Концентрация какой буквой обозначается

on

Содержание

Концентрация растворов

Концентрация — величина, характеризующая количественный состав раствора.

Согласно правилам ИЮПАК, концентрацией растворённого вещества (не раствора) называют отношение количества растворённого вещества или его массы к объёму раствора (моль/л, г/л), то есть это отношение неоднородных величин.

Те величины, которые являются отношением однотипных величин (отношение массы растворённого вещества к массе раствора, отношение объёма растворённого вещества к объёму раствора), правильно называть долями. Однако на практике для обоих видов выражения состава применяют термин концентрация и говорят о концентрации растворов.

Существует много способов выражения концентрации растворов.

Массовая доля

Массовая доля — отношение массы растворённого вещества к массе раствора. Массовая доля измеряется в долях единицы или в процентах.

,

где:

  • m1 — масса растворённого вещества, г ;
  • m — общая масса раствора, г .

Массовое процентное содержание компонента, m%

m%=(mi/Σmi)*100

В бинарных растворах часто существует однозначная (функциональная) зависимость между плотностью раствора и его концентрацией (при данной температуре). Это даёт возможность определять на практике концентрации важных растворов с помощью денсиметра (спиртометра, сахариметра, лактометра). Некоторые ареометры проградуированы не в значениях плотности, а непосредственно концентрации раствора (спирта, жира в молоке, сахара). Следует учитывать, что для некоторых веществ кривая плотности раствора имеет максимум, в этом случае проводят 2 измерения: непосредственное, и при небольшом разбавлении раствора.

Часто для выражения концентрации (например, серной кислоты в электролите аккумуляторных батарей) пользуются просто их плотностью. Распространены ареометры (денсиметры, плотномеры), предназначенные для определения концентрации растворов веществ.

Пример. Зависимость плотности растворов H2SO4 от её массовой доли в водном растворе при 25 °C

ω, % 5 10 15 20 30 40 50 60 70 80 90 95
ρ H2SO4, г/мл 1,032 1,066 1,102 1,139 1,219 1,303 1,395 1,498 1,611 1,727 1,814 1,834

Объёмная доля

Основная статья: Объёмная доля

Объёмная доля — отношение объёма растворённого вещества к объёму раствора. Объёмная доля измеряется в долях единицы или в процентах.

,

где:

  • V1 — объём растворённого вещества, л;
  • V — общий объём раствора, л.

Как и было указано выше, существуют ареометры, предназначенные для определения концентрации растворов определённых веществ. Такие ареометры проградуированы не в значениях плотности, а непосредственно концентрации раствора. Для распространённых растворов этилового спирта, концентрация которых обычно выражается в объёмных процентах, такие ареометры получили название спиртомеров или андрометров.

Молярность (молярная объёмная концентрация)

Молярная концентрация — количество растворённого вещества (число молей) в единице объёма раствора. Молярная концентрация в системе СИ измеряется в моль/м³, однако на практике её гораздо чаще выражают в моль/л или ммоль/л. Также распространено выражение в «молярности». Возможно другое обозначение молярной концентрации , которое принято обозначать М. Так, раствор с концентрацией 0,5 моль/л называют 0,5-молярным. Примечание: единица «моль» не склоняется по падежам. После цифры пишут «моль», подобно тому, как после цифры пишут «см», «кг» и т. д.

,

где:

  • ν — количество растворённого вещества, моль;
  • V — общий объём раствора, л.

Нормальная концентрация (мольная концентрация эквивалента, или просто «нормальность»)

Нормальная концентрация — количество эквивалентов данного вещества в 1 литре раствора. Нормальную концентрацию выражают в моль-экв/л или г-экв/л (имеется в виду моль эквивалентов). Для записи концентрации таких растворов используют сокращения «н» или «N». Например, раствор содержащий 0,1 моль-экв/л, называют децинормальным и записывают как 0,1 н.

,

где:

  • ν — количество растворённого вещества, моль;
  • V — общий объём раствора, л;
  • z — число эквивалентности (фактор эквивалентности ).

Нормальная концентрация может отличаться в зависимости от реакции, в которой участвует вещество. Например, одномолярный раствор H2SO4 будет однонормальным, если он предназначается для реакции со щёлочью с образованием гидросульфата калия KHSO4, и двухнормальным в реакции с образованием K2SO4.

Мольная (молярная) доля

Мольная доля — отношение количества молей данного компонента к общему количеству молей всех компонентов. Мольную долю выражают в долях единицы.

,

где:

  • νi — количество i-го компонента, моль;
  • n — число компонентов;

Моляльность (молярная весовая концентрация, моляльная концентрация)

Моляльность — количество растворённого вещества (число моль) в 1000 г растворителя. Измеряется в молях на кг, также распространено выражение в «моляльности». Так, раствор с концентрацией 0,5 моль/кг называют 0,5-мольным.

,

где:

  • ν — количество растворённого вещества, моль;
  • m2 — масса растворителя, кг.

Следует обратить особое внимание, что несмотря на сходство названий, молярная концентрация и моляльность — величины различные. Прежде всего, в отличие от молярной концентрации, при выражении концентрации в моляльности расчёт ведут на массу растворителя, а не на объём раствора. Моляльность, в отличие от молярной концентрации, не зависит от температуры.

Титр раствора

Основная статья: Титр раствора

Титр раствора — масса растворённого вещества в 1 мл раствора.

,

где:

  • m1 — масса растворённого вещества, г;
  • V — общий объём раствора, мл;

В аналитической химии обычно концентрацию титранта пересчитывают применительно к конкретной реакции титрования таким образом, чтобы объём использованного титранта непосредственного показывал массу определяемого вещества; то есть титр раствора показывает, какой массе определяемого вещества (в граммах) соответствует 1 мл титрованного раствора.

Весообъёмные проценты

Соответствуют отношению массы одной части вещества (например, 1 г) к 100 частям объёма раствора (например, к 100 мл). Этот способ выражения используют, например, в спектрофотометрии, если неизвестна молярная масса вещества или если неизвестен состав смеси, а также по традиции в фармакопейном анализе.

Другие способы выражения концентрации растворов

Существуют и другие, распространённые в определённых областях знаний или технологиях, методы выражения концентрации. Например, в фотометрии часто используют массовую концентрацию, равную массе растворённого вещества в 1 л раствора. При приготовлении растворов кислот часто указывают, сколько объёмных частей воды приходится на одну объёмную часть концентрированной кислоты (например, 1:3). Концентрация загрязнений в воздухе может выражаться в частях на миллион (ppm). Иногда используют также отношение масс (отношение массы растворённого вещества к массе растворителя) и отношение объёмов (аналогично, отношение объёма растворяемого вещества к объёму растворителя).

Применимость способов выражения концентрации растворов, их свойства

В связи с тем, что моляльность, массовая доля, мольная доля не включают в себя значения объёмов, концентрация таких растворов остаётся неизменной при изменении температуры. Молярность, объёмная доля, титр, нормальность изменяются при изменении температуры, так как при этом изменяется плотность растворов. Именно моляльность используется в формулах повышения температуры кипения и понижения температуры замерзания растворов.

Разные виды выражения концентрации растворов применяются в разных сферах деятельности, в соответствии с удобством применения и приготовления растворов заданных концентраций. Так, титр раствора удобен в аналитической химии для волюмометрии (титриметрического анализа) и т. п.

Формулы перехода от одних выражений концентраций растворов к другим

От массовой доли к молярности:

,

где:

  • ρ — плотность раствора, г/л;
  • ω — массовая доля растворенного вещества в долях от 1;
  • M1 — молярная масса растворенного вещества, г/моль.

От молярности к нормальности:

,

где:

  • M — молярность, моль/л;
  • z — число эквивалентности.

От массовой доли к титру:

,

где:

  • ρ — плотность раствора, г/л;
  • ω — массовая доля растворенного вещества в долях от 1;

От молярности к титру:

,

где:

  • M — молярность, моль/л;
  • M1 — молярная масса растворенного вещества, г/моль.

От молярности к моляльности:

,

где:

  • M — молярность, моль/л;
  • ρ — плотность раствора, г/мл;
  • M1 — молярная масса растворенного вещества, г/моль.

От моляльности к мольной доле:

,

где:

  • mi — моляльность, моль/кг;
  • M2 — молярная масса растворителя, г/моль.

Наиболее распространённые единицы

Эта статья содержит незавершённый перевод с английского языка. Вы можете помочь проекту, переведя её до конца.

Часто используемые единицы

Измеряемая величина Запись Формула Типичная единица
Атомный процент/Атомная доля (A) или at.% %
Атомный процент (B) at.% %
Массовый процент (доля) или wt% %
Mass-volume percentage — % though strictly %g/mL
Volume-volume percentage — %
Молярность M mol/L (or M or mol/dm³)
Molinity — mol/kg
Моляльность m mol/kg (or m**)
Мольная доля Χ (chi) (decimal)
Formal F mol/L (or F)
Нормальность N N
Частей на сто (Parts per hundred) % (or pph) da.g/kg
Частей на тысячу (Parts per thousand) ‰ (or ppt*) g/kg
Частей на миллион ppm mg/kg
Частей на миллиард (Parts per billion) ppb µg/kg
Parts per trillion ppt* ng/kg
Parts per quadrillion ppq pg/kg

Примечания

  1. Способы приготовления растворов на МедКурс.Ru
  2. Бернштейн И. Я., Каминский Ю. Л. Спектрофотометрический анализ в органической химии. — 2-е изд. — Ленинград: Химия, 1986. — с. 5

ОБОЗНАЧЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРОВ И ИХ ПРОПИСЫВАНИЕ

⇐ ПредыдущаяСтр 38 из 116

Свойства растворов зависят от соотношения между количествами их составных частей, то есть от концентрации, под которой понимают количество лекарственного средства, растворенного в определенном количестве растворителя. Концентрацию растворов выражают различными единицами: весовыми процентами, молярностью, нормальностью, моляльностью и т. п.

В рецептах концентрацию растворов обозначают следующими способами:

1. Указывают концентрацию лекарственного вещества в процентах (которая показывает весовое количество растворенного вещества в граммах в 100 мл раствора).

Rp.: Solutionis Kalii iodidi 2 % 200 ml

Da. Signa.

2.Указывают количества лекарственного вещества и растворителя.

Rp.: Kalii iodidi 4,0

Aquae purificatae 200 ml

Misce. Da. Signa.

3. Указывают количество лекарственного вещества и общий объем раствора, который достигается добавлением прописанного растворителя (обозначается с помощью лат. ad — до).

Rp.: Kalii iodidi 4,0

Aquae purificatae ad 200 ml

Misce. Da. Signa.

4. Указывают отношение количества прописанного лекарственного вещества к общему количеству получаемого раствора с помощью лат. ех — из.

Rp.: Solutionis Kalii iodidi ex 4,0 — 200 ml

Da. Signa.

Несмотря на разные способы прописывания растворов калия йоди-да, его объем равен 200 мл, количество лекарственного вещества составляет 4,0 г.

5. Указывают степень разведения лекарственного вещества, например, 1:1000, 1:5000, 1:10000 и объем этого раствора.

Rp.: Solutionis Furacilini (1:5000) — 200 ml

Da. Signa.

Из всех приведенных способов чаще всего применяется способ обозначения концентрации раствора в процентах.

ВОДНЫЕ РАСТВОРЫ

При приготовлении водных растворов и других жидких лекарственных форм нужно точно придерживаться правил, приведенных выше. Приготовление растворов. Для приготовления жидких лекарственных форм используют лекарственные средства фармакопейного качества. Если лекарственное вещество в ГФ указано в кристаллическом и обезвоженном виде, то используют вещество в кристаллическом виде. В зависимости от свойств лекарственных веществ, их растворимости, устойчивости и назначения растворов различают несколько способов их приготовления.

Растворы с легкорастворимыми лекарственными веществами.Растворение подавляющего большинства твердых веществ носит самопроизвольный характер, особенно в тех случаях, когда в прописанных растворах концентрация лекарственных веществ далека от предела растворимости.

При расчете количества воды очищенной учитывают процентное содержание лекарственного вещества (или суммы веществ). Если растворы готовят в концентрации до 3 %, то воды, берут по объему столько, сколько прописано раствора в рецепте, так как при растворении небольшое количество лекарственного вещества существенно не изменяет объем раствора. Например:

Rp.: Solutionis Analgini 2 % — 150 ml

Da. Signa. По 1 столовой ложке 3 раза в день

Микстура-раствор с хорошо растворимым сильнодействующим лекарственным веществом, выписанным в количестве до 3 %.

Если в растворах для внутреннего применения прописаны ядовитые и сильнодействующие вещества, то прежде всего обращают внимание на правильность их дозировки.

Расчет: Анальгина 3,0 г

2,0 — 100 мл

х — 150 мл

Воды очищенной 200 мл

Проверка доз: Объем раствора — 150 мл

число приемов — 150 : 15 = 10

л.р.д. 3,0 : 10 = 0,3 г

в.р.д. = 1,0 г

л.с.д. 0,3 * 3 = 0,9 г

в.с.д. = 3,0 г

Дозы не завышены

В подставку отмеривают 150 мл воды очищенной. Отвешивают 3,0 г анальгина, высыпают в подставку и растворяют. Процеживают во флакон для отпуска. Укупоривают и оформляют.

Растворы в концентрации выше 3 % готовят в мерной посуде или рассчитывают количество воды с помощью коэффициентов увеличения объема (см. приложение 2 к приказу МЗ Украины М 197 от 07.09.93 г.).

· Коэффициент увеличения объема (мл/г) показывает прирост объема раствора (мл) при растворении 1,0 г вещества при 20 °С.

Rp.: Solutionis Magnesii sulfatis 20 % — 150 ml

Da. Signa. По 1 столовой ложке 3 раза в день

Микстура-раствор с хорошо растворимым лекарственным веществом магния сульфатом (кристаллогидрат), выписанным в количестве свыше 3 % . Измельчать магния сульфат предварительно не требуется, так как он легко растворим в воде.

Технология раствора с использованием мерной посуды. В мерный цилиндр помещают примерно 80 мл воды очищенной. На ВР-100 отвешивают 30,0 г магния сульфата, высыпают в цилиндр и перемешивают до полного растворения с помощью стеклянной палочки. Затем доводят раствор до объема 150 мл. Процеживают в заранее подобранный флакон и соответственно оформляют к отпуску.

ППК

Дата № рецепта

Magnesii sulfatis 30,0

Aquae purificatae ad 150 ml

Vобщ. = 150 ml

Приготовил: (подпись)

Проверил: (подпись)

Технология раствора с использованием коэффициента увеличения объема (КУО). Для магния сульфата КУО равен 0,50.

Расчет: Магния сульфата 30,0 г

Воды очищенной 150 мл — (30,0*0,50) = 135 мл В подставку отмеривают 135 мл воды очищенной, в которой растворяют 30,0 г магния сульфата, процеживают во флакон для отпуска и оформляют.

ППК

Дата № рецепта

Aquae purificatae 135 ml

Magnesii sulfatis 30,0

Vобщ.= 150 ml

Приготовил: (подпись)

Проверил: (подпись)

Исключением из этого правила является раствор натрия тиосульфата 60 %-ный, применяемый для лечения чесотки.

Rp.: Solutionis Natrii thiosulfatis 60 % — 100 ml

D.S. Наружное (раствор № 1)

Пропись этого раствора — авторская, поэтому его готовят по массе (60,0 г + 40,0 г) = 100,0 г. Если необходимо приготовить 100 мл раствора в массо-объемной концентрации, следует произвести определенные расчеты. 100,0 г 60 %-ного раствора натрия тиосульфата занимает объем 73,5 мл, поэтому для приготовления 100 мл раствора следует взять натрия тиосульфата 81,63 г:

60,0 -73 5 мл

х — 100 мл

В мерной посуде в части воды растворяют 81,63 г натрия тиосульфата и объем раствора доводят водой до 100 мл (или готовят с учетом КУО натрия тиосульфата: 100 — (81,63 · 0,51) = 58 мл).

Запрещается готовить раствор путем растворения 60,0 г натрия тиосульфата и доведением полученного раствора до объема 100 мл, так как массо-объемная концентрация лекарственного вещества в растворе составит только 46,37 % .

Особые случаи приготовления растворов. Эта группа растворов достаточно обширна. Приготовление каждого из них имеет свои особенности.

Растворы с медленно растворимыми лекарственными веществами. Медленная растворимость лекарственных веществ в воде может быть обусловлена различными факторами: прочностью кристаллической решетки, малой скоростью диффузии тяжелых ионов или относительно плохой смачиваемостью лекарственного вещества растворителем. Для ускорения растворения используют дополнительные технологические приемы: растворение в горячем растворителе или измельчение в ступке.

К медленно растворяющимся в холодной воде относятся термостойкие лекарственные вещества: кислота борная, натрия тетрабо-рат, квасцы алюмокалиевые, кофеин, кальция глюконат, меди сульфат, этакридина лактат, фурацилин и др.

Rp.: Solutionis Acidi borici 2 % — 200 ml

Da. Signa. Для полоскания полости рта

1,0 г кислоты борной растворяется в 25 мл холодной воды и в 4 мл кипящей воды, поэтому ее растворяют в горячей воде при взбалтывании. Мерным цилиндром отмеривают 200 мл горячей воды, переливают в подставку и растворяют при перемешивании 4,0 г кислоты борной. Раствор после охлаждения процеживают во флакон для отпуска.

Rp.: Solutionis Cupri sulfatis 3 % — 200 ml

Da. Signa. Для спринцеваний

Раствор для наружного применения с медленно растворимым крупнокристаллическим лекарственным веществом. Растворимость меди сульфата в воде хорошая 1:3. Однако, вследствие плохой смачиваемости водой кристаллов (вещество крупнокристаллическое) растворение ускоряют растиранием в ступке с водой.

В подставку отмеривают 200 мл воды. В ступку помещают 6,0 г меди сульфата и растворяют при растирании с частью воды, затем добавляют оставшуюся воду. Раствор предназначен для спринцевания, поэтому его фильтруют во флакон для отпуска. Флакон укупоривают и оформляют к отпуску.

Rp.: Solutionis Furacilini (1:5000) — 250 ml

Da. Signa. Для полоскания

Раствор для наружного применения с малорастворимым в воде (1:4200) веществом. Растворы фурацилина готовят на изотоническом растворе натрия хлорида (0,9 %), усиливающем фармакологическое действие фурацилина.

В колбу из термостойкого стекла отмеривают 250 мл воды очищенной, добавляют 2,25 г натрия хлорида и 0,05 г фурацилина (отвешенного с учетом правил для красящих веществ). Содержимое нагревают в колбе до полного растворения фурацилина и процеживают во флакон для отпуска. Оформляют к отпуску.

Растворы кодеина. Кодеин медленно и малорастворим в холодной воде очищенной (1:150), растворим в горячей (1:17), легкорастворим в 90 % спирте (1:2,5), в разведенных кислотах, поэтому приготовление его растворов имеет свои особенности. Например, при приготовлении 100 мл 1 %-ного раствора кодеина 1,0 г вещества растворяют в 3 мл 95 % этилового спирта (в мерном цилиндре или колбе) путем легкого взбалтывания. Спиртовой раствор разбавляют водой очищенной до получения объема 100 мл. При необходимости процеживают. Полученный раствор можно хранить в течение 10 дней.

Растворы кальция глюконата. Кальция глюконат трудно и медленно растворяется в холодной воде (1:50), легко — в кипящей (1:5), практически не растворим в этиловом спирте. Растворы готовят 5—10 %-ной концентрации, применяя особые технологические приемы, так как при нагревании он может образовывать устойчивые пересыщенные растворы. Для очистки растворов кальция глюконата добавляют активированный уголь в количестве 3—5 % от массы вещества.

Rp.: Solutionis Calcii gluconatis 5 % — 100 ml

Da. Signa. По 1 чайной ложке 2—3 раза в день перед едой

В колбу из термостойкого стекла помещают 5,0 г кальция глюконата, добавляют 97,5 мл воды очищенной и нагревают до полного растворения вещества. К раствору добавляют 0,25 г измельченного активированного угля (1 таблетку карболена) и кипятят на слабом огне в течение 10 минут, несколько раз взбалтывая содержимое колбы.

Раствор фильтруют горячим через бумажный фильтр. После охлаждения (20 °С) полученный раствор доводят до объема 100 мл, проверяют на прозрачность (раствор должен быть бесцветным) и переливают во флакон, который укупоривают и оформляют к отпуску.

Растворы ртути дихлорида. Применяется как сильное антисептическое средство в виде 0,1 %-ного раствора на кожу и 0,1—0,2 %-ного раствора на слизистые оболочки. Сулема медленно растворяется в холодной воде (1:18,5), при нагревании ее растворимость повышается (1:3).

Rp.: Solutionis Hydrargyri dichloridi (1:1000) — 200 ml

Da. Signa. Для дезинфекции кожи

Раствор для наружного применения с особо ядовитым медленно растворимым в воде веществом. Обращают внимание на оформление рецепта и лекарственного препарата.

В подставку отмеривают 200 мл теплой очищенной воды, растворяют 0,2 г ртути дихлорида (сулемы), отвешенной по правилам отвешивания ядовитых лекарственных веществ, подкрашивают раствором эозина (1 %) и процеживают сквозь вату во флакон для отпуска. Укупоривают, опечатывают сургучной печатью, приклеивают этикетки «Яд» (с изображением черепа со скрещенными костями), «Обращаться с осторожностью», «0,1 % раствор ртути дихлорида». На сигнатуре делают отметку о том, что раствор подкрашен эозином.

При приготовлении растворов очень малой концентрации ртути дихлорид лучше растворить вначале в пробирке в небольшом количестве воды (при нагревании), а при приготовлении более концентрированных растворов, предназначенных для дезинфекции, рекомендуется добавлять равное количество натрия хлорида. Добавление натрия хлорида несколько снижает дезинфицирующие свойства раствора, но при этом исчезает кислая реакция раствора и предупреждается выпадение основных солей, которые могут образовываться в результате гидролиза ртути дихлорида.

В аптеках для ускорения работы часто пользуются концентрированным раствором ртути дихлорида (1:10), который содержит одинаковое количество вещества, натрия хлорида и эозина. Раствор можно готовить также путем растворения таблеток, которые выпускаются массой по 0,5 и 1,0 г, содержат смесь равных количеств ртути дихлорида и натрия хлорида, подкрашенных эозином. В ГФ X имеется пропись таблеток для приготовления растворов сулемы для наружного применения следующего состава:

Ртути дихлорида 0,5 или 1,0 г

Натрия хлорида 0,5 или 1,0 г

Эозина — достаточное количество

Концентрированный раствор и таблетки ртути дихлорида также должны храниться в шкафу для ядовитых веществ. Растворы фенола.

Rp.: Solutionis Phenoli puri 2 % — 100 ml

Da. Signa. Для промывания

Раствор для наружного применения с пахучим лекарственным веществом. Фенол кристаллический (кислота карболовая) очень медленно растворяется в воде. Для удобства приготовления его водных растворов исходят из жидкого фенола (Phenolum purum liquefaction), который готовится путем добавления к 100,0 г фенола, расплавленного на водяной бане, 10 мл воды. Исходя из этого, жидкого фенола берут на 10 % больше, чем кристаллического. По приведенному рецепту для приготовления раствора отмеривают 97,8 мл воды и добавляют 2,2 мл жидкого фенола.

Фенол в чистом виде или в растворах с концентрацией выше 5 % отпускают с этикетками «Обращаться с осторожностью», «Кислота карболовая».

Растворы с лекарственными средствами — сильными окислителями. Серебра нитрат и калия перманганат — сильные окислители. Они легко разрушаются в присутствии органических веществ, в частности, при фильтровании растворов. Кроме того, фильтровальная бумага значительно адсорбирует ионы серебра (до 3 мг на 1,0 г бумаги). Поэтому окислители лучше растворять в предварительно профильтрованной или процеженной воде, а при необходимости фильтровать через стеклянный фильтр № 1 или № 2. Установлено, что разрушение окислителей снижается с уменьшением концентрации растворов (до 5 %) и особенно, если фильтр и вату предварительно промыть горячей водой, то концентрация существенно не изменяется.

Rp.: Solutionis Kalii permanganatis 0,1 % — 300 ml

Da. Signa. Для промывания ран

В предварительно подготовленный флакон для отпуска оранжевого стекла отмеривают 300 мл свежеперегнанной профильтрованной воды очищенной и растворяют в ней 0,3 г калия перманганата, осторожно отвешенного на ВР-1 на кружочке пергаментной бумаги (красящее вещество; пыль калия перманганата раздражает носоглотку). После полного растворения вещества раствор оформляют к отпуску в темном флаконе (во избежание активации процесса восстановления).

Важное условие получения устойчивых растворов — применение доброкачественной воды очищенной, не содержащей органических веществ. Необходимо применять только свежеперегнанную воду. Вода, хранившаяся более суток, часто оказывается загрязненной микроорганизмами и продуктами их жизнедеятельности, обладающими восстановительной способностью.

Если калия перманганат прописан в виде концентрированного раствора (3, 4, 5 %), то для ускорения растворения его осторожно растирают в ступке с частью теплой процеженной очищенной воды, а затем добавляют остальное количество растворителя.

Rp.: Argenti nitratis 0,12 г

Aquae purificatae 200 ml

Da in vitro nigro

Signa. По 1 столовой ложке 3 раза в день перед едой

Микстура — раствор с легко разлагающимся ядовитыми лекарственным веществом. Необходимо проверить разовую и суточную дозы.

Во флакон для отпуска темного стекла отмеривают 200 мл профильтрованной воды очищенной и растворяют в ней 0,12 г серебра нитрата. В случае загрязнения раствор профильтровывают через стеклянный фильтр № 1. При отсутствии стеклянного фильтра можно процедить раствор через ватный тампон, тщательно промытый горячей водой. Растворы серебра нитрата отпускают в опечатанном виде с этикеткой «Обращаться с осторожностью». Отпуск растворов с концентрацией выше 2 % производится только в руки врача или по его доверенности. При приготовлении соблюдают все правила работы с ядовитыми веществами. Оформляют сигнатурой (с надписью «Для внутреннего употребления»).

Растворы с лекарственными веществами, образующими растворимые соли. Растворы йода. Кристаллический йод растворим в воде 1:5000. Для медицинских целей применяются растворы йода с концентрацией не менее 1 %. Для получения более концентрированных растворов используют способность йода образовывать легкорастворимые комплексные соединения с калия или натрия йоди-дами (образуются периодиды). Наиболее распространенные в медицинской практике растворы Люголя: 5 % -ный — для внутреннего и 1 %-ный — для наружного применения (табл. 16).

Если в рецепте калия иодид не указан то его добавляют в двойном количестве по отношению к массе прописанного йода.

Состав водных растворов Люголя (мануальные прописи)

Наименование Количество вещества, г
Для внутреннего применения Для наружного применения
Йода кристаллического 1,0 1,0
Калия йодида 2,0 2,0
Воды очищенной До 20 мл До 100 мл

В аптеках наиболее часто готовят водный и глицериновый растворы Люголя. Водные растворы применяют внутрь по 5—10 капель на молоке для лечения и профилактики эндемического зоба и других заболеваний, а также наружно для смазывания слизистой оболочки глотки, гортани; глицериновые растворы йода применяют только наружно.

Rp.: Solutionis Lugoli 20 ml

Da. Signa. По 7 капель З раза в день после еды на молоке

Йод — сильнодействующее вещество. В ГФ X приведены высшая разовая и суточная дозы для 5 % -ного спиртового раствора йода в каплях. В таблице капель приведены данные только для 5 % -ного спиртового раствора йода (1,0 г — 49 кап.; 1 мл — 48 кап.). Поскольку в рецепте выписан водный раствор йода, необходимо найти соотношение между количеством капель в водном и спиртовом растворах йода.

1 г 5 % спирт, р-ра йода – 49 капель

1 г 5% водн. р-ра йода – 20 капель

20 кап. 5 % водн р.ра йода соответствует 49 кап. 5 % спирт р.ра йода

1 кап. 5 % водн_ р.ра йода — х кап. 5 % спирт р.ра йода

1 кап. 5 % водн р ра йода — 2,45 кап. 5 % спирт. р.ра йода

Исходя из этого соотношения проверяют дозы:

л.р.д.: 7 · 2,45 = 17,5 кап. 5% спирт, р-ра иода

л.с.д.: 17,5 · 3 = 51,45 кап.5 % спирт, р-ра иода

в.р.д. — 20 кап.;

в.с.д. — 60 кап.

Дозы не завышены

Расчет: Йода 1,0

Калия йодида 2,0

Воды очищенной с учетом КУО йода в р-ре калия йодида = 0,23

КУОкалия йодида = 0,25

20 — (0,23 + 0,25 • 2) = 19,3 мл.

В данном случае коэффициент увеличения объема можно не учитывать, так как на объем 20 мл допустимое отклонение составляет ± 4 %.

Отвешивают 2,0 г калия йодида, помещают во флакон для отпуска и растворяют приблизительно в 2 мл воды очищенной (растворимость 1:0,75), предварительно отмеренной во флакон для отпуска (20 мл). На кружочке пергаментной бумаги отвешивают 1,0 г йода и высыпают в подставку. Вследствие летучести йода и способности его паров действовать на металл (призмы и коромысло весов) взвешивание должно производиться по возможности быстро. Чашки весов после отвешивания йода вытирают ватой, смоченной крепким спиртом (для удаления остатков йода, пары которого ядовиты). После полного растворения кристаллического йода в концентрированном растворе калия йодида добавляют весь растворитель и при необходимости раствор процеживают через небольшой ватный тампон во флакон для отпуска из оранжевого стекла, укупоривают резиновой или полиэтиленовой пробкой.

Растворы осарсола. Осарсол — препарат мышьяка. Очень малорастворим вводе, легко — в растворе натрия гидрокарбоната. В данном случае в результате реакции нейтрализации образуется водорастворимая соль осарсола. Если натрия гидрокарбонат в рецепте не указан, то его добавляют из расчета 0,61 г на 1,0 г осарсола.

Rp.: Osarsoli 1,5

Iodi 0,06

Kalii iodidi 0,3

Natrii hydrocarbonatis 4,0

Glycerini 15,0

Aquae purificatae 15 ml

Misce. Da. Signa. Для влагалищных тампонов

Натрия гидрокарбонат растворяют в воде ик раствору добавляют осарсол при постоянном взбалтывании (соблюдая правила работы сядовитыми веществами). Калия йодид растворяют в нескольких каплях воды, исходя из его растворимости (1 : 0,75). В концентрированном растворе калия йодида растворяют йод, добавляют глицерин и затем раствор осарсола. Оформляют к отпуску в соответствии с правилами.

Растворы с лекарственными веществами, взаимно ухудшающими растворимость.Известно, что растворение твердых веществ может сопровождаться химическим изменением с образованием новых веществ.

Rp.: Natrii benzoatis 4,0

Solutionis Calcii chloridi 5 % — 150 ml

Misce. Da. Signa. По 1 столовой ложке 3 раза в день

В процессе приготовления микстуры по общим правилам образуется осадок плохо растворимого в воде кальция бензоата. Поэтому готовят данный лекарственный препарат раздельно в двух подставках, смешивая рассчитанные количества воды и концентрированных растворов, после чего оба раствора сливают во флакон для отпуска — получается прозрачный раствор.

Концентрация смеси

Концентра́ция или до́ля компонента смеси — величина, количественно характеризующая содержание компонента относительно всей смеси. Терминология ИЮПАК под концентрацией компонента понимает четыре величины: соотношение молярного, или численного количества компонента, его массы, или объёма исключительно к объёму раствора (типичные единицы измерения — соответственно моль/л, л−1, г/л, и безразмерная величина). Долей компонента ИЮПАК называет безразмерное соотношение одной из трёх однотипных величин — массы, объёма или количества вещества. Однако в обиходе термин «концентрация» могут применять и для долей, не являющихся объёмными долями, а также к соотношениям, не описанным ИЮПАК. Оба термина могут применяться к любым смесям, включая механические смеси, но наиболее часто применяются к растворам.

Можно выделить несколько типов математического описания: массовая концентрация, молярная концентрация, концентрация частиц и объемная концентрация.

Эти стаканы, содержащие красный краситель, демонстрируют качественные изменения концентрации. Растворы слева более разбавлены, по сравнению с более концентрированными растворами справа. Основная статья: Объёмная доля

Объёмная доля компонента — отношение объёма компонента к сумме объёмов компонентов до смешивания. Объёмная доля измеряется в долях единицы или в процентах.

ϕ B = V B ∑ V i {\displaystyle \phi _{\mathrm {B} }={\frac {V_{\mathrm {B} }}{\sum V_{i}}}} ,

где:

  • ϕ B {\displaystyle \phi _{\mathrm {B} }} — объёмная доля компонента B,
  • VB — объём компонента B;
  • ∑ V i {\displaystyle \sum V_{i}} — сумма объёмов всех компонентов до смешивания.

При смешивании жидкостей их суммарный объём может уменьшаться, поэтому не следует заменять сумму объёмов компонентов на объём смеси.

Как было указано выше, существуют ареометры, предназначенные для определения концентрации растворов определённых веществ. Такие ареометры проградуированы не в значениях плотности, а непосредственно концентрации раствора. Для распространённых растворов этилового спирта, концентрация которых обычно выражается в объёмных процентах, такие ареометры получили название спиртомеров или андрометров.

Молярная концентрация (молярность, мольность) — количество вещества (число молей) компонента в единице объёма смеси. Молярная концентрация в системе СИ измеряется в моль/м³, однако на практике её гораздо чаще выражают в моль/л или ммоль/л. Также используют выражение «в молярности». Возможно другое обозначение молярной концентрации, которое принято обозначать М. Так, раствор с концентрацией 0,5 моль/л называют 0,5-молярным, записывают «0,5 M».

По рекомендации ИЮПАК, обозначается буквой c {\displaystyle c} или {\displaystyle } , где B — вещество, концентрация которого указывается.

Примечание: После числа пишут «моль», подобно тому, как после числа пишут «см», «кг» и т. п., не склоняя по падежам.

c B = n B V {\displaystyle {c_{\mathrm {B} }}={\frac {n_{\mathrm {B} }}{V}}} ,

где:

  • n B {\displaystyle n_{\mathrm {B} }} — количество вещества компонента, моль;
  • V — общий объём смеси, л.

Нормальная концентрация (молярная концентрация эквивалента, «нормальность»)

Нормальная концентрация — количество эквивалентов данного вещества в 1 литре смеси. Нормальную концентрацию выражают в моль-экв/л или г-экв/л (имеется в виду моль эквивалентов). Для записи концентрации таких растворов используют сокращения «н» или «N». Например, раствор, содержащий 0,1 моль-экв/л, называют децинормальным и записывают как 0,1 н.

c ( f e q B ) = c ( ( 1 / z ) B ) = z ⋅ c B = z ⋅ n B V = 1 f e q ⋅ n B V {\displaystyle c(f_{eq}~\mathrm {B} )=c{\big (}(1/z)~\mathrm {B} {\big )}=z\cdot c_{\mathrm {B} }=z\cdot {\frac {n_{\mathrm {B} }}{V}}={\frac {1}{f_{eq}}}\cdot {\frac {n_{\mathrm {B} }}{V}}} ,

где:

  • n B {\displaystyle n_{\mathrm {B} }} — количество вещества компонента, моль;
  • V {\displaystyle V} — общий объём смеси, литров;
  • z {\displaystyle z} — число эквивалентности (фактор эквивалентности f e q = 1 / z {\displaystyle f_{eq}=1/z} ).

Нормальная концентрация может отличаться в зависимости от реакции, в которой участвует вещество. Например, одномолярный раствор H2SO4 будет однонормальным, если он предназначается для реакции со щёлочью с образованием гидросульфата калия KHSO4, и двухнормальным в реакции с образованием K2SO4.

Основная статья: Мольная доля

Мольная доля — отношение количества молей данного компонента к общему количеству молей всех компонентов. Мольную долю выражают в долях единицы. ИЮПАК рекомендует обозначать мольную долю буквой x {\displaystyle x} (а для газов — y {\displaystyle y} ), также в литературе встречаются обозначения χ {\displaystyle \chi } , X {\displaystyle X} .

x B = n B ∑ n i {\displaystyle x_{\mathrm {B} }={\frac {n_{\mathrm {B} }}{\sum n_{i}}}} ,

где:

  • x B {\displaystyle x_{\mathrm {B} }} — мольная доля компонента B;
  • n B {\displaystyle n_{\mathrm {B} }} — количество компонента B, моль;
  • ∑ n i {\displaystyle \sum n_{i}} — сумма количеств всех компонентов.

Мольная доля может использоваться, например, для количественного описания уровня загрязнений в воздухе, при этом её часто выражают в частях на миллион (ppm — от англ. parts per million). Однако, как и в случае с другими безразмерными величинами, во избежание путаницы, следует указывать величину, к которой относится указанное значение.

Массовая концентрация (Титр)

Основная статья: Массовая концентрация

Массовая концентрация — отношение массы растворённого вещества к объёму раствора. По рекомендации ИЮПАК, обозначается символом γ {\displaystyle \gamma } или ρ {\displaystyle \rho } .

ρ B = m B V {\displaystyle \rho _{\mathrm {B} }={\frac {m_{\mathrm {B} }}{V}}} .

где:

  • m B {\displaystyle m_{\mathrm {B} }} — масса растворённого вещества;
  • V {\displaystyle V} — общий объём раствора;

В аналитической химии используется понятие титр по растворённому или по определяемому веществу (обозначается буквой T {\displaystyle T} ).

Концентрация частиц

Основная статья: Концентрация частиц

По рекомендациям ИЮПАК концентрация частиц обозначается буквой C {\displaystyle C} , однако также часто встречается обозначение n {\displaystyle n} (не путать с количеством вещества).

C B = N B V = n B ⋅ N A V = c B ⋅ N A {\displaystyle C_{\mathrm {B} }={\frac {N_{\mathrm {B} }}{V}}={\frac {n_{\mathrm {B} }\cdot N_{\mathrm {A} }}{V}}=c_{\mathrm {B} }\cdot N_{\mathrm {A} }} ,

где:

  • N B {\displaystyle N_{\mathrm {B} }} — количество частиц,
  • V {\displaystyle V} — объём,
  • n B {\displaystyle {\ce {n_{\mathrm {B} }}}} — количество вещества B,
  • N A {\displaystyle N_{\mathrm {A} }} — постоянная Авогадро,
  • c B {\displaystyle c_{\mathrm {B} }} — молярная концентрация B.

Весообъёмные (массо-объёмные) проценты

Иногда встречается использование так называемых «весообъёмных процентов», которые соответствуют массовой концентрации вещества, где единица измерения г/(100 мл) заменена на процент. Этот способ выражения используют, например, в спектрофотометрии, если неизвестна молярная масса вещества или если неизвестен состав смеси, а также по традиции в фармакопейном анализе. Стоит отметить, что поскольку масса и объём имеют разные размерности, использование процентов для их соотношения формально некорректно. Также международное бюро мер и весов и ИЮПАК не рекомендуют добавлять дополнительные метки (например «% (m/m)» для обозначения массовой доли) к единицам измерения.

Другие способы выражения концентрации

Существуют и другие, распространённые в определённых областях знаний или технологиях, методы выражения концентрации. Например, при приготовлении растворов кислот в лабораторной практике часто указывают, сколько объёмных частей воды приходится на одну объёмную часть концентрированной кислоты (например, 1:3). Иногда используют также отношение масс (отношение массы растворённого вещества к массе растворителя) и отношение объёмов (аналогично, отношение объёма растворяемого вещества к объёму растворителя).

Формулы перехода от одних выражений концентраций к другим

В зависимости от выбранной формулы погрешность конвертации колеблется от нуля до некоторого знака после запятой.

От массовой доли к молярности

c B = ρ ⋅ ω B M ( B ) {\displaystyle c_{\mathrm {B} }={\frac {\rho \cdot \omega _{\mathrm {B} }}{M(\mathrm {B} )}}} ,

где:

  • c B {\displaystyle c_{\mathrm {B} }} — молярная концентрация вещества B
  • ρ {\displaystyle \rho } — плотность раствора;
  • ω B {\displaystyle \omega _{\mathrm {B} }} — массовая доля вещества B;
  • M ( B ) {\displaystyle M(\mathrm {B} )} — молярная масса вещества B.

Если плотность раствора выражена в г/мл, а молярная масса в г/моль, то для выражения ответа в моль/л выражение следует домножить на 1000 мл/л. Если массовая доля выражена в процентах, то выражение следует также разделить на 100 %.

От молярной концентрации к нормальной

c ( ( 1 / z ) B ) = c B ⋅ z {\displaystyle {c((1/z)~\mathrm {B} )}={c_{\mathrm {B} }}\cdot {z}} ,

где:

  • c B {\displaystyle {c_{\mathrm {B} }}} — молярная концентрация, моль/л;
  • z {\displaystyle z} — число эквивалентности.

От массовой доли к титру

T = ρ ⋅ ω {\displaystyle {T}={\rho }\cdot {\omega }} ,

где:

  • ρ {\displaystyle \rho } — плотность раствора, г/мл;
  • ω {\displaystyle \omega } — массовая доля растворённого вещества, в долях от 1;

От молярности к титру

T = c B ⋅ M {\displaystyle {T}={c_{\mathrm {B} }}\cdot {M}} ,

где:

  • c B {\displaystyle {c_{\mathrm {B} }}} — молярная концентрация;
  • M {\displaystyle M} — молярная масса растворённого вещества.

Если молярная концентрация выражена в моль/л, а молярная масса — в г/моль, то для выражения ответа в г/мл его следует разделить на 1000 мл/л.

От моляльности к мольной доле

x B = m B m B + 1 M ( A ) {\displaystyle x_{\mathrm {B} }={\frac {m_{\mathrm {B} }}{m_{\mathrm {B} }+{\frac {1}{M(\mathrm {A} )}}}}} ,

где:

  • m B {\displaystyle m_{\mathrm {B} }} — моляльность,
  • M ( A ) {\displaystyle M(\mathrm {A} )} — молярная масса растворителя.

Если моляльность выражена в моль/кг, а молярная масса растворителя в г/моль, то единицу в формуле следует представить как 1000 г/кг, чтобы слагаемые в знаменателе имели одинаковые единицы измерения.

  1. International Union of Pure and Applied Chemistry. concentration (англ.) // IUPAC Compendium of Chemical Terminology. — Research Triagle Park, NC: IUPAC. — ISBN 0967855098. — DOI:10.1351/goldbook.C01222.
  2. International Union of Pure and Applied Chemistry. fraction (англ.) // IUPAC Compendium of Chemical Terminology. — Research Triagle Park, NC: IUPAC. — ISBN 0967855098. — DOI:10.1351/goldbook.F02494.
  3. IUPAC Gold Book internet edition: «concentration».
  4. International Union of Pure and Applied Chemistry. IUPAC Gold Book — mass fraction, w (англ.). goldbook.iupac.org. Дата обращения 11 декабря 2018.
  5. 1 2 Z. Sobecka, W. Choiński, P. Majorek. Dictionary of Chemistry and Chemical Technology: In Six Languages: English / German / Spanish / French / Polish / Russian. — Elsevier, 2013-09-24. — С. 641. — 1334 с. — ISBN 9781483284439.
  6. International Union of Pure and Applied Chemistry. IUPAC Gold Book — amount concentration, c (англ.). goldbook.iupac.org. Дата обращения 11 декабря 2018.
  7. International Union of Pure and Applied Chemistry. IUPAC Gold Book — amount fraction, x ( y for gaseous mixtures) (англ.). goldbook.iupac.org. Дата обращения 11 декабря 2018.
  8. International Union of Pure and Applied Chemistry. IUPAC Gold Book — mass concentration, γ, ρ (англ.). goldbook.iupac.org. Дата обращения 16 декабря 2018.
  9. International Union of Pure and Applied Chemistry. IUPAC Gold Book — number concentration, C,n (англ.). goldbook.iupac.org. Дата обращения 11 декабря 2018.
  10. Способы приготовления растворов на МедКурс. Ru
  11. Бернштейн И. Я., Каминский Ю. Л. Спектрофотометрический анализ в органической химии. — 2-е изд. — Ленинград: Химия, 1986. — с. 5
  12. The International System of Units (SI). www.bipm.org. Дата обращения 23 декабря 2018.
  13. Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry (недоступная ссылка). www.iupac.org. Дата обращения 23 декабря 2018. Архивировано 20 декабря 2016 года.

Словари и энциклопедии

Способы выражения концентрации растворов
Существуют различные способы выражения состава раствора. Наиболее часто используют массовую долю растворённого вещества, молярную и нормальную концентрацию.
Массовая доля растворённого вещества w(B) — это безразмерная величина, равная отношению массы растворённого вещества к общей массе раствора m:
w(B)= m(B) / m
Массовую долю растворённого вещества w(B) обычно выражают в долях единицы или в процентах. Например, массовая доля растворённого вещества — CaCl2 в воде равна 0,06 или 6%. Это означает,что в растворе хлорида кальция массой 100 г содержится хлорид кальция массой 6 г и вода массой 94 г.
Пример
Сколько грамм сульфата натрия и воды нужно для приготовления 300 г 5% раствора?
Решение
m(Na2SO4) = w(Na2SO4) / 100 = (5300) / 100 = 15 г

где w(Na2SO4) — массовая доля в %,
m — масса раствора в г
m(H2O) = 300 г — 15 г = 285 г.
Таким образом, для приготовления 300 г 5% раствора сульфата натрия надо взять 15 г Na2SO4 и 285 г воды.
Молярная концентрация C(B) показывает, сколько моль растворённого вещества содержится в 1 литре раствора.
C(B) = n(B) / V = m(B) / (M(B)V),

где М(B) — молярная масса растворенного вещества г/моль.
Молярная концентрация измеряется в моль/л и обозначается «M». Например, 2 MNaOH — двухмолярный раствор гидроксида натрия. Один литр такого раствора содержит 2 моль вещества или 80 г (M(NaOH) = 40 г/моль).
Пример
Какую массу хромата калия K2CrO4 нужно взять для приготовления 1,2 л 0,1 М раствора?
Решение M(K2CrO4) = C(K2CrO4)

V M(K2CrO4) = 0,1 моль/л 1,2 л 194 г/моль = 23,3 г.

Таким образом, для приготовления 1,2 л 0,1 М раствора нужно взять 23,3 г K2CrO4 и растворить в воде, а объём довести до 1,2 литра.
Концентрацию раствора можно выразить количеством молей растворённого вещества в 1000 г растворителя. Такое выражение концентрации называют моляльностью раствора.
Нормальность раствора обозначает число грамм-эквивалентов данного вещества в одном литре раствора или число миллиграмм-эквивалентов в одном миллилитре раствора.
Грамм — эквивалентом вещества называется количество граммов вещества, численно равное его эквиваленту. Для сложных веществ — это количество вещества, соответствующее прямо или косвенно при химических превращениях 1 грамму водорода или 8 граммам кислорода.
Эоснования = Моснования / число замещаемых в реакции гидроксильных групп
Экислоты = Мкислоты / число замещаемых в реакции атомов водорода
Эсоли = Мсоли / произведение числа катионов на его заряд
Пример
Вычислите значение грамм-эквивалента (г-экв.) серной кислоты, гидроксида кальция и сульфата алюминия.
Э H2SO4 = М H2SO4 / 2 = 98 / 2 = 49 г
Э Ca(OH)2 = М Ca(OH)2 / 2 = 74 / 2 = 37 г
Э Al2(SO4)3 = М Al2(SO4)3 / (23) = 342 / 2= 57 г

Величины нормальности обозначают буквой «Н». Например, децинормальный раствор серной кислоты обозначают «0,1 Н раствор H2SO4». Так как нормальность может быть определена только для данной реакции, то в разных реакциях величина нормальности одного и того же раствора может оказаться неодинаковой. Так, одномолярный раствор H2SO4 будет однонормальным, когда он предназначается для реакции со щёлочью с образованием гидросульфата NaHSO4, и двухнормальным в реакции с образованием Na2SO4.
Пример
Рассчитайте молярность и нормальность 70%-ного раствора H2SO4 (r = 1,615 г/мл).
Решение
Для вычисления молярности и нормальности надо знать число граммов H2SO4 в 1 л раствора. 70% -ный раствор H2SO4 содержит 70 г H2SO4 в 100 г раствора. Это весовое количество раствора занимает объём
V = 100 / 1,615 = 61,92 мл
Следовательно, в 1 л раствора содержится 701000 / 61,92 = 1130,49 г H2SO4

Отсюда молярность данного раствора равна: 1130,49 / М (H2SO4) =1130,49 / 98 =11,53 M
Нормальность этого раствора (считая, что кислота используется в реакции в качестве двухосновной) равна 1130,49 / 49 =23,06 H
Пересчет концентраций растворов из одних единиц в другие
При пересчете процентной концентрации в молярную и наоборот, необходимо помнить, что процентная концентрация рассчитывается на определенную массу раствора, а молярная и нормальная — на объем, поэтому для пересчета необходимо знать плотность раствора. Если мы обозначим: с — процентная концентрация; M — молярная концентрация; N — нормальная концентрация; э — эквивалентная масса, r — плотность раствора; m — мольная масса, то формулы для пересчета из процентной концентрации будут следующими:
M = (cp 10) / m

N = (cp 10) / э

Этими же формулами можно воспользоваться, если нужно пересчитать нормальную или молярную концентрацию на процентную.
Пример 1
Какова молярная и нормальная концентрация 12%-ного раствора серной кислоты, плотность которого р = 1,08 г/см3?
Решение
Мольная масса серной кислоты равна 98. Следовательно,
m(H2SO4) = 98 и э(H2SO4) = 98 : 2 = 49.
Подставляя необходимые значения в формулы, получим:
а) Молярная концентрация 12% раствора серной кислоты равна
M = (121,08 10) / 98 = 1,32 M

б) Нормальная концентрация 12% раствора серной кислоты равна
N = (121,08 10) / 49 = 2,64 H.

Иногда в лабораторной практике приходится пересчитывать молярную концентрацию в нормальную и наоборот. Если эквивалентная масса вещества равна мольной массе (Например, для HCl, KCl, KOH), то нормальная концентрация равна молярной концентрации. Так, 1 н. раствор соляной кислоты будет одновременно 1 M раствором. Однако для большинства соединений эквивалентная масса не равна мольной и, следовательно, нормальная концентрация растворов этих веществ не равна молярной концентрации.
Для пересчета из одной концентрации в другую можно использовать формулы:
M = (NЭ) / m

N = (Mm) / Э

Пример
Нормальная концентрация 1 М раствора серной кислоты N = (198) / 49 = 2 H.

Пример
Молярная концентрация 0,5 н. Na2CO3
M = (0,553) / 106 = 0,25 M.Упаривание, разбавление, концентрирование,

смешивание растворов
Имеется mг исходного раствора с массовой долей растворенного вещества w1 и плотностью r1.
Упаривание раствора
В результате упаривания исходного раствора его масса уменьшилась на Dm г. Определить массовую долю раствора после упаривания w2
Решение
Исходя из определения массовой доли, получим выражения для w1 и w2 (w2 > w1):
w1 = m1 / m
(где m1 — масса растворенного вещества в исходном растворе)
m1 = w1m

w2 = m1 / (m — Dm) = (w1m) / (m — Dm)

Пример
Упарили 60 г 5%-ного раствора сульфата меди до 50 г. Определите массовую долю соли в полученном растворе.
m = 60 г; Dm = 60 — 50 = 10 г; w1 = 5% (или 0,05)
w2 = (0,0560) / (60 — 10) = 3 / 50 = 0,06 (или 6%-ный)

Концентрирование раствора
Какую массу вещества (X г) надо дополнительно растворить в исходном растворе, чтобы приготовить раствор с массовой долей растворенного вещества w2?
Решение
Исходя из определения массовой доли, составим выражение для w1 и w2:
w1 = m1 / m2, (где m1 — масса вещества в исходном растворе).
m1 = w1m

w2 = (m1+x) / (m + x) = (w1m + x) / (m+x)

Решая полученное уравнение относительно х получаем:
w2m + w2 x = w1 m + x

w2m — w1 m = x — w2 x

(w2 — w1)

m = (1 — w2) x

x = ((w2 — w1)m) / (1 — w2)

Пример
Сколько граммов хлористого калия надо растворить в 90 г 8%-ного раствора этой соли, чтобы полученный раствор стал 10%-ным?
m = 90 г
w1 = 8% (или 0,08), w2 = 10% (или 0,1)
x = ((0,1 — 0,08) 90) / (1 — 0,1) = (0,02 90) / 0,9 = 2 г

Смешивание растворов с разными концентрациями
Смешали m1 граммов раствора №1 c массовой долей вещества w1 и m2 граммов раствора №2 c массовой долей вещества w2. Образовался раствор (№3) с массовой долей растворенного вещества w3. Как относятся друг к другу массы исходных растворов?
Решение
Пусть w1 > w2, тогда w1 > w3 > w2. Масса растворенного вещества в растворе №1 составляет w1

m1, в растворе №2 — w2 m2. Масса образовавшегося раствора (№3) — (m1 — m2). Сумма масс растворенного вещества в растворах №1 и №2 равна массе этого вещества в образовавшемся растворе (№3):

w 1m1 + w 2 m2 = w3 (m1 + m2)

w1m1 + w 2 m2 = w3 m1 + w3 m2

w 1m1 — w 3 m1 = w3 m2 — w2 m2

(w1- w3)m1 = (w3- w2) m2

m1 / m2 = (w3- w2 ) / (w1- w3)
Таким образом, массы смешиваемых растворов m1 и m2 обратно пропорциональны разностям массовых долей w1 и w2 смешиваемых растворов и массовой доли смеси w3. (Правило смешивания).
Для облегчения использования правила смешивания применяют правило креста :

w1
\ 		(w3 — w2)
/ 		m1
w3
/
w2 		\
(w1 — w3) 		m2

m1 / m2 = (w3 — w2) / (w1 — w3)
Для этого по диагонали из большего значения концентрации вычитают меньшую, получают (w1 — w3), w1 > w3 и (w3 — w2), w3 > w2. Затем составляют отношение масс исходных растворов m1 / m2 и вычисляют.
Пример
Определите массы исходных растворов с массовыми долями гидроксида натрия 5% и 40%, если при их смешивании образовался раствор массой 210 г с массовой долей гидроксида натрия 10%.

40%
\ 		5%
/ 		m1
10%
/
5% 		\
30% 		m2=210-m1

5 / 30 = m1 / (210 — m1)
1/6 = m1 / (210 — m1)
210 — m1 = 6m1
7m1 = 210
m1 =30 г; m2 = 210 — m1 = 210 — 30 = 180 г

Разбавление раствора
Исходя из определения массовой доли, получим выражения для значений массовых долей растворенного вещества в исходном растворе №1 (w1) и полученном растворе №2 (w2):
w1 = m1 / (r1V1) откуда V1= m1 /( w1 r1)

w2 = m2 / (r2V2)

m2 = w2r2 V2

Раствор №2 получают, разбавляя раствор №1, поэтому m1 = m2. В формулу для V1 следует подставить выражение для m2. Тогда
V1= (w2r2 V2) / (w1 r1)

m2 = w2 • r2 • V2

или

w1 • r1 • V1 = w2 • r2 • V2
m1(раствор) m2(раствор)

m1(раствор) / m2(раствор) = w2 / w1
При одном и том же количестве растворенного вещества массы растворов и их массовые доли обратно пропорциональны друг другу.
Пример
Определите массу 3%-ного раствора пероксида водорода, который можно получить разбавлением водой 50 г его 3%-ного раствора.
m1(раствор) / m2(раствор) = w2 / w1
50 / x = 3 / 30
3x = 50

Способы выражения концентрации растворов

Для количественной характеристики растворов используют понятие концентрации:

Концентрация – величина, выражающая относительное содержание данного компонента в системе (смеси, растворе).

Из концентраций растворов наибольшее применение в химии находят следующие:

Процентная концентрация растворов показывает число единиц массы растворенного вещества, содержащееся в 100 единицах массы раствора, и для его приготовления следует взять 12 единиц массы СаСl2 и 88 единиц массы растворителя.

Молярная концентрация раствора (молярность) – отношение количества этого вещества, содержащегося в растворе (в молях), к объему раствора:
,

где m – масса растворенного вещества, г; М – молярная масса растворенного вещества, г∙моль-1; V – объем раствора, л. Единица Си – моль∙м-3, обычно применяют моль∙л-1.

Молярным называется раствор, в 1л которого содержится 1 моль растворенного вещества.

Эквивалентная (нормальная) концентрация раствора (нормальность) – отношение числа эквивалентов вещества, содержащегося в растворе, к объему раствора:

где m – масса растворенного вещества; Мэкв – молярная масса эквивалента растворенного вещества.

Единица эквивалентной концентрации в СИ – моль∙м-3, обычно применяют моль∙л-1.

Молярная концентрация раствора (моляльность) определяется числом молей растворенного вещества в 1кг (1000г) растворителя. Единица моляльности раствора в СИ – моль∙кг-1, можно применять моль∙г-1.

Основная особенность моляльного способа выражения концентрации заключается в том, что моляльная концентрация раствора не зависит от температуры, поскольку для определения моляльности не привлекается объем.

Массовой долей растворенного вещества называют отношение массы растворенного вещества к общей массе раствора. Массовую долю обычно выражают в долях единицы и обозначают W.

Мольная доля – отношение числа молей данного вещества в растворе к общему числу молей веществ, образующих раствор.

Для приготовления растворов заданных концентраций должны проводиться соответствующие расчеты.

Пример 1. Какой массы кристаллогидрат ВаCl2∙2H2O надо взять для приготовления раствора объемом 0,5л, в котором массовая доля ВаСl2 составляет 0,1 (10%-ный раствор)?

Решение. Если W(BaCl2) =0,1 или 10%, то плотность раствора р=1,090г∙см-3 (из справочных таблиц). Тогда масса раствора BaCl2 заданного объема равна 500∙1,090=545,0 (г). Масса BaCl2 в этом растворе находится из пропорции:

m(BaCl2) – m(р-ра BaCl2)

10 г – 100 г

х г – 545 г

х = 54,5г

Масса кристаллогидрата:

m(BaCl2∙2H2O) – m(BaCl2)

244,2г – 208,4г

х г – 54,5г

х = 64,0 г

Пример 2. Какова масса KCl, содержащегося в 0,5л раствора, если молярная концентрация раствора 0,2 моль∙л-1?

Решение. Молярную концентрацию (моль∙л-1) выражают формулой:
, где m1 – масса растворенного вещества, г; M – молярная масса растворенного вещества, г∙моль-1; V – объем раствора, л.

M(KCl) = 74,5г∙моль-1. Масса KCl, содержащегося в растворе, равна m1=M∙V∙C=0,2∙0,5∙74,5=7,45г.

Пример 3. Определите эквивалентную концентрацию хлорида железа (3), если в 0,3л раствора содержится 32,44г PeCl3.

Решение. Эквивалентная концентрация (нормальность раствора) рассчитывается по формуле:

Молярная масса эквивалента PeCl3 равна:

Пример 4. В какой массе воды надо растворить 5,85г хлорида натрия, чтобы получить раствор, моляльность которого равна 0,3моль∙г-1.

Решение. Моляльность раствора рассчитывается по формуле:

где mр-ля – масса растворителя в г. Отсюда:

Пример 5.Вычисления, связанные с пересчетом концентраций растворов из одних единиц в другие.

Вычислите эквивалентную концентрацию, молярную концентрацию и моляльность раствора, в котором массовая доля СиSO4 равна 0,10. Плотность раствора 1107кг∙м-3.

Решение. Определим молярную массу и молярную массу эквивалента СиSO4.

M(СиSO4) = 160г∙моль-1; Мэкв(СиSO4) = 160/2=80г∙моль-1.

В 100 г раствора с ω(СиSO4)=0,1 содержится 10,0г СиSO4 и 90 г H2O. Следовательно, СМ раствора СиSO4 равна:

СМ и Сэкв относятся к 1 литру раствора: m=p∙V=1107∙10-3=1,107кг. В этой массе раствора содержится 1,107∙0,1=0,1107кг СиSO4, что составляет 110,7/159,61=0,693 моль или 0,693∙2=1,386экв.

Молярная концентрация и эквивалентная концентрация данного раствора соответственно равны 0,693 и 1,386моль∙л-1.

Пример 6. Расчеты, связанные с приготовлением разбавленных растворов из концентрированных.

Какой объем раствора азотной кислоты массовой долей HNO3 0,3(p=1180кг∙м-3) требуется для приготовления 20л 0,5 М раствора этой кислоты?

Решение. Сначала определяем массу азотной кислоты в 20л 0,5 М раствора:

М(HNO3) = 63г∙моль-1; mр.в-ва = 0,5∙63∙20=630г.

Так как ; Следовательно для приготовления 20л 0,5 М раствора HNO3, надо израсходовать всего 1,78л раствора азотной кислоты 30%-й концентрации.

Пример 7. Вычислите :а) массовую(процентную) (с,%); б) молярную концентрацию (см); молярную концентрацию эквивалента (сн); г) молярную (см) концентрацию раствора Н3РО4, полученного при растворении 18 г кислоты в 282 см3 воды, если плотность его 1,031г/см3. Чему равен титр Т этого раствора?

Решение: а) Массовая концентрация показывает число граммов (единиц массы) вещества, содержащееся в 100 г (единиц массы) раствора. Так как массу 282 см3 воды модно принять равной 282 г, то масса полученного раствора 18 + 282 = 300 г и, следовательно:

300 – 18

100 – с,%

б) молярная (мольно-объемная)% концентрация показывает число молей растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора. Масса 1 л раствора 1031 г. Массу кислоты в литре раствора находим из соотношения

300 – 18

1031 – х

Молярную концентрацию раствора получим делением числа граммов Н3РО4 в 1 л раствора на молярную массу Н3РО4 (97,99 г/моль):

см = 61,86/97,99 = 0,63 М.

в) молярная концентрация эквивалента (или нормальность)
показывает число эквивалентов растворенного вещества, содер­жащихся в 1 л раствора.

Так как эквивалентная масса Н3РО4 = М/ 3 = 97,99/3 = 32,66 г/моль, то

Cн = 61,86/32,66= 1,89 н.;

г) моляльная концентрация (или моляльность) показывает
число молей растворенного вещества, содержащихся в 1000 г
растворителя. Массу Н3РО4 в 1000 г растворителя находим из
соотношения

282 – 18

1000 – х

Отсюда см = 63,83/97,99 = 0,65 м.

Титром раствора называют число граммов растворенного вещества в 1 см3 (мл) раствора. Так как в 1 л раствора содержится 61,86 г кислоты, то Т=61,86/1000 = 0,06186 г/см3

Зная молярную концентрацию эквивалента и молярную массу эквивалента (тэ) растворенного вещества, титр легко найти по формуле

Т=снmэ/1000.

Пример 8.На нейтрализацию 50 см3 раствора кислоты израсходовано 25 см3′ 0,5 н. раствора щелочи. Чему равна молярная концентрация эквивалентов кислоты?

Решение. Так как вещества взаимодействуют между собой в эквивалентных соотношениях, то растворы равной молярной концентрации эквивалентов реагируют в равных объемах. При разных молярных концентрациях эквивалентов объемы растворов реагирующих веществ обратно пропорциональны их норма-льностям, т.е.

V1:V2 =CH2 : СН1 или V1∙СН1 =V2∙CH2

50 СН1 = 25 ∙ 0,5 откуда CH1 = 25 ∙0,5 / 50 = 0,25н

Пример 9.К 1 л 10%-ного раствора КОН (пл. 1,092 г/см3) прибавили 0,5 л 5%-ного раствора КОН (пл. 1,045 г/см3). Объем смеси довели до 2 л. Вычислите молярную концентрацию полученного раствора.

Решение. Масса одного литра 10%-ного раствора КОН равна 1092 г. В этом растворе содержится 1092 ∙10/100 = 109,2 г КОН. Масса 0,5 л 5%-ного раствора 1045 ∙ 0,5 = 522,5 г. В этом растворе содержится 522,5 ∙ 5/100 = 26,125г КОН.

В общем объеме полученного раствора (2 л) содержание КОН составляет 109,2 + 26,125 = 135,325 г. Отсюда молярная концент­рация раствора Cм=135,325/(2 ∙ 56,1) = 1,2 М, где 56,1 г/моль — молярная масса КОН.

Пример 10.Какой объем 96%-ной серной кислоты плотностью 1,84 г/см3 потребуется для приготовления 3 л 0,4 н. раствора?

Решение. Эквивалентная масса H2SO4 = М/2 = 98,08/2 = 49,04 г/моль. Для приготовления 3 л 0,4 н. раствора требуется 49,04∙0,4∙3= = 58,848 г H2SO4. Масса 1 см3 96%-ной кислоты 1,84 г. В этом растворе содержится 1,84 ∙ 96/100 = 1,766 г H2SO4.

Следовательно, для приготовления 3 л 0,4 н. раствора надо взять 58,848 : 1,766 = 33,32 см3 этой кислоты.