Władysław Walkowiak – PCHN_SKP_studport

II. ROZTWORY i STĘśENIA

1. Roztwór a mieszanina.

Rozpuszczalnik, substancja rozpuszczona

Zmieszanie

dwóch

lub

więcej

składników

daje

mieszaninę. Wyróżniamy mieszaniny homo- i heterogeniczne.

Przykłady mieszanin heterogenicznych – skały, mleko.

Tutaj składniki można zidentyfikować gołym okiem lub za pomocą mikroskopu.

Składnik roztworu występujący w większej ilości (b. często woda) to rozpuszczalnik. Pozostałe składniki roztworu to substancje rozpuszczone. Najczęściej mamy do czynienia z roztworami wodnymi.

.

Rozdz. II. Roztwory i stężenia

1

Władysław Walkowiak – PCHN_SKP_studport

2. Masa i objętość i gęstość roztworu

m – masa roztworu w kg (g, Mg)

V – objętość roztworu w dm3 (cm3, m3) d – gęstość roztworu w g/cm3 (kg/dm3, Mg/m3)

Do obliczeń i przeliczeń stężeń potrzebne są następujące definicje:

m

a) gęstość roztworu:

d = V

b) liczność i-tego składnika roztworu w molach: m

m

i

i = masa i-tego składnika (g)

n =

i

M

M

i

i = masa molowa i-tego składnika (g/mol)

Uwaga

Indeks i oznacza i-ty składnik roztworu

Wielkość bez indeksu odnosi się do całego roztworu

.

Rozdz. II. Roztwory i stężenia

2

Władysław Walkowiak – PCHN_SKP_studport

3. Jednostki stężeń

3.1. Ułamek wagowy (masowy). Procent wagowy

(wagowy)

Ułamkiem

wagowym

(masowym)

(wi)

i-tego

składnika

nazywamy

stosunek

masy

(mi) tego

składnika do masy całego roztworu (m) :

m i

m i

w =

i

=

m

Σ m

i

Σ w = 1

i

pi(wag) = wi ⋅ 100%

Procent wagowy (masowy) jest równy liczbie gramów danego składnika w 100g roztworu

UWAGA : wagowy = masowy

.

Rozdz. II. Roztwory i stężenia

3

Władysław Walkowiak – PCHN_SKP_studport

3.2. Stężenie molowe

Stężenie molowe (ci) i-tego składnika w danym roztworze jest to stosunek liczności (ni) tego składnika do objętości (V) całego roztworu:



n

mol 

i

c =

i



3 

V  dm 

1 M ≡ 1 mol/dm3 ≡ roztwór 1-molowy ≡ roztwór w którym stężenie danej substancji wynosi 1 mol/dm3

.

Rozdz. II. Roztwory i stężenia

4

Władysław Walkowiak – PCHN_SKP_studport

3.3. Ułamek molowy. Procent molowy

Ułamek molowy (xi) jest to stosunek liczności (ni) danego składnika do sumy liczności wszystkich składników roztworu:

n i

x =

i

Σn i

Σx = 1

i

procent molowy : pi(mol) = xi ⋅ 100%

.

Rozdz. II. Roztwory i stężenia

5

Władysław Walkowiak – PCHN_SKP_studport

3.4. Procent objętościowy

Vi

p (ob )

j =

⋅10 %

0

i

V

Σ i

3.5. pH

Dla jonów H+ i OH-:

c +

H

pH = − log

o

c

c

−

OH

pOH = − log

o

c

.

Rozdz. II. Roztwory i stężenia

6

Władysław Walkowiak – PCHN_SKP_studport

3.6. ppm* i ppb**

ppm i ppb odnoszą się tak do masy jak i objętości.

W przypadku masy:

a) 1 ppm = 1 część na milion czyli 1 mg substancji w 1 kg roztworu (mieszaniny)

b) 1 ppb = 1 część na miliard czyli 1 µg substancji w 1 kg roztworu (mieszaniny)

1 ppm = 1000 ppb

*ppm ≡ parts per million

**ppb ≡ parts per billion

.

Rozdz. II. Roztwory i stężenia

7

Władysław Walkowiak – PCHN_SKP_studport

4. Zadania ze stężeń

Zadanie 1 - Stężenie molowe

1,50 g

stopu

zawierającego

60,0

%

aluminium

roztworzono

w

nadmiarze

wodorotlenku

sodu

otrzymując 250 cm3 roztworu. Oblicz stężenie molowe glinianu sodu w tym roztworze.

Rozwiązanie:

Aluminium jako metal amfoteryczny roztwarza się w roztworach wodnych mocnych wodorotlenków: Al + OH- + 3H

-

2O = Al(OH)4 + 3/2 H2

Z tej reakcji wynika, że:

1 mol Al → 1 mol glinianu

.

Rozdz. II. Roztwory i stężenia

8

Władysław Walkowiak – PCHN_SKP_studport

Masa aluminium w stopie:

mAl = 1,50 g — 60,0 % / 100 % = 0,9000 g

Liczność aluminium:

nAl = 0,9000 g / 26,98 g/mol = 0,03336 mola Jest to także liczność glinianu!

Stężenie molowe glinianu:

c = 0,03336 mol / 0,250 dm3 = 0,1334 mol/dm3

= 0,133 M

.

Rozdz. II. Roztwory i stężenia

9

Władysław Walkowiak – PCHN_SKP_studport

Zadanie 2 – rozcieńczanie roztworu stężonego Do 200 cm3 22,4 % -go roztworu HNO3 o gęstości 1,135 g/cm3 dodano 1,00 dm3 wody, otrzymując roztwór o gęstości 1,025 g/cm3. Jakie jest pH?

Rozwiązanie

1) Obliczamy liczność początkową HNO3:

200 ⋅ 1

,135

⋅ 22,4

n =

= 0,8068 m

ola

100

⋅ 63,02

2) Obliczamy objętość końcową roztworu:

V = 200 + 1000 = 1200 cm3

.

Rozdz. II. Roztwory i stężenia

10

Władysław Walkowiak – PCHN_SKP_studport

3) Obliczamy stężenie końcowe HNO3 :

0,8068 mola

mol

c =

=

0

,6740

1,

dm 3

200

dm 3

4) Obliczamy pH :

pH = -log[H+] = -log 0,6723 = 0,172

.

Rozdz. II. Roztwory i stężenia

11

Władysław Walkowiak – PCHN_SKP_studport

Zagadnienia pominięte w tym wykładzie: stężenie molalne.

Koniec rozdz. II-go

.

Rozdz. II. Roztwory i stężenia

12