1 курс / Химия / Растворы

или V1∙N1 = V2∙N2 , где V- объем реагирующих веществ, а N- нормальные концентрации реагирующих растворов. V∙N =

2.	При разбавлении растворов изменения объемов исходного и того
же разбавленного раствора обратно пропорционально изменению их
нормальным или молярным концентрациям:
V1∙N1 = V2∙N2	и V1∙М1 = V2∙М2 , где или V1∙N1		- количество вещества в
растворе до разбавления, в исходном растворе;			а V2∙N2 - после разбавлен.
Состав раствора можно характеризовать используя понятие моляльности.
Моляльностью {Cm(X)}		раствора	называется число молей

растворѐнного вещества приходящееся на 1000 г растворителя.

Например, если растворить 1 моль сахарозы в 1000 г воды, то получается

одномоляльный водный раствор сахарозы. Иначе говоря, моляльность – это отношение количества вещества растворѐнной порции частиц Х к массе порции растворителя:

Cm(X) = .

Единица измеренения в системе СИ моль/кг. Например

Cm(H2SO4/H2O) = 0,1 моль/кг.

Указанный способ выражения концентрации обычно используется при интерпретации влияния растворѐнного вещества на физические свойства единицы массы растворителя.

К таким свойствам относятся понижение давления пара, уменьшение температуры плавления и увеличение температуры кипения, а также осмотическое давление растворителя.

Эту концентрацию используют главным образом в физике и физико-химии.

Мольная доля – это отношение числа молей одного из компонентов раствора к полному числу молей всех компонентов раствора. Эту концентрацию используют при проведении экспериментальных работ как в химии, так и в физике.

20

Мольная доля, согласно названию, определяет ту часть полного количества молекул раствора, которая относится к растворѐнному веществу либо к растворителю. Если для двухкомпонентного раствора обозначить символом Na – число молей растворѐнного вещества, а символом Nb – число молей растворителя, то мольная доля растворѐнного вещества должна быть равна:

Ха = ,

а мольная доля растворителя:

Хb = .

Xa + Xb = 1. Для многокомпонентных систем должно выполняться аналогичное равенство, ∑Хi = 1. Указание концентрации растворов с помощью мольной доли применимо ко всем трѐм агрегатным состояниям. Мольная доля представляет собой безразмерную единицу измерения концентрации.

Титрованная концентрация (титр) (Т)- масса растворенного вещества,

содержащаяся в 1 мл раствора, выраженная в граммах. Определятся по формуле:

	Т	m в ва	,
		V

где m (в-ва) – масса вещества в г, V – объѐм раствора в мл.

Так как в 1л 1000мл, то зная титр можно рассчитать N раствора и по молярной концентрации эквивалента определить титр:

Т

N MЭ Х ,

1000

где N – нормальная концентрация, МЭ (Х) – моль-эквивалент вещества

(частиц) Х.

21

3. СПОСОБЫ ПРИГОТОВЛЕНИЯ РАСТВОРОВ

Для анализа содержания веществ в биологических жидкостях и окружающей среде, приготовления лекарственных препаратов используются растворы различной концентрации. Поэтому очень важно знать способы поучения растворов .

Различают следующие способы получения растворов:

1.Метод точной навески.

2. Метод неточной навески.

3.Фиксанальный способ.

4.Метод разведения.

1.Метод точной навески используют для приготовления растворов для веществ которые отвечают следующим требованиям:

а) вещество должно быть химически чистым, не содержать примесей;

б) строго отвечать химической формуле;

в) быть устойчивым как в твердом виде, так и в растворе, не взаимодействовать с окружающей средой;

г) иметь достаточно большую молекулярную массу.

Так KMnO4 содержит примеси в сухом виде и в растворе легко разлагается. Многие кристаллогидраты содержат различное количество воды.

Важно знать точный состав соединения. В некоторых лекарственных препаратах содержание вещества измеряется в мг.

Ошибка в навеске 1 мг будет иметь большое значение. При навеске в 10 мг это 10%, а при навеске в 100 мг - 1%.

Веществ, из которых можно приготовить раствор методом точной навески немного. К таким веществам относятся щавелевая кислота, сода, бура

(Na2B4O7∙10H2O), щавелевая кислота(Н2С2О4 ∙2Н2О), сода (Na2СO3), дихромат калия (К2Cr2O7) и ряд других веществ. На аналитических (погрешность таких весов составляет 0,0002г) весах точно взвешивают вещество и переносят в колбу для растворения. При приготовлении растворов с массовой долей в колбу

22

приливают необходимый объем воды и перемешивают. Если готовят раствр с М или Н концентрацией навеску переносят в мерную колбу необходимого объема и доводят до метки растворителем (водой) и тщательно перемешивают.

Растворы полученные методом точной навески называют первичными стандартными растворами или растворами с приготовленным титром,

установочными растворами

2. Фиксанальный метод. Предполагает приготовление растворов из фиксаналов. Фиксанал – приготовленные с особой точностью ампула с сухим веществом или раствором с точно известной концентрацией. Фиксанал разбивают и переносят в колбу для растворения. Этот метод считается наиболее точным.

3. Метод приблизительной навески. Большинство растворов готовят методом примерной навески, т.к. они не отвечают необходимым требованиям, а

точную концентрацию устанавливают физико-химическими методами или путем титрования.

Так, КОН при взвешивании поглощает воду и углекислый газ и -

приготовить его методом точной навески нельзя. Растворы приготовленные из таких веществ называются вторичными стандартными растворами или растворами с установленным титром.

4. Метод разбавления. Из раствора с точно известной концентрацией готовят разбавлением раствор другой концентрации. Концентрация полученного раствора зависит от концентрации исходного раствора.

23

Посуда, применяемая для приготовления растворов.

Для приготовления растворов применяется специальная мерная посуда:

бюретки (рис.1.), пипетки (рис.2), цилиндры и мерные колбы, а также обычные

колбы и химические стаканы.

Рис. 1. Бюретка на штативе и колба для титрования

Бюретки. Это градуированные стеклянные трубки, приспособленные для

отмеривания растворов небольшими порциями или отдельными каплями.

Рис. 2. Мерные пипетки:

а– пипетка Мора;

б– градуированная

24

Бюретка укрепляется вертикально в штативе, и отсчет делений ведется сверху вниз.

Нижняя часть бюретки сужена и соединяется короткой резиновой трубкой с тонким стеклянным носиком.

Бюретки изготавливаются объемом от 1 до 50 мл. Раствор заливают в бюретку через воронку.

Пипетки. Это специальные стеклянные трубки, предназначенные для отмеривания и переноса заданного объема раствора из одного сосуда в другой.

При выливании раствора из пипетки, наполненной до метки, объем раствора в точности соответствует маркировке.

Наполнение пипетки производят всасыванием раствора резиновой грушей,

плотно приставленной к верхнему концу пипетки.

Пипетки изготавливаются различных объемов: от 0,1 до 10 мл.

Дозаторы. Большое распространение получили более удобные и безопасные в обращении пипетки-дозаторы, гарантирующие высокую точность и воспроизводимость объема измеряемых жидкостей в пределах от 2 до 5000

мкл.

Дозатор забирает из химического сосуда тот объем раствора, который предварительно механически установлен на нем.

Мерные колбы. Это колбы с длинным узким горлышком, на котором наносится кольцевая метка (Рис.3). На колбе указывается объем, который реализуется при наполнении колбы до метки.

Объем мерной колбы составляет 25, 50, 100, 200, 250, 500, 1000 или 2000

мл.

25

Рис. 3. Мерные колбы

Мерные цилиндры. Цилиндры используются для измерения объемов

некоторых вспомогательных растворов или воды и имеют второстепенное

значение при необходимости измерения объемов меньшей точности (Рис.4).

Рис. 4. Мерные цилиндры (а, б) и мензурка (в)

26

4. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ НА ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАСТВОРОВ.

Решение задач на приготовление растворов с концентрацией массовая

доля (ω% )

Задача 1. Приготовьте 500 г раствора NaCl с ω = 10%.

Дано:

Решение

m р-ра (NaCl) =500г

ω =m вещества∙100%/ m раствора

ω (NaCl) = 10%

1. Определяем массу NaCl по

Найти:

формуле:

m (NaCl)=?

mвещества

ω mраствора

m (H2O)=?

100%

m(NaCl)

10% 500г

50г

100г

2. Определяем массу воды по формуле:

m раствора= m вещества+ m растворителя

m (H2O)= m раствора- m вещества

m (H2O)=500г-50г=450г.

3. Согласно формуле

ρ= m/V, где

ρ-

плотность раствора, m-масса,

V-объем

V(H 2O)

m(H 2O)

450 г

450 мл .

ρ(H 2O)

1 г/мл

Ответ: Для того, что бы приготовить 500 г раствора NaCl с ω = 10%, нужно

взвесить на аналитических весах 50 г NaCl, перенести навеску в колбу и добавить туда 450 мл воды, отмерив ее цилиндром.

Задача 2. Сколько г кристаллогидрата CuSO4∙5H2O (медного купороса)

необходимо взять для приготовления 200 г раствора CuSO4 с ω = 5%?

Дано:

mраствора (CuSO4)=200 г,

ω(CuSO4)=5%.

27

Решение:

ω mвещества 100% mраствора

1. Определяем массу CuSO4 по формуле:

2. mвещества ω mраствора

100%

m(CuSO4)=5%∙200г / 100% =10г.

3.Находим количество CuSO4 в растворе:

Согласно формуле n=m/M; М(CuSO4)=160г/моль, тогда n= 10г:160г/моль =0,0625 моль

4. Находим количество СuSO4∙5 H2O необходимое для приготовления раствора: n CuSO4= n СuSO4∙5H2O = 0,0625 моль

5.Находим m СuSO4∙5H2O.

МСuSO4∙5H2O =250 г/моль

m (СuSO4∙5H2O.)= n∙ M=0,0625 моль ∙250 г/моль=15,625г

6.Определяем массу воды по формуле:

m (H2O)= m раствора- m СuSO4∙5H2O

m (H2O)=200 г -15,625 г=184,375 г. Объем воды измеряется с точностью до десятых долей мл.

V (H2O) =m H2O = 184,4 мл.

Примечание: массу СuSO4∙5H2O можно рассчитать по пропорции:

В250г СuSO4∙5H2O содержится 160г СuSO4 ,а в

Хг СuSO4∙5H2O----------------------10г СuSO4

Отсюда m (СuSO4∙5H2O)=10∙250/ 160 = 15,625г.

Ответ: Для того, что бы приготовить 200г раствора CuSO4 из кристаллогидрата СuSO4∙5H2O , необходимо прилить туда отмерив цилиндром и пипеткой 184,4 мл воды. довести до метки водой.

28

Задача 3. Для местной анестезии применяется 4 – ый % раствор новокаина.

Сколько нужно взять 10%- го раствора новокаина, с плотностью 1,1 г/мл и воды, чтобы приготовить 800 г 4%- го раствора?

Дано:

w1 (нов.) = 10 % ρ1 = 1,1 г/мл

m 4% р-ра = 800 г.

	Решение:
1-ый способ
1. Определяем массу растворѐнного вещества в 800 г
w2 (нов.) = 10 % 4%-ного раствора?
Найти: m p1 ,m H2O	m нов.	w2 m	2	4 800		32г ;
		100		100

2. Определяем массу 10 %-ного раствора новокаина в пересчете на 32 г

растворѐнного новокаина.

m

m нов. 100

32 100

320 г ;

1

w1

10

3. Рассчитываем объѐм раствора

m

новокаина:

1

Vp =

mp

320

290мл ;

1

1	1,1

4. Рассчитываем массу воды, необходимую для разбавления раствора:

m H2O mp	2	mp	800 320 480 г мл
		1

Ответ: Чтобы приготовить 800 г 4 %-ного раствора новокаина, из 10 %-

ного раствора, необходимо отмерить 290 мл 10 %-ного раствора новокаина и

480 мл воды и весь раствор смешать в подходящем сосуде.

29