Разбавление сохраняет массу вещества
В исходных 200 г раствора находятся 24 г вещества. Добавляй воду: диаграмма и доля пересчитываются одновременно.
Найди на шкале 280 г воды и проследи, почему получается 5 %.
Схема объясняет процесс; размеры, расстояния и цвета частиц условны. Это учебная модель, а не инструкция проведения опыта.
Доля — часть массы целого
Массовая доля растворённого вещества w равна отношению его массы к массе раствора. Она безразмерна; для записи в процентах отношение умножают на 100 %. В 200 г раствора с 40 г вещества доля равна 40/200 = 0,20, или 20 %.
Знаменатель включает и вещество, и растворитель. Если указаны 10 г сахара и 40 г воды, масса раствора составляет 50 г и доля сахара 20 %, а не 25 %. Последнее число получилось бы при ошибочном делении на массу одной воды.
Определение
w = m(вещества) / m(раствора)
Проценты
w, % = 100 · m(вещества) / m(раствора)
Пример
10 / (10 + 40) = 0,20 = 20 %
Массовую долю находят делением массы вещества на массу раствора. Процентная запись в сто раз больше записи долями единицы.
Из доли получаем нужные массы
Для приготовления 300 г раствора KCl с долей 10 % сначала переводят процент в 0,10. Масса соли равна 300 · 0,10 = 30 г. Остальная масса, 270 г, приходится на воду, если раствор состоит только из этих двух компонентов.
Проверка проста: 30 + 270 = 300 г и 30/300 = 0,10. Не нужно брать 300 г воды: тогда общая масса стала бы 330 г, а доля соли оказалась бы меньше заданной. Отмеряемый объём воды и её масса связаны плотностью.
Доля
10 % = 0,10
Соль
m = 300 · 0,10 = 30 г
Вода
300 − 30 = 270 г
Проверка
30/300 = 10 %
Заданную массу раствора распределяют между компонентами. Массу растворителя находят вычитанием массы вещества.
Лабораторная стеклянная посуда
Лабораторная посуда помогает наблюдать вещества и их превращения в контролируемых условиях.
Diane A. Reid / National Cancer Institute · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Кристаллы сульфата меди
Синие кристаллы медного купороса — сульфата меди(II) с кристаллизационной водой CuSO₄·5H₂O.
Crystal Titan · Wikimedia Commons · CC BY-SA 4.0. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
При разбавлении вещество сохраняется
Если к раствору добавить только воду, масса растворённого вещества останется прежней. Увеличится знаменатель дроби, поэтому доля уменьшится. Для исходных 200 г 12 %-ного раствора масса вещества равна 24 г.
Чтобы получить долю 5 %, конечная масса должна быть 24/0,05 = 480 г. Следовательно, добавляют 480 − 200 = 280 г воды. Это баланс масс без химической реакции, испарения и потерь; изменение объёма здесь вычислять не требуется.
| Величина | До разбавления | После разбавления |
|---|---|---|
| Масса вещества | 24 г | 24 г |
| Масса раствора | 200 г | 480 г |
| Массовая доля | 12 % | 5 % |
| Масса добавленной воды | — | 280 г |
При разбавлении водой масса растворённого вещества сохраняется. Снижение доли объясняется ростом общей массы.
Смешение и испарение: держим баланс
При смешении растворов одного вещества складывают отдельно массы вещества и массы растворов. В 100 г 10 %-ного раствора содержится 10 г вещества, в 200 г 25 %-ного — 50 г. В итоговых 300 г находятся 60 г вещества, поэтому w = 20 %.
При испарении только воды масса нелетучего вещества сохраняется, пока рассматриваем всю его порцию. Если началась кристаллизация, долю в жидком растворе считают уже по оставшемуся растворённому количеству. Нельзя без проверки растворимости считать, что любое испарение даст раствор произвольной концентрации.
Две порции
10 г + 50 г вещества
Сложение масс
100 г + 200 г растворов
Общий состав
60 г вещества в 300 г раствора
Новая доля
60/300 = 20 %
При смешении складывают массы компонентов, а не сами проценты. При испарении нужно учитывать возможное выпадение кристаллов.
Шесть выводов
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Химия, 9 класс», § 6. Материал переработан для объяснения; источник: 9 класс. Химия — § 06. Количественные характеристики состава растворов.pdf. Научные уточнения учитывают различие молекулярного и немолекулярного строения и границы учебных моделей.
Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.
Royal Society of Chemistry: данные о химических элементах