Какой массовой долей растворенного вещества. Пример определения массовой доли
Является одним из распространенных понятий в современной химии. В статье мы выявим особенности растворов, их виды, применение. Отметим некоторые примеры расчета разных видов концентраций.
Особенности растворов
Раствор - это однородная система, имеющая переменный состав. Из двух компонентов раствора один всегда выступает в качестве среды. Именно в ней будут растворяться структурные фрагменты других веществ. Ее называют растворителем, внутри которого и располагаются молекулы растворенного вещества.
Если смешивается два газообразных вещества, то в таком случае не выделяют растворителя. Для каждой конкретной ситуации всегда проводятся специальные расчеты.
Получение однородных систем
Для получения однородных растворов необходимо дробление растворенных веществ до структурных единиц. Только в таком случае системы будут истинными. При раздроблении до небольших капелек, песчинок, которые будут распределяться в среде, получают эмульсии, суспензии.
Применение растворов
Кстати, в строительстве смесь песка, цемента, воды тоже называют раствором, но с химической точки зрения он представляет собой суспензию. Практическое значение растворов можно объяснить по разным причинам.
Химические реакции в жидких растворах происходят в объеме растворителя. Это делает их доступными для реакции без любого дополнительного действия на систему. В смеси, содержащей твердые частицы, невозможно провести реакцию в полном объеме. Чтобы ускорить процесс, потребуется соприкосновение частиц в некоторых точках. Для повышения скорости реакции перетирают кристаллы в ступке, затем их прессуют. Но не сразу можно достигнуть полноты протекания процесса.
В растворе же протекает процесс иначе. Молекулы движутся свободно, при их столкновениях происходят химические превращения. Энергия, которая начинает выделяться в таком взаимодействии, аккумулируется растворителем, система практически не разогревается.
Физические свойства и концентрация растворов
Вещества позволяет определять количественное соотношение растворенного вещества и растворителя, взятое для их приготовления. Металлические сплавы, кстати, тоже являются растворами, но твердыми, характеризующимися определенными физическими параметрами.
Растворы обладают способностью менять силы действия растворенного компонента. Это делает их востребованными в сельском хозяйстве, медицине. Например, используют для обработки ссадин и ран в средней концентрации. Но практическое значение имеет и его незначительная концентрация. Так, массовая доля вещества 2-3% придает раствору слабо-розовый цвет, востребованный для промывания желудка.
Темные фиолетовые кристаллы перманганата калия не применяют в медицинских целях, поскольку они обладают сильными окислительными свойствами. Вообще, интенсивность окраски напрямую связана с тем, какова его концентрация. Массовая доля вещества позволяет регулировать токсичность готового раствора.
Массовая доля
Как вычисляется подобная концентрация? Массовая доля вещества характеризуется отношением массы вещества к массе раствора, взятого в процентах. На их органолептические свойства оказывает влияние не только то, что будет растворяться, но и количественный показатель. Например, для слабого раствора поваренной соли почти не характерен привкус, а при больших концентрациях он проявляется в разной степени.
Как на практике определяется концентрация? Массовая доля вещества в растворе рассматривается в школьном курсе неорганической химии. Задачи на ее определение включены в тестовые задания для выпускников 9 класса.
Приведем пример задания, в котором используется концентрация.
Массовая доля поваренной соли 25%. Масса раствора 250 граммов. Определите массу воды, содержащейся в нем. Для проведения вычислений сначала нужно выяснить массу вещества. Исходя из пропорции, получаем, что вещества в растворе 62,5 грамма. Для определения массы воды нужно вычесть из 250 граммов массу самого вещества, в результате получаем 187,5 г.
Виды концентраций
Что такое концентрация? Массовых долей в растворе может содержаться не более ста процентов. В химии термин «концентрация» предполагает некое содержание растворенного вещества. Существует несколько ее вариантов: молярная, массовая концентрация.
Например, если необходимо приготовить раствор из 80 граммов воды и 20 граммов поваренной соли и определить массовые доли вещества в растворе, сначала нужно определить массу раствора. Она составит сто граммов. Процентное содержание вещества получается 20 процентов.
Мы проанализировали, что представляет собой массовая доля. Молярная концентрация предполагает отношение количества вещества к объему взятого раствора. Чтобы приготовить раствор с заданной молярной концентрацией, сначала определяют массу вещества. Затем взвешивают его нужное количество и растворяют в литре растворителя.
Расчет молярной концентрации
Так, для приготовления 2 литров раствора с концентрацией 0,15 моль/л сначала рассчитывают массу соли, которая содержится в растворе. Для этого нужно разделить 0,15 моль на 2 литра, получаем 0,075 моль. Теперь вычисляем массу: 0,075 моль умножаем на 58,5 г/моль. Результат - 4,39 г.
Задачи аналитической химии
В качестве прикладной химической задачи рассматривают анализ. С его помощью выявляют состав смеси, проводят диагностические пробы, анализируют горные породы. Для этого нужно определять качественный и количественный состав раствора.
Среди тех задач, которые чаще всего встречаются в неорганической химии, выделим определение концентрации одного вещества по заданной величине у другого вещества. С помощью опытов можно осуществить постепенное добавление к раствору, у которого известна молярная концентрация, искомого раствора. Данный процесс называется титрованием.
Растворимость и растворители
Самым распространенным растворителем является вода. В ней отлично растворяются основания, кислоты, соли, некоторые органические соединения. Именно водные растворы являются самыми распространенными в природе системами. Вода выполняет функцию биологического растворителя. Она считается основой для протекания многих сред: крови, цитозолей, межклеточных жидкостей. Многие типы животных и растений живут именно в водной среде.
Растворимостью называют свойство в выбранном растворителе. Это сложное явление, которое требует учета определенных нюансов и особенностей строения растворителя.
В качестве хороших органических веществ можно отметить спирты. Они в свой состав включают гидрокисльные группы, поэтому имеют высокую растворимость.
Заключение
Любая жидкость может рассматриваться в качестве растворителя. Именно поэтому часто ведут речь о взаимной растворимости разных жидких веществ. К примеру, среди органических веществ можно упомянуть о растворимости в воде сложных эфиров.
Различные виды концентраций, используемые в неорганической и органической химии, помогают проводить качественные и количественные определения веществ. Теория растворов востребована в аналитической химии, фармацевтике и современной медицине.
Общая формула определения массовой доли имеет вид:
Для случая растворов формула определения массовой доли вещества конкретизируется в вид:
Задача 1.
Определить массовую долю каждого вещества в растворе, образованном из 15 г чистой уксусной кислоты и 235 г воды.
Дано:
масса воды: m(Н 2 О) = 235 г;
масса уксусной кислоты: m(СН 3 СООН) = 15 г.
Найти:
массовую долю воды;
массовую долю уксусной кислоты.
Решение:
Схематично алгоритм решения можно представить следующим образом:
Масса всего раствора равна сумме масс уксусной кислоты и воды: m р-ра = 15 + 235 = 250 г. Подставляем данные в формулу для определения массовой доли:
Сумма массовых долей всех веществ раствора всегда будет равна 100% . Поэтому для раствора состоящего из двух веществ достаточно указать массовую долю одного из них. Массовая доля второго вещества вычисляется по разнице: 2 = 100 – 1 . Массовую долю воды в рассмотренной задаче мы могли вычислить тоже по разнице:
Н 2 О) = 100% – СН 3 СООН) = 100% – 6% = 94%.
Ответ: СН 3 СООН) = 6% ; Н 2 О) = 94% .
Задача 2.
В 600 г воды растворили 13 г КОН и 12 г МаОН. Определить массовую долю всех веществ в полученном растворе.
Дано:
масса воды: m(Н 2 О) = 600 г;
масса гидроксида калия: m(КОН) = 13 г;
масса гидроксида натрия: m(NаОН) = 12 г;
Найти:
массовую долю каждого из веществ в растворе.
Решение:
В этой задаче раствор состоит из трех веществ: Н 2 О, КОН и NaаОН. Гидроксид калия химически не взаимодействует с гидроксидом натрия, поэтому новых веществ не образуется и ничего не расходуется.
Массовую долю воды можно было найти и по разности:
Н 2 О) = 100% – (КОН) – (NаОН) = 100 – 2,08 – 1,92 = 96% .
Ответ: (КОН) - 2,08%; NаОН) = 1,92%; Н 2 О) = 96,00%.
Задача 3.
При растворении 17 г МаОН в воде образовалось 36,8 мл раствора (р = 1,32 г/мл). Определите массовую долю NаОН в полученном растворе.
Дано:
масса гидроксида натрия: m(NаОН) = 17 г;
объем раствора: V р-ра = 36,8 мл;
плотность раствора: р
р-ра =1,32 г/мл.
Найти:
NaOH.
Решение:
Во всех задачах, в которых используется массовая доля необходимо от объема раствора переходить к массе. Переход от объемных единиц измерения к массовым осуществляется только через плотность по соотношению:
Находим массовую долю NаОН в растворе:
Данный урок посвящен изучению темы «Массовая доля вещества в растворе». С помощью материалов урока Вы научитесь количественно оценивать содержание растворенного вещества в растворе, а также определять состав раствора по данным о массовой доле растворенного вещества.
Тема: Классы неорганических веществ
Урок: Массовая доля вещества в растворе
Масса раствора складывается из масс растворителя и растворенного вещества:
m(р)=m(в)+m(р-ля)
Массовая доля вещества в растворе равна отношению массы растворенного вещества к массе всего раствора:
Решим несколько задач с использованием приведенных формул.
Вычислите массовую долю (в %) сахарозы в растворе, содержащем воду массой 250 г и сахарозу массой 50 г.
Массовую долю сахарозы в растворе можно вычислить по известной формуле:
Подставляем числовые значения и находим массовую долю сахарозы в растворе. Получили в ответе 16,7%.
Преобразуя формулу для вычисления массовой доли вещества в растворе, вы можете находить значения массы растворенного вещества по известной массе раствора и массовой доли вещества в растворе; или массу растворителя по массе растворенного вещества и массовой доли вещества в растворе.
Рассмотрим решение задачи, в которой изменяется массовая доля растворенного вещества при разбавлении раствора.
К 120 г раствора с массовой долей соли 7% прилили 30 г воды. Определите массовую долю соли в образовавшемся растворе.
Проанализируем условие задачи. В процессе разбавления раствора масса растворенного вещества не меняется, а увеличивается масса растворителя, а значит, увеличивается масса раствора и, наоборот, уменьшается массовая доля вещества в растворе.
Во-первых, определим массу растворенного вещества, зная массу начального раствора и массовую долю соли в этом растворе. Масса растворенного вещества равна произведению массы раствора и массовой доли вещества в растворе.
Мы уже выяснили, что масса растворенного вещества при разбавлении раствора не изменяется. Значит, вычислив массу полученного раствора, можно найти массовую долю соли в образовавшемся растворе.
Масса полученного раствора равна сумме масс исходного раствора и добавленной воды. Массовая доля соли в образовавшемся растворе равна отношению массы растворенного вещества и массы образовавшегося раствора. Таким образом, получили массовую долю соли в образовавшемся растворе равную 5,6%.
1. Сборник задач и упражнений по химии: 8-й кл.: к учеб. П.А. Оржековского и др. «Химия. 8 класс» / П.А. Оржековский, Н.А. Титов, Ф.Ф. Гегеле. – М.: АСТ: Астрель, 2006. (с.111-116)
2. Ушакова О.В. Рабочая тетрадь по химии: 8-й кл.: к учебнику П.А. Оржековского и др. «Химия. 8 класс» / О.В. Ушакова, П.И. Беспалов, П.А. Оржековский; под.ред. проф. П.А. Оржековского - М.: АСТ: Астрель: Профиздат, 2006. (с.111-115)
3. Химия. 8 класс. Учеб.для общеобр. учреждений / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. – М.:Астрель, 2013. (§35)
4. Химия: 8-й класс: учеб.для общеобр. учреждений / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, Л.С. Понтак. М.: АСТ: Астрель, 2005. (§41)
5. Химия: неорг. химия: учеб.для 8 кл. общеобразоват. учреждений / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М.: Просвещение, ОАО «Московские учебники», 2009. (§28)
6. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия / Глав.ред. В.А. Володин, вед. науч. ред. И. Леенсон. – М.: Аванта+, 2003.
Дополнительные веб-ресурсы
3. Взаимодействие веществ с водой ().
Домашнее задание
1. с. 113-114 №№ 9,10 из Рабочей тетради по химии: 8-й кл.: к учебнику П.А. Оржековского и др. «Химия. 8 класс» / О.В. Ушакова, П.И. Беспалов, П.А. Оржековский; под.ред. проф. П.А. Оржековского - М.: АСТ: Астрель: Профиздат, 2006.
2. с.197 №№ 1,2 из учебника П.А. Оржековского, Л.М. Мещеряковой, М.М. Шалашовой «Химия: 8кл.», 2013 г.
Доли растворенного вещества
ω = m1 / m,
где m1 – масса растворенного вещества, а m – масса всего раствора.
Если массовой доли растворенного вещества нужно , умножьте полученное число на 100%:
ω = m1 / m х 100%
В задачах, где нужно вычислить массовые доли каждого из элементов, входящих в химического вещества, используйте таблицу Д.И. Менделеева. Например, узнайте массовые доли каждого из элементов, входящих в состав углеводорода, которого C6H12
m (C6H12) = 6 х 12 + 12 х 1= 84 г/моль
ω (С) = 6 m1(С) / m (C6H12) х 100% = 6 х 12 г / 84 г/моль х 100% = 85%
ω (Н) = 12 m1(Н) / m (C6H12) х 100% = 12 х 1 г / 84 г/моль х 100% = 15%
Задачи на нахождение массовой доли вещества после упаривания, разбавления, концентрирования, смешивания растворов решайте с помощью формул, полученных из определения массовой доли. Например, задачу на упаривание можно решить с помощью такой формулы
ω 2= m1 / (m – Dm) = (ω 1 m) / (m – Dm), где ω 2 – массовая доля вещества в упаренном растворе, Dm - разница между массами до нагревания и после.
Источники:
- как определить массовую долю вещества
Бывают ситуации, когда необходимо вычислить массу жидкости , содержащейся в какой-либо емкости. Это может быть и во время учебного занятия в лаборатории, и в ходе решения бытовой проблемы, например, при ремонте или покраске.
Инструкция
Самый простой метод – прибегнуть к взвешиванию. Сначала взвесьте емкость вместе с , потом перелейте жидкость в другую емкость, подходящую по размерам, и взвесьте пустую тару. А затем остается лишь вычесть из большего значения меньшее, и вы получите . Разумеется, к этому способу можно прибегать, только имея дело с невязкими жидкостями, которые после перелива практически не остаются на стенках и днище первой емкости. То есть, -то количество и тогда останется, но оно будет настолько мало, что им можно пренебречь, на точности вычислений это почти не отразится.
А если жидкость вязкая, например, ? Как тогда ее массу ? В этом случае вам надо знать ее плотность (ρ) и занимаемый объем (V). А дальше уже все элементарно. Масса (М) вычисляется по М = ρV. Разумеется, перед вычислением надо перевести сомножители в единую систему единиц.
Плотность жидкости можно найти в физическом или химическом справочнике. Но лучше воспользоваться измерительным прибором – плотномером (денситометром). А объем можно вычислить, зная форму и габаритные размеры емкости (если она имеет правильную геометрическую форму). Например, если тот же глицерин находится в цилиндрической бочке с диаметром основания d и высотой h, то объем
