S roztoky různých látek se setkáváme každý den. Je ale nepravděpodobné, že si každý z nás uvědomuje, jak velkou roli tyto systémy hrají. Mnoho z jejich chování se dnes objasnilo podrobným studiem po tisíce let. Za celou tu dobu bylo zavedeno mnoho termínů, které jsou pro běžného člověka nesrozumitelné. Jedním z nich je normalita řešení. co to je O tom bude řeč v našem článku. Začněme tím, že se ponoříme do minulosti.
Historie výzkumu
První bystré mozky, které začaly studovat řešení, byli tak známí chemici jako Arrhenius, van't Hoff a Ostwald. Pod vlivem jejich práce se další generace chemiků začaly ponořit do studia vodných a zředěných roztoků. Samozřejmě nashromáždili obrovské množství znalostí, ale bez pozornosti zůstaly nevodné roztoky, které mimochodem také hrají velkou roli jak v průmyslu, tak v jiných oblastech lidského života.
V teorii nevodných roztoků bylo mnoho nesrozumitelnosti. Pokud například ve vodných systémech hodnota vodivosti rostla s rostoucím stupněm disociace, pak v podobných systémech, ale s jiným rozpouštědlem místo vody, to bylo naopak. Malé elektrické hodnotyvodivosti často odpovídají vysokým stupňům disociace. Anomálie podnítily vědce k prozkoumání této oblasti chemie. Nashromáždilo se velké pole dat, jejichž zpracování umožnilo najít zákonitosti doplňující teorii elektrolytické disociace. Kromě toho bylo možné rozšířit znalosti o elektrolýze a povaze komplexních iontů organických a anorganických sloučenin.
Poté začal aktivnější výzkum v oblasti koncentrovaných roztoků. Takové systémy se svými vlastnostmi výrazně liší od zředěných tím, že s rostoucí koncentrací rozpuštěné látky začíná hrát stále důležitější roli její interakce s rozpouštědlem. Více o tom v další sekci.
Teorie
V současnosti je nejlepším vysvětlením chování iontů, molekul a atomů v roztoku pouze teorie elektrolytické disociace. Od svého vytvoření Svante Arrhenius v 19. století prošel některými změnami. Byly objeveny některé zákony (např. Ostwaldův zákon zředění), které poněkud nezapadaly do klasické teorie. Ale díky následné práci vědců byly v teorii provedeny změny a ve své moderní podobě stále existuje a popisuje výsledky získané experimentem s vysokou přesností.
Hlavní podstatou elektrolytické teorie disociace je, že látka, když je rozpuštěna, se rozkládá na své ionty - částice, které mají náboj. Podle schopnosti rozkladu (disociace) na části se rozlišují silné a slabéelektrolyty. Silné mají tendenci se v roztoku úplně disociovat na ionty, zatímco slabé jen ve velmi malé míře.
Tyto částice, na které se molekula rozpadne, mohou interagovat s rozpouštědlem. Tento jev se nazývá solvace. Ale ne vždy k tomu dochází, protože je to kvůli přítomnosti náboje na molekulách iontu a rozpouštědla. Například molekula vody je dipól, tedy částice nabitá kladně na jedné straně a záporně nabitá na straně druhé. A náboj mají i ionty, na které se elektrolyt rozkládá. Tyto částice jsou tedy přitahovány opačně nabitými stranami. Ale to se děje pouze s polárními rozpouštědly (jako je voda). Například v roztoku jakékoli látky v hexanu nedojde k solvataci.
Pro studium řešení je velmi často nutné znát množství rozpuštěné látky. Někdy je velmi nepohodlné dosazovat určitá množství do vzorců. Proto existuje několik typů koncentrací, mezi nimiž je normalita roztoku. Nyní si podrobně povíme o všech způsobech vyjádření obsahu látky v roztoku a metodách pro jeho výpočet.
Koncentrace roztoku
V chemii existuje mnoho vzorců a některé z nich jsou konstruovány tak, že je pohodlnější brát hodnotu v té či oné konkrétní formě.
První a nám nejznámější formou vyjádření koncentrace je hmotnostní zlomek. Počítá se velmi jednoduše. Potřebujeme vydělit hmotnost látky v roztoku její celkovou hmotností. TakDostaneme tedy odpověď ve zlomcích jedné. Vynásobením výsledného čísla stem dostaneme odpověď v procentech.
O něco méně známá forma je objemový zlomek. Nejčastěji se používá k vyjádření koncentrace alkoholu v alkoholických nápojích. Vypočítá se také docela jednoduše: objem rozpuštěné látky vydělíme objemem celého roztoku. Stejně jako v předchozím případě můžete získat odpověď v procentech. Na štítcích je často uvedeno: "40% obj.", což znamená: 40 objemových procent.
V chemii se často používají jiné typy koncentrace. Než k nim ale přejdeme, promluvme si o tom, co je to mol látky. Množství látky lze vyjádřit různými způsoby: hmotnost, objem. Ale konec konců, molekuly každé látky mají svou vlastní váhu a podle hmotnosti vzorku není možné pochopit, kolik molekul je v něm, a to je nezbytné pro pochopení kvantitativní složky chemických přeměn. K tomu bylo zavedeno takové množství jako mol látky. Ve skutečnosti je jeden mol určitý počet molekul: 6,021023. Tomu se říká Avogadrovo číslo. Nejčastěji se taková jednotka, jako je mol látky, používá k výpočtu množství produktů reakce. V tomto ohledu existuje další forma vyjádření koncentrace – molarita. Toto je množství látky na jednotku objemu. Molarita se vyjadřuje v mol/l (čti: mol na litr).
Existuje velmi podobný typ výrazu pro obsah látky v systému: molalita. Od molarity se liší tím, že určuje množství látky nikoli v jednotce objemu, ale v jednotce hmotnosti. A vyjádřeno v modlitbáchna kilogram (nebo jiný násobek, například na gram).
Dostáváme se tedy k poslední formě, kterou nyní probereme samostatně, protože její popis vyžaduje určité teoretické informace.
Normalita řešení
Co je to? A jak se liší od předchozích hodnot? Nejprve musíte pochopit rozdíl mezi pojmy jako normalita a molarita řešení. Ve skutečnosti se liší pouze jednou hodnotou – ekvivalenčním číslem. Nyní si dokonce dokážete představit, jaká je normalita řešení. Je to jen upravená molarita. Ekvivalenční číslo udává počet částic, které mohou interagovat s jedním molem vodíkových iontů nebo hydroxidových iontů.
Seznámili jsme se s tím, jaká je normálnost řešení. Ale přeci jen stojí za to zapátrat hlouběji a uvidíme, jak jednoduchá je tato na první pohled složitá forma popisu koncentrace. Pojďme se tedy blíže podívat na to, jaká je normalita řešení.
Formule
Je docela snadné si představit vzorec ze slovního popisu. Bude to vypadat takto: Cn=zn/N. Zde z je koeficient ekvivalence, n je látkové množství, V je objem roztoku. První hodnota je nejzajímavější. Ukazuje pouze ekvivalent látky, tedy počet skutečných nebo imaginárních částic, které mohou reagovat s jednou minimální částicí jiné látky. Tím se ve skutečnosti normalita řešení, jehož vzorec byl uveden výše, kvalitativně lišíz molarity.
A nyní přejděme k další důležité části: jak určit normalitu řešení. Toto je nepochybně důležitá otázka, takže stojí za to přistupovat k jejímu studiu s porozuměním každé hodnotě uvedené ve výše uvedené rovnici.
Jak najít normalitu řešení?
Vzorec, který jsme probrali výše, je čistě aplikován. Všechny hodnoty v něm uvedené lze v praxi snadno vypočítat. Ve skutečnosti je velmi snadné vypočítat normalitu řešení, když známe některé veličiny: hmotnost rozpuštěné látky, její vzorec a objem roztoku. Protože známe vzorec molekul látky, můžeme zjistit její molekulovou hmotnost. Poměr hmotnosti vzorku rozpuštěné látky k její molární hmotnosti se bude rovnat počtu molů látky. A když známe objem celého roztoku, můžeme s jistotou říci, jaká je naše molární koncentrace.
Další operací, kterou musíme provést, abychom vypočítali normalitu řešení, je nalezení faktoru ekvivalence. Abychom toho dosáhli, musíme pochopit, kolik částic vzniká v důsledku disociace, které mohou připojit protony nebo hydroxylové ionty. Například v kyselině sírové je faktor ekvivalence 2, a proto se normalita roztoku v tomto případě vypočítá jednoduše vynásobením jeho molarity číslem 2.
Aplikace
V chemické analýze je často nutné vypočítat normalitu a molaritu roztoků. To je velmi výhodné provýpočet molekulárních vzorců látek.
Co ještě číst?
Abyste lépe pochopili, co je normalita řešení, je nejlepší otevřít si učebnici obecné chemie. A pokud již všechny tyto informace znáte, měli byste nahlédnout do učebnice analytické chemie pro studenty chemických specializací.
Závěr
Myslíme si, že jste díky článku pochopili, že normalita roztoku je forma vyjádření koncentrace látky, která se používá především v chemické analýze. A teď už pro nikoho není tajemstvím, jak se to počítá.
