Stężenia roztworów. Stechiometria reakcji w roztworach

(poprzednio
xB1B +
+
=
do
Odpowiedź. Stężenie molalne tego roztworu wynosi 0,200 mol/kg.
Kolejnym stężeniem, używanym przede wszystkim przez fizykochemików, jest
ułamek molowy. W podstawowych obliczeniach chemicznych wykorzystuje się często prostą
proporcjonalność ułamków molowych i ciśnień cząstkowych mieszanin gazowych.
Ułamkiem molowym xBiB oznaczany jako uBnB) składnika i w roztworze
określa się stosunek liczby moli danego składnika nBiB całkowitej liczby moli wszystkich
składników w roztworze ΣnBiB.
n
i
x
i
= 5.12
Σ n
i
Suma ułamków molowych wszystkich składników zawsze wynosi 1. Dla trójskładnikowego
roztworu ułamki molowe komponentów są opisane następującymi równaniami:
n1
n
2
n
x1
=
x
2
=
x
(n + n + n ) (n + n + n )
= 3
3
(n + n + n )
5.13
1
2
3
xB2B
1
xB3B
2
3
1
1
2
3
Przykład 5.11. Obliczanie stężeń wyrażonych w ułamkach molowych podczas
sporządzania roztworu
Obliczyć ułamki molowe składników roztworu powstałego przez rozpuszczenie 35,1 g NaCl i
29,8 g KCl w 342 g wody.
Rozwiązanie. Najpierw obliczamy masy molowe oraz liczby moli poszczególnych
składników:
masa molowa wody M(HB2BO) = 18,0 g; liczba moli HB2BO n(HB2BO) = 342 g/18,0 g = 19,0
masa molowa NaCl M(NaCl) = 58,5 g; liczba moli NaCl n(NaCl) = 35,1 g/58,5 g = 0,600
masa molowa KCl M(KCl) = 74,5 g; liczba moli KCl n(KCl) = 29,8 g/74,5 g = 0,400
Całkowita liczba moli wynosi: n(HB2BO) + n(NaCl) + n(NaCl) = 19,0 + 0,600 + 0,400 = 20,0
Ułamki molowe (wzory 5.13) obliczamy dzieląc liczbę moli poszczególnych składników
przez całkowitą liczbę moli:
x(HB2BO) = 19,0/20,0 = 0,950
x(NaCl) = 0,600/20,0 = 0,030
x(KCl) = 0,400/20,0 = 0,020
Odpowiedź. Ułamki molowe składników tego roztworu wynoszą odpowiednio:
x(HB2BO) = 0,950, x(NaCl) = 0,030 oraz x(KCl) = 0,020.
5.3. Sporządzanie roztworów z czystych składników.
W praktyce laboratoryjnej często mamy do czynienia z koniecznością sporządzania
roztworów o określonym składzie i stężeniu. Przy sporządzaniu roztworów z czystych
składników należy pamiętać, że ciała stałe odważa się na wagach analitycznych, bez względu
na to, jakie stężenie nas interesuje, natomiast ciecze można odważać lub odmierzać ich
określoną objętość. Do odmierzania w miarę dokładnych objętości roztworów wodnych
i niektórych cieczy organicznych wykorzystujemy pipety jednomiarowe lub wielomiarowe,
kolby miarowe i biurety. Do przeliczania objętości cieczy na masę lub mole potrzebna jest
znajomość gęstości czystej cieczy. Jeśli nie znamy gęstości cieczy trzeba ją zmierzyć
areometrem lub wyznaczyć w piknometrze. Błąd popełniony podczas ważenia jest zwykle
niewielki w porównaniu z błędami odczytu poziomu cieczy w kolbie miarowej lub pipecie.
- 11 -