Способы выражения концентрации растворов

Следует отметить, что действующая научно-техническая литература, справочники, учебники, производственные документы (ПТЭ, РД, эксплуатационные инструкции) используют для выражения концентрации растворов единицы измерения, относящиеся к эквивалентной концентрации (г-экв/дм³, мг-экв/дм³). В то же время в Международной системе единиц (СИ) за единицу количества вещества принят моль, что исключает формально понятие «эквивалентной концентрации», хотя закон эквивалентов никто не отменял, но разрешает использование концентраций, выраженных в нормальностях.

Для того, чтобы изучение курса Химии воды согласовывалось с действующими нормативными документами промышленности и учебной литературой, в данных методических указания сохранены эквивалентные единицы.

Следует отметить также, что при выражении концентраций имеются расхождения, связанные с отношением к кубическому дециметру, килограмму, литру. При плотности раствора, близкой к 1 кг/дм³, значения массовой и объёмной концентрации одинаковы. Поэтому принято с достаточной степенью точности в практике водоподготовки считать, что 1 кг = 1 дм³ по массе.

Концентрацией называется количество растворенного вещества, содержащееся в определенном количестве раствора или растворителя.

В водоподготовке наиболее употребляются следующие способы выражения концентраций: объемная, процентная, молярная, эквивалентная.

Объёмная концентрация С, г/дм³, показывает количество граммов вещества, содержащихся в единице объёма (дм³).

Процентная концентрация раствора Р, %, показывает число единиц массы (например, число граммов) растворенного вещества, содержащееся в 100 единицах массы (например, в 100 граммах) раствора. Например, 15% раствор хлорида натрия — это такой раствор, в 100 г которого содержится 15 г NaС1 и 85 г воды.

Молярная концентрация раствора М, моль/дм³, показывает число молей растворенного вещества, содержащихся в 1 дм³ раствора. Концентрация, выраженная этим способом, называется мольно-объемной концентрацией или молярностью. Так, 2М Н₂SO₄ обозначает раствор серной кислоты, в каждом дм³ которого содержится два моля, т. е. 196 г.

Эквивалентная (нормальная) концентрация, г-экв/дм³, г-экв/кг, показывает число эквивалентов растворенного вещества, содержащихся в одном дм³ раствора. Грамм - эквивалентом вещества называется количество граммов вещества, численно равное его эквиваленту. Эквивалент - это некоторая реальная или условная частица, которая может присоединять, высвобождать или любым другим способом взаимодействовать с одним ионом водорода, гидроксид-ионом и другим одновалентным элементом в кислотно-основных реакциях или же с одним электроном — в окислительно-восстановительных реакциях. Используя термин «эквивалент», необходимо указывать, к какой реакции он относится, так как его величина при этом может изменяться.

Так как нормальность может быть определена только для данной реакции, то в разных реакциях величина нормальности одного и того же раствора может оказаться неодинаковой. Так, одномолярный раствор Н₂SO₄ будет однонормальным (1 н Н₂SO₄), когда он предназначается для реакции со щёлочью с образованием гидросульфата NaHSO₄, и двухнормальным (2 н Н₂SO₄) в реакции с образованием Na₂SO₄.

Формулы для пересчета концентраций раствора приведены в таблице

Таблица 4. Соотношения между единицами измерения концентраций

Примечание: ρ – плотность раствора, г/см³, Э – эквивалентный

вес растворенного вещества.

Приложение 3