Связь различных способов выражения концентрации растворов

Очевидно, что значение концентрации растворенного вещества в данном растворе зависит от способа ее выражения, причем, существует определенная зависимость величин концентраций. Например, если концентрация вещества выражена в моль/л (молярная концентрация), то ей соответствует вполне определенное значение концентрации, выраженное в массовой доле.

Вывод уравнений, связывающих различные выражения концентрации одного и того же раствора.

1) Молярность - массовая доля (С_М - ω).

Молярная концентрация – это химическое количество вещества, содержащееся в одном литре раствора: С_М = . Пусть V_{раствора} = 1л, тогда С_М = n = , масса вещества, выраженная через массовую долю равна: m = ω^.m_{раствора} = ω^.ρ^.1000, так как ω = , а масса одного литра раствора равна: m_{раствора} = ρ^.1000, где ρ – плотность раствора в г/мл. Подставляем полученное выражение для массы вещества и получаем: С_М = ω^. ρ^.1000/M = .

2) Моляльность – массовая доля (C_m - ω).

Моляльная концентрация – это химическое количество вещества, растворенное в одном килограмме растворителя: C_m = = , разделим числитель и знаменатель на массу раствора, тогда C_m = = = .

Очевидно, что m_{вещества} /m_{раствора} = ω, m_{растворителя/} m_{раствора} = 1 – ω, так как m_{растворителя} = m_{раствора} - m_{вещества} , тогда с учетом того, что молярная масса М определяется в граммах, а моляльная концентрация на килограмм растворителя получаем, умножив на 1000:

C_m = ω·1000/M(1 – ω) = .

3) Молярность – нормальность (С_М – С_экв.).

Так как C_эк. = , С_М = , n_эк. = z · n или n = n_экв.· f_экв. , где f_экв. – фактор эквивалентности, z – число эквивалентности растворенного вещества (f_экв. = 1/z), n_экв. = z · n = z ^. С_М ^. V_{раствора}. Подставляя в первое уравнение полученное из второго уравнения выражение для количества молей-эквивалентов и, сокращая в числителе и знаменателе V_{раствора}, получаем:

C_эк. = Z^.C_M

В итоге связь различных способов выражения концентраций выглядит следующим образом:

С_М = ω· ρ·1000/M = ; C_m = ω·1000/M(1 – ω) = ;

C_M = f_эк.·С_эк. ; Z·C_M = C_эк., где С_М = –молярная концентрация (моль/л), C_m = – моляльная концентрация (моль/кг), C_эк. = – молярная концентрация эквивалентов (моль.эк./л) (нормальность раствора).