Stężenia roztworów. Stechiometria reakcji w roztworach

P
roztworu.
P
=
P
=
n
c = s
[M lub mol
M 3]
V
dm
5.8
3
gdzie V oznacza całkowitą objętość roztworu (koniecznie w dmP P).
W ukladzie SI podstawową jednostką objętości jest metr sześcienny. Wobec tego tę
jednostkę stężenia powinniśmy definiować w kilomolach na metr sześcienny. Na szczęście
3
3
nie powoduje to żadnych kłopotów obliczeniowych ponieważ 1 kmol/mP 1 mol/dmP
3
1 mmol/cmP P.
Przykład 5.7. Obliczanie stężenia molowego na podstawie zawartości składnika
w roztworze
3
Roztwór zawiera 40 gramów wodorotlenku sodu w 1,0 dmP Oblicz jego stężenie
molowe.
Rozwiązanie. Na początku obliczamy liczbę moli NaOH:
n(NaOH) = mBsB/M(NaOH) =40/40 = 1,0 moli.
Następnie korzystamy ze wzoru 5.8.
n
s 1,0
c
M
= = = 1,0 M
V 1,0
Odpowiedź. Roztwór jest jednomolowy (1,0 M).
5.2.4. Stężenie normalne
Substraty reakcji chemicznych niezbyt często reagują ze sobą w stosunkach
równomolowych. Wymaga to bilansowania reakcji chemicznych oraz używania wielu
współczynników przy przeliczaniu mas reagentów. Próbę skutecznego pokonania tych
problemów zastosowano już sto kilkadziesiąt lat temu wprowadzając równoważniki
chemiczne (stało się to wcześniej niż jednoznaczne zdefiniowanie mola). Wprowadzenie
równoważników chemicznych i stężeń normalnych, analogicznych do stężeń molowych,
w których ilość substancji wyraża się przez równoważniki chemiczne zamiast moli, jest
metodą uwzględnienia współczynników stechiometrycznych już na etapie sporządzania
roztworów. Przeanalizujmy stosunki ilościowe występujące w reakcji zobojętnienia kwasu
siarkowego(VI) przez wodorotlenek sodu:
HB2BSOB4B + 2NaOH = NaB2BSOB4B + 2HB2BO
Z równania reakcji wynika, że w reakcji całkowitego zobojętniania z jednym molem
wodorotlenku sodu reaguje nie jeden mol, lecz połowa mola HB2BSOB4B. Widać, że w stosunku do
masy 1 mola NaOH równoważną masą kwasu siarkowego jest masa 1/2 mola HB2BSOB4B.
Analogicznie, na 1 mol wodorotlenku sodu w reakcji całkowitego zobojętnienia zużywa się
1/3 mola HB3BPOB4.B Uogólnieniem tego podejścia do wszystkich reakcji chemicznych jest
wprowadzenie pojęcia równoważnika chemicznego odpowiadającego równoważnej liczbie
moli drugiego reagenta oraz gramorównoważnika chemicznego odpowiadającego masie
równoważnika drugiego reagenta. Gramorównoważnik (gR), nazywamy również walem (val),
a jego tysięczna część to miligramorównoważnik (mgR), inaczej miliwal (mval).
Wykorzystanie równoważników i gramorównoważników w obliczeniach opiera się na
prawie równoważników Richtera, które mówi, że jeden równoważnik danej substancji
reaguje całkowicie z jednym równoważnikiem dowolnej innej substancji. Dotyczy to
również mas odpowiednich równoważników.
1 gR(A) = (reaguje calkowicie z) 1gR(B)
- 7 -