Отчет по ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

Министерство образования и науки Российской Федерации
Нижегородский государственный университет
им. Н.И. Лобачевского
(национальный исследовательский университет)
Биологический факультет
Отчет по
ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ
Растворы.
выполнил студент 1 курса,
группа 0111-1 в.о.
Громазин Олег Андреевич
Нижний Новгород
2012
Цели работы
Изучить различные виды концентраций в растворах, выяснить их различия и научиться пересчитывать одни концентрации в другие. Познакомиться с методами измерения концентраций в растворах и плотностей жидкостей. Провести измерение плотности раствора
хлорида натрия NaCl в воде, с различной концентрацией соли.
2
Теоретическая часть
Раствор
Раствор - гомогенная (однородная) смесь, состоящая из частиц растворённого вещества, растворителя и продуктов их взаимодействия.
Раствор - однофазная система переменного состава, состоящая из двух или более компонентов. Растворы - гомогенные (однородные) системы, то есть каждый из компонентов
распределён в массе другого в виде молекул, атомов или ионов.
Растворитель - компонент, агрегатное состояние которого не изменяется при образовании раствора. В случае же растворов, образующихся при смешении газа с газом, жидкости
с жидкостью, твёрдого вещества с твёрдым, растворителем считается компонент, количество которого в растворе преобладает.
Образование того или иного типа раствора обусловливается интенсивностью межмолекулярного, межатомного, межионного или другого вида взаимодействия, то есть, теми же
силами, которые определяют возникновение того или иного агрегатного состояния. Отличия: образование раствора зависит от характера и интенсивности взаимодействия частиц
разных веществ.
По сравнению с индивидуальными веществами по структуре растворы сложнее.
Растворы бывают газовыми, жидкими и твёрдыми.
Концентрация
Количественный состав раствора определяется его концентрацией, то есть относительным содержанием компонентов, составляющих раствор. В химической практике наиболее
употребимы следующие величины, выражающие содержание растворенного вещества в
растворе.
1 Массовая доля - отношение массы растворённого вещества к массе раствора. Массовая доля измеряется в долях единицы или в процентах.
ω=
где:
• m1 - масса растворённого вещества, г
3
m1
m
(1)
• m - общая масса раствора, г
В бинарных растворах часто существует однозначная (функциональная) зависимость между плотностью раствора и его концентрацией (при данной температуре).
Это даёт возможность определять на практике концентрации важных растворов с
помощью денсиметра (спиртометра, сахариметра, лактометра). Некоторые ареометры проградуированы не в значениях плотности, а непосредственно концентрации
раствора (спирта, жира в молоке, сахара). Следует учитывать, что для некоторых
веществ кривая плотности раствора имеет максимум, в этом случае проводят 2 измерения: непосредственное, и при небольшом разбавлении раствора.
Часто для выражения концентрации (например, серной кислоты в электролите аккумуляторных батарей) пользуются просто их плотностью. Распространены ареометры (денсиметры, плотномеры), предназначенные для определения концентрации
растворов веществ.
2 Мольная доля - отношение количества молей данного компонента к общему количеству молей всех компонентов. Мольную долю выражают в долях единицы.
νj
Xj = P
n
νi
(2)
i=n
где:
• νi - количество i-го компонента, моль
• n - число компонентов;
3 Молярная концентрация - количество растворённого вещества (число молей)
в единице объёма раствора. Молярная концентрация в системе СИ измеряется в
моль/м3 , однако на практике её гораздо чаще выражают в моль/л или ммоль/л.
Также распространено выражение в «молярности». Возможно другое обозначение
молярной концентрации CM , которое принято обозначать М. Так, раствор с концентрацией 0,5 моль/л называют 0,5-молярным. Примечание: единица «моль» не склоняется по падежам. После цифры пишут «моль», подобно тому, как после цифры
пишут «см», «кг» и т. д.
CM =
4
ν
V
(3)
где:
• ν - количество растворённого вещества, моль
• V - общий объём раствора, л
4 Моляльная концентрация - количество растворённого вещества (число моль) в
1000 г растворителя. Измеряется в молях на кг, также распространено выражение в
«моляльности». Так, раствор с концентрацией 0,5 моль/кг называют 0,5-мольным.
m̄ =
ν
mр-ля
(4)
где:
• ν - количество растворённого вещества, моль
• mр-ля - масса растворителя, кг
Следует обратить особое внимание, что несмотря на сходство названий, молярная
концентрация и моляльность - величины различные. Прежде всего, в отличие от
молярной концентрации, при выражении концентрации в моляльности расчёт ведут
на массу растворителя, а не на объём раствора. Моляльность, в отличие от молярной
концентрации, не зависит от температуры.
5 Титр раствора - масса растворённого вещества в 1 мл раствора.
T =
m
V
(5)
где:
• m - масса растворённого вещества, г
• V - общий объём раствора, мл
В аналитической химии обычно концентрацию титранта пересчитывают применительно к конкретной реакции титрования таким образом, чтобы объём использованного титранта непосредственного показывал массу определяемого вещества; то
есть титр раствора показывает, какой массе определяемого вещества (в граммах)
соответствует 1 мл титрованного раствора.
5
Экспериментальная часть
С помощью пикнометра определить концентрации растворов с различной молярной
концентрацией вещества.
В качестве растворимого вещества выступает соль хлорида натрия (NaCL). По условию
необходимо получить четыре раствора с молярными концентрациями равными 0.2, 0.4,
0.6, и 0.8 моль/л соответственно. Исходя из формулы (3) и соотношения m = ν ∗ M , где
M молярная масса вещества(для NaCl M = 58.5г/моль) получаем массы соли которые
необходимо взять для приготовления 50 мл. раствора. Полученные массы равны 0.585,
1.17, 1.755 и 2.34 г. соответственно.
Измерим массу пикнометра. Полученная масса - mпикн = 9.03г. Теперь измерим вес
пикнометра с водой, получим 21.645 г. Отсюда получаем, что масса воды в пикнометре
равняется 12.615 г. Принимая плотность воды равную 1000 г/л, получем объем пикнометра: V = 12.615 мл.
Приготовив требуемые растворы, взвешиваем их массы. Для этого взвешиваем пикнометры с растворами и вычитаем из полученных масс, массу пикнометра. Получаем массы
растворов: 12.716, 12.88, 12.934 и 13.064 г. Теперь зная объем пикнометра, расчитываем
плотности растворов по формуле ρ =
m
.
V
Результат приведен ниже в таблице 1
Таблица 1. Концентрация растворов хлорида натрия для различных молярных концентраций.
Молярная концентрация NaCl, %
Концентрация раствора
0.2
1.008
0.4
1.021
0.6
1.025
0.8
1.036
Те же результаты представим на графике(Рис. 1)
Теперь расчитаем процентные концентрации полученных растворов. Для этого воспользуемся формулой (1). Полученные концентрации представлены в следующей таблице
2:
6
Рис. 1. Зависимость плотности раствора от молярной концентрации.
Таблица 2. Массовая доля хлорида натрия в растворе для различных молярных концентраций.
Молярная концентрация NaCl, %
Массовая доля хлорида натрия, %
0.2
4.6
0.4
9.084
0.6
13.569
0.8
17.912
7
Вывод
В ходе данной работы были изучены основы приготовления растворов. Были рассмотрены различные виды концентраций и методики их расчета. В ходе практической части
были получены растворы хлорида натрия, заданной молярной концентрации и расчитаны их концентрации с помощью прибора пикнометра. Так же для полученных растворов
были расчитаны процентные концентрации. Результаты работы приведены в таблицах 1
и 2, а так же приведены на графике Рис. 1.
8
Литература
[1] Методическое пособие: "Растворы."
ННГУ им. Н.И.Лобачевского, 2012 г.
9