Întâlnim soluții de diferite substanțe în fiecare zi. Dar este puțin probabil ca fiecare dintre noi să realizeze cât de mare este rolul acestor sisteme. O mare parte din comportamentul lor a devenit clar astăzi printr-un studiu detaliat de-a lungul a mii de ani. În tot acest timp, au fost introduși mulți termeni care sunt de neînțeles pentru omul de rând. Una dintre ele este normalitatea soluției. Ce este? Acest lucru va fi discutat în articolul nostru. Să începem prin a ne arunca în trecut.
Istoricul cercetării
Primele minți strălucitoare care au început să studieze soluții au fost chimiști atât de cunoscuți precum Arrhenius, van't Hoff și Ostwald. Sub influența muncii lor, generațiile ulterioare de chimiști au început să se aprofundeze în studiul soluțiilor apoase și diluate. Desigur, au acumulat o cantitate uriașă de cunoștințe, dar soluțiile non-apoase au rămas fără atenție, care, apropo, joacă și ele un rol important atât în industrie, cât și în alte domenii ale vieții umane.
A existat o mulțime de neînțeles în teoria soluțiilor neapoase. De exemplu, dacă în sistemele apoase valoarea conductivității a crescut odată cu creșterea gradului de disociere, atunci în sisteme similare, dar cu un solvent diferit în loc de apă, a fost invers. Valori electrice miciconductivitățile corespund adesea unor grade ridicate de disociere. Anomaliile i-au îndemnat pe oamenii de știință să exploreze această zonă a chimiei. S-a acumulat o gamă largă de date, a căror prelucrare a făcut posibilă găsirea regularităților care completează teoria disocierii electrolitice. În plus, a fost posibilă extinderea cunoștințelor despre electroliză și natura ionilor complecși ai compușilor organici și anorganici.
Apoi au început cercetări mai active în domeniul soluțiilor concentrate. Astfel de sisteme diferă semnificativ în proprietăți de cele diluate datorită faptului că, odată cu creșterea concentrației substanței dizolvate, interacțiunea acesteia cu solventul începe să joace un rol din ce în ce mai important. Mai multe despre asta în secțiunea următoare.
Teorie
În acest moment, cea mai bună explicație a comportamentului ionilor, moleculelor și atomilor în soluție este doar teoria disocierii electrolitice. De la crearea sa de către Svante Arrhenius în secolul al XIX-lea, a suferit unele modificări. Au fost descoperite unele legi (cum ar fi legea diluției lui Ostwald) care oarecum nu se potriveau în teoria clasică. Dar, datorită muncii ulterioare a oamenilor de știință, teoriei au fost aduse modificări, iar în forma ei modernă ea încă există și descrie rezultatele obținute experimental cu o mare acuratețe.
Esența principală a teoriei electrolitice a disocierii este aceea că substanța, atunci când este dizolvată, se descompune în ionii ei constitutivi - particule care au o sarcină. În funcție de capacitatea de a se descompune (disocia) în părți, există puternice și slabeelectroliti. Cele puternice au tendința de a se disocia complet în ioni în soluție, în timp ce cele slabe doar într-o măsură foarte mică.
Aceste particule în care se descompune molecula pot interacționa cu solventul. Acest fenomen se numește solvatare. Dar nu apare întotdeauna, deoarece se datorează prezenței unei sarcini pe ion și moleculele de solvent. De exemplu, o moleculă de apă este un dipol, adică o particulă încărcată pozitiv pe o parte și încărcată negativ pe ceal altă. Și ionii în care electrolitul se descompune au și ei o sarcină. Astfel, aceste particule sunt atrase de laturi încărcate opus. Dar acest lucru se întâmplă numai cu solvenți polari (cum ar fi apa). De exemplu, într-o soluție de orice substanță în hexan, solvatarea nu va avea loc.
Pentru a studia soluțiile, este foarte adesea necesar să se cunoască cantitatea de solut. Este uneori foarte incomod să înlocuiești anumite cantități în formule. Prin urmare, există mai multe tipuri de concentrații, printre care se numără normalitatea soluției. Acum vom spune în detaliu despre toate modalitățile de exprimare a conținutului unei substanțe într-o soluție și despre metodele de calcul al acesteia.
Concentrația soluției
Există multe formule în chimie, iar unele dintre ele sunt construite în așa fel încât este mai convenabil să luăm valoarea într-o anumită formă sau alta.
Prima și cea mai familiară formă de exprimare a concentrării este fracția de masă. Se calculează foarte simplu. Trebuie doar să împărțim masa substanței în soluție la masa sa totală. Asa deAstfel, obținem răspunsul în fracțiuni de unu. Înmulțind numărul rezultat cu o sută, obținem răspunsul ca procent.
O formă puțin mai puțin cunoscută este fracția de volum. Cel mai adesea este folosit pentru a exprima concentrația de alcool din băuturile alcoolice. De asemenea, se calculează destul de simplu: împărțim volumul soluției la volumul întregii soluții. Ca și în cazul precedent, puteți obține răspunsul ca procent. Etichetele spun adesea: „40% vol.”, ceea ce înseamnă: 40% volum.
În chimie, se folosesc adesea alte tipuri de concentrare. Dar înainte de a trece la ele, să vorbim despre ce este o aluniță dintr-o substanță. Cantitatea de substanță poate fi exprimată în diferite moduri: masă, volum. Dar, la urma urmei, moleculele fiecărei substanțe au propria greutate și, după masa probei, este imposibil de înțeles câte molecule sunt în ea, iar acest lucru este necesar pentru a înțelege componenta cantitativă a transformărilor chimice. Pentru aceasta, a fost introdusă o astfel de cantitate ca un mol dintr-o substanță. De fapt, un mol este un anumit număr de molecule: 6,021023. Acesta se numește numărul lui Avogadro. Cel mai adesea, o astfel de unitate ca un mol de substanță este utilizată pentru a calcula cantitatea de produși ai unei reacții. În acest sens, există o altă formă de exprimare a concentrației - molaritatea. Aceasta este cantitatea de substanță pe unitatea de volum. Molaritatea este exprimată în mol/L (a se citi: moli pe litru).
Există un tip foarte asemănător de expresie pentru conținutul unei substanțe dintr-un sistem: molalitate. Diferă de molaritate prin faptul că determină cantitatea unei substanțe nu într-o unitate de volum, ci într-o unitate de masă. Și exprimat în rugăciunipe kilogram (sau alt multiplu, cum ar fi pe gram).
Așa că ajungem la ultima formă, pe care acum o vom discuta separat, deoarece descrierea ei necesită câteva informații teoretice.
Normalitatea soluției
Ce este asta? Și prin ce diferă de valorile anterioare? Mai întâi trebuie să înțelegeți diferența dintre concepte precum normalitatea și molaritatea soluțiilor. De fapt, ele diferă doar printr-o singură valoare - numărul de echivalență. Acum vă puteți chiar imagina care este normalitatea soluției. Este doar o molaritate modificată. Numărul de echivalență indică numărul de particule care pot interacționa cu un mol de ioni de hidrogen sau ioni de hidroxid.
Ne-am familiarizat cu care este normalitatea soluției. Dar, la urma urmei, merită să sapă mai adânc și vom vedea cât de simplă este această formă complexă, la prima vedere, de a descrie concentrarea. Deci, să aruncăm o privire mai atentă la care este normalitatea soluției.
Formula
Este destul de ușor să-ți imaginezi o formulă dintr-o descriere verbală. Va arăta astfel: Cn=zn/N. Aici z este factorul de echivalență, n este cantitatea de substanță, V este volumul soluției. Prima valoare este cea mai interesantă. Arată doar echivalentul unei substanțe, adică numărul de particule reale sau imaginare care pot reacționa cu o particulă minimă a unei alte substanțe. Prin aceasta, de fapt, normalitatea soluției, a cărei formulă a fost prezentată mai sus, diferă calitativdin molaritate.
Și acum să trecem la o altă parte importantă: cum să determinăm normalitatea soluției. Aceasta este, fără îndoială, o întrebare importantă, așa că merită să abordați studiul acesteia cu o înțelegere a fiecărei valori indicate în ecuația prezentată mai sus.
Cum să găsiți normalitatea unei soluții?
Formula pe care am discutat-o mai sus este pur aplicată. Toate valorile date în acesta sunt ușor de calculat în practică. De fapt, este foarte ușor de calculat normalitatea unei soluții, cunoscând unele cantități: masa substanței dizolvate, formula acestuia și volumul soluției. Deoarece cunoaștem formula moleculelor unei substanțe, putem găsi greutatea moleculară a acesteia. Raportul dintre masa unei probe de substanță dizolvată și masa sa molară va fi egal cu numărul de moli ai substanței. Și cunoscând volumul întregii soluții, putem spune cu siguranță care este concentrația noastră molară.
Următoarea operație pe care trebuie să o realizăm pentru a calcula normalitatea soluției este acțiunea de a găsi factorul de echivalență. Pentru a face acest lucru, trebuie să înțelegem câte particule se formează ca urmare a disocierii care pot atașa protoni sau ioni hidroxil. De exemplu, în acidul sulfuric, factorul de echivalență este 2 și, prin urmare, normalitatea soluției în acest caz este calculată prin simpla înmulțire a molarității sale cu 2.
Aplicație
În analitica chimică, de multe ori trebuie să se calculeze normalitatea și molaritatea soluțiilor. Acest lucru este foarte convenabil pentrucalculul formulelor moleculare ale substanțelor.
Ce altceva de citit?
Pentru a înțelege mai bine care este normalitatea unei soluții, cel mai bine este să deschideți un manual de chimie generală. Și dacă știți deja toate aceste informații, ar trebui să consultați manualul de chimie analitică pentru studenții specialităților chimice.
Concluzie
Mulțumită articolului, credem că ați înțeles că normalitatea unei soluții este o formă de exprimare a concentrației unei substanțe, care este folosită în principal în analiza chimică. Și acum nu este un secret pentru nimeni cum se calculează.
