Всеки ден се сблъскваме с решения на различни вещества. Но е малко вероятно всеки от нас да осъзнава колко голяма роля играят тези системи. Голяма част от тяхното поведение стана ясно днес чрез подробно изследване в продължение на хиляди години. През цялото това време бяха въведени много термини, които са неразбираеми за обикновения човек. Едно от тях е нормалността на решението. Какво е? Това ще бъде обсъдено в нашата статия. Нека започнем с гмуркане в миналото.
История на изследвания
Първите светли умове, които започнаха да изучават решения, бяха такива добре известни химици като Арениус, ван'т Хоф и Оствалд. Под влияние на тяхната работа следващите поколения химици започват да се задълбочават в изучаването на водни и разредени разтвори. Разбира се, те са натрупали огромно количество знания, но неводните разтвори останаха без внимание, които, между другото, също играят голяма роля както в индустрията, така и в други области на човешкия живот.
Имаше много неразбираемост в теорията на неводните разтвори. Например, ако във водните системи стойността на проводимостта нараства с увеличаване на степента на дисоциация, то в подобни системи, но с различен разтворител вместо вода, беше обратното. Малки електрически стойностипроводимостта често съответства на високи степени на дисоциация. Аномалиите подтикнаха учените да изследват тази област на химията. Беше натрупан голям масив от данни, чиято обработка позволи да се открият закономерности, които допълват теорията на електролитната дисоциация. Освен това беше възможно да се разширят познанията за електролизата и природата на сложните йони на органични и неорганични съединения.
След това започнаха по-активни изследвания в областта на концентрираните разтвори. Такива системи значително се различават по свойства от разредените поради факта, че с увеличаване на концентрацията на разтвореното вещество, взаимодействието му с разтворителя започва да играе все по-важна роля. Повече за това в следващия раздел.
Теория
В момента най-доброто обяснение на поведението на йони, молекули и атоми в разтвор е само теорията на електролитната дисоциация. От създаването си от Сванте Арениус през 19-ти век, той е претърпял някои промени. Бяха открити някои закони (като закона за разреждане на Оствалд), които донякъде не се вписваха в класическата теория. Но благодарение на последващата работа на учените бяха направени изменения в теорията и в съвременния си вид тя все още съществува и описва резултатите, получени експериментално с висока точност.
Основната същност на електролитната теория на дисоциацията е, че веществото, когато се разтваря, се разлага на съставните си йони - частици, които имат заряд. В зависимост от способността да се разлагат (дисоциират) на части биват силни и слабиелектролити. Силните са склонни да се дисоциират напълно в йони в разтвор, докато слабите само в много малка степен.
Тези частици, на които се разпада молекулата, могат да взаимодействат с разтворителя. Това явление се нарича солватация. Но това не винаги се случва, тъй като се дължи на наличието на заряд върху молекулите на йона и разтворителя. Например, водната молекула е дипол, тоест частица, заредена положително от едната страна и отрицателно заредена от другата. А йоните, на които се разпада електролитът, също имат заряд. По този начин тези частици се привличат от противоположно заредени страни. Но това се случва само с полярни разтворители (каквато е водата). Например, в разтвор на което и да е вещество в хексан няма да настъпи солватация.
За изучаване на разтвори много често е необходимо да се знае количеството на разтвореното вещество. Понякога е много неудобно да се заменят определени количества във формули. Следователно има няколко вида концентрации, сред които е нормалността на разтвора. Сега ще разкажем подробно за всички начини за изразяване на съдържанието на вещество в разтвор и методите за изчисляването му.
Концентрация на разтвора
В химията има много формули и някои от тях са конструирани по такъв начин, че е по-удобно да се вземе стойността в една или друга конкретна форма.
Първата и най-позната за нас форма на изразяване на концентрацията е масовата част. Изчислява се много просто. Просто трябва да разделим масата на веществото в разтвора на неговата обща маса. ТакаТака получаваме отговора на части от едно. Умножавайки полученото число по сто, получаваме отговора като процент.
Малко по-малко известна форма е обемната фракция. Най-често се използва за изразяване на концентрацията на алкохол в алкохолните напитки. Изчислява се също съвсем просто: разделяме обема на разтвореното вещество на обема на целия разтвор. Както и в предишния случай, можете да получите отговора като процент. Етикетите често казват: „40% vol.“, което означава: 40 обемни процента.
В химията често се използват други видове концентрация. Но преди да преминем към тях, нека да поговорим за това какво е мол от вещество. Количеството на веществото може да се изрази по различни начини: маса, обем. Но в края на краищата молекулите на всяко вещество имат собствено тегло и по масата на пробата е невъзможно да се разбере колко молекули има в нея и това е необходимо, за да се разбере количественият компонент на химичните трансформации. За това е въведено такова количество като мол вещество. Всъщност един мол е определен брой молекули: 6,021023. Това се нарича число на Авогадро. Най-често такава единица като мол от вещество се използва за изчисляване на количеството продукти на реакцията. В тази връзка има и друга форма на изразяване на концентрацията - моларност. Това е количеството вещество на единица обем. Моларността се изразява в mol/L (четете: молове на литър).
Има много подобен тип израз за съдържанието на вещество в една система: молалност. Той се различава от моларността по това, че определя количеството на веществото не в единица обем, а в единица маса. И изразено в молитвина килограм (или друго кратно, като на грам).
И така стигаме до последната форма, която сега ще обсъдим отделно, тъй като описанието й изисква известна теоретична информация.
Нормалност на решението
Какво е това? И с какво се различава от предишните стойности? Първо трябва да разберете разликата между такива понятия като нормалност и моларност на разтворите. Всъщност те се различават само по една стойност - еквивалентното число. Сега дори можете да си представите каква е нормалността на решението. Това е просто модифициран моларност. Еквивалентното число показва броя на частиците, които могат да взаимодействат с един мол водородни йони или хидроксидни йони.
Запознахме се с това какво е нормалността на решението. Но все пак си струва да копаем по-дълбоко и ще видим колко проста е тази на пръв поглед сложна форма на описание на концентрацията. И така, нека да разгледаме по-отблизо каква е нормалността на решението.
Формула
Доста лесно е да си представим формула от устно описание. Ще изглежда така: Cn=zn/N. Тук z е коефициентът на еквивалентност, n е количеството вещество, V е обемът на разтвора. Първата стойност е най-интересна. Той просто показва еквивалента на дадено вещество, тоест броя реални или въображаеми частици, които могат да реагират с една минимална частица от друго вещество. С това всъщност нормалността на решението, чиято формула беше представена по-горе, се различава качественоот моларност.
А сега нека да преминем към друга важна част: как да определим нормалността на решението. Това несъмнено е важен въпрос, така че си струва да се подходи към неговото изследване с разбиране на всяка стойност, посочена в уравнението, представено по-горе.
Как да намеря нормалността на решение?
Формулата, която обсъдихме по-горе, е изцяло приложима. Всички стойности, дадени в него, лесно се изчисляват на практика. Всъщност е много лесно да се изчисли нормалността на разтвора, като се знаят някои количества: масата на разтвореното вещество, неговата формула и обемът на разтвора. Тъй като знаем формулата на молекулите на дадено вещество, можем да намерим неговото молекулно тегло. Съотношението на масата на проба от разтворено вещество към неговата моларна маса ще бъде равно на броя на моловете на веществото. И като знаем обема на целия разтвор, можем да кажем със сигурност каква е моларната ни концентрация.
Следващата операция, която трябва да извършим, за да изчислим нормалността на решението, е действието за намиране на коефициента на еквивалентност. За да направим това, трябва да разберем колко частици се образуват в резултат на дисоциация, които могат да прикрепят протони или хидроксилни йони. Например в сярната киселина коефициентът на еквивалентност е 2 и следователно нормалността на разтвора в този случай се изчислява чрез просто умножаване на моларността му по 2.
Заявление
В химичните анализи често се налага да се изчислява нормалността и моларността на разтворите. Това е много удобно заизчисляване на молекулярните формули на веществата.
Какво още да четем?
За да разберете по-добре каква е нормалността на едно решение, най-добре е да отворите учебник по обща химия. И ако вече знаете цялата тази информация, трябва да се обърнете към учебника по аналитична химия за студенти от химически специалности.
Заключение
Благодарение на статията смятаме, че сте разбрали, че нормалността на разтвора е форма на изразяване на концентрацията на вещество, която се използва главно в химичния анализ. И сега не е тайна за никого как се изчислява.
