=m ω(O2)=100 0,20=20 g
   m(N2)=m ω(N2)=100 0,80=80 g
2. Az n=m/M képlettel meghatározzuk az anyagok mólszámát:
   n(02)=20/32=0,625 mol
   n(N2)=80/28=2,85 mol
3. Meghatározzuk a gázok által elfoglalt térfogatot (az a feltételezés alapján, hogy normál körülmények között 1 mol gáz 22,4 litert foglal el):
   Készítsünk arányt:
   1 mol gáz = 22,4 l;
   0,625 mol = x l
   x = 22,4 0,625 = 14 l
   Nitrogénre analógia szerint: 2,85·22,4 = 64 l
   A teljes térfogat: 14 + 64 = 78 l
4. A gázok térfogati hányada a keverékben:
   φ(O 2) = 14/78 = 0,18 (18%)
   φ(N 2) = 64/78 = 0,82 (82%)

4. Moláris koncentráció (molaritás)

c(A) = n(A)/V, mol/l

• c(A) - az A anyag moláris koncentrációja, mol/l;
• n(A) - az oldott A anyag mennyisége, mol;
• V a teljes oldat térfogata, l.

Oldott anyag moláris koncentrációja A az oldott anyag mennyiségének arányának nevezzük A(mólban) a teljes oldat térfogatára (l).

Tehát azt mondhatjuk, hogy a moláris koncentráció az oldott anyag móljainak száma 1 liter oldatban. Mivel n(A)=m(A)/M(A) (lásd Moláris tömeg), a moláris koncentráció képlete a következőképpen írható át:

C(A) = m(A)/

• m(A) - az A anyag tömege, g;
• M(A) - az A anyag moláris tömege, g/mol.

A moláris koncentrációt általában az „M” szimbólum jelöli:

• 1 M - egymólos oldat;
• 0,1 M - decimoláris oldat;
• 0,01 M - centimoláris oldat.

Probléma: 500 ml oldat 10 g NaCl-t tartalmaz. Meg kell határozni az oldat moláris koncentrációját.

Megoldás:

1. Határozza meg a nátrium-klorid tömegét 1 liter oldatban (a moláris koncentráció az oldott anyag móljainak száma 1 liter oldatban):
   500 ml oldat - 10 g NaCl
   1000 ml - x
   x = 20 g
2. A NaCl moláris koncentrációja:
   c(NaCl) = m(NaCl)/ = 20/(59 1) = 0,34 mol/l

5. Tömegkoncentráció (titer)

ρ(A) = m(A)/V

• ρ(A) - az A anyag tömegkoncentrációja, g/l;
• m(A) - az A anyag tömege, g;
• V - oldat térfogata, l.

A tömegkoncentráció (titer) az oldott anyag tömegének és az oldat térfogatának aránya.

Feladat: Határozzuk meg egy 20%-os HCl oldat moláris koncentrációját (ρ=1,1 g/ml).

Megoldás:

1. Határozzuk meg 100 g sósavoldat térfogatát:
   V = m/ρ = 100/1,1 = 0,09 l
2. 100 g 20%-os sósavoldat 20 g HCl-t tartalmaz. Kiszámoljuk a moláris koncentrációt:
   c(HCl) = m(HCl)/ = 20/(37,0,9) = 6 mol/l

6. Moláris koncentráció ekvivalens (normalitás)

c e (A) = n e (A)/V, mol/l

• c e (A) - ekvivalens moláris koncentrációja, mol/l;
• n e (A) - anyagegyenértékek száma, mol;
• V - oldat térfogata, l.

Az ekvivalens moláris koncentrációja az ekvivalens anyag mennyiségének az oldat térfogatához viszonyított aránya.

A moláris koncentrációval analóg módon (lásd fent):

C e(A) = m(A)/

Normál oldatnak nevezzük azt az oldatot, amelynek 1 literje 1 egyenértéknyi oldott anyagot tartalmaz.

Az ekvivalens moláris koncentrációját általában „n” jellel jelöljük:

• 1n - egy normál megoldás;
• 0,1 N - decinormális megoldás;
• 0,01 N - centinormális oldat.

Feladat: Mekkora térfogatú 90%-os H 2 SO 4 (ρ = 1,82 g/ml) szükséges 100 ml centinormális oldat elkészítéséhez?

Megoldás:

1. Meghatározzuk 1 liter egy normál oldat elkészítéséhez szükséges 100%-os kénsav mennyiségét. A kénsav egyenértéke molekulatömegének fele:
   M (H 2SO 4) = 1 2 + 32 + 16 4 = 98/2 = 49.
   1 liter centinormális oldat elkészítéséhez 0,01 egyenértékre lesz szüksége: 49·0,01 = 0,49 g.
2. Meghatározzuk a 100%-os kénsav grammok számát 100 ml egy normál oldat előállításához (arányt készítünk):
   1 liter - 0,49 g
   0,1l - x g
   x = 0,049 g.
3. Oldjuk meg a problémát:
   x = 100·0,049/90 = 0,054 g.
   V = m/ρ = 0,054/1,82 = 0,03 ml.

A két vagy több komponensből álló keveréket ezen komponensek tulajdonságai és tartalma jellemzi. A keverék összetételét az egyes komponensek tömege, térfogata, mennyisége (mólszám vagy kilogramm-mol), valamint koncentrációértékei határozhatják meg. A keverékben lévő komponens koncentrációja kifejezhető tömeg-, mól- és térfogatfrakcióban vagy százalékban, valamint egyéb mértékegységekben.

Tömegtört Bármely komponens w i értékét a komponens m i tömegének a teljes keverék tömegéhez viszonyított aránya határozza meg, m cm:

Figyelembe véve, hogy a keverék össztömege megegyezik az egyes komponensek tömegeinek összegével, pl.

írhatod:

vagy rövidítve:

4. példa A keverék két komponensből áll: m 1 = 500 kg, m 2 = 1500 kg. Határozzuk meg a keverékben lévő egyes komponensek tömeghányadát.

Megoldás. Az első komponens tömeghányada:

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

A második komponens tömeghányada:

A második komponens tömeghányada is meghatározható a következő egyenlőséggel:

w 2 = 1 – w 1 = 1 – 0,25 = 0,75

Térfogattört n i komponens egy keverékben egyenlő ennek a komponensnek a térfogatának V i és a teljes V keverék térfogatának arányával:

Figyelembe véve, hogy:

írhatod:

5. példa. A gáz két komponensből áll: V 1 = 15,2 m 3 metán és V 2 = 9,8 m 3 etán. Számítsa ki a keverék térfogati összetételét!

Megoldás. A keverék teljes térfogata:

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

Térfogatrész a keverékben:

metán

etán v 2 = 1 – v 1 = 1 – 0,60 = 0,40

Móltört A keverék bármely komponensének n i-jét az ezen komponens N i kilomoljai számának a keverék N kilomoljainak teljes számához viszonyított arányaként határozzuk meg:

Figyelembe véve, hogy:

kapunk:

A mólfrakciók tömegfrakciókká történő átalakítása a következő képlettel hajtható végre:

6. példa. A keverék 500 kg benzolból és 250 kg toluolból áll. Határozza meg a keverék moláris összetételét!

Megoldás. A benzol (C 6 H 6) molekulatömege 78, a toluol (C 7 H 8) 92. A kilogramm-molok száma:

benzol

toluol

az anyajegyek teljes száma:

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

A benzol mólfrakciója:

A toluol móltörtje az egyenlőségből adódik:

innen: n 2 = 1 – n 1 = 1 – 0,70 = 0,30

A keverék átlagos molekulatömege a keverék egyes komponenseinek móltörtének és molekulatömegének ismeretében határozható meg:

(21)

ahol n én- komponensek tartalma a keverékben, mol. részvények; M i- a keverék komponensének molekulatömege.

Több olajfrakció keverékének molekulatömege a képlettel határozható meg

(22)

Ahol m 1, m 2,…, m n- a keverék komponenseinek tömege, kg; M 1, M 2, .....,.M p- a keverék komponenseinek molekulatömege; - tömeg% összetevő.

A kőolajtermékek molekulatömege a Craig-képlet segítségével is meghatározható

(24)

7. példa. Határozzuk meg a benzol és izooktán keverékének átlagos molekulatömegét, ha a benzol mólaránya 0,51, az izooktán 0,49!

Megoldás. A benzol molekulatömege 78, az izooktán 114. Ezeket az értékeket a (21) képletbe behelyettesítve azt kapjuk, hogy

M átl= 0,51 × 78 + 0,48 × 114 = 95,7

8. példa. A keverék 1500 kg benzolból és 2500 kg-ból áll n-oktán Határozza meg a keverék átlagos molekulatömegét.

Megoldás. A (22) képletet használjuk

A térfogati moláris összetételt a következőképpen alakítjuk át tömegösszetétellé. Ezt a százalékos térfogati (moláris) összetételt 100 molnak tekintjük. Ekkor az egyes komponensek koncentrációja százalékban kifejezi a móljainak számát. Az egyes komponensek mólszámát ezután megszorozzuk a molekulatömegükkel, hogy megkapjuk a keverékben lévő egyes komponensek tömegét. Az egyes komponensek tömegét elosztva a teljes tömeggel, megkapjuk a tömegkoncentrációját.

A tömegösszetételt térfogati (moláris) összetétellé alakítjuk át az alábbiak szerint. Feltételezzük, hogy a keverék 100 (g, kg, t) (ha a tömegösszetételt százalékban fejezzük ki), az egyes komponensek tömegét elosztjuk molekulatömegükkel. Szerezze meg a vakondok számát. Ha elosztjuk az egyes komponensek mólszámát a teljes számukkal, megkapjuk az egyes komponensek térfogati (moláris) koncentrációit.

Az átlagos gázsűrűséget a következő képlet határozza meg:

Kg/m3; g/cm3

vagy térfogati összetétel alapján:

,

vagy a keverék tömegösszetétele alapján:

.

A relatív sűrűséget a következő képlet határozza meg:

Alkatrészek	M g/mol	tömegösszetétel, tömegszázalék	m i	Anyajegyek száma	Kötet összetétele
egy egység töredékei	% kb.
Metán				40:16=2,50	0,669	66,9
Etán				10:30=0,33	0,088	8,8
Propán				15:44=0,34	0,091	9,1
Bután				25:58=0,43	0,115	11,5
Pentán + magasabb				10:72=0,14	0,037	3,7
				3,74	1,000	100,0

A számítás egyszerűsítése érdekében vegyük a keverék tömegét 100 g-nak, ekkor az egyes komponensek tömege számszerűen egybeesik a százalékos összetétellel. Határozzuk meg az egyes komponensek n i mólszámát. Ehhez el kell osztani az egyes m i komponensek tömegét a moláris tömeggel:

Határozza meg a keverék térfogati összetételét egy egység törtrészében!

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.

A keverék térfogati összetételét százalékban úgy kapjuk meg, hogy az egyes töredékekben lévő adatokat 100%-kal megszorozzuk. Az összes kapott adatot beírjuk egy táblázatba.

Számítsa ki a keverék átlagos tömegét!

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

A keverék sűrűségének meghatározása

Keresse meg a relatív sűrűséget:

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

15. probléma. A keverék öt komponensből áll. Határozza meg a keverékben lévő egyes komponensek tömegét, térfogatát és móltörtét, a keverék átlagos molekulatömegét!

Keverék komponensei	Opció
m i (g)	m i (kg)	m i (t)
metán
etán
propán
n-bután
izobután

Keverék komponensei	ω% gáztömeg-összetétel
Opciók
metán
etán
propán
bután
pentán

Keverék komponensei	gáz térfogati összetétele ω térfogatszázalék
Opciók
metán
etán
propán
bután
pentán

Szükséged lesz

• Meg kell határoznia, hogy a feladat melyik opcióhoz tartozik. Az első lehetőség esetén szüksége lesz a periódusos rendszerre. A második esetében tudnia kell, hogy az oldat két komponensből áll: egy oldott anyagból és egy oldószerből. És az oldat tömege megegyezik e két komponens tömegével.

Utasítás

A probléma első verziója esetén:
Mengyelejev szerint egy anyag moláris tömegét találjuk meg. Az anyagot alkotó atomtömegek moláris összege.

Például a kalcium-hidroxid Ca(OH)2 moláris tömege (Mr): Mr(Ca(OH)2) = Ar(Ca) + (Ar(O) + Ar(H))*2 = 40 + (16) + 1) *2 = 74.

Ha nincs mérőpohár, amelybe a vizet öntheti, számítsa ki annak az edénynek a térfogatát, amelyben az található. A térfogat mindig egyenlő az alapterület és a magasság szorzatával, és az állandó alakú edényekkel általában nincs probléma. Kötet víz az edényben egyenlő lesz a kerek alap területével a vízzel töltött magasság szerint. A sűrűség szorzásával? kötetenként víz V, megkapod tömeg víz m: m=?*V.

Videó a témáról

Kérjük, vegye figyelembe

A tömeget a víz mennyiségének és moláris tömegének ismeretében határozhatja meg. A víz moláris tömege 18, mert 2 hidrogénatom és 1 oxigénatom moláris tömegéből áll. MH2O=2MH+MO=21+16=18 (g/mol). m=n*M, ahol m a víz tömege, n a mennyiség, M a moláris tömeg.

Mi a tömegtört elem? Magából a névből érthető, hogy ez a tömegarányt jelző mennyiség elem, amely az anyag összetételében szerepel, és ennek az anyagnak a teljes tömege. Egy egység törtrészében fejezik ki: százalék (század), ppm (ezer) stb. Hogyan lehet kiszámítani valaminek a tömegét? elem?

Utasítás

Az érthetőség kedvéért vegyük figyelembe a jól ismert szenet, amely nélkül nem létezne . Ha a szén egy anyag (például), akkor a tömege részesedés nyugodtan vehető egynek vagy 100%-nak. Természetesen a gyémánt más elemek szennyeződéseit is tartalmazza, de a legtöbb esetben olyan kis mennyiségben, hogy elhanyagolhatóak. De a szénmódosításokban, mint például a vagy, a szennyeződéstartalom meglehetősen magas, és az elhanyagolás elfogadhatatlan.

Ha a szén egy összetett anyag része, akkor a következőképpen kell eljárnia: írja le az anyag pontos képletét, majd ismerje az egyes anyagok moláris tömegét. elemösszetételében számítva számítsa ki ennek az anyagnak a pontos moláris tömegét (természetesen figyelembe véve az egyes anyagok „indexét” elem). Ezután határozza meg a tömeget részesedés, osztva a teljes moláris tömeget elem az anyag moláris tömegére vonatkoztatva.

Például meg kell találni egy tömeget részesedés szén az ecetsavban. Írd fel az ecetsav képletét: CH3COOH! A számítások megkönnyítése érdekében alakítsa át a következő alakra: C2H4O2. Ennek az anyagnak a moláris tömege az elemek moláris tömegének összege: 24 + 4 + 32 = 60. Ennek megfelelően ebben az anyagban a szén tömeghányadát a következőképpen számítjuk ki: 24/60 = 0,4.

Ha százalékban kell kiszámolnia, akkor 0,4 * 100 = 40%. Vagyis minden ecetsav (körülbelül) 400 gramm szenet tartalmaz.

Természetesen az összes többi elem tömeghányada teljesen hasonló módon megtalálható. Például ugyanabban az ecetsavban a tömeget a következőképpen számítjuk ki: 32/60 = 0,533 vagy körülbelül 53,3%; és a hidrogén tömeghányada 4/60 = 0,666 vagy körülbelül 6,7%.

Források:

• elemek tömegrészei

Egy anyag tömeghányada összetettebb szerkezetben, például ötvözetben vagy keverékben mutatja meg a tartalmát. Ha ismert egy keverék vagy ötvözet össztömege, akkor az alkotó anyagok tömeghányadainak ismeretében meg lehet találni a tömegüket. Egy anyag tömeghányadát a tömegének és a teljes keverék tömegének ismeretében találhatja meg. Ez az érték törtekben vagy százalékokban fejezhető ki.

Elméleti bevezető

Az oldatok koncentrációjának kifejezésére különböző módok léteznek.

Tömegtört w Az oldat komponense egy adott tömegű oldatban lévő adott X komponens tömegének a teljes oldat tömegéhez viszonyított aránya. m . A tömegtört dimenzió nélküli mennyiség, egység törtrészében van kifejezve:

(0 1). (3.1)

Tömegszázalék

a tömeghányad 100-zal szorozva:

(0% 100%), (3.2)

Ahol w(X ) – az oldat komponensének tömeghányada X; m(X ) az oldat komponensének tömege X; m – az oldat teljes tömege.

N móltört egy oldat komponense egyenlő egy adott X komponens anyagmennyiségének az oldatban lévő összes komponens anyagmennyiségéhez viszonyított arányával.

Egy oldott anyagból és egy oldószerből (például H 2 O) álló bináris oldatnál az oldott anyag mólhányada egyenlő:

. (3.3)

Mol százalék

a móltört 100-zal szorozva:

N(X), % = (N(X)·100)%. (3.4)

Térfogattört

j Az oldat komponense egy adott X komponens térfogatának az oldat teljes térfogatához viszonyított aránya V . A térfogathányad egy dimenzió nélküli mennyiség, és egy egység törtrészében van kifejezve:

(0 1). (3.5)

Térfogat százalék

a térfogathányad 100-zal szorozva.

A c m molaritás az oldott X anyag mennyiségének az V oldat térfogatához viszonyított aránya:

. (3.6)

A molaritás alapegysége mol/L. Példa a moláris koncentráció rögzítésére: s m (H 2 SO 4 ) = 0,8 mol/l vagy 0,8 mol/l.

A cn normalitás egy X oldott anyag ekvivalenseinek számának az V oldat térfogatához viszonyított aránya:

A normalitás alapegysége mol-ekvivalens/l. Példa normál koncentráció rögzítésére: s n (H 2 SO 4 ) = 0,8 mol-ekvivalens/l vagy 0,8 n.

A T titer azt mutatja, hogy hány gramm oldott X anyagot tartalmaz 1 ml vagy 1 cm 3 oldat:

ahol m(X) az X oldott anyag tömege, V az oldat térfogata ml-ben.

Az m oldat molalitása megmutatja az X anyag 1 kg oldószerben oldott mennyiségét:

ahol n(X) az X oldott anyag móljainak száma, mо az oldószer tömege kg-ban.

A moláris (tömeg és térfogat) arány az oldatban lévő komponensek mennyiségének (tömeg és térfogat) aránya.

Figyelembe kell venni, hogy c n normalitás mindig nagyobb vagy egyenlő, mint c m molaritás. A köztük lévő kapcsolatot a következő kifejezés írja le:

s m = s n × f(X). (3.10)

Ha a molaritást normalitássá és fordítva szeretné átváltani, tekintse át a táblázatot. 3.1. Ez a táblázat mutatja azokat a molaritási értékeket m-vel, amelyeket n-nel normalitássá kell konvertálni, és azokat a normalitásértékeket n-nel, amelyeket m-rel molaritássá kell konvertálni.

Az újraszámítást a (3.10) egyenlet szerint végezzük. Ebben az esetben a megoldás normalitását az egyenlet segítségével találjuk meg:

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

A számítási eredményeket a táblázat tartalmazza. 3.2.

3.1. táblázat

Az oldatok molaritásának és normalitásának meghatározása

A kémiai átalakulás típusa
Cserereakciók			6 N FeCl 3
	1,5 M Fe 2 (SO 4) 3		0,1 n Ba(OH) 2
	savas környezetben		semleges környezetben

3.2. táblázat

Az oldatok molaritása és normalitása

A kémiai átalakulás típusa
Cserereakciók		0,4n
	1,5 M Fe 2 (SO 4) 3		0,1 n Ba(OH) 2
Oxidációs-redukciós reakciók	0,05 M KMnO 4 savas közegben		semleges környezetben

Összefüggés van a V térfogat és a reagáló anyagok c n normalitásai között:

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

amelyet gyakorlati számításokhoz használnak.

Példák problémamegoldásra

Számítsa ki a molaritást, normalitást, molalitást, titert, mólarányt és mólarányt 40 tömeg%-os kénsavoldat esetén, ha ennek az oldatnak a sűrűsége 1,303 g/cm 3 . Határozza meg a 70 tömeg%-os kénsav oldat térfogatát (r = 1,611 g/cm3 ), amely 2 liter 0,1 N oldat elkészítéséhez szükséges ebből a savból.

2 liter 0,1 N kénsavoldat 0,2 mol-ekvivalens, i.e. 0,1 mol vagy 9,8 g 70%-os savas oldat tömege m = 9,8/0,7 = 14 g. Savoldat térfogata V = 14/1,611 = 8,69 ml.

100 liter ammóniát (n.a.) feloldunk 5 liter vízben. Számítsa ki az NH 3 tömeghányadát és moláris koncentrációját! a kapott oldatban, ha annak sűrűsége 0,992 g/cm 3 .

100 liter ammónia tömege (n.s.) m = 17 100/22,4 = 75,9 g.

Az oldat tömege m = 5000 + 75,9 = 5075,9 g.

Az NH 3 tömeghányada egyenlő 75,9/5075,9 = 0,0149 vagy 1,49%.

Az anyag mennyisége NH 3 egyenlő 100/22,4 = 4,46 mol.

Oldattérfogat V = 5,0759/0,992 = 5,12 l.

Az oldat molaritása m = 4,46/5,1168 = 0,872 mol/l.

Hány ml 0,1 M ortofoszforsav oldatra lesz szükség 10 ml 0,3 M bárium-hidroxid oldat semlegesítéséhez?

Hány ml 2 és 14 tömegszázalékos NaCl oldat szükséges 150 ml 6,2 tömegszázalékos nátrium-klorid oldat elkészítéséhez?




3.2.NaCl oldatok sűrűsége




3.4.Határozzuk meg a vizes oldatban nátrium-ortofoszfáttal reagáló 0,2 N magnézium-szulfát oldat molaritását. Határozzuk meg egy 0,1 N oldat molaritását KMnO4

, savas környezetben kölcsönhatásba lép egy redukálószerrel. Előző cikk: Mekkora a fénysebesség Következő cikk: