Растворы. Способы выражения
концентрации
Истинными растворами называются гомогенные системы, состоящие из двух или большего числа компонентов, состав которых может непрерывно меняться в определенных пределах.
Агрегатное состояние растворов может быть твердым, жидким или газообразным. Обычно термин “растворы” относят к жидким системам. Компонент раствора, имеющий то же агрегатное состояние, что и раствор, называют растворителем, остальные компоненты – растворенными веществами. Это деление достаточно условно, например в растворе, компонентами которого являются азотная кислота и вода, растворителем и растворенным веществом можно считать каждый из компонентов. Подобные растворы называют взаимными, например взаимный раствор азотной кислоты и воды. Однако в случае, когда одним из компонентов раствора является вода, ее традиционно считают растворителем.
Содержание растворенного вещества в растворе может быть выражено несколькими способами:
Массовая доля растворенного вещества: отношение массы растворенного вещества к массе раствора:
где 
– массовая доля
растворенного вещества, 
– масса
растворенного вещества, 
– масса
раствора. Это частный случай определения массовой доли.
Концентрация (молярная концентрация,
молярность): отношение количества растворенного вещества
к объему раствора V:
Молярная концентрация имеет принятую в химии размерность [моль/л], которая часто обозначается М и называется молярностью. Например, концентрация раствора 5 моль/л может быть записана как 5 М и такой раствор называется пятимолярным.
Эквивалентная (нормальная)
концентрация: отношение количества эквивалентов
растворенного вещества ЭКВ к
объему V раствора:
Эквивалент – это реальная или условная частица вещества, которая в данной кислотно-основной реакции эквивалента (равна) одному иону водорода или в данной окислительно-восстановительной реакции – одному электрону. Например в реакции
эквивалентом
гидроксида калия будет молекула КОН, а серной кислоты 
молекулы H2SO4.
Фактор эквивалентности fЭКВ показывает, какая доля реальной частицы данного вещества в данной кислотно-основной реакции эквивалента (равна) одному иону водорода или в данной окислительно-восстановительной реакции – одному электрону.
Для приведенного примера
Величина, обратная фактору эквивалентности, называется эквивалентным числом zB:
Число частиц эквивалентов вещества NЭ связано с числом реальных частиц N соотношением:
Количество вещества эквивалента равно отношению числа частиц эквивалентов к числу Авогадро:
Молярная масса эквивалента равна отношению массы вещества к количеству вещества эквивалента:
и имеет размерность г/моль.
Эквивалентная концентрация имеет размерность [моль эквивалента/л] и называется также нормальной концентрацией или нормальностью раствора и обозначается н. Например, раствор с эквивалентной концентрацией 0,5 моль-эквивалентов/л называется полунормальным, его концентрация запишется 0,5 н.
Молярная концентрация и массовая доля
растворенного вещества связаны между собой. Предположим, что мы
знаем массовую долю растворенного вещества 
, плотность раствора 
и молярную массу растворенного вещества М. В качестве
вспомогательной величины возьмем объем раствора V. Тогда масса
раствора :
масса растворенного вешества:
количество растворенного вещества:
Подставляем выражение для количества растворенного вещества в формулу для концентрации и сокращаем объем раствора V:
Если из полученного соотношения выразить массовую долю растворенного вещества, то:
Оба выражения (для концентрации и массовой доли) содержат
размерные величины, поэтому подстановка числовых значений
требует от них определенных размерностей: С[моль/л], М[г/моль],
[г/л]. Для перевода плотности из
размерности [г/мл] необходимо числовое значение умножить на
1000:
[г/л] = [г/мл]•1000Растворимость. Коэффициент
растворимости
Растворение – процесс образования раствора из компонентов. Растворение представляет собой обратимый процесс, который при неизменности внешних условий достигает состояния равновесия.
Раствор, находящийся в состоянии равновесия с избытком растворенного вещества, называется насыщенным.
Концентрация насыщенного раствора – это равновесная концентрация, зависящая от природы растворителя, растворенного вещества и не зависящая от того, как раствор был приготовлен.
Способность вещества растворяться в определенном растворителе называется растворимостью этого вещества в данном растворителе.
Чаще всего характеризуют способность вещества растворяться в воде и под растворимостью вещества понимают растворимость в воде. Количесвенно растворимость вещества при определенных условиях может быть связана с концентрацией его насыщенного при данных условиях раствора, т.к. это – воспроизводящаяся величина. Принятыми способами выражения растворимости вещества в воде (или другом растворителе) является коэффициент растворимости.
Коэффициент растворимости показывает, какую массу вещества надо растворить при определенных условиях в 100 г воды (или в 1 литре воды), чтобы получить насыщенный при данных условиях раствор. При записи коэффициента растворимости обязательно указывается вещество, растворитель и внешние условия (для веществ в твердом состоянии обычно в качестве внешних условий указывают только температуру), например:
растворимость KNO3при 20oС равна 25 г в 100 г воды, или
растворимость KNO3 в воде при 20oС равна 250 г/ л.
По электропроводности растворов их делят на растворы электролитов – эти растворы проводят электрический ток – и растворы неэлектролитов, не обладающие электропроводностью.