Принципи приготування розчинів та розрахунки в об'ємному аналізі. Розчини процентної концентрації
(отримати з більш концентрованого розчину менш концентрований)
1 дія:
Кількість мл більш концентрованого розчину (який необхідно розвести)
Необхідний об'єм у мл (який необхідно приготувати)
Концентрація менш концентрованого розчину (того, який потрібно отримати)
Концентрація більш концентрованого розчину (того, що розводимо)
2 дія:
Кількість мл води (або розріджувача) = або води до (ad) необхідного об'єму ()
Завдання №6. У флаконі ампіциліну знаходиться 0,5 сухого лікарського засобу. Скільки потрібно взяти розчинника, щоб 0,5 мл розчину було 0,1 г сухої речовини.
Рішення:при розведенні антибіотика на 0,1 г сухого порошку беруть 0,5 мл розчинника, отже, якщо
0,1 г сухої речовини – 0,5 мл розчинника
0,5 г сухої речовини - х мл розчинника
отримуємо:
Відповідь:щоб 0,5 мл розчину було 0,1 г сухої речовини необхідно взяти 2,5 мл розчинника.
Завдання №7. У флаконі пеніциліну знаходиться 1 млн. ОД сухого лікарського засобу. Скільки потрібно взяти розчинника, щоб 0,5 мл розчину було 100000 ОД сухої речовини.
Рішення: 100000 ОД сухої речовини – 0,5 мл сухої речовини, тоді 100000 ОД сухої речовини –0,5 мл сухої речовини.
1000000 ОД – х
Відповідь:щоб у 0,5 мл розчину було 100000 ОД сухої речовини необхідно взяти 5 мл розчинника.
Завдання №8. У флаконі оксациліну знаходиться 0,25 сухого лікарського засобу. Скільки потрібно взяти розчинника, щоб 1 мл розчину було 0,1 г сухої речовини
Рішення:
1 мл розчину – 0,1г
х мл - 0,25 г
Відповідь:щоб 1 мл розчину було 0,1 г сухої речовини потрібно взяти 2,5 мл розчинника.
Завдання №9. Ціна поділу інсулінового шприца – 4 ОД. Скільки розподілу шприца відповідає 28 ОД. інсуліну? 36 ОД.? 52 ОД.?
Рішення:Для того, щоб дізнатися скільком розподілом шприца відповідає 28 ОД. інсуліну необхідно: 28:4 = 7 (поділів).
Аналогічно: 36:4 = 9 (поділів)
52: 4 = 13 (поділів)
Відповідь: 7, 9, 13 поділів.
Завдання №10. Скільки потрібно взяти 10% розчину освітленого хлорного вапна та води (у літрах) для приготування 10л 5% розчину.
Рішення:
1) 100 г – 5г
(г) активної речовини
2) 100% - 10г
(мл) 10% розчину
3) 10000-5000 = 5000 (мл) води
Відповідь:необхідно взяти 5000мл освітленого хлорного вапна та 5000мл води.
Завдання № 11. Скільки потрібно взяти 10% розчину хлорного вапна та води для приготування 5л 1% розчину.
Рішення:
Так як в 100 мл міститься 10 г активної речовини,
1) 100г - 1мл
5000 мл - х
(мл) активної речовини
2) 100% - 10мл
00 (мл) 10% розчину
3) 5000-500 = 4500 (мл) води.
Відповідь:необхідно взяти 500 мл 10% розчину та 4500мл води.
Завдання № 12. Скільки потрібно взяти 10% розчину хлорного вапна та води для приготування 2л 0,5% розчину.
Рішення:
Так як в 100 мл міститься 10 мл активної речовини,
1) 100% - 0,5мл
0 (мл) активної речовини
2) 100% - 10 мл
(мл) 10% розчину
3) 2000-100 = 1900 (мл) води.
Відповідь:необхідно взяти 10 мл 10% розчину та 1900 мл води.
Завдання № 13. Скільки потрібно взяти хлораміну (суху речовину) в г і води для приготування 1 літра 3% розчину.
Рішення:
1) 3г - 100 мл
г
2) 10000 - 300 = 9700мл.
Відповідь:для приготування 10 літрів 3% розчину необхідно взяти 300г хлораміну та 9700мл води.
Завдання №14. Скільки потрібно взяти хлораміну (сухого) в г та води для приготування 3-х літрів 0,5% розчину.
Рішення:
Відсоток – кількість речовини 100 мл.
1) 0,5 г – 100 мл
г
2) 3000 - 15 = 2985мл.
Відповідь:для приготування 10 літрів 3% розчину необхідно взяти 15г хлораміну та 2985мл води
Завдання № 15 . Скільки потрібно взяти хлораміну (сухого) в г та води для приготування 5 літрів 3% розчину.
Рішення:
Відсоток – кількість речовини 100 мл.
1) 3 г – 100 мл
г
2) 5000 - 150 = 4850мл.
Відповідь:для приготування 5 літрів 3% розчину необхідно взяти 150г хлораміну та 4850 мл води.
Завдання № 16. Для постановки компресу, що зігріває, з 40% розчину етилового спирту необхідно взяти 50мл. Скільки потрібно взяти 96% спирту для постановки компресу, що зігріває?
Рішення:
За формулою (1)
мл
Відповідь:Для приготування компресу, що зігріває, з 96% розчину етилового спирту необхідно взяти 21 мл.
Завдання № 17. Приготувати 1 літр 1% розчин хлорного вапна для обробки інвентарю з 1 літра маткового 10% розчину.
Рішення:Підрахуйте скільки потрібно взяти мл 10% розчину для приготування 1% розчину:
10г - 1000 мл
Відповідь:Щоб приготувати 1 літр 1% розчину хлорного вапна, потрібно взяти 100 мл 10% розчину і додати 900 мл води.
Завдання №18. Хворий повинен приймати ліки по 1 мг у порошках 4 рази на день протягом 7 днів, то скільки необхідно виписати ці ліки (розрахунок вести в грамах).
Рішення: 1г = 1000мг, отже, 1мг = 0,001г.
Підрахуйте скільки хворому необхідно ліки на день:
4* 0,001 г = 0,004 г, отже, на 7 днів йому необхідно:
7 * 0,004 р = 0,028 р.
Відповідь:даних ліків необхідно виписати 0,028 р.
Завдання №19. Хворому необхідно запровадити 400 тисяч одиниць пеніциліну. Флакон по 1 мільйон одиниць. Розлучити 1:1. Скільки мл розчину потрібно взяти.
Рішення:При розведенні 1:1 1 мл розчину міститься 100 тисяч одиниць дії. 1 флакон пеніциліну по 1 мільйон одиниць розводимо 10 мл розчину. Якщо хворому необхідно ввести 400 тисяч одиниць, необхідно взяти 4 мл отриманого розчину.
Відповідь:необхідно взяти 4 мл одержаного розчину.
Завдання №20. Ввести хворому 24 одиниці інсуліну. Ціна поділу шприца 0,1 мл.
Рішення: 1 мл інсуліну міститься 40 одиниць інсуліну. 0,1 мл інсуліну міститься 4 одиниці інсуліну. Щоб ввести хворому 24 одиниці інсуліну, необхідно взяти 0,6 мл інсуліну.
Зазвичай при вживанні назви «розчин» маються на увазі справжні розчини. У істинних розчинах розчинена речовина як окремих молекул розподілено серед молекул розчинника. Не всі речовини розчиняються однаково добре будь-якої рідини, тобто. розчинність різних речовин у тих чи інших розчинниках різна. Зазвичай, розчинність твердих речовин збільшується з підвищенням температури, тому при приготуванні таких розчинів у багатьох випадках необхідно їх підігрівати.
У певній кількості кожного розчинника може бути розчинено трохи більше певної кількості даної речовини. Якщо приготувати розчин, що містить в одиниці об'єму найбільшу кількість речовини, яка може розчинитися при даній температурі, і додати до нього додатково хоча б невелику кількість речовини, що розчиняється, то воно залишиться нерозчиненим. Такий розчин називається насиченим.
Якщо приготувати при нагріванні концентрований розчин, близький до насиченого, потім швидко, але обережно охолодити отриманий розчин, осад може не випасти. Якщо в такий розчин кинути кристал солі і перемішати або потерти скляною паличкою стінки судини, то з розчину випадуть кристали солі. Отже, в охолодженому розчині містилося солі більше, ніж це відповідало се розчинності при даній температурі. Такі розчини називаються пересиченими.
Властивості розчинів завжди відрізняються від властивостей розчинника. Розчин закипає за більш високої температури, ніж чистий розчинник. Температура затвердіння, навпаки, у розчинів нижча, ніж у розчинника.
За характером взятого розчинника розчини поділяються на водні та неводні. До останніх відносяться розчини речовин в органічних розчинниках (спирт, ацетон, бензол, хлороформ тощо). Розчинником більшості солей, кислот та лугів служить вода. Біохіміки рідко користуються такими розчинами, вони частіше працюють із водними розчинами речовин.
У кожному розчині вміст речовини по-різному, тому важливо знати кількісний склад розчину. Існують різні способи вираження концентрації розчинів: у масових частках розчиненої речовини, молях на 1 л розчину, еквівалентах на 1 л розчину, грамах або міліграмах на 1 мл розчину та ін.
Масова частка розчиненої речовини визначається у відсотках. Тому ці розчини називаються відсотковими розчинами.
Масова частка розчиненої речовини (ω) виражає відношення маси розчиненої речовини (m 1) до загальної маси розчину (m).
ω = (m 1 /m) х 100%
Масову частку розчиненої речовини прийнято виражати на 100 г розчину. Отже, 10% розчин містить 10 г речовини в 100 г розчину або 10 г речовини та 100-10 = 90 г розчинника.
Молярна концентраціявизначається кількістю молей речовини 1 л розчину. Молярною концентрацією розчину (М) називають відношення кількості розчиненої речовини в молях (ν) до певного обсягу цього розчину (V).
Об'єм розчину зазвичай виражають у літрах. У лабораторіях величину молярної концентрації заведено позначати буквою М. Так, одномолярний розчин позначається 1 М (1 моль/л), децимолярний - 0,1 М (0,1 моль/л) тощо. Для того щоб встановити, скільки грамів даної речовини знаходиться в 1 л розчину заданої концентрації, необхідно знати його молярну масу (див. таблицю Менделєєва). Відомо, що маса 1 моль речовини чисельно дорівнює його молярній масі, наприклад, молярна маса хлориду натрію дорівнює 58,45 г/моль, отже, маса 1 моль NaCl дорівнює 58,45 г. Таким чином, 1 М розчин NaCl містить 58,45 г хлориду натрію в 1 л розчину.
Молярна концентрація еквівалента(Нормальна концентрація) визначається числом еквівалентів розчиненої речовини в 1 л розчину.
Розберемо поняття «еквівалент». Наприклад, НСl містить 1 моль атомарного водню і 1 моль атомарного хлору. Можна сказати, що 1 моль атомарного хлору еквівалентний (або рівноцінний) 1 моль атомарного водню, або еквівалент хлору у поєднанні НСl дорівнює 1 моль.
Цинк із воднем не з'єднується, але витісняє його з низки кислот:
Zn + 2НС1 = Zn С1 2 + Н 2
З рівняння реакцій видно, що 1 моль цинку заміщає 2 моль атомарного водню у хлороводневій кислоті. Отже, 0,5 моль цинку еквівалентний 1 моль атомарного водню, або еквівалент цинку для даної реакції дорівнюватиме 0,5 моль.
Еквівалентами можуть бути і складні сполуки, наприклад реакції:
2NaOH + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2H 2 O
1 моль сірчаної кислоти вступає в реакцію з 2 моль гідроксиду натрію. Звідси випливає, що 1 моль гідроксиду натрію еквівалентний даній реакції 0,5 моль сірчаної кислоти.
Необхідно пам'ятати, що у будь-якій реакції речовини реагують в еквівалентних кількостях. Для приготування розчинів, що містять певну кількість еквівалентів даної речовини, необхідно вміти підрахувати молярну масу еквівалента (еквівалентну масу), тобто масу одного еквівалента. Еквівалент (а, отже, і еквівалентна маса) не є постійною величиною для цієї сполуки, а залежить від типу реакції, в яку вступає сполука.
Еквівалентна маса кислотидорівнює її молярній масі, поділеній на основність кислоти. Так, для азотної кислоти HNO 3 еквівалентна маса дорівнює її молярної маси. Для сірчаної кислоти еквівалентна маса дорівнює 98:2 = 49. Для триосновної фосфорної кислоти еквівалентна маса дорівнює 98:3 = 32,6.
У такий спосіб обчислюється еквівалентна маса для реакцій повного обміну чи повної нейтралізації. При реакціях неповної нейтралізації та неповного обмінуеквівалентна маса речовини залежить від перебігу реакції.
Наприклад, у реакції:
NaOH + H 2 SO 4 = NaHSO 4 + H 2 O
1 моль гідроксиду натрію еквівалентний 1 моль сірчаної кислоти, тому в даній реакції еквівалентна маса сірчаної кислоти дорівнює її молярної маси, тобто 98 г.
Еквівалентна маса основидорівнює його молярної маси, поділеної на ступінь окиснення металу. Наприклад, еквівалентна маса гідроксиду натрію NaOH дорівнює його молярній масі, а еквівалентна маса гідроксиду магнію Mg(OH) 2 дорівнює 58,32:2 == 29,16 р. Так обчислюється еквівалентна маса тільки для реакції повної нейтралізації. Для реакції неповної нейтралізаціїця величина також залежатиме від перебігу реакції.
Еквівалентна маса солідорівнює молярній масі солі, поділеної на добуток ступеня окислення металу на число його атомів у молекулі солі. Так еквівалентна маса сульфату натрію дорівнює 142: (1х2) = 71 р., а еквівалентна маса сульфату алюмінію Аl 2 (SO 4) 3 дорівнює 342: (3х2) = 57 г. Однак, якщо сіль бере участь у реакції неповного обміну, то враховується лише число атомів металу, що у реакції.
Еквівалентна маса речовини, що бере участь в окисно-відновній реакціїдорівнює молярній масі речовини, поділеної на число електронів, прийнятих або відданих даною речовиною. Отже, перш ніж робити обчислення, необхідно написати рівняння реакції:
2CuSO 4 + 4KI = 2CuI + I 2 + 2K 2 SO 4
Cu 2+ + e - à Cu +
I - - e - à I o
Еквівалентна маса CuSO 4 дорівнює молярній масі (160 г). У лабораторній практиці застосовують назву "нормальна концентрація", яка позначається в різних формулах буквою N, а при позначенні концентрації даного розчину буквою "н". Розчин, що містить 1 еквівалент у 1 л розчину, називається однонормальним і позначається 1 н., що містить 0,1 еквівалент - децинормальний (0,1 н.), 0,01 еквівалент - сантинормальний (0,01 н.).
Титр розчину – кількість грамів речовини, розчиненої в 1 мл розчину. В аналітичній лабораторії концентрацію робочих розчинів перераховують безпосередньо на визначувану речовину. Тоді титр розчину показує, скільки грамів визначається речовини відповідає 1 мл робочого розчину.
Концентрацію розчинів, які застосовують у фотометрії так званих стандартних розчинів, зазвичай виражають кількістю міліграмів в 1 мл розчину.
При приготуванні розчинів кислотчасто застосовується концентрація 1:х, що показує, скільки об'ємних частин води (Х) посідає одну частину концентрованої кислоти.
До приблизних розчиніввідносяться розчини, концентрація яких виражена у відсотках, а також розчини кислот, концентрація яких позначена виразом 1:х. Перед приготуванням розчинів готують посуд для приготування та зберігання їх. Якщо готують невелику кількість розчину, яка буде використана протягом дня, його не обов'язково переливати в сулію, а можна залишити в колбі.
На колбі необхідно написати спеціальним восковим олівцем (або маркером) формулу розчиненої речовини та концентрацію розчину, наприклад, НС1 (5%). При тривалому зберіганні на сулію, в якій зберігатиметься розчин, обов'язково наклеюють етикетку із зазначенням, який розчин у ній знаходиться і коли він приготовлений.
Посуд для приготування та зберігання розчинів повинен бути чисто вимитий та сполоснутий дистильованою водою.
Для приготування розчинів слід застосовувати лише чисті речовини та дистильовану воду. Перед приготуванням розчину необхідно провести розрахунок кількості речовини, що розчиняється, і кількості розчинника. При приготуванні приблизних розчинів кількість речовини, що розчиняється, розраховують з точністю до десятих часток, значення молекулярних мас беруть округлено до цілих чисел, а при розрахунку кількості рідини частки мілілітра не враховують.
Техніка приготування розчинів різних речовин різна. Однак при приготуванні будь-якого приблизного розчину навішування беруть на технохімічних терезах, а рідини відмірюють мірним циліндром.
Приготування розчинів солей. Потрібно приготувати 200 г 10% розчину нітрату калію КNО 3 .
Розрахунок необхідної кількості солі виробляють відповідно до пропорції:
100 г - 10 г КNО 3
200 г - Х г КNО 3 Х = (200 х 10) / 100 = 20 г КNО 3
Кількість води: 200-20 = 180 г чи 180 мл.
Якщо сіль, з якої приготовлений розчин, містить кристалізаційну воду, то розрахунок буде дещо інший. Наприклад, потрібно приготувати 200 г 5% розчину СаСl 2 виходячи з СаСl 2 x 6H 2 O.
Спочатку роблять розрахунок для безводної солі:
100 г - 5 г СаСl 2
200 г - Х г СаСl 2 Х = 10 г СаСl 2
Молекулярна маса СаСl 2 дорівнює 111, молекулярна маса СаСl 2 x 6H 2 O - 219, отже, 219 г СаСl 2 x 6H 2 O містить 111 г СаСl 2 .
Тобто. 219 - 111
Х - 10 Х = 19,7 р. СаСl 2 x 6H 2 O
Для отримання необхідного розчину необхідно відважити 19,7 г солі СаСl 2 x 6H 2 O. Кількість води дорівнює 200-19,7 = 180,3 г, або 180,3 мл. Воду відмірюють мірним циліндром, тому десяті частки міліметра не приймають до уваги. Отже потрібно взяти 180 мл води.
Розчин солі готують у такий спосіб. На технохімічних терезах відважують необхідну кількість солі. Акуратно переносять навішування в колбу або склянку, де готуватимуть розчин. Відмірюють потрібну кількість води мірним циліндром і виливають у колбу з наважкою голі приблизно половину відміряної кількості. Енергійним помішуванням домагаються повного розчинення взятої навішування, причому іноді для цього потрібне нагрівання. Після розчинення навішування додають решту води. Якщо розчин каламутний, його відфільтровують через складчастий фільтр.
Приготування розчинів лугів. Розрахунок кількості лугу, необхідного для приготування розчину тієї чи іншої концентрації, роблять так само, як розчинів солей. Однак твердий луг, особливо не дуже добре очищений, містить багато домішок, тому рекомендується відважувати луги в кількості, більшій за розрахований на 2-3%. Техніка приготування розчинів лугів має особливості.
При приготуванні розчинів лугів слід дотримуватися таких правил:
1. Шматочки лугу слід брати щипцями, пінцетом, а якщо необхідно взяти їх руками, то обов'язково у гумових рукавичках. Гранульований луг у вигляді маленьких коржиків насипають фарфоровою ложкою.
2. Відважувати луг на папері не можна; для цього слід використовувати тільки скляний або порцеляновий посуд.
3. Луж не можна розчиняти в товстостінних суліях, так як при розчиненні відбувається сильне розігрівання розчину; сулія може луснути.
Відважене на технохімічних терезах кількість лугу поміщають у велику порцелянову чашку або склянку. У цей посуд наливають таку кількість води, щоб розчин мав концентрацію 35-40%. Перемішують розчин скляною паличкою, поки весь луг не розчиниться. Потім розчин залишають стояти до охолодження та випадання осаду. Осад є домішки (в основному карбонати), які не розчиняються в концентрованих розчинах лугів. Лугу, що залишилася, обережно зливають в іншу посудину (краще за допомогою сифона), куди доливають потрібну кількість води.
Приготування розчинів кислот. Розрахунки для приготування розчинів кислот інші, ніж при приготуванні розчинів солей та лугів, оскільки концентрація розчинів кислот не дорівнює 100% через вміст води; необхідну кількість кислоти не відважують, а відмірюють мірним циліндром. При розрахунках розчинів кислот використовують стандартні таблиці, в яких зазначений відсоток розчину кислоти, щільність даного розчину за певної температури і кількість цієї кислоти, що міститься в 1л розчину цієї концентрації.
Наприклад, потрібно приготувати 1 л 10% розчину HCl, виходячи з наявної 38,0% кислоти щільністю 1,19. За таблицею знаходимо, що 10% розчин кислоти за кімнатної температури має щільність 1, 05, отже, маса 1л її дорівнює 1,05 x 1000== 1050 г.
Для цієї кількості розраховують вміст чистого HCl:
100 г - 10 г HCl
1050 г - Х г HCl Х = 105 г HCl
Кислота, що має щільність 1,19, містить 38 г HCl, отже:
Х = 276 г чи 276: 1,19 = 232 мл.
Кількість води: 1000 мл – 232 мл = 768 мл.
Часто використовують розчини кислот, концентрація яких виражена 1:хде х - ціле число, що показує, скільки об'ємів води треба взяти на один об'єм концентрованої кислоти. Наприклад розчин кислоти 1:5 означає, що при приготуванні розчину змішали 5 об'ємів води з 1 об'ємом концентрованої кислоти.
Наприклад, приготувати 1 л розчину сірчаної кислоти 1:7. Усього буде 8 частин. Кожна частина дорівнює 1000: 8 = 125 мл. Отже, потрібно взяти концентрованої кислоти 125 мл, а води – 875 мл.
При приготуванні розчинів кислот слід дотримуватися таких правил:
1. Розчин не можна готувати в товстостінній бутлі, тому що при розведенні кислот, особливо сірчаної, відбувається сильне розігрівання. Розчини кислот готують у колбах.
2. Під час розведення не можна наливати воду в кислоту. У колбу наливають розраховану кількість води, а потім тонким струменем поступово при перемішуванні додають потрібну кількість кислоти. Кислоту та воду відмірюють мірними циліндрами.
3. Після остигання розчину його переливають у сулію і наклеюють етикетку; паперову етикетку парафінують; можна зробити етикетку особливою фарбою прямо на пляшках.
4. Якщо концентрована кислота, з якої будуть готувати розведений розчин, зберігається тривалий час, необхідно уточнити її концентрацію. Для цього вимірюють її густину і по таблиці знаходять точний вміст кислоти в розчині.
Концентрацію точних розчиніввиражають у вигляді молярної чи нормальної концентрації або титром. Ці розчини зазвичай використовуються при аналітичних роботах; у фізико-хімічних та біохімічних дослідженнях їх застосовують нечасто.
Наважки для виготовлення точних розчинів розраховують з точністю до четвертого десяткового знака, а точність молекулярних мас відповідає тій точності, з якою вони наведені в довідкових таблицях. Наважку беруть на аналітичних вагах; розчин готують у мірній колбі, тобто кількість розчинника не розраховують. Приготовлені розчини не слід зберігати у мірних колбах, їх переливають у сулію з добре підібраною пробкою.
Якщо точний розчин потрібно перелити в сулію або в іншу колбу, то надходять у такий спосіб. Бутель або колбу, в яку будуть переливати розчин, ретельно миють, обполіскують кілька разів дистильованою водою і дають постояти в перевернутому вигляді, щоб вода скла, або сушать. Обполіскують сулію 2-3 рази невеликими порціями того розчину, який збираються переливати, а потім переливають сам розчин. Кожен точний розчин має власний граничний термін зберігання.
Розрахунки під час приготування молярних та нормальних розчинів проводять наступним чином.
приклад 1.
Потрібно приготувати 2 л 0,5 М розчину Na2CO3. Молярна маса Na 2 CO 3 дорівнює 106. Отже, 1 л 0,5 М розчину містить 53 г Na 2 CO 3 . Для приготування 2 л необхідно взяти 53 х 2 = 106 г Na 2 CO 3 . Ця кількість солі буде містити в 2 л розчину.
Інший спосіб візуалізації розрахунку:
1л 1M розчину Na 2 CO 3 містить 106 г Na 2 CO 3
(1л – 1M – 106 г)
2 л 1M розчину Na 2 CO 3 містить х г Na 2 CO 3
(2л – 1M – х г);
при підрахунку «рукою закривається» центральна частина виразу (1M)
Знаходимо, що 2 л 1M розчину Na 2 CO 3 містить 212 г Na 2 CO 3
(2л – 1M – 212 г)
А 2 л 0,5M розчину Na 2 CO 3 («закривається ліва частина») містить х г Na 2 CO 3 (2 л – 0,5 M – х г)
Тобто. 2 л 0,5M розчину Na 2 CO 3 містить 106 г Na 2 CO 3
(2 л – 0,5 M – 106 г).
Не всі пам'ятають, що означає концентрація і як правильно приготувати розчин. Якщо ви хочете отримати 1-відсотковий розчин будь-якої речовини, розчиняєте 10 г речовини в літрі води (або 100 г в 10 літрах). Відповідно, 2% розчин містить 20 г речовини в літрі води (200 г в 10 літрах) і так далі.
Якщо відміряти невелику кількість складно, беріть більше, готуйте так званий матковий розчин і розбавляйте його. Беремо 10 грамів, готуємо літр 1-відсоткового розчину, відливаємо 100 мл, доводимо до літра водою (розбавляємо в 10 разів), і 0,1-відсотковий розчин готовий.
Як зробити розчин мідного купоросу
Щоб приготувати 10 літрів мідно-мильної емульсії, потрібно приготувати 150-200 г мила і 9 літрів води (краще дощової). Окремо 5-10 г мідного купоросу розчиняємо у 1 літрі води. Після цього розчин мідного купоросу тонким струменем додають мильний розчин, при цьому не перестаючи добре перемішувати. В результаті вийде рідина зеленого кольору. Якщо погано змішувати чи поспішити, то утворюються пластівці. У цьому випадку процес краще розпочати із самого початку.
Як приготувати 5% розчин марганцівки?
Щоб приготувати 5% розчин, потрібно 5 г марганцівки і 100 мл води. Перш за все наливаємо воду в приготовлену ємність, потім додаємо кристали. Потім все це перемішати до рівномірного та насиченого фіолетового забарвлення рідини. Перед використанням рекомендується процідити розчин через марлю для видалення нерозчинених кристалів.
Як приготувати 5% розчин сечовини?
Сечовина є висококонцентрованим азотним добривом. При цьому гранули речовини легко розчиняються у воді. Щоб зробити 5% розчин, потрібно взяти 50 г сечовини і 1 л води або 500 г гранул добрива на 10 л води. У ємність із водою додають гранули і добре перемішують.
Приблизні розчини.При приготуванні приблизних розчинів кількості речовин, які слід взяти для цього, обчислюють з невеликою точністю. Атомні ваги елементів для спрощення розрахунків допускається брати заокругленими іноді до цілих одиниць. Так, для грубого підрахунку атомну вагу заліза можна прийняти рівним 56 замість точного -55,847; для сірки - 32 замість точного 32,064 і т.д.
Речовини приготування приблизних розчинів зважують на технохімічних чи технічних терезах.
Принципово розрахунки при приготуванні розчинів абсолютно однакові всім речовин.
Кількість розчину, що готується, виражають або в одиницях маси (г, кг), або в одиницях об'єму (мл, л), причому для кожного з цих випадків обчислення кількості розчиняється речовини проводять по-різному.
приклад. Нехай потрібно приготувати 1,5 кг 15% розчину хлористого натрію; попередньо обчислюємо необхідну кількість солі. Розрахунок проводиться згідно з пропорцією:
тобто якщо в 100 г розчину міститься 15 г солі (15%), то скільки її потрібно для приготування 1500 г розчину?
Розрахунок показує, що потрібно відважити 225 г солі, тоді води іужіо взяти 1500 - 225 = 1275 р. |
Якщо ж поставлено отримати 1,5 л того ж розчину, то в цьому випадку по довіднику дізнаються його щільність, множать останню на заданий об'єм і таким чином знаходять масу необхідної кількості розчину. Так, щільність 15%-норо розчину хлористого натрію при 15 0C дорівнює 1,184 г/см3. Отже, 1500 мл складає
Отже, кількість речовини для приготування 1,5 кг та 1,5 л розчину по-різному.
Розрахунок, наведений вище, застосовується тільки для приготування розчинів безводних речовин. Якщо взята водна сіль, наприклад Na2SO4-IOH2O1, то розрахунок дещо видозмінюється, тому що потрібно брати до уваги і кристалізаційну воду.
приклад. Нехай потрібно приготувати 2 кг 10% розчину Na2SO4, виходячи з Na2SO4 *10H2O.
Молекулярна вага Na2SO4 дорівнює 142,041, a Na2SO4*10H2O 322,195, або заокруглено 322,20.
Розрахунок ведуть спочатку на безводну сіль:
Отже потрібно взяти 200 г безводної солі. Кількість десятиводної солі знаходять із розрахунку:
Води в цьому випадку потрібно взяти: 2000 - 453,7 = 1546,3 р.
Так як розчин не завжди готують з перерахуванням на безводну сіль, то на етикетці, яку обов'язково слід наклеювати на посудину з розчином, потрібно вказати, з якої солі приготовлений розчин, наприклад 10% розчин Na2SO4 або 25% Na2SO4*10H2O.
Часто трапляється, що раніше приготовлений розчин потрібно розбавити, тобто зменшити його концентрацію; розчини розбавляють або за обсягом, або масою.
приклад. Потрібно розбавити 20%-ний розчин сірчанокислого амонію так, щоб отримати 2 л 5%-ого 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 1,0287 * 2000 = 2057,4 р. У цій кількості має бути сірчанокислого амонію:
Враховуючи, що при відмірюванні можуть статися втрати, потрібно взяти 462 мл і довести їх до 2 л, тобто додати до них 2000-462 = 1538 мл води.
Якщо ж розведення проводити масою, розрахунок спрощується. Але взагалі розведення проводять із розрахунку обсяг, оскільки рідини, особливо у великих кількостях, легше відміряти за обсягом, ніж зважити.
Потрібно пам'ятати, що при будь-якій роботі як з розчиненням, так і з розведенням ніколи не слід виливати відразу всю воду в посудину. Водою обполіскують кілька разів той посуд, в якому проводилося зважування або відмірювання потрібної речовини, і щоразу додають цю воду в посудину для розчину.
Якщо не потрібна особлива точність, при розведенні розчинів або змішуванні їх для отримання розчинів іншої концентрації можна користуватися наступним 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 куті, віднімаючи ж нуль з 5, пишемо цифру в правому верхньому куті. Тоді схема набуде такого вигляду :
Це означає, що потрібно взяти 5 об'ємів 20%-ного розчину та 15 об'ємів води. Звичайно, такий розрахунок не вирізняється точністю.
Якщо змішувати два розчини однієї й тієї ж речовини, то схема зберігається та сама, змінюються лише числові значення. Нехай змішанням 35%-ного розчину і 15%-ного потрібно приготувати 25%-ний розчин. Тоді схема набуде такого вигляду:
тобто потрібно взяти по 10 об'ємів обох розчинів. Ця схема дає приблизні результати і нею можна користуватися тільки тоді, коли особливої точності не потрібно. роботи.Коли потрібна велика точність при розведенні розчинів, обчислення проводять за формулами.
Розберемо кілька найважливіших випадків.
Приготування розведеного розчину. Нехай з – кількість розчину, m%-концентрація розчину, який потрібно розбавити до концентрації п%. Кількість розведеного розчину х обчислюють за формулою:
а об'єм води v для розведення розчину обчислюють за формулою:
Змішування двох розчинів однієї і тієї ж речовини різної концентрації для одержання 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 корисних речовин перевірять вже з достатньою мірою точності. Атомні ваги елементів беруть за таблицею, в якій наведено їх точні значення. При додаванні (або відніманні) користуються точним значенням доданку з найменшим числом десяткових знаків. Інші доданки округляють, залишаючи після коми одним знаком більше, ніж у доданку з найменшим числом знаків. В результаті залишають стільки цифр після коми, скільки їх є в доданку з найменшим числом десяткових знаків; при цьому виробляють необхідне заокруглення. Усі розрахунки роблять, застосовуючи логарифми, п'ятизначні чи чотиризначні. Обчислені кількості речовини відважують лише з аналітичних терезах.
Зважування проводять або на склі, або в бюксі. Відвішену речовину висипають у чисто вимиту мірну колбу через чисту суху лійку невеликими порціями. Потім з промивалки кілька разів невеликими порціями води обмивають над лійкою бнже або годинникове скло, в якому проводилося зважування. Вирву також кілька разів обмивають із промивалки дистильованою водою.
Для пересипання твердих кристалів або порошків у мірну колбу дуже зручно користуватися лійкою, зображеною на рис. 349. Такі вирви виготовляють ємністю 3, 6 і 10 см3. Зважувати навішування можна безпосередньо в цих лійках (негігроскопічні матеріали), попередньо визначивши їхню масу. Наважка з вирви дуже легко переводиться в мірну колбу. Коли навішування пересипається, вирву, не виймаючи з горла колби, добре обмивають дистильованою водою з промивалки.
Як правило, при приготуванні точних розчинів і переведенні розчиняється в мірну колбу розчинник (наприклад, вода) повинен займати не більше половини ємності колби. Закривши пробкою мірну колбу, струшують до повного розчинення твердої речовини. Після цього отриманий розчин доповнюють водою до мітки та ретельно перемішують.
Молярні розчини.Для приготування 1 л 1 M розчину будь-якої речовини відважують на аналітичних вагах 1 моль і розчиняють, як зазначено вище.
приклад. Для приготування 1 л M розчину азотнокислого срібла знаходять у таблиці або підраховують молекулярну масу AgNO3, вона дорівнює 169,875. Сіль відважують і розчиняють у воді.
Якщо потрібно приготувати більш розведений розчин (0,1 або 0,01 М), відповідно відважують 0,1 або 0,01 моль солі.
Якщо ж потрібно приготувати менше 1 л розчину, розчиняють відповідно меншу кількість солі у відповідному обсязі води.
Нормальні розчини готують аналогічно, тільки відважуючи не 1 моль, а 1 грам-еквівалент твердої речовини.
Якщо потрібно приготувати напівнормальний або децинормальний розчин, беруть відповідно 0,5 або 0,1 г-еквівалента. Коли готують не 1 л розчину, а менше, наприклад 100 або 250 мл, беруть1/10 або 1/4 тієї кількості речовини, яка потрібна для приготування I л, і розчиняють у відповідному обсязі води.
Рис 349. Вирви для пересипання навішування а колбу.
Після приготування розчину його потрібно обов'язково перевірити титруванням відповідним розчином іншої речовини з нормальною нормальністю. Приготовлений розчин може не відповідати точно нормальній, яка задана. У разі іноді вводять поправку.
У виробничих лабораторіях іноді готують точні розчини «визначуваної речовини». Застосування таких розчинів полегшує розрахунки при аналізах, оскільки достатньо помножити об'єм розчину, що пішов на титрування, на титр розчину, щоб отримати вміст шуканої речовини (г) у взятій для аналізу кількості будь-якого розчину.
Розрахунок при приготуванні титрованого розчину по визначеній речовині ведуть також за грам-еквівалентом речовини, що розчиняється, користуючись формулою:
приклад. Нехай потрібно приготувати 3 л розчину марганцевокислого калію з титром заліза 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, що містять в 1 мл 0,1, 0,01, 0,001 мг і т. д. розчиненої речовини.
Крім колориметричного аналізу, такі розчини бувають потрібні при визначенні рН, при нефелометричних визначеннях тощо. Іноді "стандартні розчини" зберігають у запаяних ампулах, проте частіше доводиться готувати їх безпосередньо перед застосуванням. Тільки при великій витраті стандартного розчину можна готувати кілька літрів його і то за умови, що стандартний розчин не зберігатиметься тривалий термін.
Кількість речовини (г), необхідне для отримання таких розчинів, обчислюють за формулою:
приклад. Потрібно приготувати стандартні розчини CuSO4 5H2O для колориметричного визначення міді, причому в 1 мл першого розчину повинно бути 1 мг міді, другого - 0,1 мг, третього -0,01 мг, четвертого - 0,001 мг. Спочатку готують достатню кількість першого розчину, наприклад, 100 мл.
Одиниці СІ у клінічній лабораторній діагностиці.
У клінічній лабораторній діагностиці Міжнародну систему одиниць рекомендується застосовувати відповідно до таких правил.
1. Як одиниці об'єму слід застосовувати літр. Не рекомендується в знаменнику застосовувати дольні або кратні від літра (1-100 мл).
2. Концентрація вимірюваних речовин вказується як молярна (моль/л) або масова (г/л).
3. Молярна концентрація використовується для речовин із відомою відносною молекулярною масою. Іонна концентрація вказується як молярної.
4. Масову концентрацію використовують для речовин, відносна молекулярна маса яких невідома.
5. Щільність вказується в г/л; кліренс – у мл/с.
6. Активність ферментів на кількість речовин за часом та обсягом виражається як моль/(с*л); мкмоль/(с*л); нмоль/(с*л).
При переведенні одиниць маси одиниці кількості речовини (молярні) коефіцієнт перерахунку - К=1/Mr, де Mr – відносна молекулярна маса. У цьому вихідна одиниця маси (грам) відповідає молярної одиниці кількості речовини (моль).
Загальна характеристика.
Розчини – однорідні системи, що складаються із двох або більше компонентів та продуктів їх взаємодії. Роль розчинника може виконувати як вода, а й етиловий спирт, ефір, хлороформ, бензол тощо.
Процес розчинення часто супроводжується виділенням тепла (екзотермічна реакція – розчинення їдких лугів у воді) або поглинанням тепла (ендотермічна реакція – розчинення солей амонійних).
До рідких розчинів відносяться розчини твердих речовин у рідинах (розчин солі у воді), розчини рідин у рідинах (розчин етилового спирту у воді), розчини газів у рідинах (СО 2 у воді).
Розчини можуть бути не тільки рідкі, але і тверді (скло, сплав срібла і золота), а також газоподібні (повітря). Найбільш важливими та поширеними є водні розчини.
Розчинність – властивість речовини розчинятися у розчиннику. За розчинністю у воді всі речовини ділять на 3 групи - добре розчинні, малорозчинні та практично не розчинні. Розчинність насамперед залежить від природи речовин. Розчинність виражають кількістю грамів речовини, яку можна максимально розчинити у 100 г розчинника або розчину за даної температури. Ця кількість називається коефіцієнтом розчинності або просто розчинністю речовини.
Розчин, в якому при даній температурі та об'ємі не відбувається подальше розчинення речовини, називається насиченим. Такий розчин знаходиться в рівновазі з надлишком речовини, що розчиняється, він містить максимально можливу за даних умов кількість речовини. Якщо концентрація розчину не досягає концентрації насичення за цих умов, то розчин називається ненасиченим. У пересиченому розчині речовини міститься більше, ніж насиченому розчині. Пересичені розчини дуже нестійкі. Простий струс судини або зіткнення з кристалами розчиненої речовини призводить до миттєвої кристалізації. При цьому пересичений розчин перетворюється на насичений розчин.
Поняття «насичені розчини» слід відрізняти від поняття «пересичені розчини». Концентрованим називається розчин з високим вмістом розчиненої речовини. Насичені розчини різних речовин можуть відрізнятися за концентрацією. У добре розчинних речовин (нітрит калію) насичені розчини мають високу концентрацію; у малорозчинних речовин (сульфат барію) насичені розчини мають невелику концентрацію розчиненої речовини.
У переважній більшості випадків з підвищенням температури розчинність речовини збільшується. Але є речовини, розчинність яких з підвищенням температури незначно збільшується (хлорид натрію, хлорид алюмінію) або навіть зменшується.
Залежність розчинності різних речовин від температури графічно зображується за допомогою кривих розчинності. На осі абсцис відкладають температуру, на осі ординат – розчинність. Таким чином, можна розрахувати скільки солі випадає з розчину при його охолодженні. Виділення речовин із розчину при зниженні температури називається кристалізацією, при цьому речовина виділяється у чистому вигляді.
Якщо в розчині містяться домішки, то розчин по відношенню до них буде ненасиченим навіть при зниженні температури і домішки в осад не випадуть. На цьому ґрунтується метод очищення речовин – кристалізація.
У водних розчинах утворюються більш менш міцні сполуки частинок розчиненої речовини з водою – гідрати. Іноді така вода настільки міцно пов'язана з розчиненою речовиною, що при виділенні входить до складу кристалів.
Кристалічні речовини, що містять у своєму складі воду, називаються кристалогідратами, а сама вода – кристалізаційною. Склад кристалогідратів виражається формулою із зазначенням числа молекул води на одну молекулу речовини – CuSO 4 * 5H 2 O.
Концентрація – відношення кількості розчиненої речовини до кількості розчину чи розчинника. Концентрацію розчину виражають у вагових та об'ємних відносинах. Вагові відсоткові відносини вказують на ваговий вміст речовини в 100 г розчину (але не в 100 мл розчину!).
Техніка приготування приблизних розчинів.
Відважують необхідні речовини та розчинник у таких відносинах, щоб загальна сума була 100 г. Якщо розчинником є вода, щільність якої дорівнює одиниці, її не зважують, а відміряють об'єм, що дорівнює масі. Якщо розчинником є рідина, густина якої не дорівнює одиниці, її або зважують, або виражену в грамах кількість розчинника поділяють на показник густини і розраховують обсяг, який займає рідина. Щільність P - відношення маси тіла до його об'єму.
За одиницю густини прийнята густина води при 4 0 С.
Відносною щільністю D називають відношення густини даної речовини до густини іншої речовини. Практично визначають відношення густини даної речовини до густини води, прийнятої за одиницю. Наприклад, якщо відносна густина розчину дорівнює 2,05, то 1 мл його важить 2,05 г.
приклад. Скільки треба взяти 4 хлористого вуглецю для приготування 100 г 10% розчину жиру? Відважують 10 г жиру і 90 г розчинника CCl 4 або, вимірюючи обсяг займаної необхідною кількістю CCl 4 ділять масу (90 г) на показник відносної щільності D = (1, 59 г/мл).
V = (90 г) / (1, 59 г/мл) = 56, 6 мл.
приклад. Як приготувати 5% розчин сірчанокислої міді з кристалогідрату цієї речовини (в розрахунку на безводну сіль)? Молекулярна маса сірчанокислої міді – 160 г, кристалогідрату – 250 г.
250 - 160 X = (5 * 250) / 160 = 7,8 г
Отже, потрібно взяти 7,8 г кристалогідрату, 92,2 г води. Якщо розчин готують без перерахунку на безводну сіль, розрахунок спрощується. Відважують задану кількість солі і додають розчинник у такій кількості, щоб загальна вага розчину була 100 г.
Об'ємні відсоткові відносини показують, яка кількість речовини (мл) міститься в 100 мл розчину або суміші газів. Наприклад, 96% розчин етилового спирту містить 96 мл абсолютного (безводного) спирту та 4 мл води. Об'ємними відсотками користуються при змішуванні рідин, що взаєморозчиняються, при приготуванні газових сумішей.
Ваго-об'ємні відсоткові відносини (умовний спосіб вираження концентрації). Вказують вагову кількість речовини, що міститься у 100 мл розчину. Наприклад, 10% розчину NaCl містить 10 г солі 100 мл розчину.
Техніка приготування процентних розчинів із концентрованих кислот.
Концентровані кислоти (сірчана, соляна, азотна) містять воду. Співвідношення кислоти та води в них вказується у вагових відсоткових відносинах.
Щільність розчинів у більшості випадків вища за одиницю. Відсотковий вміст кислот визначається за їх густиною. При приготуванні більш розбавлених розчинів із концентрованих розчинів враховують вміст у них води.
приклад. Треба приготувати 20% розчин сірчаної кислоти H 2 SO 4 з концентрованої 98% сірчаної кислоти з густиною D = 1,84 г/мл. Спочатку розраховуємо, скільки концентрованого розчину міститься 20 г сірчаної кислоти.
100 - 98 X = (20 * 100) / 98 = 20,4 г
Практично зручніше працювати з об'ємними, а не з ваговими одиницями кислот. Тому розраховують, який обсяг концентрованої кислоти займає необхідну вагову кількість речовини. Для цього отримане в грамах число поділяють показник щільності.
V = M/P = 20, 4/1, 84 = 11 мл
Можна розраховувати й іншим способом, коли концентрація вихідного розчину кислоти відразу ж виражається у вагомих процентних відносинах.
100 - 180 X = 11 мл
Якщо не потрібна особлива точність, при розведенні розчинів або змішуванні їх для отримання розчинів іншої концентрації можна користуватися наступним простим і швидким способом. Наприклад, потрібно приготувати 5% розчин сірчанокислого амонію з 20% розчину.
Де 20 – концентрація взятого розчину, 0 – вода, та 5 – необхідна концентрація. З 20 віднімаємо 5, і отримане значення пишемо в правому нижньому кутку, віднімаючи 0 з 5, пишемо цифру в правому верхньому кутку. Тоді схема набуде наступного вигляду.
Це означає, що потрібно взяти 5 частин 20% розчину та 15 частин води. Якщо змішати 2 розчини, то схема зберігається, тільки в нижньому лівому куті пишеться вихідний розчин з меншою концентрацією. Наприклад, змішуванням 30% та 15% розчинів потрібно отримати 25% розчин.
Таким чином, потрібно взяти 10 частин 30% розчину та 15 частин 15% розчину. Такою схемою можна скористатися, коли не потрібно особливої точності.
До точних розчинів відносять нормальні, молярні, стандартні розчини.
Нормальним називають розчин, 1 г якого міститься г – екв розчиненої речовини. Вагова кількість складної речовини, виражена в грамах і чисельно дорівнює її еквіваленту, називається грам - еквівалентом. При обчисленні еквівалентів сполук типу основ, кислот та солей можна користуватися такими правилами.
1. Еквівалент основи (Ео) дорівнює молекулярній масі основи, поділеній на число груп ВІН у його молекулі (або на валентність металу).
Е (NaOH) = 40/1 = 40
2. Еквівалент кислоти (ЕК) дорівнює молекулярній масі кислоти, поділеній на число атомів водню в її молекулі, які можуть заміщатися на метал.
Е(H 2 SO 4) = 98/2 = 49
Е(HCl) = 36,5/1=36,5
3. Еквівалент солі (Е с) дорівнює молекулярній масі солі, поділеної на добуток валентності металу, на число його атомів.
Е(NaCl) = 58,5/(1*1) = 58,5
При взаємодії кислот і основ залежно від властивостей реагуючих речовин та умов реакції необов'язково всі атоми водню, присутні у молекулі кислоти, заміщаються на атом металу, а утворюються кислі солі. У таких випадках грам – еквівалент визначається кількістю атомів водню, заміщених на атоми металів у цій реакції.
H 3 PO 4 + NaOH = NaH 2 PO + H 2 O (грам – еквівалент дорівнює грам – молекулярної ваги).
H 3 PO 4 + 2NaOH = Na 2 HPO 4 + 2H 2 O (грам – еквівалент дорівнює половині грам - молекулярної ваги).
При визначенні грам – еквівалента потрібне знання хімічної реакції та умов, у яких вона протікає. Якщо потрібно приготувати децинормальний, сантинормальний або мілінормальний розчини, беруть відповідно 0,1; 0,01; 0,001 г - еквівалент речовини. Знаючи нормальність розчину N та еквівалент розчиненої речовини Е, легко обчислити, скільки грамів речовини міститься в 1мл розчину. Для цього треба масу розчиненої речовини розділити на 1000. Кількість розчиненої речовини в грамах, що міститься в 1 мл розчину, називається титром розчину (Т).
Т = (N * Е) / 1000
Т (0,1 H 2 SO 4) = (0,1 * 49) / 1000 = 0,0049 г/мл.
Розчин із відомим титром (концентрацією) називається титрованим. Користуючись титрованим розчином лугу можна визначити концентрацію (нормальність) розчину кислоти (ацидиметрія). Користуючись титрованим розчином кислоти можна визначити концентрацію (нормальність) розчину лугу (алкаліметрія). Розчини однакової нормальності реагують у рівних обсягах. При різних нормальностях ці розчини реагують між собою в об'ємах, обернено пропорційних до їх нормальностей.
N до / N щ = V щ / V до
N до * V до = N щ * V щ
приклад. На титрування 10 мл HCl розчину пішло 15 мл 0,5 N розчину NaOH. Обчислити нормальність розчину HCl.
N до * 10 = 0, 5 * 15
N до = (0, 5 * 15) / 10 = 0, 75
N = 30/58, 5 = 0, 5
Фіксали – заздалегідь приготовані та запаяні в ампули, точно відважені кількості реактиву, необхідні для приготування 1 л 0, 1 N або 0, 01 N розчину. Фіксали бувають рідкі та сухі. Сухі мають триваліший термін зберігання. Техніка приготування розчинів із фіксаналів описана у додатку до коробки з фіксаналами.
Приготування та перевірка децинормальних розчинів.
Децинормальні розчини, які у лабораторії часто є вихідними, готують із хімічно частих препаратів. Необхідна навішування відважується на технохімічних терезах або аптекарських терезах. При зважуванні допускається помилка на 0,01 – 0,03 р. Практично можна припуститися помилки у бік деякого підвищення отриманого з розрахунку ваги. Наважка переноситься у мірну колбу, куди додається невелика кількість води. Після повного розчинення речовини та вирівнювання температури розчину з температурою повітря колба доливається водою до позначки.
Приготовлений розчин потребує перевірки. Перевірка проводиться за допомогою розчинів, приготовлених їх фіксаналів, у присутності індикаторів, встановлюється коефіцієнт виправлення (К) і титр. Коефіцієнт поправки (К) або фактор поправки (F) показує, якій кількості (мл) точного нормального розчину відповідає 1мл даного (приготовленого) розчину. Для цього 5 або 10 мл приготовленого розчину переносять у конічну колбу, додають кілька крапель індикатора та титрують точним розчином. Титрування проводять двічі та розраховують середню арифметичну величину. Результати титрування мають бути приблизно однаковими (різниця не більше 0,2 мл). Коефіцієнт поправки розраховують щодо обсягу точного розчину V т до обсягу випробуваного розчину V н.
К = V т/V н.
p align="justify"> Коефіцієнт поправки може бути визначений і другим способом - по відношенню титру випробуваного розчину до теоретично вирахованого титру точного розчину.
K = T практ. / T теор.
Якщо ліві частини рівняння рівні, то рівні та його праві частини.
V т/V н. = T практ. / T теор.
Якщо знайдено практичний титр випробуваного розчину, значить, визначено ваговий вміст речовини в 1 мл розчину. При взаємодії точного розчину, що перевіряється, можуть мати місце 3 випадки.
1. Розчини взаємодіяли у однакових обсягах. Наприклад, на титрування 10 мл 0,1 н розчину пішло 10 мл випробуваного розчину. Отже, нормальність однакова, і коефіцієнт виправлення дорівнює одиниці.
2. На взаємодію з 10 мл точного розчину пішло 9,5 мл випробуваного, випробуваний розчин виявився концентрованішим за точний розчин.
3. На взаємодію з 10 мл точного розчину пішло 10,5 мл випробуваного, випробуваний розчин слабше концентрації, ніж точний розчин.
Коефіцієнт виправлення розраховується з точністю до другого знака після коми, допускаються коливання від 0,95 до 1,05.
Виправлення розчинів, коефіцієнт виправлення яких більше одиниці.
Коефіцієнт поправки показує, у скільки разів цей розчин концентрованіший за розчин певної нормальності. Наприклад, До дорівнює 1,06. Отже, до кожного мл розчину приготовленого треба додати 0,06 мл води. Якщо залишилося 200 мл розчину, то (0,06*200) = 12 мл – додають до приготовленого розчину, що залишився, і змішують. Цей спосіб приведення розчинів до певної нормальності простий та зручний. Приготуючи розчини, слід готувати їх концентрованими розчинами, а не розбавленими розчинами.
Приготування точних розчинів, коефіцієнт виправлення яких менше одиниці.
У зазначених розчинах немає якоїсь частини грам – еквівалента. Цю частину, що бракує, можна визначити. Якщо розрахувати різницю між титром розчину певної нормальності (теоретичний титр) та титром даного розчину. Отримана величина показує скільки речовини треба додати до 1 мл розчину для доведення його до концентрації розчину заданої нормальності.
приклад. Коефіцієнт виправлення приблизно 0,1 N розчину їдкого натру дорівнює 0,9, об'єм розчину - 1000 мл. Привести розчин до 0,1 N концентрації. Грамм - еквівалент їдкого натру – 40 г. Теоретичний титр для 0,1 N розчину – 0,004. Практичний титр – Т теор. * K = 0,004 * 0, 9 = 0, 0036 р.
T-теор. - T практ. = 0, 004 - 0, 0036 = 0, 0004 р.
Залишилося невитраченим 1000 мл розчину - 1000 * 0, 0004 = 0,4 г.
Отриману кількість речовини додають до розчину, добре перемішують і ще раз визначають титр розчину. Якщо вихідним матеріалом для приготування розчинів є концентровані кислоти, луги та інші речовини, то необхідно проводити додатковий розрахунок, щоб визначити, в якій кількості концентрованого розчину міститься розрахована величина даної речовини. приклад. На титрування 5 мл приблизно 0,1 N розчину HCl пішло 4,3 мл точного 0,1 N розчину NaOH.
K = 4,3/5 = 0,86
Розчин слабкий, його треба зміцнити. Розраховуємо Т-теор. , T практ. та їх різницю.
Теор. = 3,65/1000 = 0,00365
T практик. = 0, 00365 * 0, 86 = 0, 00314
Теор. - T практ. = 0, 00364 - 0, 00314 = 0, 00051
Залишилось невикористаним 200 мл розчину.
200 * 0, 00051 = 0, 102 г
Для 38% розчину HCl густиною 1, 19 складаємо пропорцію.
100 - 38 X = (0, 102 * 100) / 38 = 0, 26 г
Перекладаємо вагові одиниці об'ємні, враховуючи щільність кислоти.
V = 0, 26/1, 19 = 0, 21 мл
Приготування 0,01 N, 0,005 N децинормальних розчинів, що має коефіцієнт поправки.
Спочатку розраховують, який обсяг 0,1 N розчину треба взяти для приготування 0,01 N розчину. Розрахований обсяг поділяють на коефіцієнт виправлення. приклад. Потрібно приготувати 100 мл 0,01 N розчину з 0,1 N з К = 1,05. Так як розчин концентрованіше в 1,05 рази, треба взяти 10/1,05 = 9,52 мл. Якщо До = 0, 9, треба взяти 10/0,9 = 11,11 мл. У даному випадкуберуть дещо більшу кількість розчину та доводять об'єм у мірній колбі до 100 мл.
Для приготування та зберігання титрованих розчинів існують такі правила.
1. Кожен титрований розчин має свій граничний термін зберігання. Під час зберігання вони змінюють свій титр. Під час аналізу необхідно перевірити титр розчину.
2. Необхідно знати властивості розчинів. Титр деяких розчинів (гіпосульфіт натрію) змінюються з часом, тому їхній титр встановлюється не раніше ніж через 5-7 днів після приготування.
3. Усі пляшки з титрованими розчинами повинні мати чіткий напис із зазначенням речовини, її концентрації, коефіцієнта поправки, часом виготовлення розчину, дати перевірки титру.
4. При аналітичних роботах велику увагу слід приділяти розрахункам.
Т = А / V (А - навішування)
N = (1000 * А) / (V * г / екв)
T = (N * г/екв) / 1000
N = (T * 1000) / (г/екв)
Молярним називають розчин, 1л якого міститься 1 г*моль розчиненої речовини. Міль - молекулярна маса, виражена в грамах. 1-молярний розчин сірчаної кислоти – 1 л такого розчину містить 98 г сірчаної кислоти. Сантимолярний розчин містить 1 л 0,01 моль, мілімолярний – 0,001 моль. Розчин, концентрація якого виражена кількістю молей на 1000 г розчинника, називається молярним.
Наприклад, 1 л 1 М розчину їдкого натру міститься 40 г препарату. 100 мл розчину буде містити 4, 0 г, тобто. розчин 4/100мл (4г%).
Якщо розчин їдкого натру 60/100 (60 мг%), потрібно визначити його молярність. У 100 мл розчину міститься 60 г їдкого натру, а 1 л – 600 р., тобто. в 1 л 1 М розчину повинне міститися 40 г їдкого натру. Молярність натру - X = 600/40 = 15 М.
Стандартним називаються розчини з відомими концентраціями, що застосовуються для кількісного визначення речовин методом колориметрії, нефелометрії. Наважку для стандартних розчинів відважують на аналітичних терезах. Речовина, з якої готують стандартний розчин, має бути хімічно чистою. Стандартні розчини. Стандартні розчини готують в об'ємі, необхідному для витрати, але не більше ніж 1 л. Кількість речовини (у грамах), необхідне отримання стандартних розчинів – А.
А = (M I * T * V) / М 2
M I – Молекулярна маса речовини, що розчиняється.
Т – Титр розчину за визначальною речовиною (г/мл).
V – Заданий обсяг (мл).
М 2 - Молекулярна або атомна маса речовини, що визначається.
приклад. Потрібно приготувати 100 мл стандартного розчину CuSO 4 * 5H 2 O для колориметричного визначення міді, причому в 1 мл розчину має бути 1 мг міді. У цьому випадку M I = 249, 68; M 2 = 63, 54; T = 0,001 г/мл; V = 100мл.
А = (249,68 * 0,001 * 100) / 63,54 = 0,3929 р.
Наважку солі переносять у мірну колбу ємністю 100 мл і додають воду до позначки.
Контрольні питання та завдання.
1. Що таке розчин?
2. Які існують способи вираження концентрації розчинів?
3. Що таке титр розчину?
4. Що таке грам - еквівалент і як його розраховують для кислот, солей, основ?
5. Як приготувати 0,1 N розчин їдкого натрію NaOH?
6. Як приготувати 0,1 N розчин сірчаної кислоти H 2 SO 4 із концентрованою із щільністю 1,84?
8. Який існує спосіб для зміцнення та розведення розчинів?
9. Обчислити, скільки грамів NaOH необхідно для виготовлення 500 мл 0,1 М розчину? Відповідь – 2 р.
10. Скільки грамів CuSO 4 * 5H 2 O потрібно взяти для виготовлення 2 л 0,1 N розчину? Відповідь – 25 р.
11. На титрування 10 мл HCl розчину пішло 15 мл 0,5 N розчину NaOH. Обчислити - нормальність HCl, концентрацію розчину в г/л, титр розчину в г/мл. Відповідь – 0,75; 27,375 г/л; Т = 0,0274 г/мл.
12. У 200 г води розчинено 18 г речовини. Обчислити вагову відсоткову концентрацію розчину. Відповідь – 8,25%.
13. Скільки мл 96% розчину сірчаної кислоти (D = 1.84) потрібно взяти на приготування 500 мл 0,05 N розчину? Відповідь – 0,69 мл.
14. Титр розчину H 2 SO 4 = 0,0049 г/мл. Обчислити нормальність цього розчину. Відповідь - 0,1 N.
15. Скільки грамів їдкого натру потрібно взяти на приготування 300 мл 0,2 N розчину? Відповідь - 2,4 р.
16. Скільки потрібно взяти 96% розчину H 2 SO 4 (D = 1,84) для приготування 2 л 15% розчину? Відповідь – 168 мл.
17. Скільки мл 96% розчину сірчаної кислоти (D = 1,84) потрібно взяти на приготування 500 мл 0,35 N розчину? Відповідь – 9,3 мл.
18. Скільки мл 96% сірчаної кислоти (D = 1,84) потрібно взяти на приготування 1 л 0,5 N розчину? Відповідь – 13,84 мл.
19. Скільки молярності 20% розчину соляної кислоти (D = 1,1). Відповідь - 6,03 М.
20 . Обчислити молярну концентрацію 10 % розчину азотної кислоти (D = 1,056). Відповідь - 1,68 М.
Статті по темі
