Roztwór - układ wieloskładnikowy jednofazowy, utworzony

przez rozpuszczalnik i 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 dm³ roztworu (stężenie molowe, mol/dm³]

• molach w 1 kg rozpuszczalnika (stężenie molarne, mol/kg)

• ułamkach molowych składników tworzących roztwór (x)

• gramorównoważnikach w 1 dm³ roztworu (stężenie normalne gR/dm³)

• 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 (cm³, dm³, ml) substancji rozpuszczonej zawartych w 100 jednostkach objętościowych (cm³, dm³, 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:

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 dm³ roztworu

Stężenie molowe możemy wyrazić wzorem

n_j - ilość moli składnika j,

V - objętość roztworu

Ilość moli składnika nj możemy obliczyć z wzoru:

m_j - masa substancji j,

M_j - masa molowa substancji j

Wstawiając wyrażenie na n_j do wzoru na C_m otrzymamy

• 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 dm³ roztworu.

Normalność definiuje się jako:

gdzie: n - masa substancji rozpuszczonej

R - masa 1 gramorównowaznika tejże substancji

V - objętość roztworu w dm³

Stężenia normalne najczęściej stosowane są w alkali- i acydymetrii. Roztwory o jednakowej normalności zobojętniają się w jednakowych objętościach np. 100 cm³ 1 n H₂SO₄ zobojętnia 100 cm³ 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:

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:
oraz

Czyli: x1+x2=1

---