Глоссарий

Концентрация раствора

Количественная характеристика состава раствора, показывающая долю растворённого вещества относительно общего количества раствора или растворителя. В лабораторной практике применяют несколько способов выражения концентрации — массовая доля, молярность, нормальность, моляльность, титр — каждый удобен для своего класса задач.

Основные способы выражения

Массовая доля (ω)

Отношение массы растворённого вещества к общей массе раствора, выражается в процентах или долях единицы.

ω = m(вещество) / m(раствор) · 100 %

Массовую долю выбирают, когда документ анализа или спецификация задаёт состав через отношение массы вещества к массе раствора. Температурную зависимость и плотность проверяют по методике.

Молярная концентрация (молярность, C или M)

Количество молей растворённого вещества в 1 литре раствора. Единица — моль/л или М (молярный).

C = n(вещество) / V(раствор) = m / (M · V)

Молярность используют, когда документ анализа задаёт количество вещества на объём раствора. Пример: 1 М HCl — один моль (36,46 г) соляной кислоты в 1 литре раствора; температурную поправку и допустимое отклонение берут из методики.

Нормальная концентрация (нормальность, N или н.)

Количество грамм-эквивалентов растворённого вещества в 1 литре раствора. Эквивалент зависит от реакции: для кислот и щелочей — число отдаваемых/присоединяемых ионов H⁺/OH⁻, для окислителей — число принимаемых/отдаваемых электронов.

Нормальность привязана к конкретной реакции и стехиометрическому коэффициенту, поэтому её не переносят между методиками без проверки документа анализа.

В современных рекомендациях IUPAC нормальность считается устаревшей единицей; вместо неё предпочитают молярность с явным указанием стехиометрического коэффициента.

Моляльная концентрация (моляльность, m или моль/кг)

Количество молей растворённого вещества в 1 килограмме растворителя (не раствора).

b = n(вещество) / m(растворитель)

Моляльность выбирают, когда документ анализа задаёт количество вещества на массу растворителя. Применимость для коллигативных свойств, температурные условия и расчёт проверяют по методике.

Титр (T)

Масса растворённого вещества в 1 мл раствора, выражается в г/мл или мг/мл.

T = m(вещество) / V(раствор, мл)

Титр используют в объёмном анализе, если методика задаёт массу вещества в 1 мл раствора. Пример: T(NaOH) = 0,004 г/мл — каждый миллилитр щёлочи содержит 4 мг NaOH.

Пересчёты

Основные формулы пересчёта:

Молярность ↔ массовая доля: C = ω · ρ · 10 / M, где ρ — плотность раствора (г/см³), M — молярная масса растворённого (г/моль), ω — массовая доля в %.

Титр ↔ молярность: T = C · M / 1000, где T в г/мл, C в моль/л.

Пример: 0,1 М раствор NaOH (M = 40) имеет титр T = 0,1 · 40 / 1000 = 0,004 г/мл.

Приготовление растворов заданной концентрации

Если методика требует раствор заданной молярности, класс посуды, навеску и порядок приготовления задают документ анализа. Типовая логика расчёта:

Рассчитывают массу растворённого: m = C · V · M.
Проверяют требования к весам, воде, посуде и температуре.
Подбирают мерную колбу нужного класса и объёма.
Растворяют и доводят до метки по правилу, указанному в методике.

Точность приготовления определяется классом точности мерной колбы и погрешностью взвешивания. Для ответственных растворов класс колбы и допустимую погрешность берут из методики, ГОСТ/паспорта и расчёта неопределённости.

Связанные понятия

Мерная колба — основная посуда для приготовления растворов. Класс точности мерной посуды — допустимая погрешность. Титрование — метод, опирающийся на известную концентрацию титранта.