Раствор 1 20. Применение в медицине. Разбавление растворов с известной концентрацией
Обычно при употреблении названия «раствор» имеются в виду истинные растворы. В истинных растворах растворенное вещество в виде отдельных молекул распределено среди молекул растворителя. Не все вещества растворяются одинаково хорошо в любой жидкости, т.е. растворимость различных веществ в тех или иных растворителях различна. Обычно растворимость твердых веществ увеличивается с повышением температуры, поэтому при приготовлении таких растворов во многих случаях необходимо их подогревать.
В определенном количестве каждого растворителя может быть растворено не более определенного количества данного вещества. Если приготовить раствор, содержащий в единице объема наибольшее количество вещества, которое может раствориться при данной температуре, и добавить к нему дополнительно хотя бы небольшое количество растворяемого вещества, то оно останется нерастворенным. Такой раствор называется насыщенным .
Если приготовить при нагревании концентрированный раствор, близкий к насыщенному, а затем быстро, но осторожно охладить полученный раствор, осадок может не выпасть. Если в такой раствор бросить кристалл соли и перемешать или потереть стеклянной палочкой о стенки сосуда, то из раствора выпадут кристаллы соли. Следовательно, в охлажденном растворе содержалось соли больше, чем это отвечало се растворимости при данной температуре. Такие растворы называются пересыщенными .
Свойства растворов всегда отличаются от свойств растворителя. Раствор закипает при более высокой температуре, чем чистый растворитель. Температура затвердевания, наоборот, у растворов ниже, чем у растворителя.
По характеру взятого растворителя растворы делятся на водные и неводные . К последним относятся растворы веществ в органических растворителях (спирт, ацетон , бензол , хлороформ и т. д.). Растворителем большинства солей, кислот и щелочей служит вода. Биохимики редко пользуются такими растворами, они чаще работают с водными растворами веществ.
В каждом растворе содержание вещества различно, поэтому важно знать количественный состав раствора. Существуют различные способы выражения концентрации растворов : в массовых долях растворенного вещества, молях на 1 л раствора, эквивалентах на 1 л раствора, граммах или миллиграммах на 1 мл раствора и др.
Массовая доля растворенного вещества определяется в процентах. Поэтому эти растворы называются процентными растворами .
Массовая доля растворенного вещества (ω) выражает отношение массы растворенного вещества (m 1) к общей массе раствора (m).
ω = (m 1 /m) х 100%
Массовую долю растворенного вещества принято выражать на 100 г раствора. Следовательно, 10% раствор содержит 10 г вещества в 100 г раствора или 10 г вещества и 100-10 = 90 г растворителя.
Молярная концентрация определяется количеством молей вещества в 1 л раствора. Молярной концентрацией раствора (М) называют отношение количества растворенного вещества в молях (ν) к определенному объему этого раствора (V).
Объем раствора обычно выражают в литрах. В лабораториях величину молярной концентрации принято обозначать буквой М. Так, одномолярный раствор обозначается 1 М (1 моль/л), децимолярный - 0,1 М (0,1 моль/л) и т.д. Для того чтобы установить, какое количество граммов данного вещества находится в 1 л раствора заданной концентрации, необходимо знать его молярную массу (см. таблицу Менделеева). Известно, что масса 1 моль вещества численно равна его молярной массе, например молярная масса хлорида натрия равна 58,45 г/моль, следовательно, масса 1 моль NaCl равна 58,45 г. Таким образом, 1 М раствор NaCl содержит 58,45 г хлорида натрия в 1 л раствора.
Молярная концентрация эквивалента (нормальная концентрация) определяется числом эквивалентов растворенного вещества в 1 л раствора.
Разберем понятие «эквивалент». Например, в НСl содержится 1 моль атомарного водорода и 1 моль атомарного хлора. Можно сказать, что 1 моль атомарного хлора эквивалентен (или равноценен) 1 моль атомарного водорода, или эквивалент хлора в соединении НСl равен 1 моль.
Цинк с водородом не соединяется, но вытесняет его из ряда кислот:
Zn + 2НС1 = Zn С1 2 + Н 2
Из уравнения реакций видно, что 1 моль цинка замещает 2 моль атомарного водорода в хлороводородной кислоте. Следовательно, 0,5 моль цинка эквивалентен 1 моль атомарного водорода, или эквивалент цинка для данной реакции будет равен 0,5 моль.
Эквивалентами могут быть и сложные соединения, например в реакции:
2NaOH + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2H 2 O
1 моль серной кислоты вступает в реакцию с 2 моль гидроксида натрия. Отсюда следует, что 1 моль гидроксида натрия эквивалентен в данной реакции 0,5 моль серной кислоты.
Необходимо помнить, что в любой реакции вещества реагируют в эквивалентных количествах . Для приготовления растворов, содержащих определенное количество эквивалентов данного вещества, необходимо уметь подсчитать молярную массу эквивалента (эквивалентную массу), т. е. массу одного эквивалента. Эквивалент (а, следовательно, и эквивалентная масса) не является постоянной величиной для данного соединения, а зависит от типа реакции, в которую вступает соединение.
Эквивалентная масса кислоты равна ее молярной массе, деленной на основность кислоты. Так, для азотной кислоты HNO 3 эквивалентная масса равна ее молярной массе. Для серной кислоты эквивалентная масса равна 98:2 = 49. Для трехосновной фосфорной кислоты эквивалентная масса равна 98:3 = 32,6.
Таким способом вычисляется эквивалентная масса для реакций полного обмена или полной нейтрализации . При реакциях неполной нейтрализации и неполного обмена эквивалентная масса вещества зависит от течения реакции.
Например, в реакции:
NaOH + H 2 SO 4 = NaHSO 4 + H 2 O
1 моль гидроксида натрия эквивалентен 1 моль серной кислоты, поэтому в данной реакции эквивалентная масса серной кислоты равна ее молярной массе, т. е. 98 г.
Эквивалентная масса основания равна его молярной массе, деленной на степень окисления металла. Например, эквивалентная масса гидроксида натрия NaOH равна его молярной массе, а эквивалентная масса гидроксида магния Mg(OH) 2 равна 58,32:2 == 29,16 г. Так вычисляется эквивалентная масса только для реакции полной нейтрализации . Для реакции неполной нейтрализации эта величина также будет зависеть от течения реакции.
Эквивалентная масса соли равна молярной массе соли, деленной на произведение степени окисления металла на число его атомов в молекуле соли. Так эквивалентная масса сульфата натрия равна 142: (1х2) = 71 г., а эквивалентная масса сульфата алюминия Аl 2 (SO 4) 3 равна 342: (3х2) = 57 г. Однако если соль участвует в реакции неполного обмена , то учитывается только число атомов металла, участвующих в реакции.
Эквивалентная масса вещества, участвующего в окислительно-восстановительной реакции , равна молярной массе вещества, деленной на число электронов, принятых или отданных данным веществом. Следовательно, прежде чем производить вычисление, необходимо написать уравнение реакции:
2CuSO 4 + 4KI = 2CuI + I 2 + 2K 2 SO 4
Cu 2+ + e - à Cu +
I - - e - à I o
Эквивалентная масса CuSO 4 равна молярной массе (160 г). В лабораторной практике применяют название «нормальная концентрация», которая обозначается в различных формулах буквой N, а при обозначении концентрации данного раствора буквой «н». Раствор, содержащий 1 эквивалент в 1 л раствора, называется однонормальным и обозначается 1 н., содержащий 0,1 эквивалент - децинормальным (0,1 н.), 0,01 эквивалент - сантинормальным (0,01 н.).
Титр раствора - количество граммов вещества, растворенного в 1 мл раствора. В аналитической лаборатории концентрацию рабочих растворов пересчитывают непосредственно на определяемое вещество. Тогда титр раствора показывает, какому количеству граммов определяемого вещества соответствует 1 мл рабочего раствора.
Концентрацию растворов, применяемых в фотометрии так называемых стандартных растворов , выражают обычно количеством миллиграммов в 1 мл раствора.
При приготовлении растворов кислот часто применяется концентрация 1:х, показывающая, сколько объемных частей воды (Х) приходится на одну часть концентрированной кислоты.
К приблизительным растворам относятся растворы, концентрация которых выражена в процентах, а также растворы кислот, концентрация которых обозначена выражением 1:х. Перед приготовлением растворов подготавливают посуду для приготовления и хранения их. Если готовят небольшое количество раствора, которое будет использовано в течение дня, то его не обязательно переливать в бутыль, а можно оставить в колбе.
На колбе необходимо написать специальным восковым карандашом (или маркером) формулу растворенного вещества и концентрацию раствора, например НС1 (5%). При длительном хранении на бутыль, в которой будет храниться раствор, обязательно наклеивают этикетку с указанием, какой раствор в ней находится и когда он приготовлен.
Посуда для приготовления и хранения растворов должна быть чисто вымыта и сполоснута дистиллированной водой.
Для приготовления растворов следует применять только чистые вещества и дистиллированную воду. Перед приготовлением раствора необходимо произвести расчет количества растворяемого вещества и количества растворителя. При приготовлении приблизительных растворов количество растворяемого вещества рассчитывают с точностью до десятых долей, значения молекулярных масс берут округленно до целых чисел, а при расчете количества жидкости доли миллилитра не учитывают.
Техника приготовления растворов различных веществ различна. Однако при приготовлении любого приблизительного раствора навеску берут на технохимических весах, а жидкости отмеривают мерным цилиндром.
Приготовление растворов солей . Требуется приготовить 200 г 10% раствора нитрата калия КNО 3 .
Расчет необходимого количества соли производят согласно пропорции:
100 г - 10 г КNО 3
200 г - Х г КNО 3 Х = (200 х 10) / 100 = 20 г КNО 3
Количество воды: 200-20=180 г или 180 мл.
Если соль, из которой приготовлен раствор, содержит кристаллизационную воду , то расчет будет несколько иной. Например, требуется приготовить 200 г 5% раствора СаСl 2 , исходя из СаСl 2 x 6H 2 O.
Вначале производят расчет для безводной соли:
100 г - 5 г СаСl 2
200 г - Х г СаСl 2 Х = 10 г СаСl 2
Молекулярная масса СаСl 2 равна 111, молекулярная масса СаСl 2 x 6H 2 O - 219, следовательно, 219 г СаСl 2 x 6H 2 O содержит 111 г СаСl 2 .
Т.е. 219 - 111
Х - 10 Х = 19,7 г. СаСl 2 x 6H 2 O
Для получения требуемого раствора необходимо отвесить 19,7 г соли СаСl 2 x 6H 2 O. Количество воды равно 200-19,7=180,3 г, или 180,3 мл. Воду отмеривают мерным цилиндром, поэтому десятые доли миллиметра в расчет не принимают. Следовательно, нужно взять 180 мл воды.
Раствор соли готовят следующим образом. На технохимических весах отвешивают необходимое количество соли. Аккуратно переносят навеску в колбу или стакан, где будут готовить раствор. Отмеривают нужное количество воды мерным цилиндром и выливают в колбу с навеской голи примерно половину отмеренного количества. Энергичным помешиванием добиваются полного растворения взятой навески, причем иногда для этого необходимо нагревание. После растворения навески добавляют остальное количество воды. Если раствор мутный, то его отфильтровывают через складчатый фильтр.
Приготовление растворов щелочей . Расчет количества щелочи, необходимого для приготовления раствора той или иной концентрации, производят так же, как для растворов солей. Однако твердая щелочь, особенно не очень хорошо очищенная, содержит много примесей, поэтому рекомендуется отвешивать щелочи в количестве, больше рассчитанного на2-3%. Техника приготовления растворов щелочей имеет свои особенности.
При приготовлении растворов щелочей нужно соблюдать следующие правила:
1. Кусочки щелочи следует брать щипцами, пинцетом, а если необходимо взять их руками, то обязательно в резиновых перчатках. Гранулированную щелочь в виде маленьких лепешечек насыпают фарфоровой ложкой.
2. Отвешивать щелочь на бумаге нельзя; для этого следует использовать только стеклянную или фарфоровую посуду.
3. Щелочь нельзя растворять в толстостенных бутылях, так как при растворении происходит сильное разогревание раствора; бутыль может лопнуть.
Отвешенное на технохимических весах количество щелочи помещают в большую фарфоровую чашку или стакан. В эту посуду наливают такое количество воды, чтобы раствор имел концентрацию 35-40%. Перемешивают раствор стеклянной палочкой, пока вся щелочь не растворится. Затем раствор оставляют стоять до остывания и выпадения осадка. Осадок представляет собой примеси (в основном карбонаты), которые не растворяются в концентрированных растворах щелочей. Оставшуюся щелочь осторожно сливают в другой сосуд (лучше с помощью сифона), куда доливают нужное количество воды.
Приготовление растворов кислот . Расчеты для приготовления растворов кислот иные, чем при приготовлении растворов солей и щелочей, так как концентрация растворов кислот не равна 100% из-за содержания воды; нужное количество кислоты не отвешивают, а отмеривают мерным цилиндром. При расчетах растворов кислот используют стандартные таблицы, в которых указан процент раствора кислоты, плотность данного раствора при определенной температуре и количество этой кислоты, содержащееся в 1л раствора данной концентрации.
Например, требуется приготовить 1 л 10% раствора HCl, исходя из имеющейся 38,0 % кислоты с плотностью 1,19. По таблице находим, что 10% раствор кислоты при комнатной температуре имеет плотность 1, 05, следовательно, масса 1л ее равна 1,05 x 1000== 1050 г.
Для этого количества рассчитывают содержание чистого HCl:
100 г - 10 г HCl
1050 г - Х г HCl Х = 105 г HCl
Кислота, имеющая плотность 1,19, содержит 38 г HCl, следовательно:
Х = 276 г или 276: 1,19 = 232 мл.
Количество воды: 1000 мл - 232 мл = 768 мл.
Часто употребляют растворы кислот, концентрация которых выражена 1:х , где х - целое число, показывающее, сколько объемов воды надо взять на один объем концентрированной кислоты. Например, раствор кислоты 1:5 означает, что при приготовлении раствора смешали 5 объемов воды с 1 объемом концентрированной кислоты.
Например, приготовить 1 л раствора серной кислоты 1:7. Всего будет 8 частей. Каждая часть равна 1000:8 = 125 мл. Следовательно, нужно взять концентрированной кислоты 125 мл, а воды - 875 мл.
При приготовлении растворов кислот нужно соблюдать следующие правила:
1. Раствор нельзя готовить в толстостенной бутыли, так как при разбавлении кислот, особенно серной, происходит сильное разогревание. Растворы кислот готовят в колбах.
2. При разбавлении нельзя наливать воду в кислоту. В колбу наливают рассчитанное количество воды, а затем тонкой струёй, постепенно, при перемешивании добавляют нужное количество кислоты. Кислоту и воду отмеривают мерными цилиндрами.
3. После остывания раствора его переливают в бутыль и наклеивают этикетку; бумажную этикетку парафинируют; можно сделать этикетку особой краской прямо на бутылях.
4. Если концентрированная кислота, из которой будут готовить разбавленный раствор, хранится долгое время, то необходимо уточнить ее концентрацию. Для этого измеряют ее плотность и по таблице находят точное содержание кислоты в растворе.
Концентрацию точных растворов выражают в виде молярной или нормальной концентрации или титром. Эти растворы обычно употребляются при аналитических работах; в физико-химических и биохимических исследованиях их применяют нечасто.
Навески для приготовления точных растворов рассчитывают с точностью до четвертого десятичного знака, а точность молекулярных масс соответствует той точности, с которой они приведены в справочных таблицах. Навеску берут на аналитических весах; раствор готовят в мерной колбе, т. е. количество растворителя не рассчитывают. Приготовленные растворы не следует хранить в мерных колбах, их переливают в бутыль с хорошо подобранной пробкой.
Если точный раствор нужно перелить в бутыль или в другую колбу, то поступают следующим образом. Бутыль или колбу, в которую будут переливать раствор, тщательно моют, ополаскивают несколько раз дистиллированной водой и дают постоять в перевернутом виде, чтобы вода стекла, или сушат. Ополаскивают бутыль 2-3 раза небольшими порциями того раствора, который собираются переливать, а затем переливают сам раствор. Каждый точный раствор имеет свой предельный срок хранения.
Расчеты при приготовлении молярных и нормальных растворов проводят следующим образом .
Пример 1.
Требуется приготовить 2 л 0,5 М раствора Na 2 CO 3 . Молярная масса Na 2 CO 3 равна 106. Следовательно, 1 л 0,5 М раствора содержит 53 г Na 2 CO 3 . Для приготовления 2 л необходимо взять 53 x 2 = 106 г Na 2 CO 3 . Это количество соли будет содержаться в 2 л раствора.
Иной способ визуализации расчета:
1л 1M раствора Na 2 CO 3 содержит 106 г Na 2 CO 3
(1л - 1M - 106 г)
2 л 1M раствора Na 2 CO 3 содержит х г Na 2 CO 3
(2л - 1M - х г);
при подсчете «рукой закрывается» центральная часть выражения (1M)
Находим, что 2 л 1M раствора Na 2 CO 3 содержит 212 г Na 2 CO 3
(2л - 1M - 212 г)
А 2 л 0,5M раствора Na 2 CO 3 («закрывается левая часть») содержит х г Na 2 CO 3 (2 л - 0,5 M - х г)
Т.е. 2 л 0,5M раствора Na 2 CO 3 содержит 106 г Na 2 CO 3
(2 л - 0,5 M - 106 г).
Не все помнят, что значит «концентрация» и как правильно приготовить раствор. Если вы хотите получить 1-процентный раствор любого вещества, то растворяете 10 г вещества в литре воды (или 100 г в 10 литрах). Соответственно, 2-процентный раствор содержит 20 г вещества в литре воды (200 г в 10 литрах) и так далее.
Если отмерить маленькое количество сложно, берите большее, готовьте так называемый маточный раствор и затем разбавляйте его. Берем 10 граммов, готовим литр 1-процентного раствора, отливаем 100 мл, доводим их до литра водой (разбавляем в 10 раз), и 0,1-процентный раствор готов.
Как сделать раствор медного купороса
Чтобы приготовить 10 литров медно-мыльной эмульсии нужно приготовить 150-200 г мыла и 9 литров воды (лучше дождевой). Отдельно 5-10 г медного купороса растворяем в 1 литре воды. После этого раствор медного купороса тонкой струёй добавляют в мыльный раствор, при этом не переставая хорошо перемешивать. В результате получится жидкость зеленоватого цвета. Если плохо смешивать или поспешить, то образуются хлопья. В этом случае процесс лучше начать с самого начала.
Как приготовить 5 процентный раствор марганцовки
Чтобы приготовить 5% раствор нужно 5 г марганцовки и 100 мл воды. Первым делом наливаем воду в приготовленную ёмкость, следом добавляем кристаллы. Затем все это перемешать до равномерного и насыщенного фиолетового окраса жидкости. Перед использованием рекомендуется процедить раствор через марлю, чтобы удалить нерастворённые кристаллы.
Как приготовить 5 процентный раствор мочевины
Мочевина является высококонцентрированным азотным удобрением. При этом гранулы вещества легко растворяются в воде. Чтобы сделать 5% раствор нужно взять 50 г мочевины и 1 л воды или 500 г гранул удобрения на 10 л воды. В ёмкость с водой добавляют гранулы и хорошо перемешивают.
На вопрос подскажите как сделать 1% раствор с медным купоросом и известью (или кальцинированой содой) заданный автором Larysa lymar лучший ответ это С кальцинированной содой бордосскую жидкость не готовят. Кальцинированная сода-это карбонат натрия, а Вам нужен гидроксид кальция (гашеная известь) . Иначе малахит получите. Как готовить-читайте:
Ответ от Муджтахид.
[гуру]
Ответ от Пространщик
[гуру]
Ответ от Двутавровый
[гуру]
Ответ от Особый
[гуру]
для приготовления 1%-го раствора по меди нужно 100 г купороса развести в 10 л воды и нейтрализовать 100 г гашеной извести ==>>
Ответ от Natali Natali
[гуру]
Ответ от Жанна С
[гуру]
1-% БОРДОССКАЯ смесь.
и также разбавляют 5 л воды.
(по зеленым листьям) .
1-% БУРГУНДСКая жидкость
Добавляют 50 г. хоз. мыла.
МЕДНО_МЫЛЬНЫЙ РАСТВОР.
+мыло в таком же количестве.
Успеха в борьбе с болезнями)
Ответ от Муджтахид.
[гуру]
Купите лучше уже готовую Бордоскую жидкость.
Ответ от Галина русскова (чуркина) GALJ
[гуру]
ОБРАБАТЫВАЮТ РАСТЕНИЯ ОТ ФИТОФТОРЫ ДРУГИХ БОЛЕЗНЕЙ
Ответ от Елена Акентьева
[гуру]
Не мучайтесь с бордосской смесью, очень неудобный препарат в плане приготовления (плохо смешивается) и обработки (забивает опрыскиватель) . Купите Ордан или Абига-Пик, замечательные фунгициды, никакой мороки.
Ответ от Костенко Сергей
[гуру]
для приготовления 1%-го раствора по меди нужно 100 г купороса развести в 10 л воды и нейтрализовать 100 г гашеной извести ==>> 10 л бордоски с концентрацией по меди 1%
Ответ от Natali Natali
[гуру]
В 5 литрах теплой воды развести 100г медного купороса и отдельно в 5 литрах воды развести 100г извести. Потом раствор купороса ВЛИТЬ в раствор извести - НЕ наоборот и получите 1% раствор бордосской жидкости. Иначе говоря: на 10л воды - по 100г купороса и извести
Ответ от Жанна С
[гуру]
БОРДОССКАЯ смесь готовится на основе медного купороса и извести.
БУРГУНДСКАЯ-из медного купороса и соды (можно и пищевой) +мыло.
1-% БОРДОССКАЯ смесь.
100 г негашеной извести и гасят в небольшом количестве воды, разбавляют водой до 5 литров, получают известковое молоко.
В другой посуде (неметаллической)
растворяют в горячей воде 100 г медного купороса
и также разбавляют 5 л воды.
В известковое молоко вливают раствор медного купороса и хорошо размешивают.
Медь в известь, а не наоборот!
Можно растворить 100 г медного купороса в 1 л горячей воды
и влить, постепенно помешивая, в 9 л известкового молока.
Но смешивать оба концентрированных раствора,
а затем разбавлять водой до 10 л недопустимо.
Получается смесь плохого качества.
Правильно приготовленная жидкость имеет бирюзовый, небесно-синий цвет и нейтральную или слабощелочную реакцию.
Кислотность проверяют лакмусовой бумагой,
которая окрашивается в синий цвет.
Можно опустить в раствор любую чистую (не ржавую) железку.
В кислой среде медь активно оседает на железе.
Кислая смесь будет обжигать листья.
Ее нейтрализуют добавлением известкового молока.
1-процентную смесь применяют по вегетирующим растениям
(по зеленым листьям) .
1-% БУРГУНДСКая жидкость
100 г медного купороса и 100 г кальцинированной соды на 10 л воды. Растворяют по отдельности,
сливают вместе, проверяют кислотность,
т. е. готовят так же как бордоскую смесь, только известь заменяют содой.
Добавляют 50 г. хоз. мыла.
МЕДНО_МЫЛЬНЫЙ РАСТВОР.
в 0,5 л горячей воды растворяют 10 г медного купороса.
Отдельно в 10 л воды (лучше теплой) разводят 100 г мыла.
Раствор медного купороса тонкой струей при постоянном перемешивании вливают в раствор мыла.
Препарат готовят перед началом опрыскивания.
Медно-мыльный препарат (эмульсию) можно готовить и в более высоких концентрациях
(20 г медного купороса и 200 г мыла
или 30 г купороса и 300 г мыла на 10 л воды) .
Правильно приготовленная эмульсия должна иметь зеленоватый цвет и не образовывать хлопьев.
Чтобы избежать свертывания препарата в случаи приготовления его в жесткой воде,
следует уменьшить количество медного купороса
или добавить к воде 0,5% (50 г на 10 л воды) кальцинированной (бельевой) соды.
Можно применять совместно с карбофосом (20 г на 10 л эмульсии)
для одновременной борьбы с тлями и паутинными клещами.
КАЛЬЦИНИРОВАННАЯ, или бельевая, сода (карбонат натрия) - белый кристаллический порошок, растворимый в воде.
Применяют для борьбы с мучнисторосяными грибами,
в концентрации 0,5% (50 г на 10 л воды) .
+мыло в таком же количестве.
Для приготовления рабочего раствора разводят мыло в мягкой воде и добавляют соду, предварительно растворенную в небольшом количестве воды.
Успеха в борьбе с болезнями)
Приблизительные растворы. При приготовлении приблизительных растворов количества веществ, которые должны быть взяты для этого, вычисляют с небольшой точностью. Атомные веса элементов для упрощения расчетов допускается брать округленными иногда до целых единиц. Так, для грубого подсчета атомный вес железа можно принять равным 56 вместо точного -55,847; для серы - 32 вместо точного 32,064 и т. д.
Вещества для приготовления приблизительных растворов взвешивают на технохимических или технических весах.
Принципиально расчеты при приготовлении растворов совершенно одинаковы для всех веществ.
Количество приготовляемого раствора выражают или в единицах массы (г, кг), или в единицах объема (мл, л), причем для каждого из этих случаев вычисление количества растворяемого вещества проводят по-разному.
Пример. Пусть требуется приготовить 1,5 кг 15%-ного раствора хлористого натрия; предварительно вычисляем требуемое количе-ство соли. Расчет проводится согласно пропорции:
т. е. если в 100 г раствора содержится 15 г соли (15%), то сколько ее потребуется для приготовления 1500 г раствора?
Расчет показывает, что нужно отвесить 225 г соли, тогда воды иужио взять 1500 - 225 = 1275 г. ¦
Если же задано получить 1,5 л того же раствора, то в этом случае по справочнику узнают его плотность, умножают последнюю на заданный объем и таким образом находят массу требуемого количества раствора. Так, плотность 15%-нoro раствора хлористого натрия при 15 0C равна 1,184 г/см3. Следовательно, 1500 мл составляет
Следовательно, количество вещества для приготовления 1,5 кг и 1,5 л раствора различно.
Расчет, приведенный выше, применим только для приготовления растворов безводных веществ. Если взята водная соль, например Na2SO4-IOH2O1 то расчет несколько видоизменяется, так как нужно принимать во внимание и кристаллизационную воду.
Пример. Пусть нужно приготовить 2 кг 10%-ного раствора Na2SO4, исходя из Na2SO4 *10H2O.
Молекулярный вес Na2SO4 равен 142,041, a Na2SO4*10H2O 322,195, или округленно 322,20.
Расчет ведут вначале па безводную соль:
Следовательно, нужно взять 200 г безводной соли. Количество десятиводной соли находят из расчета:
Воды в этом, случае нужно взять: 2000 - 453,7 =1546,3 г.
Так как раствор не всегда готовят с пересчетом на безводную соль, то на этикетке, которую обязательно следует наклеивать на сосуд с раствором, нужно указать, из какой соли приготовлен раствор, например 10%-ный раствор Na2SO4 или 25%-ный Na2SO4*10H2O.
Часто случается, что приготовленный ранее раствор нужно разбавить, т. е. уменьшить его концентрацию; растворы разбавляют или по объему, или по массе.
Пример. Нужно разбавить 20%-ный раствор сернокислого аммония так, чтобы получить 2 л 5%-иого раствора. Расчет ведем следующим путем. По справочнику узнаем, что плотность 5%-ного раствора (NH4)2SO4 равна 1,0287 г/см3. Следовательно, 2 л его должны весить 1,0287*2000 = 2057,4 г. В этом количестве должно находиться сернокислого аммония:
Учитывая, что при отмеривании могут произойти потери, нужно взять 462 мл и довести их до 2 л, т. е. добавить к ним 2000-462 = = 1538 мл воды.
Если же разбавление проводить по массе, расчет упрощается. Но вообще разбавление проводят из расчета на объем, так как жидкости, особенно в больших количествах, легче отмерить по объему, чем взвесить.
Нужно помнить, что при всякой работе как с растворением, так и с разбавлением никогда не следует выливать сразу всю воду в сосуд. Водой ополаскивают несколько раз ту посуду, в которой проводилось взвешивание или отмеривание нужного вещества, и каждый раз добавляют эту воду в сосуд для раствора.
Когда не требуется особенной точности, при разбавлении растворов или смешивании их для получения растворов другой концентрации можно пользоваться следующим простым и быстрым способом.
Возьмем разобранный уже случай разбавления 20%-ного раствора сернокислого аммония до 5%-ного. Пишем вначале так:
где 20 - концентрация взятого раствора, 0 - вода и 5"--требуемая концентрация. Теперь из 20 вычитаем 5 и полученное значение пишем в правом нижнем углу, вычитая же нуль из 5, пишем цифру в правом верхнем углу. Тогда схема примет такой вид:
Это значит, что нужно взять 5 объемов 20%-ного раствора и 15 объемов воды. Конечно, такой расчет не отличается точностью.
Если смешивать два раствора одного и того же вещества, то схема сохраняется та же, изменяются только числовые значения. Пусть смешением 35%-ного раствора и 15%-ного нужно приготовить 25%-ный раствор. Тогда схема примет такой вид:
т. е. нужно взять по 10 объемов обоих растворов. Эта схема дает приблизительные результаты и ею можно пользоваться только тогда, когда особой точности не требуется.Для всякого химика очень важно воспитать в себе привычку к точности в вычислениях, когда это необходимо, и пользоваться приближенными цифрами в тех случаях, когда это не повлияет на результаты работы.Когда нужна большая точность при разбавлении растворов, вычисление проводят по формулам.
Разберем несколько важнейших случаев.
Приготовление разбавленного раствора . Пусть с - количество раствора, m%-концентрация раствора, который нужно разбавить до концентрации п%. Получающееся при этом количество разбавленного раствора х вычисляют по формуле:
а объем воды v для разбавления раствора вычисляют по формуле:
Смешивание двух растворов одного и того же вещества различной концентрации для получения раствора заданной концентрации. Пусть смешиванием а частей m%-ного раствора с х частями п%-ного раствора нужно получить /%-ный раствор, тогда:
Точные растворы. При приготовлении точных растворов вычисление количеств нужных веществ проверят уже с достаточной степенью точности. Атомные весы элементов берут по таблице, в которой приведены их точные значения. При сложении (или вычитании) пользуются точным значением слагаемого с наименьшим числом десятичных знаков. Остальные слагаемые округляют, оставляя после запятой одним знаком больше, чем в слагаемом с наименьшим числом знаков. В результате оставляют столько цифр после запятой, сколько их имеется в слагаемом с наименьшим числом десятичных знаков; при этом производят необходимое округление. Все расчеты производят, применяя логарифмы, пятизначные или четырехзначные. Вычисленные количества вещества отвешивают только на аналитических весах.
Взвешивание проводят или на часовом стекле, или в бюксе. Отвешенное вещество высыпают в чисто вымытую мерную колбу через чистую сухую воронку небольшими порциями. Затем из промывалки несколько раз небольшими порциями воды обмывают над воронкой бнже или часовое стекло, в котором проводилось взвешивание. Воронку также несколько раз обмывают из промывалки дистиллированной водой.
Для пересыпания твердых кристаллов или порошков в мерную колбу очень удобно пользоваться воронкой, изображенной на рис. 349. Такие воронки изготовляют емкостью 3, 6, и 10 см3. Взвешивать навеску можно непосредственно в этих воронках (негигроскопические материалы), предварительно определив их массу. Навеска из воронки очень легко переводится в мерную колбу. Когда навеска пересыпается, воронку, не вынимая из горла колбы, хорошо обмывают дистиллированной водой из промывалки.
Как правило, при приготовлении точных растворов и переведении растворяемого вещества в мерную колбу растворитель (например, вода) должен занимать не более половины емкости колбы. Закрыв пробкой мерную колбу, встряхивают ее до полного растворения твердого вещества. После этого полученный раствор дополняют водой до метки и тщательно перемешивают.
Молярные растворы. Для приготовления 1 л 1 M раствора какого-либо вещества отвешивают на аналитических весах 1 моль его и растворяют, как указано выше.
Пример. Для приготовления 1 л 1 M раствора азотнокислого серебра находят в таблице или подсчитывают молекулярную массу AgNO3, она равна 169,875. Соль отвешивают и растворяют в воде.
Если нужно приготовить более разбавленный раствор (0,1 или 0,01 M), отвешивают соответственно 0,1 или 0,01 моль соли.
Если же нужно приготовить меньше 1 л раствора, то растворяют соответственно меньшее количество соли в соответствущем объеме воды.
Нормальные растворы готовят аналогично, только отвешивая не 1 моль, а 1 грамм-эквивалент твердого вещества.
Если нужно приготовить полунормальный или децинормальный раствор, берут соответственно 0,5 или 0,1 грамм-эквивалента. Когда готовят не 1 л раствора, а меньше, например 100 или 250 мл, то берут1/10 или 1/4 того количества вещества, которое требуется для приготовления I л, и растворяют в соответствующем объеме воды.
Рис 349. Воронки для пересыпания навески а колбу.
После приготовления раствора его нужно обязательно проверить титрованием соответствующим раствором другого вещества с известной нормальностью. Приготовленный раствор может не отвечать точно той нормальности, которая задана. В таких случаях иногда вводят поправку.
В производственных лабораториях иногда готовят точные растворы «по определяемому веществу». Применение таких растворов облегчает расчеты при анализах, так как достаточно умножить объем раствора, пошедший на титрование, на титр раствора, чтобы получить содержание искомого вещества (в г) во взятом для анализа количестве какого-либо раствора.
Расчет при приготовлении титрованного раствора по определяемому веществу ведут также по грамм-эквиваленту растворяемого вещества, пользуясь формулой:
Пример. Пусть нужно приготовить 3 л раствора марганцовокислого калия с титром по железу 0,0050 г/мл. Грамм-эквивалент KMnO4 равен 31,61., а грамм-эквивалент Fe 55,847.
Вычисляем по приведенной выше формуле:
Стандартные растворы. Стандартными называют растворы с разными, точно определенными концентрациями, применяемые в колориметрии, например растворы, содержащие в 1 мл 0,1, 0,01, 0,001 мг и т. д. растворенного вещества.
Кроме колориметрического анализа, такие растворы бывают нужны при определении рН, при нефелометрических определениях и пр. Иногда стандартные растворы" хранят в запаянных ампулах, однако чаще приходится готовить их непосредственно перед применением. Стандартные растворы готовят в объеме не больше 1 л, а ча ще - меньше. Только при большом расходе стандартного раствори можно готовить несколько литров его и то при условии, что стандартный раствор не будет храниться длительный срок.
Количество вещества (в г), необходимое для получения таких растворов, вычисляют по формуле:
Пример. Нужно приготовить стандартные растворы CuSO4 5H2O для колориметрического определения меди, причем в 1 мл первого раствора должно содержаться 1 мг меди, второго - 0,1 мг, третьего -0,01 мг, четвертого - 0,001 мг. Вначале готовят достаточное количество первого раствора, например 100 мл.
При приготовлении растворов процентной концентрации вещество отвешивают на техно-химических весах, а жид- I кости отмеривают мерным цилиндром. Поэтому навеску! вещества рассчитывают с точностью до 0,1 г, а объем 1 жидкости с точностью до 1 мл.
Прежде чем приступить к приготовлению раствора, | необходимо произвести расчет, т. е. рассчитать количество растворяемого вещества и растворителя для приготовления определенного количества раствора заданной концентрации.
РАСЧЕТЫ ПРИ ПРИГОТОВЛЕНИИ РАСТВОРОВ СОЛЕЙ
Пример 1. Надо приготовить 500 г 5% раствора нитЯ рата калия. 100 г такого раствора содержат 5 г KN0 3 ;1 Составляем пропорцию:
100 г раствора-5 г KN0 3
500 » 1 - х » KN0 3
5-500 „_ х= -jQg- = 25 г.
Воды нужно взять 500-25 = 475 мл.
Пример 2. Надо приготовить 500 г 5% раствора СаСЬ из соли СаС1 2 -6Н 2 0. Вначале производим расчет для безводной соли.
100 г раствора-5 г СаС1 2 500 » » -х » СаС1 2 5-500 _ х= 100 = 25 г —
Мольная масса СаС1 2 = 111, мольная масса СаС1 2 - 6Н 2 0 = 219*. Следовательно, 219 г СаС1 2 -6Н 2 0 содержат 111 г СаС1 2 . Составляем пропорцию:
219 г СаС1 2 -6Н 2 0-111 г СаС1 2
х » СаС1 2 -6Н 2 0- 26 » CaCI,
219-25 х = -jjj- = 49,3 г.
Количество воды равно 500-49,3=450,7 г, или 450,7 мл. Так как воду отмеривают мерным цилиндром, то десятые доли миллилитра в расчет не принимают. Следовательно, нужно отмерить 451 мл воды.
РАСЧЕТЫ ПРИ ПРИГОТОВЛЕНИИ РАСТВОРОВ КИСЛОТ
При приготовлении растворов кислот необходимо учитывать, что концентрированные растворы кислот не являются 100% и содержат воду. Кроме того, нужное количество кислоты не отвешивают, а отмеривают мерным цилиндром.
Пример 1. Нужно приготовить 500 г 10% раствора соляной кислоты, исходя из имеющейся 58% кислоты, плотность которой d=l,19.
1. Находим количество чистого хлористого водорода, которое должно быть в приготовленном растворе кислоты:
100 г раствора -10 г НС1 500 » » - х » НС1 500-10 * = 100 = 50 г —
* Для расчета растворов процентной концентрации мольную, массу округляют до целых чисел.
2. Находим количество граммов концентрированной }
кислоты, в котором будет находиться 50 г НС1:
100 г кислоты-38 г НС1 х » » -50 » НС1 100 50
X gg— » = 131 ,6 Г.
3. Находим объем, который занимает это количество 1
кислоты:
V — - — 131 ‘ 6 110 6 щ
4. Количество растворителя (воды) равно 500-;
-131,6 = 368,4 г, или 368,4 мл. Так как необходимое ко-
личество воды и кислоты отмеривают мерным цилинд-
ром, то десятые доли миллилитра в расчет не принима-
ют. Следовательно, для приготовления 500 г 10% раство-
ра соляной кислоты необходимо взять 111 мл соляной I
кислоты и 368 мл воды.
Пример 2. Обычно при расчетах для приготовления кислот пользуются стандартными таблицами, в которых указаны процент раствора кислоты, плотность данного раствора при определенной температуре и количество граммов этой кислоты, содержащееся в 1 л раствора данной концентрации (см. приложение V). В этом случае расчет упрощается. Количество приготовляемого раствора кислоты может быть рассчитано на определенный объем.
Например, нужно приготовить 500 мл 10% раствора соляной кислоты, исходя из концентрированного 38% j раствора. По таблицам находим, что 10% раствор соляной кислоты содержит 104,7 г НС1 в 1 л раствора. Нам I нужно приготовить 500 мл, следовательно, в растворе должно быть 104,7:2 = 52,35 г НО.
Вычислим, сколько нужно взять концентрированной I кислоты. По таблице 1 л концентрированной НС1 содержит 451,6 г НС1. Составляем пропорцию: 1000 мл-451,6 г НС1 х » -52,35 » НС1
1000-52,35 х = 451,6 =»5 мл.
Количество воды равно 500-115 = 385 мл.
Следовательно, для приготовления 500 мл 10% раствора соляной кислоты нужно взять 115 мл концентрированного раствора НС1 и 385 мл воды.
