что такое измерение в химии
Растворы
Растворы – это однородные гомогенные системы, состоящие из частиц растворенного вещества, растворителя и продуктов их взаимодействия. Растворенное вещество равномерно распределено в растворителе. Раствор может состоять из двух и более компонентов.
Растворы бывают жидкие, твердые и газообразные.
Растворитель – это то вещество, которое не изменяет агрегатное состояние при растворении. В случае смешения веществ с одинаковым агрегатным состоянием (жидкость-жидкость, газ-газ, твердое-твердое) растворителем считается тот компонент, содержание которого больше.
Образование раствора зависит от характера взаимодействия частиц растворителя и растворенного вещества, и их природы.
В школьном курсе рассматриваются преимущественно растворы электролитов. В курсе ВУЗов рассматриваются также истинные и коллоидные растворы, золи и другие системы.
По способности растворяться вещества условно делят на:
Обратите внимание!
При попадании в воду вещество может:
Коэффициент растворимости – отношение массы растворенного вещества к массе растворителя (например, 10 г соли на 100 г воды).
По концентрации растворенного вещества растворы делят на:
Ненасыщенные растворы – это растворы, в которых концентрация растворенного вещества меньше, чем в соответствующем насыщенном растворе, и в котором при данных условиях можно растворить еще некоторое количества растворенного вещества.
Пересыщенный раствор – это раствор, в котором концентрация растворенного вещества больше, чем в насыщенном. Избыток растворенного вещества легко выпадает в осадок. Приготовить пересыщенный раствор можно, например, с помощью охлаждения насыщенного раствора поваренной соли. При понижении температуры растворимость поваренной соли уменьшается, и раствор становится пересыщенным.
По концентрации растворенного вещества растворы также разделяют на концентрированные и разбавленные:
Концентрированные растворы – это растворы с относительно высоким содержанием растворенного вещества.
Разбавленные растворы – это растворы с относительно низким содержанием растворенного вещества.
Это деление очень условно, и не связано с делением раствора по насыщенности. Разбавленный раствор может быть насыщенным, а концентрированный раствор не всегда может оказаться насыщенным.
Физические величины, характеризующие состав раствора – это массовая доля, массовый процент, молярность (молярная концентрация), мольная доля, мольный процент, мольное соотношение, растворимость (для насыщенных растворов), объемная доля, объемный процент и некоторые другие величины, которые проходятся в курсе ВУЗов (нормальность или нормальная концентрация, моляльность, титр).
Остановимся подробнее на каждой из них:
1. Массовая доля, масс. доли — это отношение массы растворенного вещества mр.в. к массе раствора mр-ра, выраженное в долях от единицы. Долю можно также выразить в процентах, умножив на 100, тогда мы получим массовый процент, масс. %.
Задачи на материальный баланс с использованием массовой доли — обязательный компонент экзаменов по химии (и не только!) разных уровней. Научиться решать задачи на массовую долю и материальный баланс (смешение, разбавление, концентрирование и приготовление растворов) можно здесь!
2. Молярная концентрация (молярность), моль/л, М – это отношение количества растворенного вещества ν, моль к объему всего раствора Vр-ра, л. Концентрация 1 моль растворенного вещества на 1 литр раствора также обозначается так: 1 М. Такой раствор называют «одномолярный». Двухмолярный раствор — 2 М соответствует концентрации 2 моль растворенного вещества на 1 литр раствора и т.д.
Задачи на молярную концентрацию, как правило, встречаются в курсе ВУЗов, в химических олимпиадах и вступительных экзаменах в ВУЗы. Научиться решать задачи на молярную концентрацию можно здесь.
3. Мольная доля, мольн. дол. – это отношение количества растворенного вещества νр.в., моль к общему количеству вещества всех компонентов в растворе νр-ра, моль:
Мольная доля также может быть выражена в мольных процентах (% мольн.), если умножить долю на 100%. Задачи на мольную долю встречаются в курсе ВУЗов, олимпиадах и вступительных экзаменах. Научиться решать задачи на мольную долю можно здесь.
4. Объемная доля, объемн. дол. – это отношение объема растворенного вещества Vр.в., л к общему объему раствора или смеси Vр-ра, л:
Объемная доля также может быть выражена в объемных процентах (% объемн.), если умножить долю на 100%. Задачи на объемную долю, как правило, сводятся к решению задач на мольную долю, т.к. для газовых смесей объемные и мольные доли компонентов в смеси равны.
5. Мольное соотношение – это отношение количества растворенного вещества к количеству вещества растворителя. Также может использоваться массовое соотношение и объемное соотношение.
6. Растворимость – это отношение массы растворенного вещества к массе растворителя (применяется, как правило, для насыщенных растворов).
7. Титр, г/мл – это отношение массы растворенного вещества mр.в., г к объему раствора, выраженному в миллилитрах Vр-ра, мл:
8. Моляльность.
9. Нормальная концентрация (нормальность)
По механизму растворения растворы делят на физические и химические.
Физическое растворение — это растворение, при котором происходит разрыв и образование только межмолекулярных связей (включая водородные). Физически растворяются только некоторые вещества с молекулярной кристаллической решеткой. Например, растворение нафталина в спирте и воде — опыт.
Химическое растворение — это растворение, при котором разрушаются химические связи в веществе. Химическое растворение, как правило, сопровождается электролитической диссоциацией растворяемого вещества. Подробнее про электролитическую диссоциацию и химическое растворение здесь.
Важно! Подобное хорошо растворяется в подобном. Неполярные растворители хорошо растворяют неполярные вещества. Полярные растворители хорошо растворяют полярные вещества. Понимание механизмов растворения, природы растворяемого вещества и растворителя позволяет легко определить растворимость одного вещества в другом.
измерение
Смотреть что такое «измерение» в других словарях:
ИЗМЕРЕНИЕ — представление свойств реальных объектов в виде числовой величины, один из важнейших методов эмпирического познания. В самом общем случае величиной называют все то, что может быть больше или меньше, что может быть присуще объекту в большей или… … Философская энциклопедия
Измерение X — Измерение Икс … Википедия
измерение — замер, обмер; вымеривание, установление, фиксирование, замеривание, распознавание, промер, диагностирование, смеривание, нахождение, обмеривание, определение Словарь русских синонимов. измерение см. установление 2 Словарь синонимов … Словарь синонимов
измерение — (в психологии) научный метод представления числами интересующего психического свойства или параметров психического процесса на основе нек рых процедурных правил. Совокупность теоретико математических представлений и процедурных правил,… … Большая психологическая энциклопедия
ИЗМЕРЕНИЕ — ИЗМЕРЕНИЕ, измерения, ср. 1. Действие по гл. измерить измерять. Измерение роста. 2. Измеряемая величина, протяжение (мат.). Куб имеет три измерения: длину, высоту и ширину. ❖ Четвертое измерение (ирон.) перен. сверхъестественная и бесплодно… … Толковый словарь Ушакова
ИЗМЕРЕНИЕ — последовательность эксперим. и вычислит. операций, осуществляемая с целью нахождения значения физ. величины, характеризующей нек рый объект или явление. И. завершается определением степени приближения найденного значения к истинному значению… … Физическая энциклопедия
ИЗМЕРЕНИЕ — ИЗМЕРЕНИЕ, действия, производимые с целью нахождения числовых значений какой либо величины в принятых единицах измерения. Измерение выполняют с помощью соответствующих средств измерения (линейка, часы, весы и т.д.). Различают прямые… … Современная энциклопедия
ИЗМЕРЕНИЕ — совокупность действий, выполняемых при помощи средств измерений с целью нахождения числового значения измеряемой величины в принятых единицах измерения. Различают прямые измерения (напр., измерение длины проградуированной линейкой) и косвенные… … Большой Энциклопедический словарь
измерение — Сравнение конкретного проявления измеряемого свойства (измеряемой величины) со шкалой (частью шкалы) измерений этого свойства (величины) с целью получения результата измерения (значения величины или оценки свойства). [МИ 2365 96] измерение… … Справочник технического переводчика
Измерение — ИЗМЕРЕНИЕ, действия, производимые с целью нахождения числовых значений какой либо величины в принятых единицах измерения. Измерение выполняют с помощью соответствующих средств измерения (линейка, часы, весы и т.д.). Различают прямые… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
Учим химию. Глава 1. Вещество
Какие же существуют определения понятия «вещество»?
В физике это качественное проявление материи; то, из чего состоит физическое тело.
Вещество в биологии — материя, образующая ткани организмов, входящая в состав органелл клеток.
Нашел еще одно интересное определение:
«Вещества — собирательное название препаратов, изменяющих, расширяющих, сужающих или каким-либо иным способом извращающих состояние сознания человека». http://lurkmore.
Читаем, как объясняется это понятие в толковых словарях.
Вещество по словарю Ушакова:
ВЕЩЕСТВО вещества, ср. (книжн.). То, из чего состоит физическое тело; материя.
Что общего в этих определениях: то, что вещество это вид материи, к этому добавляется – обладает массой покоя, соединение, обладающее определенными свойствами.
Охватывают эти определения полностью те объекты, которые изучаются химией? Нет, только в словаре Ефремовой говорится о соединениях, обладающих определенными свойствами.
Посмотрим, как подается это понятие в школьных учебниках по химии.
А) А. В. Мануйлов, В. И. Родионов Основы химии. Интернет-учебник..
« То, из чего состоят физические тела, то есть окружающие нас предметы, называется веществом.», т.е. определение по словарю Ушакова.
Б) Габриелян О.С. Химия. 8 класс (16-е издание, 2010)
Повторение определения по Ушакову.
Д) Химия, 7 класс, Попель П.П., Крикля Л.С., 2008
Вообще не дается определения понятия вещества, но ставится такой контрольный вопрос:
«Назовите несколько веществ, которые не существуют в природе, а получены человеком и используются в повседневной жизни».
Ж) Химия, 8 класс, Жилин Д.М., 2012
В учебнике приводится следующее определение:
«Вещество – все то, из чего состоят окружающие нас предметы». Правда он указывает, что не дает точного определения, т.к. ученые еще горячо спорят о толковании этого понятии.
Этот анализ показывает, что точного определения понятия вещества в химии нет, и заставляет задать вопрос – понимают ли школьники, что такое химия и что она изучает?
Как в сказке «Иди туда, не зная куда, ищи то, не зная что».
Давайте попробуем дать определение понятия «химическое вещество» из определения химии как науки.
Поставим во главу угла слово превращение, и пойдем от него.
Если что-то превращается во что-то, то первое что-то должно существовать в виде материального тела, которое имеет определенный состав. Состав этого что-то определяется элементами, из которых он состоит.
Отсюда первая строчка определения понятия «химическое вещество»:
«Химическое вещество – реальное материальное тело, состоящее из атомов одного или нескольких элементов…».
Если это так, и если это индивидуальное вещество, то оно должно обладать определенными свойствами, как физическими, так и химическими, характерными только для этого вещества, которые отличают его от других веществ. Продолжаем определение:
«Химическое вещество – реальное материальное тело, состоящее из атомов одного или нескольких элементов, обладающее суммой характерных только для него физических и химических свойств …».
Для изучения состава и свойств этого вещества требуется время, в течение которого проводятся эти определения, следовательно:
«Химическое вещество – реальное материальное тело, состоящее из атомов одного или нескольких элементов, обладающее суммой характерных только для него физических и химических свойств, существующее во времени, не менее требуемого для определения его состава и свойств …».
Определение состава и свойств проводится, как правило, в комфортных для исследователя внешних условиях – температуре окружающей среды, давлении. Закончим определение:
«Химическое вещество – реальное материальное тело, состоящее из атомов одного или нескольких элементов, обладающее суммой характерных только для него физических и химических свойств, существующее во времени, не менее требуемого для определения его состава и свойств, при внешних условиях, позволяющих проводить эти определения».
На мой взгляд, такое определение позволяет далее без труда переходить к развитию этого понятия.
Простыми называются вещества, состоящие из атомов только одного элемента, например. Как правило, элемент и простое вещество, образованное им, имеют одно и то же название: водород, кислород, железо, золото. Их называют также «Немолекулярное вещество» – вещество, состоящее не из молекул.
Сложными называются вещества, образованные атомами разных элементов. Их еще называют — «химические соединения», или «Молекулярное вещество» – вещество, состоящее из молекул.
Лабораторная посуда
Требования, которым должна соответствовать химическая посуда:
В данной статье мы классифицируем всю химическую посуду на три группы по ее назначению: мерная, немерная и специального применения.
Мерная химическая посуда
Мерная посуда имеет точную градуировку, нагреванию ее не подвергают.
Пипетки служат для отбора жидкостей (до 100 мл) и газов (от 100 мл)
Применяются для измерения точных объемов, титрования (метод количественного/качественного анализа в аналитической химии)
С помощью мерных колб, мензурок и цилиндров отмеривают и хранят определенные объемы жидкостей.
Немерная химическая посуда (общего назначения)
К такой химической посуде относятся изделия, многие из которых употребляются с нагревом: пробирки, стаканы, колбы (плоскодонные, круглодонные, конические), реторты.
Служат для переливания и фильтрования жидкостей. Делительные воронки применяются для разделения несмешивающихся жидкостей.
Сифон химический применяется для безопасного перекачивания жидких сред из бутылей, бочек, канистр. Особенно важен сифон в работе с агрессивными опасными химическими веществами.
Химическая капельница применяется для дозирования растворов и индикаторов.
Используются с целью взятия твердых и сыпучих веществ. Могут служить для перемешивания жидкостей.
Применяется для одновременного размещения и закрепления множества пробирок.
Химическая посуда специального назначения
Данная посуда отличается тем, что предназначена для какой-либо одной цели.
Круглодонная колба с отводом для вставки прямоточного холодильника. Используется для перегонки различных веществ.
Плоскодонная коническая колба, которая применяется для вакуумного фильтрования.
Применяется для фильтрования растворов при помощи фильтровальной бумаги под вакуумом.
Фильтр Шотта представляет собой стеклянную пористую пластинку. Фильтр Шотта используют в ходе вакуумного фильтрования.
Применяется для конденсирования паров и отвода образовавшегося конденсата из системы, сбор конденсата происходит в колбу-приемник.
Применяется для конденсирования паров и возврата конденсата в реакционную массу. Обычно устанавливается вертикально.
Конструктивный элемент химических приборов, чаще всего используется для соединения холодильника с приемником.
Используется в качестве приемника при перегонке. Одним из предназначений колбы Кьельдаля является определения азота в веществах по методу Кьельдаля.
Используется для частичной или полной конденсации паров жидкостей, которые разделяют перегонкой или ректификацией (разделение, основанное на многократной дистилляции.)
Толстостенный стеклянный сосуд, с пришлифованной крышкой, на дно которого помещают влагопоглощающее вещество, в результате чего в эксикаторе поддерживается влажность воздуха приблизительно равная нулю. Эксикатор используется для высушивания и хранения различных веществ.
Служат для очистки газов от механических примесей. Также хлоркальцевые трубки применяют для предохранения растворов от попадания в них воды и углекислого газа: с этой целью их заполняют нужным поглотителем.
Применяется для получения газов при действии на твердые вещества растворов кислот и щелочей.
Чашки для выпаривания используют для выпаривания (упаривания) растворов.
Применяется для измельчения твердых веществ.
Применяются для прокаливания веществ в печи.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИИ И ЕДИНИЦЫ ИХ ИЗМЕРЕНИЯ
Количество вещества (n) – это физическая величина, которая характеризует число структурных единиц (атомов, молекул, ионов, электронов, протонов, эквивалентов и др.) в определенной порции вещества.
Единица измерения количества вещества – моль.
Необходимо указывать, к каким структурным единицам относится понятие моль, например, «моль молекул водорода», «моль атомов водорода», «моль ионов водорода», «моль эквивалентов» и др.
Молярная масса – масса 1 моль вещества. Единица измерения г/моль.
Например, М(Н2О) = 18 г/моль, М(NaOH) = 40 г/моль, М(HNO3) = 63 г/моль.
Эквивалент – реальная или условная частица вещества, которая может замещать, присоединять, высвобождать один ион водорода в кислотно-основных или ионообменных реакциях или один электрон в окислительно-восстановительных реакциях.
Молярная масса эквивалентов – физическая величина, измеряемая произведением молярной массы вещества на фактор эквивалентности.
Молярная масса эквивалентов – масса 1 моль эквивалентов, т.е. 6,02·10 23 эквивалентов. Обозначение М(fэкв.Х), М( 
Х), Мэ(Х). Единица измерения г/моль.
Фактор эквивалентности – число, обозначающее, какая доля реальной частицы вещества Х эквивалентна одному иону водорода в данной кислотно-основной реакции или одному электрону в данной окислительно-восстановительной реакции.
Молярная масса – это абсолютная константа индивидуального вещества, молярная масса эквивалентов – константа вещества в конкретной реакции.
· в окислительно-восстановительной реакции – число электронов, которые отдает или присоединяет частица в данной окислительно-восстановительной реакции.
Ниже приведены формулы для вычисления молярных масс эквивалентов сложных веществ:
| Современные рекомендуемые обозначения физических величин, примеры их записи и расчета | Ранее используемые обозначения физических величин, примеры их записи и расчета |
М( оксида)= ·М(оксида) М(  Al2O3)= ·102= 17(г/моль) |   |
М( кислоты)= ·М(кислоты) М(  H2SeO4)= ·145=72,5(г/моль) |   |
| М( основания)= ·М(основания) М( Ca(OH)2)= ·74=37(г/моль) |   |
| М( соли)= ·М(соли) М( Fe2(SO4)3)= ·400=66,67(г/моль) |   |
Молярная масса эквивалентов одного и того же вещества зависит от течения реакции:
В первом случае молярная масса эквивалентов H2SO4 равна ее молярной массе, во втором – половине молярной массы, так как в первом случае в реакции принимает участие один ион водорода (основность равна 1, fэкв= 
), а во втором – два иона водорода (основность равна 2, fэкв= ).
М( H2SO4)=1 
М(H2SO4)=98 (г/моль) или 
М( H2SO4)= М(H2SO4)=49( г/моль) или 
Для определения фактора эквивалентности и молярной массы эквивалента вещества в окислительно-восстановительной реакции необходимо написать уравнение реакции и электронный баланс реакции.
Например, для реакции взаимодействия натрия и серы запишем уравнение реакции и электронный баланс:
Каждый атом натрия отдает один электрон, а каждый атом серы принимает два электрона. Поэтому
Молярная масса эквивалента равна произведению фактора эквивалентности на молярную массу вещества:
Ar (Na) = 23, M(Na) = 23 г/моль, Мэкв(Na) = (1/1)·23 = 23 (г/моль);
Ar (S) = 32, M (S) = 32 г/моль, Мэкв(S) = (1/2)·32 = 16 (г/моль).
Закон эквивалентов.
Закон эквивалентов дает количественное соотношение между массами вступающих во взаимодействие реагентов или связанных в химических соединениях элементов.
= 
Из последнего соотношения следует:
= 
,
т.е. число моль эквивалентов вступающих в реакцию или образующихся в результате реакции веществ равны между собой:
Количественным выражением закона эквивалентов для реакций, протекающих в растворах, является соотношение:
,
где сн – нормальная концентрация вещества (молярная концентрация эквивалента).
Примеры решения типовых задач.
Пример 1. Расчет количества вещества по числу структурных единиц.
Задача 1. Какое количество вещества гидроксида меди (II) содержит 1,505·10 23 атомов водорода?
Решение. Количество вещества гидроксид-ионов в гидроксиде меди (II), выраженное в моль, составляет:
(Cu(OH)2) = 
.
Пример 2.Расчет молярной массы эквивалента элемента по составу химического соединения на основе закона эквивалентов.
Задача 1. Оксид металла содержит 28,57% кислорода. Определите молярную массу эквивалента металла.
Решение. В соответствии с законом эквивалентов массы связанных между собой в химическом соединении металла m(Me)и кислорода m(O) пропорциональны молярным массам их эквивалентов
= 
(1)
Полагая массу оксида равной 100 г, имеем m(O)=28,57 г и m(Me)=71,43г. Поскольку молярная масса эквивалента кислорода Мэ(О)=8г/моль, из выражения 1 находим молярную массу эквивалента металла:
Мэ(Ме)= 
Пример 3.Расчет молярной массы эквивалента вещества по массе и объему участвующих в реакции веществ на основе закона эквивалентов.
Задача 1. 2,14 г металла вытесняют из кислоты 2 л водорода (н.у.). Вычислите молярную массу эквивалента металла.
Решение. Согласно закону эквивалентов количество вещества эквивалентов металла равно количеству вещества эквивалентов водорода
(2)
э.(Me) = 
; э.(H2) = 
, где (3)
(H2) – эквивалентный объем водорода, равный
;
Vm – молярный объем газа при н.у., равный 22,4 л/моль.
Тогда в соответствии с выражениями (2) и (3)
, откуда
.
Пример 4.Расчет молярной массы эквивалента элемента по соотношению масс реагента и продукта реакции на основе закона эквивалентов.
Задача 1. Из 3,85 г нитрата металла получено 1,6 г его гидроксида. Вычислите молярную массу эквивалента металла.
Решение. В соответствии с законом эквивалентов соотношение масс нитрата и гидроксида металла равно
= (4)
Молярные массы эквивалентов нитрата и гидроксида металла равны
Подставляя эти выражения в уравнение (4) имеем
= 
или 
= .
Решая последнее уравнение относительно Mэ(Me), имеем
Пример 5.Определение молекулярной массы газообразного вещества на основе его плотности.
Задача 1. Масса 1 л газа при н.у. равна 1,175 г. Вычислите молекулярную массу газа и массу одной молекулы газа.
Решение. Поскольку один моль газа при нормальных условиях занимает объем 22,4 л, его молярная масса равна
М(газа) = 1,175·22,4 = 26,32 (г/моль).
Поскольку в 1 моль любого вещества содержится 6,02·10 23 молекул, масса одной молекулы определяется по формуле
m= 
Пример 6.Определение фактора эквивалентности и молярной массы эквивалента вещества в окислительно-восстановительной реакции.
Задача 1. При взаимодействии алюминия и серы образуется сульфид алюминия. Вычислите факторы эквивалентности и молярные массы эквивалентов алюминия и серы.
Решение. Фактор эквивалентности – это число, обозначающее, какая доля реальной частицы вещества эквивалентна одному иону водорода в кислотно-основной реакции или одному электрону в окислительно-восстановительной реакции.
Реакция взаимодействия алюминия и серы протекает согласно уравнению:
Каждый атом алюминия отдает три электрона, а каждый атом серы принимает два электрона. Поэтому
Молярная масса эквивалента вещества – это масса вещества, эквивалентная 1 моль ионов водорода в кислотно-основной реакции или 1 моль электронов в окислительно-восстановительной реакции. Молярная масса эквивалента равна произведению фактора эквивалентности на молярную массу вещества:
Ar (Al) = 27; M(Al) = 27 г/моль; Мэкв (Al) = 1/3·27 = 9 г/моль;
Ar (S) = 32; M(S) = 32 г/моль; Мэкв(S) = 1/2·32 = 16 г/моль.