Uns begegnen täglich Lösungen verschiedenster Substanzen. Aber es ist unwahrscheinlich, dass jeder von uns erkennt, welche große Rolle diese Systeme spielen. Ein Großteil ihres Verh altens ist heute durch detaillierte Studien über Tausende von Jahren klar geworden. Während dieser ganzen Zeit wurden viele Begriffe eingeführt, die für den Normalbürger unverständlich sind. Eine davon ist die Normalität der Lösung. Was ist das? Dies wird in unserem Artikel besprochen. Beginnen wir damit, in die Vergangenheit einzutauchen.
Forschungsgeschichte
Die ersten klugen Köpfe, die anfingen, Lösungen zu studieren, waren so bekannte Chemiker wie Arrhenius, van't Hoff und Ostwald. Unter dem Einfluss ihrer Arbeit begannen nachfolgende Generationen von Chemikern, sich mit dem Studium wässriger und verdünnter Lösungen zu befassen. Natürlich haben sie ein riesiges Wissen angehäuft, aber nichtwässrige Lösungen blieben unbeachtet, die übrigens auch in der Industrie und in anderen Bereichen des menschlichen Lebens eine große Rolle spielen.
Es gab viel Unverständliches in der Theorie der nichtwässrigen Lösungen. Wenn beispielsweise in wässrigen Systemen der Wert der Leitfähigkeit mit zunehmendem Dissoziationsgrad zunahm, dann war es in ähnlichen Systemen, aber mit einem anderen Lösungsmittel anstelle von Wasser, umgekehrt. Kleine elektrische WerteLeitfähigkeiten entsprechen oft hohen Dissoziationsgraden. Anomalien spornten Wissenschaftler an, diesen Bereich der Chemie zu erforschen. Es wurde eine Vielzahl von Daten gesammelt, deren Verarbeitung es ermöglichte, Regelmäßigkeiten zu finden, die die Theorie der elektrolytischen Dissoziation ergänzen. Darüber hinaus konnte das Wissen über die Elektrolyse und die Natur komplexer Ionen organischer und anorganischer Verbindungen erweitert werden.
Dann begann eine aktivere Forschung auf dem Gebiet der konzentrierten Lösungen. Solche Systeme unterscheiden sich in ihren Eigenschaften erheblich von verdünnten, da mit zunehmender Konzentration des gelösten Stoffes dessen Wechselwirkung mit dem Lösungsmittel eine immer wichtigere Rolle zu spielen beginnt. Mehr dazu im nächsten Abschnitt.
Theorie
Im Moment ist die beste Erklärung für das Verh alten von Ionen, Molekülen und Atomen in Lösung nur die Theorie der elektrolytischen Dissoziation. Seit seiner Gründung durch Svante Arrhenius im 19. Jahrhundert hat es einige Veränderungen erfahren. Es wurden einige Gesetze entdeckt (wie das Verdünnungsgesetz von Ostwald), die etwas nicht in die klassische Theorie passten. Aber dank der anschließenden Arbeit von Wissenschaftlern wurden Änderungen an der Theorie vorgenommen, und in ihrer modernen Form existiert sie immer noch und beschreibt die experimentell erh altenen Ergebnisse mit hoher Genauigkeit.
Die Hauptessenz der elektrolytischen Theorie der Dissoziation ist, dass die Substanz, wenn sie aufgelöst wird, in ihre konstituierenden Ionen zerfällt - Teilchen, die eine Ladung haben. Abhängig von der Fähigkeit, sich in Teile zu zerlegen (dissoziieren), gibt es starke und schwacheElektrolyte. Starke neigen dazu, in Lösung vollständig in Ionen zu dissoziieren, während schwache nur in sehr geringem Maße.
Diese Partikel, in die das Molekül zerfällt, können mit dem Lösungsmittel interagieren. Dieses Phänomen wird Solvatation genannt. Dies tritt jedoch nicht immer auf, da es auf das Vorhandensein einer Ladung auf den Ionen- und Lösungsmittelmolekülen zurückzuführen ist. Beispielsweise ist ein Wassermolekül ein Dipol, also ein Teilchen, das auf einer Seite positiv und auf der anderen Seite negativ geladen ist. Und auch die Ionen, in die der Elektrolyt zerfällt, sind geladen. Somit werden diese Teilchen von entgegengesetzt geladenen Seiten angezogen. Dies geschieht jedoch nur mit polaren Lösungsmitteln (z. B. Wasser). Beispielsweise tritt in einer Lösung irgendeiner Substanz in Hexan keine Solvatation auf.
Um Lösungen zu untersuchen, ist es sehr oft notwendig, die Menge eines gelösten Stoffes zu kennen. Es ist manchmal sehr unbequem, bestimmte Mengen in Formeln zu ersetzen. Daher gibt es mehrere Arten von Konzentrationen, darunter die Normalität der Lösung. Jetzt werden wir ausführlich über alle Möglichkeiten berichten, den Inh alt einer Substanz in einer Lösung auszudrücken, und Methoden zu ihrer Berechnung.
Konzentration der Lösung
Es gibt viele Formeln in der Chemie, und einige von ihnen sind so konstruiert, dass es bequemer ist, den Wert in der einen oder anderen Form zu nehmen.
Die erste und uns bekannteste Ausdrucksform der Konzentration ist der Massenanteil. Es wird ganz einfach berechnet. Wir müssen nur die Masse der Substanz in Lösung durch ihre Gesamtmasse teilen. SoSo erh alten wir die Antwort in Bruchteilen von eins. Wenn wir die resultierende Zahl mit hundert multiplizieren, erh alten wir die Antwort in Prozent.
Eine etwas weniger bekannte Form ist die Volumenfraktion. Am häufigsten wird es verwendet, um die Konzentration von Alkohol in alkoholischen Getränken auszudrücken. Es wird auch ganz einfach berechnet: Wir teilen das Volumen des gelösten Stoffes durch das Volumen der gesamten Lösung. Wie im vorherigen Fall können Sie die Antwort in Prozent erh alten. Auf Etiketten steht oft: "40% vol.", was bedeutet: 40 Volumenprozent.
In der Chemie werden oft andere Konzentrationsarten verwendet. Aber bevor wir zu ihnen übergehen, lassen Sie uns darüber sprechen, was ein Mol einer Substanz ist. Die Menge eines Stoffes kann auf verschiedene Arten ausgedrückt werden: Masse, Volumen. Aber schließlich haben die Moleküle jeder Substanz ihr eigenes Gewicht, und anhand der Masse der Probe ist es unmöglich zu verstehen, wie viele Moleküle darin enth alten sind, und dies ist notwendig, um die quantitative Komponente chemischer Umwandlungen zu verstehen. Dazu wurde eine solche Menge wie ein Mol einer Substanz eingeführt. Tatsächlich ist ein Mol eine bestimmte Anzahl von Molekülen: 6,021023. Dies wird als Avogadro-Zahl bezeichnet. Am häufigsten wird eine solche Einheit wie ein Mol einer Substanz verwendet, um die Menge der Produkte einer Reaktion zu berechnen. In diesem Zusammenhang gibt es eine andere Form, Konzentration auszudrücken - Molarität. Dies ist die Stoffmenge pro Volumeneinheit. Die Molarität wird in Mol/L ausgedrückt (sprich: Mol pro Liter).
Für den Inh alt einer Substanz in einem System gibt es eine ganz ähnliche Ausdrucksform: Molalität. Sie unterscheidet sich von der Molarität dadurch, dass sie die Menge eines Stoffes nicht in einer Volumeneinheit, sondern in einer Masseneinheit angibt. Und in Gebeten ausgedrücktpro Kilogramm (oder ein anderes Vielfaches, z. B. pro Gramm).
Damit kommen wir zur letzten Form, die wir nun separat besprechen werden, da ihre Beschreibung einige theoretische Informationen erfordert.
Lösungsnormalität
Was ist das? Und wie unterscheidet es sich von früheren Werten? Zuerst müssen Sie den Unterschied zwischen Konzepten wie Normalität und Molarität von Lösungen verstehen. Tatsächlich unterscheiden sie sich nur durch einen Wert – die Äquivalenzzahl. Jetzt können Sie sich sogar vorstellen, was die Normalität der Lösung ist. Es ist nur eine modifizierte Molarität. Die Äquivalenzzahl gibt die Anzahl der Teilchen an, die mit einem Mol Wasserstoffionen oder Hydroxidionen wechselwirken können.
Wir haben uns mit der Normalität der Lösung vertraut gemacht. Aber es lohnt sich, tiefer zu graben, und wir werden sehen, wie einfach diese auf den ersten Blick komplexe Form der Konzentrationsbeschreibung ist. Schauen wir uns also genauer an, was die Normalität der Lösung ist.
Formel
Es ist ziemlich einfach, sich eine Formel aus einer verbalen Beschreibung vorzustellen. Das sieht so aus: Cn=zn/N. Dabei ist z der Äquivalenzfaktor, n die Stoffmenge, V das Volumen der Lösung. Der erste Wert ist der interessanteste. Es zeigt nur das Äquivalent eines Stoffes, also die Anzahl realer oder imaginärer Teilchen, die mit einem minimalen Teilchen eines anderen Stoffes reagieren können. Dadurch unterscheidet sich tatsächlich die Normalität der Lösung, deren Formel oben dargestellt wurde, qualitativvon der Molarität.
Und jetzt kommen wir zu einem weiteren wichtigen Teil: wie man die Normalität der Lösung bestimmt. Dies ist zweifellos eine wichtige Frage, daher lohnt es sich, mit einem Verständnis für jeden Wert, der in der oben dargestellten Gleichung angegeben ist, an seine Studie heranzugehen.
Wie findet man die Normalität einer Lösung?
Die Formel, die wir oben besprochen haben, wird rein angewendet. Alle darin angegebenen Werte lassen sich in der Praxis leicht berechnen. Tatsächlich ist es sehr einfach, die Normalität einer Lösung zu berechnen, wenn man einige Größen kennt: die Masse des gelösten Stoffes, seine Formel und das Volumen der Lösung. Da wir die Formel der Moleküle einer Substanz kennen, können wir ihr Molekulargewicht ermitteln. Das Verhältnis der Masse einer Probe eines gelösten Stoffes zu seiner Molmasse ist gleich der Molzahl der Substanz. Und wenn wir das Volumen der gesamten Lösung kennen, können wir mit Sicherheit sagen, wie hoch unsere molare Konzentration ist.
Die nächste Operation, die wir ausführen müssen, um die Normalverteilung der Lösung zu berechnen, ist die Bestimmung des Äquivalenzfaktors. Dazu müssen wir verstehen, wie viele Teilchen durch Dissoziation entstehen, die Protonen oder Hydroxyl-Ionen anlagern können. In Schwefelsäure ist der Äquivalenzfaktor beispielsweise 2, und daher wird die Normalität der Lösung in diesem Fall berechnet, indem einfach ihre Molarität mit 2 multipliziert wird.
Bewerbung
In der chemischen Analytik muss man oft die Normalität und Molarität von Lösungen berechnen. Dies ist sehr praktisch fürBerechnung von Summenformeln von Substanzen.
Was gibt es sonst noch zu lesen?
Um besser zu verstehen, was die Normalität einer Lösung ist, ist es am besten, ein Lehrbuch über allgemeine Chemie aufzuschlagen. Und wenn Sie all diese Informationen bereits kennen, sollten Sie das Lehrbuch Analytische Chemie für Studierende der chemischen Fachrichtungen zu Rate ziehen.
Schlussfolgerung
Wir glauben, dass Sie dank des Artikels verstanden haben, dass die Normalität einer Lösung eine Form ist, die Konzentration einer Substanz auszudrücken, die hauptsächlich in der chemischen Analyse verwendet wird. Und jetzt ist es für niemanden ein Geheimnis, wie es berechnet wird.
