Katedra Chemii Nieorganicznej, Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska

SPOSOBY WYRAŻANIA STĘŻEŃ ROZTWORÓW

Materiały dodatkowe do Ćwiczeń rachunkowych z Chemii Nieorganicznej

prowadzący: Anna Kropidłowska

Roztwór - układ wieloskładnikowy jednofazowy, utworzony

przez rozpuszczalnik ciała rozpuszczane.

• składnik roztworu będący w przewadze ilościowej nosi nazwę rozpuszczalnika,
• pozostałe składniki są rozpatrywane jako substancje rozpuszczone.

Rozróżnia się:

• ze względu na stan skupienia: roztwory gazowe, ciekłe i stałe.
• ze względu na spełnienie warunku o jednakowym współczynniku aktywności wszystkich

składników (równym jedności) i zachowaniu (lub odstępstwie) od prawa Raoulta (ciecze)

i Daltona (gazy): roztwory doskonałe i rzeczywiste.

Maksymalną liczbę gramów substancji, jaką w danych warunkach ciśnienia i temperatury można

rozpuścić w 100 g rozpuszczalnika tworząc roztwór nasycony nazywamy rozpuszczalnością.

W danej temperaturze istnieje stan równowagi dynamicznej pomiędzy roztworem a nadmiarem

substancji rozpuszczonej. W jednostce czasu tyle samo molekuł przechodzi z kryształu do roztworu co

wbudowuje się w sieć krystaliczną. Roztwór ten nazywamy roztworem nasyconym. Dla każdej

temperatury istnieje inny stan równowagi pomiędzy stężeniem substancji w roztworze, a jej nadmiarem.

Stężenie roztworu - zawartość substancji rozpuszczonej odniesiona do ilości

rozpuszczalnika lub całego roztworu.

Istnieje wiele sposobów wyrażania stężenia roztworów. Różnią się one między sobą tylko

jednostkami, w których podaje się ilości substancji rozpuszczonej, rozpuszczalnika lub roztworu.

W praktyce chemicznej stężenia roztworów wyraża się najczęściej w:

• procentach – wagowych lub objętościowych (stężenie procentowe, %)
• molach w 1 dm

3

roztworu (stężenie molowe, mol/dm

3

]

• molach w 1 kg rozpuszczalnika (stężenie molarne, mol/kg)
• ułamkach molowych składników tworzących roztwór (x)
• gramorównoważnikach w 1 dm

3

roztworu (stężenie normalne gR/dm

3

)

• Stężenie procentowe roztworu C

p

C

p

jest określane:

• liczbą jednostek wagowych (mg, g, kg, Mg) substancji rozpuszczonej zawartych w 100

jednostkach wagowych (mg, g, kg, Mg) roztworu – stężenie procentowe wagowe

• liczbą jednostek objętościowych (cm

3

, dm

3

, ml) substancji rozpuszczonej zawartych w 100

jednostkach objętościowych (cm

3

, dm

3

, ml) roztworu – stężenie procentowe objętościowe

W a + b jednostek wagowych roztworu znajduje się a jednostek wagowych substancji

rozpuszczonej, to w 100 jednostkach wagowych roztworu znajduje się C

p

jednostek wagowych

substancji rozpuszczonej, czyli;

a + b j. wag. roztworu ── a j. wag. substancji

100 j. wag. roztworu ── C

p

j. wag. substancji

Z powyższego otrzymujemy wzór na stężenie procentowe:

%

100

⋅

+

=

b

a

a

C

p

a - liczba jednostek wagowych substancji rozpuszczonej
b - liczba jednostek rozpuszczalnika
C

p

- stężeniem procentowym roztworu

•

Stężenie molowe roztworu C

m

C

m

jest liczbą moli substancji rozpuszczonej w 1 dm

3

roztworu

Stężenie molowe możemy wyrazić wzorem

V

n

C

j

m

=

n

j

- ilość moli składnika j,

V - objętość roztworu

Ilość moli składnika nj możemy obliczyć z wzoru:

j

j

j

M

m

n

=

m

j

- masa substancji j,

M

j

- masa molowa substancji j

Wstawiając wyrażenie na n

j

do wzoru na C

m

otrzymamy

V

M

m

C

j

j

m

⋅

=

• Stężenie molarne (molarność)

jest wielkością określającą liczbę moli substancji rozpuszczonych w 1 kg rozpuszczalnika (lub liczbę

mmoli substancji rozpuszczonych w 1 g rozpuszczalnika). Jednostką stężenia molarnego jest mol/kg.

Roztwór p─molalny sporządza się rozpuszczając p moli substancji w 1 kg rozpuszczalnika.

Stężenie molarne jest dość rzadko stosowane, używa się go m.in. w pomiarach ebulioskopowych

i krioskopowych.

• Stężenie normalne (normalność)

określa liczbę gramorównoważników substancji zawartej w 1 dm

3

roztworu.

Normalność definiuje się jako:

V

R

m

c

N

⋅

=

gdzie: n – masa substancjirozpuszczonej

R – masa 1 gramorównowaznika tejże substancji
V – objętość roztworu w dm

3

Stężenia normalne najczęściej stosowane są w alkali- i acydymetrii. Roztwory o jednakowej

normalności zobojętniają się w jednakowych objętościach np. 100 cm

3

1 n H

2

SO

4

zobojętnia 100 cm

3

1 n KOH.

•

Ułamek molowy

Ułamek molowy x

j

składnika n

j

w roztworze określa udział liczby moli danego składnika

w całkowitej liczbie moli fazy mieszanej.

Zależność między, oraz jest następująca:

∑

=

j

j

i

n

n

x

x

j

- ułamkiem molowym składnika

n

j

-

liczbą moli tego składnika

Σn

j

- ogólną liczbą moli składników tworzących roztwór

Dla dwuskładnikowego roztworu ułamki molowe obu komponentów są opisane równaniami:

(

)

2

1

1

1

n

n

n

x

+

=

oraz

(

)

2

1

2

2

n

n

n

x

+

=

czyli : x

1

+ x

2

= 1

Literatura:

[1] W. Brzyska (red.), Ćwiczenia z chemii ogólnej, Wydawnictwo UMCS, Lublin (1997) 51-58.
[2] Z. Bądkowska, E. Koliński, M. Wojnowska, Obliczenia z Chemii Nieorganicznej, Wydawnictwo
PG, Gdańsk (1996) 85-87.