Концентрацияны рнектеу жолдары

Зат млшеріні лшем бірліктері.Моль.Зат млшеріні лшем бірлігі ретінде бір моль абылданан. Бл 0,012 кг кміртегінде анша атом болса, сонша шартты блшегі , яни рамында 6,02045·10²³ шартты блшегі бар зат млшері. Шартты блшек молекула, ион, электрон немесе блшектер тобы (мысалы, функционалды топ, молекуланы блігі, ассоциат, радикал жне т.б.) болуы ммкін. Бір сзбен айтанда, шартты блшек – кез-келген дискретті материалды бірлік. Кейбір шартты блшектер шын мнінде кездесетін болса (Н₂ молекуласы, IO₃^-), кейбіреуі шартты трде болады (ерітіндідегі NaCl молекуласы, молекуланы жартысы, ерітіндідегі протон саны). Сондытан шартты блшектерді «моль» бірлігі олайлы жне детте микрообъектілерді млшерін рнектеу шін олданылады.

Затты моль санын n символымен белгілейді. n(H⁺)=1,0·10^-6 жазылуы 6,02·10²³·10^-6 протонды білдіреді; n(HCl)=0,01 моль – HCl шартты блшектеріні 6,02·10²³·0,01 молі; n(1/5KMnO₄)= =0,05 моль – 1/5KMnO₄ шартты блшектеріні 6,02·10²³·0,05 молі; n(e)=1 моль – 6,02·10²³ электрон. Химиялы анализ практикасында мндай млімет сирек ажет болады.

Молярлы масса (М) – бл 1 моль затты массасы. Егер массасы m зат берілген болса, онда М=m/n. Молярлы массаны лшем бірлігі г·моль^-1. Саны жаынан молярлы масса салыстырмалы молекулалы массаа те, яни блшектегі барлы атомдарды осынды массасыны кміртегі атомыны 1/12 массасына атынасына те. Салыстырмалы молекулалы масса – млшерсіз шама, оны элементтерді атомды массаларыны кестесі бойынша оай есептеуге болады.

Молярлы клем (V₀) – бл алыпты жадайдаы 1 моль затты клемі. детте бл шаманы газдар шін олданады, бл жадайда V₀=22,4 л·моль^-1.

Молярлы заряд (Q) – бл 1 моль затты жалпы заряды. Бір зарядты блшектер шін Q=96485 Кл·моль^-1 (число Фарадея, F), z – зарядты блшектер шін Q=zF.

Концентрацияны белгілеу жолдары.Аналитикалы химияда кбінесе затты белгілі бір клемдегі млшерімен, яни концентрациясымен жмыс істеу керек болады. сіресе бл ерітіндідегі заттар шін маызды. Клемні лшем бірлігі 1 литрге (л) те болатын кубты метр (м³) немесе кубты дециметр (дм³).

Молярлы концентрация с – еріген затты моль саныны ерітінді клеміне атынасы. Бл термин шартты бірліктерді кез-келген тріне (атомдар, иондар, молекулалар, молекула­ларды блігі жне т.б.) атысты. Молярлы концентрация (моль·дм^-3 немесе моль·л^-1) – бл 1 литр ерітіндідегі еріген затты моль санын (молін) рнектейді жне кбінесе М деп белгіленеді. Мысалы, с(HCl)=0,1 моль·л^-1 немесе с(HCl)=0,1 М; с(1/5KMnO₄)=0,05 моль·л^-1 немесе 0,05М (1/5KMnO₄) .

Сонымен, молярлы концентрация – М: 1 дм³ (л) ерітіндідегі еріген затты моль саны – n_A немесе 1 см³(л) ерітіндідегі затты ммоль саны: ; . Бндаы М(х) – молярлы масса, яни 1 мольді массасы. ; А заты шін . Мысалы: 0,2М H₂SO₄:

Бір мольді массасы: M(H₂SO₄)=98,08 г/моль. ; 0,2 моль/л . 98,08г/моль=19,6 г/л

Шартты бірліктерді молярлы концентрациясын брын нормальды концентрация деп атайтын жне N деп белгілейтін.азіргі кезде бл терминді кп олданбайды. Нормальды концентрация – N: 1дм³ (л) ерітіндіде еріген затты моль-эквивалент саны (n_э) немесе 1см³ (мл) ерітіндіде еріген затты ммоль-эквивалент саны.

Эквивалент. осылыстаы шартты бірліктер арасында стехиометриялы деп аталатын белгілі атынастар болады. Мысалы, NaCl молекуласында натрийді бір атомына хлорды бір атомы келеді, Na₂CO₃ молекуласында екі протон бір CO₃^2- блшегімен байланысан. Реакцияланушы блшектер арасында да стехиометриялы атынас орнайды, мысалы:

 

aA+bB cC+dD

 

реакциясында А затыны a шартты блшегі В затыны b шартты блшегімен реакцияа тседі. Осыан сйкес, шарты орындалан кезде А затыны бір блшегі В затыны b/а блшектеріне эквивалентті. b/а атынасын В затыны эквива­лент факторы деп атайды жне f_экв(В) деп белгілейді. Мысалы:

 

2Na₂S₂O₃+I₂ Na₂S₄O₆+2NaI

 

реакциясында f_экв(I₂)=1/2, ал эквивалент 1/2 I₂ блшегі болып табылады.

ышылды – негіздік реакцияларда эквивалент – осы реакцияда сутегіні бір ионымен байланысатын, оны ауысты­ратын немесе бліп шыаратын шартты блшек. Тотыу – тоты­сыздану реакцияларында эквивалент – осы реакцияда бір электронды осып алатын немесе беріп жіберетін шартты блшек.

Реакцияа байланысты бір затты эквиваленті ртрлі болуы ммкін. Мысалы:

 

HCl+Na₂CO₃ NaHCO₃+NaCl

 

реакциясында натрий карбонатыны эквиваленті – Na₂CO₃ шартты блшегі (f_экв=1). Ал

 

HCl+Na₂CO₃ 2NaCl+H₂CO₃

 

реакциясында f_экв(Na₂CO₃)=1/2, ал эквивалент 1/2 Na₂CO₃ шартты блшегі болып табылады.

Заттар бір бірімен здеріні эквиваленттеріне байланысты реакцияласады – бны Дальтонны еселік атынас заы дейді. Бл за аналитикалы химияда барлы санды есептеулерде олданылады, сіресе титриметриялы анализ дістеріні негізін райды. Практика жзінде жеке эквиваленттермен немесе химиялы актпен ана емес, блшектерді лкен бірлігімен жмыс істейді. Бл жадайда заттар арасындаы стехиометриялы атынастар заттар млшеріні мольдік атынасы трінде болады:

 

n(A):n(B)=a:b.

 

Эквиваленттік фактор – берілген реакцияда реальды зат­ты андай лесі 1 сутегі атомына (не 1 -а) эквивалентті екенін крсететін сан. Эквиваленттік фактор мына тедеу бойынша аныталады: .

Мысалы, мына реакция бойынша NaOH-ты эквиваленттік факторы бірге те.

Баса да мысалдар келтірсек:

H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O немесе

H₂SO₄+NaOH= Na₂SO₄+H₂O

H₂SO₄- ті моль×экв – ге те болады, яни ;

1моль×эквивалентті массасы мына тедеумен аныталады: M_э(А) = f_экв(А)×М(А).

f_экв мні жретін рбір химиялы реакцияны тедеуіне байланысты аныталады:

H₃PO₄+NaOH=NaН₂PO₄+H₂O;

H₃PO₄+2NaOH=Na₂HPO₄+2H₂O; ;

H₃PO₄+3NaOH=Na₃PO₄+3H₂O; ;

Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂CO₃;

Концентрацияны рнектеуді баса да дістерін арастырса.

Массалы концентрация – еріген зат массасыны m_S ерітін­ді клеміне V атынасы, массалы концентрацияны лшем бірлігі кг·дм^-3 немесе кг·л^-1, сонымен бірге еселік блшектік бірліктер. Бір миллилитрдегі затты грамымен рнектелген массалы концентрацияны титр деп атайды. Классикалы анализ дісіні бірі титриметрияны аталуы осы терминмен байланысты.

Титр – T рпімен белгіленеді, оны лшем бірлігі: мг/мл немесе г/мл. Ерітінді титрі мына тедеумен аныталады: ; Бндаы, m – еріген затты массасы, v – ерітіндіні клемі.

Молярлы концентрация: бндаы М(А) – молярлы масса, яни 1 мольді массасы. Осыдан

Сонда: ;

Яни титрді молярлы концентрация арылы да табуа болады. Осы сияты, титрді нормальды концентрация арылы да табу жолы бар. екенін білеміз.

Олай болса:

немесе ;

 

Титрі белгілі болан жадайда M не N – концентрацияларды да осы тедеуден табуа болады.

 

;

 

Кей жадайда жмысшы ерітіндіні анытайтын зат арылы титрі – T_ж/А беріледі, бл анытайтын затты 1 мл жмысшы ерітіндімен (титрантпен) рекеттесетін грамм млшері.

Мыс: ; ; ;

немесе . Олай болса:

;

Яни жалпы трде:

;

 

Клемдік концентрация – еріген затты клеміні ерітінді клеміне атынасы.

Кп жадайда ерітіндіні немесе баса нысанны рамын затты жалпы млшеріндегі компонентті лесі трінде рнектейді. рнектеуді мндай жолыны олайлы болуы нысанны агрегатты кйіне туелді еместігінде. «лес» компонент блшектері саныны нысан блшектеріні жалпы санына атынасын білдіреді. Тадап алынан бірлікке байланысты молярлы (), массалы (), клемдік () лес деп блінеді:

.

 

лесті пайызбен крсетеді. Пайызбен крсетілген массалы лесті проценттік (пайызды) концентрация деп атайды. Проценттік концентрация С%; % – деп белгіленеді. Затты те аз млшерін баалау шін миллионды лесті – ppm, миллиардты лесті – ppb, триллионды лесті – ppt олданан олайлы.

Бір мысал келтірсек. 1 литр итмрын тнбасындаы аскорбин ышылыны рамы 5,5 мг. Аскорбин ышылыны рамын массалы леспен крсету керек.

Ерітіндідегі аскорбин ышылыны массалы лесін (1 литрді массасы 10³ грамм екенін ескере отырып) табамыз:

 

.

 

Бл сан есептеуге олайсыз. Оны ppm немесе млн^-1 бірлігіне ауыстырамыз:

5,5 10^-6 10⁶ = 5,5 млн^-1.

 

Моляльды – ерітіндіні масса бірлігіндегі (1кг) зат мл­шері. Моляльдыты ерекшілігі температураа туелсіздігінде. Біра аналитикалы химияда бл бірлікті сирек олданады.