Расчеты при приготовлении водных растворов. Как готовить химические растворы 1 раствор как

Простые химические растворы можно легко приготовить различными способами в домашних условиях или на работе. Независимо от того, получаете ли вы раствор из порошкового материала или разбавляете жидкость, можно легко определить правильное количество каждого компонента. При приготовлении химических растворов не забывайте использовать персональные средства защиты, чтобы избежать повреждений.

Шаги

Расчет процентов по формуле для веса/объема

Определите процентное содержание по весу /объему раствора. Проценты показывают, сколько частей вещества приходится на сто частей раствора. В применении к химическим растворам это означает, что если концентрация составляет 1 процент, значит, в 100 миллилитрах раствора содержится 1 грамм вещества, то есть 1 мл/100 мл.

• Например, по весу: 10-процентный раствор по весу содержит 10 граммов вещества, растворенные в 100 миллилитрах раствора.
• Например, по объему: 23-процентный раствор по объему содержит 23 миллилитра жидкого соединения в каждых 100 миллилитрах раствора.

1. Определите объем раствора, который вы хотите приготовить. Чтобы выяснить требующуюся массу вещества, сначала следует определить конечный объем необходимого вам раствора. Этот объем зависит от того, какое количество раствора вам понадобится, как часто вы его будете использовать, и от стабильности готового раствора.

   • Если каждый раз необходимо использовать свежий раствор, приготовьте лишь такое количество, которое необходимо для одного раза.
   • Если раствор сохраняет свои свойства в течение длительного времени, можно приготовить большее количество, чтобы использовать его в дальнейшем.

2. Рассчитайте количество граммов вещества, которое требуется для приготовления раствора. Чтобы вычислить необходимое число граммов, используйте следующую формулу: число граммов = (необходимые проценты)(требуемый объем/100 мл). При этом необходимые проценты выражаются в граммах, а требуемый объем - в миллилитрах.

   • Пример: необходимо приготовить 5-процентный раствор NaCl объемом 500 миллилитров.
   • число граммов = (5г)(500мл/100мл) = 25 граммов.
   • Если NaCl дан в виде раствора, просто возьмите 25 миллилитров NaCl вместо количества граммов порошка и вычтите этот объем из конечного объема: 25 миллилитров NaCl на 475 миллилитров воды.

3. Взвесьте вещество. После того как вы посчитаете необходимую массу вещества, следует отмерить это количество. Возьмите откалиброванные весы, поместите на них чашу и выставьте ноль. Взвесьте необходимое количество вещества в граммах и отсыпьте его.

   • Прежде чем продолжать готовить раствор, обязательно очистите чашу весов от остатков порошка.
   • В приведенном выше примере необходимо взвесить 25 граммов NaCl.

4. Растворите вещество в необходимом количестве жидкости. Если не указано другого, то в качестве растворителя используется вода. Возьмите мерную мензурку и отмерьте необходимое количество жидкости. После этого растворите в жидкости порошковый материал.

   • Подпишите емкость, в которой вы будете хранить раствор. Отчетливо укажите на ней вещество и его концентрацию.
   • Пример: растворите в 500 миллилитрах воды 25 граммов NaCl, чтобы получить 5-процентный раствор.
   • Помните, что если вы разбавляете жидкое вещество, для получения необходимого количества воды следует вычесть объем добавляемого вещества из конечного объема раствора: 500 мл – 25 мл = 475 мл воды.

   Приготовление молекулярного раствора

   1. Определите молекулярный вес используемого вещества по формуле. Молекулярный вес по формуле (или просто молекулярный вес) соединения записывается в граммах на моль (г/моль) на стенке бутылки. Если вы не можете найти на бутылке молекулярный вес, поищите его в интернете.

      • Молекулярный вес вещества представляет собой массу (в граммах) одного моля этого вещества.
      • Пример: молекулярный вес хлорида натрия (NaCl) составляет 58,44 г/моль.

   2. Определите объем необходимого раствора в литрах. Очень просто приготовить один литр раствора, так как его молярность выражается в молях/литр, однако может потребоваться сделать больше или меньше литра, в зависимости от назначения раствора. Используйте конечный объем, чтобы рассчитать необходимое число граммов.

      • Пример: необходимо приготовить 50 миллилитров раствора с мольной долей NaCl 0,75.
      • Чтобы перевести миллилитры в литры, поделим их на 1000 и получим 0,05 литра.

   3. Рассчитайте число граммов, необходимое для приготовления требуемого молекулярного раствора. Для этого следует использовать следующую формулу: число граммов = (необходимый объем)(необходимая молярность)(молекулярный вес по формуле). Помните, что необходимый объем выражается в литрах, молярность - в молях на литр, а молекулярный вес по формуле - в граммах на моль.

      • Пример: если вы хотите приготовить 50 миллилитров раствора с мольной долей NaCl 0,75 (молекулярный вес по формуле: 58,44 г/моль), следует рассчитать количество граммов NaCl.
      • число граммов = 0,05 л * 0,75 моль/л * 58,44 г/моль = 2,19 грамма NaCl.
      • Сократив единицы измерения, вы получите граммы вещества.

   4. Взвесьте вещество. С помощью правильно откалиброванных весов отвесьте необходимое количество вещества. Разместите на весах чашу и выставьте ноль перед взвешиванием. Добавляйте в чашу вещество до тех пор, пока не получите необходимую массу.

      • После использования очистите чашу весов.
      • Пример: взвесьте 2,19 грамма NaCl.

   5. Растворите порошок в необходимом количестве жидкости. Если не указано другого, для приготовления большинства растворов используется вода. При этом берется такой же объем жидкости, который использовался при расчете массы вещества. Добавьте вещество в воду и перемешайте ее до полного растворения.

      • Подпишите емкость с раствором. Отчетливо обозначьте растворенное вещество и молярность, чтобы можно было использовать раствор в дальнейшем.
      • Пример: с помощью мензурки (инструмент для измерения объема) отмерьте 50 миллилитров воды и растворите в ней 2,19 грамма NaCl.
      • Перемешивайте раствор до тех пор, пока порошок не растворится полностью.

   Разбавление растворов с известной концентрацией

   1. Определите концентрацию каждого раствора. При разбавлении растворов необходимо знать концентрацию исходного раствора и того раствора, который вы хотите получить. Данный метод подходит для разбавления концентрированных растворов.

      • Пример: необходимо приготовить 75 миллилитров раствора NaCl концентрации 1,5 M из раствора концентрации 5 M. Исходный раствор имеет концентрацию 5 M, и необходимо разбавить его до концентрации 1,5 M.

   2. Определите объем конечного раствора. Необходимо найти объем того раствора, который вы хотите получить. Вам придется рассчитать количество раствора, который потребуется, чтобы разбавить данный раствор до получения необходимых концентрации и объема.

      • Пример: необходимо приготовить 75 миллилитров раствора NaCl концентрации 1,5 M из начального раствора концентрации 5 M. В этом примере конечный объем раствора составляет 75 миллилитров.

   3. Рассчитайте объем раствора, который понадобится для разведения начального раствора. Для этого вам понадобится следующая формула: V 1 C 1 =V 2 C 2 , где V 1 - объем необходимого раствора, C 1 - его концентрация, V 2 - объем конечного раствора, C 2 - его концентрация.

На вопрос подскажите как сделать 1% раствор с медным купоросом и известью (или кальцинированой содой) заданный автором Просфора 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 Осока [гуру]

Ответ от Елена Акентьева [гуру]

Ответ от шеврон [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)

Для приготовления растворов молярной и нормальной концентрации навеску вещества отвешивают на аналити­ческих весах, а растворы готовятся в мерной колбе. При приготовлении растворов кислот нужный объем концент­рированного раствора кислоты отмеряют бюреткой со стеклянным краном.

Навеска растворяемого вещества подсчитывается с точностью до четвертого десятичного знака, а молекулярные массы берутся с точностью, с ко­торой они приведены в справочных таблицах. Объем концентрированной.кислоты подсчитывается с точностью до второго десятичного знака.

Пример 1. Сколько граммов хлорида бария необходимо для приготовления 2 л 0,2 М раствора?

Решение. Молекулярная масса хлорида бария равна 208,27. Сле­довательно. 1л 0,2 М раствора должен содержать 208,27-0,2= = 41,654 г ВаС1 2 . Для приготовления 2 л потребуется 41,654-2 = 83,308 г ВаС1 2 .

Пример 2. Сколько граммов безводной соды Na 2 C0 3 потребует­ся для приготовления 500 мл 0,1 н. раствора?

Решение. Молекулярная масса соды равна 106,004; эквивалент-пая масса 5 N a 2 C0 3 =М: 2 = 53,002; 0,1 экв. = 5,3002 г.

1000 мл 0,1 н. раствора содержат 5,3002 г Na 2 C0 3
500 »» » » » х » Na 2 C0 3

5,3002-500
х=—— Гооо—- = 2-6501 г Na 2 C0 3 .

Пример 3. Сколько концентрированной серной кислоты (96%: d=l,84) требуется для приготовления 2 л 0,05 н. раствора серной кислоты?

Решение. Молекулярная масса серной кислоты равна 98,08. Эк­вивалентная масса серной кислоты 3h 2 so 4 =М: 2=98,08: 2 = 49,04 г. Масса 0,05 экв. = 49,04-0,05 = 2,452 г.

Найдем, сколько H 2 S0 4 должно содержаться в 2 л 0,05 н. рас­твора:

1 л-2,452 г H 2 S0 4

2 »- х » H 2 S0 4

х = 2,452-2 = 4,904 г H 2 S0 4 .

ЧтобА определить, сколько для этого надо взять 96,% раствора H 2 S0 4 , составим пропорцию:

\ в 100 г конц. H 2 S0 4 -96 г H 2 S0 4

У » » H 2 S0 4 -4,904 г H 2 S0 4

4,904-100
У =——— §6—— = 5,11 г H 2 S0 4 .

Пересчитываем это количество на объем: ,. Р 5,11

К = 7 = ТЖ = 2 ‘ 77 мл —

Таким образом, для приготовления 2 л 0,05 н. раствора надо взять 2,77 мл концентрированной серной кислоты.

Пример 4. Вычислить титр раствора NaOH, если известно что его точная концентрация равна 0,0520 н.

Решение. Напомним, что титром называется содержание в 1 мл раствора вещества в граммах. Эквивалентная масса NaOH=40 01 г Найдем, сколько граммов NaOH содержится в 1 л данного раствора:

40,01-0,0520 = 2,0805 г.

1итр раствора: -щ=- =0,00208 г/мл. Можно воспользоваться также формулой:

9 N

где Т - титр, г/мл; Э - эквивалентная масса; N - нормальность раствора.

Тогда титр данного раствора:

ф 40,01 0,0520

«NaOH =——— jooo—— 0,00208 г/мл.

„ «Р ие Р 5 — Вычислить нормальную концентрацию раствора HN0 3 , если известно, что титр данного раствора равен 0,0065 Для расчета воспользуемся формулой:

Т ■ 1000 63,05

5hno 3 = j- = 63,05.

Нормальная концентрация раствора азотной кислоты равна:

— V = 63,05 = 0,1030 н.

Пример 6. Какова нормальная концентрация раствора, если из­вестно, что в 200 мл этого раствора содержится 2,6501 г Na 2 C0 3

Решение. Как было вычислено в примере 2, Зма 2 со(=53,002.
Найдем, сколько эквивалентов составляет 2,6501 г Na 2 C0 3: Г
2,6501: 53,002 = 0,05 экв. /

Для того чтобы вычислить нормальную концентрацию раствора, со­ставим пропорцию:

1000 » » х »

1000-0,05
х = —————— =0,25 экв.

В 1 л данного раствора будет содержаться 0,25 эквивалентов, т. е. раствор будет 0,25 н.

Для такого расчета можно воспользоваться формулой:

Р- 1000

где Р - количество вещества в граммах; Э - эквивалентная масса вещества; V - объем раствора в миллилитрах.

Зыа 2 со 3 =53,002, тогда нормальная концентрация данного рас­твора

2,6501-10С0 N = 53,002-200

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.

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).