Способы выражения концентрации
В гл. 9 были введены некоторые величины, выражающие концентрации компонентов многокомпонентной системы: объемные мольные концентрации с, (их называют еще мольностями), мольные доли xh мольные отношения 0,. Когда объем раствора измеряют в литрах, мольность именуют молярностъю. Рассмотрим дополнительные единицы, которые тоже используются в физической химии в качестве единиц концентрации:
Нетрудно установить связь между концентрациями, выраженными в различных единицах. Соответствующие формулы для наиболее употребительных величин приведены в табл. 10.1. При малых концентрациях, т.е. в сильно разбавленных растворах, данные величины пропорциональны друг другу. В последней графе этой таблицы даны линейные члены разложения х(с) и х(т) в ряд, показывающие коэффициенты пропорциональности.
Таблица 10.1
Соотношения между единицами концентрации растворов
|
Название единицы |
Обозначение |
Размер- ность |
Связь с мольной долей х* |
|
|
Произвольные концентрации |
Малые концентрации |
|||
|
Молярность |
с |
Моль • л-1 |
|
|
|
Моляльность |
т |
Моль • кг-1 |
|
|
* Ми Мг — молярные массы растворителя и растворенного вещества соответственно; р — плотность раствора. Размерности величин даны в системе СИ.
Известно, что некоторые вещества не растворимы друг в друге, некоторые смешиваются в произвольной пропорции, а некоторые — только в ограниченной. В последнем случае важной характеристикой вещества (компонента) является его растворимость с0/ (/?%?, и>о, и т.п.) в определенном растворителе. Под этой величиной понимается концентрация компонента в насыщенном этим компонентом растворе. Это означает, что установилось равновесие между чистым (индивидуальным) и растворенным веществом А, находящимися в диффузионном контакте, т.е. равновесие
При насыщении, если процесс растворения протекал при постоянстве температуры и давления, достигает минимума энергия Гиббса системы, а химические потенциалы чистого компонента А и этого же компонента в растворе выравниваются (независимо от того, в каких условиях происходило растворение). Раствор может содержать и другие вещества, которые влияют на химический потенциал А, а значит, и на растворимость данного компонента. Поэтому для раствора, состоящего более чем из двух компонентов, для величины растворимости следует указывать концентрации остальных компонентов.
