Приблизні розчини. При приготуванні приблизних розчинів кількості речовин, які повинні бути взяті для цього, обчислюють з низькою точністю. Атомні ваги елементів для спрощення розрахунків допускається брати округленими іноді до цілих одиниць. Так, для грубого підрахунку атомний вага заліза можна прийняти рівним 56 замість точного -55,847; для сірки – 32 замість точного 32,064 і т. Д.
Речовини для приготування приблизних розчинів зважують на технохіміческіх або технічних вагах.
Принципово розрахунки при приготуванні розчинів абсолютно однакові для всіх речовин.
Кількість готується розчину виражають або в одиницях маси (г, кг), або в одиницях об’єму (мл, л), причому для кожного з цих випадків обчислення кількості речовини, що розчиняється проводять по-різному.
Приклад. Нехай потрібно приготувати 1,5 кг 15% -ного розчину хлористого натрію; попередньо обчислюємо необхідну кількістю-ство солі. Розрахунок проводиться згідно пропорції:
Т. Е. Якщо в 100 г розчину міститься 15 г солі (15%), то скільки її буде потрібно для приготування 1500 г розчину?
Розрахунок показує, що потрібно відважити 225 г солі, тоді води іужіо взяти 1500 – 225 = 1275 г. |
Якщо ж задано отримати 1,5 л того ж розчину, то в цьому випадку за довідником дізнаються його щільність, множать останню на заданий обсяг і таким чином знаходять масу необхідної кількості розчину. Так, щільність 15% -нoro розчину хлористого натрію при 15 0C дорівнює 1,184 г / см3. Отже, 1500 мл становить
Отже, кількість речовини для приготування 1,5 кг і 1,5 л розчину різному.
Розрахунок, наведений вище, застосовується лише для приготування розчинів безводних речовин. Якщо взята водна сіль, наприклад Na2SO4-IOH2O1 то розрахунок трохи видозмінюється, тому що потрібно брати до уваги і кристаллизационную воду.
Приклад. Нехай потрібно приготувати 2 кг 10% -ного розчину Na2SO4, виходячи з Na2SO4 10H2O.
Молекулярний вага Na2SO4 дорівнює 142,041, a Na2SO410H2O 322,195, або округлено 322,20.
Розрахунок ведуть спочатку па безводну сіль:
Отже, потрібно взяти 200 г безводної солі. Кількість десятіводной солі знаходять з розрахунку:
Води в цьому, випадку потрібно взяти: 2000 – 453,7 = 1546,3 м
Так як розчин не завжди готують з перерахунком на безводну сіль, то на етикетці, яку обов’язково слід наклеювати на посудину з розчином, потрібно вказати, з якої солі приготований розчин, наприклад 10% -ний розчин Na2SO4 або 25% -ний Na2SO410H2O.
Часто трапляється, що приготований раніше розчин потрібно розбавити, т. Е. Зменшити його концентрацію; розчини розбавляють або за обсягом, або по масі.
Приклад. Потрібно розбавити 20% -ний розчин сірчанокислого амонію так, щоб отримати 2 л 5% -іого розчину. Розрахунок ведемо наступним шляхом. За довідником дізнаємося, що щільність 5% -ного розчину (NH4) 2SO4 дорівнює 1,0287 г / см3. Отже, 2 л його повинні важити 1,02872000 = 2057,4 м В цьому кількості повинно знаходитися сірчанокислого амонію:
Тепер можна підрахувати, скільки потрібно взяти 20% -ного рас твора, щоб отримати 2 л 5% -ного розчину.
Отриману масу розчину можна перерахувати на обсяг його. Для цього масу розчину ділять на його щільність (щільність 20% -ного розчину дорівнює 1.1149 г / см3), т. Е.
З огляду на, що при вимірюванні можуть статися втрати, потрібно взяти 462 мл і довести їх до 2 л, т. Е. Додати до них 2000-462 = = 1538 мл води.
Якщо ж розведення проводити по масі, розрахунок спрощується. Але взагалі розведення проводять з розрахунку на обсяг, так як рідини, особливо в великих кількостях, легше відміряти за обсягом, ніж зважити.
Потрібно пам’ятати, що при всякій роботі як з розчиненням, так і з розведенням ніколи не слід виливати відразу всю воду в посудину. Водою обполіскують кілька разів ту посуд, в якій проводилося зважування або відмірювання потрібного речовини, і кожен раз додають цю воду в посудину для розчину.
Коли не потрібно особливої точності, при розведенні розчинів або змішуванні їх для отримання розчинів іншої концентрації можна користуватися таким простим і швидким способом.
Візьмемо розібраний вже випадок розведення 20% -ного розчину сірчанокислого амонію до 5% -ного. Пишемо спочатку так:
Де 20 – концентрація взятого розчину, 0 – вода і 5 ‘- необхідна концентрація. Тепер з 20 віднімаємо 5 і отримане значення пишемо в правому нижньому кутку, віднімаючи же нуль з 5, пишемо цифру в правому верхньому куті. Тоді схема прийме такий вигляд:
Це означає, що потрібно взяти 5 обсягів 20% -ного розчину і 15 обсягів води. Звичайно, такий розрахунок не відрізняється точністю.
Якщо змішувати два розчину одного і того ж речовини, то схема зберігається та ж, змінюються лише числові значення. Нехай змішанням 35% -ного розчину і 15% -ного потрібно приготувати 25% -ний розчин. Тоді схема прийме такий вигляд:
Т. Е. Потрібно взяти по 10 обсягів обох розчинів. Ця схема дає приблизні результати і нею можна користуватися тільки тоді, коли особливої точно не требуется.Для всякого хіміка дуже важливо виховати в собі звичку до точності в обчисленнях, коли це необхідно, і користуватися наближеними цифрами в тих випадках, коли це не вплине на результати работи.Когда потрібна велика точність при розведенні розчинів, обчислення проводять за формулами.
Відео: як приготувати 9 процентний сольовий розчин
Розберемо декілька найважливіших випадків.
Приготування розведеного розчину. Нехай с – кількість розчину, m% концентрація розчину, який потрібно розбавити до концентрації п%. Виходять при цьому кількість розведеного розчину х обчислюють за формулою:
А обсяг води v для розведення розчину обчислюють за формулою:
Змішування двох розчинів одного і того ж речовини різної концентрації для отримання розчину заданої концентрації. Нехай змішуванням а частин m% -ного розчину з х частинами п% -ного розчину потрібно отримати /% – ний розчин, тоді:
Точні розчини. При приготуванні точних розчинів обчислення кількостей потрібних речовин перевірять вже з достатнім ступенем точності. Атомні ваги елементів беруть по таблиці, в якій наведено їх точні значення. При додаванні (або відніманні) користуються точним значенням доданка з найменшим числом десяткових знаків. Решта складові округлюють, залишаючи після коми одним знаком більше, ніж в слагаемом з найменшим числом знаків. В результаті залишають стільки цифр після коми, скільки їх є в слагаемом з найменшим числом десяткових знаків; при цьому виробляють необхідне округлення. Всі розрахунки проводять, застосовуючи логарифми, п’ятизначні або чотиризначні. Обчислені кількості речовини відважують тільки на аналітичних вагах.
Зважування проводять або на годинниковому склі, або в бюксе. Відважена речовина висипають в чисто вимиту мірну колбу через чисту суху лійку невеликими порціями. Потім з промивалки кілька разів невеликими порціями води обмивають над лійкою бнже або годинне скло, в якому проводилося зважування. Воронку також кілька разів обмивають з промивалки дистильованою водою.
Для пересипання твердих кристалів або порошків в мірну колбу дуже зручно користуватися лійкою, зображеної на рис. 349. Такі воронки виготовляють ємністю 3, 6, і 10 см3. Зважувати навішення можна безпосередньо в цих воронках (негігроскопіческіе матеріали), попередньо визначивши їх масу. Навішування з воронки дуже легко переводиться в мірну колбу. Коли навішування пересипається, воронку, не виймаючи з горла колби, добре обмивають дистильованою водою з промивалки.
Як правило, при приготуванні точних розчинів і переведення розчиняється речовини в мірну колбу розчинник (наприклад, вода) повинен займати не більше половини ємності колби. Закривши пробкою мірну колбу, струшують її до повного розчинення твердої речовини. Після цього отриманий розчин доповнюють водою до мітки і ретельно перемішують.
Молярні розчини. Для приготування 1 л 1 M розчину певної речовини відважують на аналітичних вагах 1 моль його і розчиняють, як зазначено вище.
Приклад. Для приготування 1 л 1 M розчину азотнокислого срібла знаходять в таблиці або підраховують молекулярну масу AgNO3, вона дорівнює 169,875. Сіль відважують і розчиняють у воді.
Якщо потрібно приготувати більш розбавлений розчин (0,1 або 0,01 M), відважують відповідно 0,1 або 0,01 моль солі.
Якщо ж потрібно приготувати менше 1 л розчину, то розчиняють відповідно меншу кількість солі в соответствущего обсязі води.
Нормальні розчини готують аналогічно, тільки відважуючи Не 1 моль, а 1 грам-еквівалент твердої речовини.
Якщо потрібно приготувати напівнормальних або децінормальний розчин, беруть відповідно 0,5 або 0,1 грам-еквівалента. Коли готують не 1 л розчину, а менше, наприклад 100 або 250 мл, то берут1 / 10 або 1/4 тієї кількості речовини, яке потрібно для приготування I л, і розчиняють у відповідному обсязі води.
Рис 349. Воронки для пересипання навішування а колбу.
Після приготування розчину його потрібно обов’язково перевірити титруванням відповідним розчином іншої речовини з відомою нормальністю. Приготований розчин може не відповідати точно тієї нормальності, яка задана. У таких випадках іноді вводять поправку.
У виробничих лабораторіях іноді готують точні розчини «по обумовленому речовині». Застосування таких розчинів полегшує розрахунки при аналізах, так як досить помножити обсяг розчину, який пішов на титрування, на титр розчину, щоб отримати зміст шуканого речовини (в г) у взятому для аналізу кількості будь-якого розчину.
Розрахунок при приготуванні титруватирозчину по обумовленому речовині ведуть також по грам-еквіваленту речовини, що розчиняється, користуючись формулою:
Приклад. Нехай потрібно приготувати 3 л розчину марганцевокислого калію з титром по залізу 0,0050 г / мл. Грам-еквівалент KMnO4 дорівнює 31,61., А грам-еквівалент Fe 55,847.
Обчислюємо за наведеною вище формулою:
Стандартні розчини. Стандартними називають розчини з різними, точно визначеними концентраціями, що застосовуються в колориметрії, наприклад розчини, які містять в 1 мл 0,1, 0,01, 0,001 мг і т. Д. Розчиненої речовини.
Крім колориметрического аналізу, такі розчини бувають потрібні при визначенні рН, при нефелометрічеському визначеннях та ін. Іноді стандартні розчини "зберігають в запаяних ампулах, однак частіше доводиться готувати їх безпосередньо перед застосуванням. Стандартні розчини готують в обсязі не більше 1 л, а ча ще – менше. Тільки при великій витраті стандартного розчини можна готувати кілька літрів його і то за умови, що стандартний розчин не буде зберігатися тривалий термін.
Кількість речовини (в г), необхідне для отримання таких розчинів, обчислюють за формулою:
Приклад. Потрібно приготувати стандартні розчини CuSO4 5H2O для колориметрического визначення міді, причому в 1 мл першого розчину повинно міститися 1 мг міді, другого – 0,1 мг, третього -0,01 мг, четвертого – 0,001 мг. Спочатку готують достатню кількість першого розчину, наприклад 100 мл.
В даному випадку Mi = 249,68; АСu = 63,54; отже, для приготування 100 мл розчину, 1 мл якого містив би 1 мг міді (Т = 0,001 г / мл), потрібно взяти
Наважку солі переносять в мірну колбу ємністю 100 мл і додають воду до мітки. Інші розчини готують відповідним розведенням приготованого.
Емпіричні розчини. Концентрацію цих розчинів найчастіше висловлюють в г / л або г / мл. Для приготування емпіричних розчинів застосовують очищені перекристалізацією речовини або реактиви кваліфікації ч. Д. А. Або х. Ч.
Приклад. Потрібно приготувати 0,5 л розчину CuSO4, содержашийся Cu 10 мг / мл. Для приготування розчину застосовують CuSO4 5H2O.
Щоб підрахувати, скільки слід взяти цієї солн для приготування розчину заданого обсягу, підраховують, скільки Cu повинно міститися в ньому. Для цього обсяг множать на задану концентрацію, т. Е.
50010 = 5000 мг, або 5,0000 г
Після цього, знаючи молекулярна вага солі, підраховують потрібну кількість її:
На аналітичних вагах відважують в бюксе точно 19,648 г чистої солі, переводять її в мірну колбу ємністю 0,5 л. Розчинення проводять, як зазначено вище.