Розрахунки під час приготування водних розчинів. Приготування титрованих розчинів

Розчини лугів. Їдкі луги та його розчини активно поглинають вологу і вуглекислоту з повітря, тому приготування їх розчинів точного титру утруднено. Найкраще такі розчини виготовляти із фіксаналів. Для цього беруть пробірку із фіксаналом необхідної нормальності та мірну колбу на 1 л. У колбу вставляють скляну вирву з вкладеним у неї скляним бойком, гострий кінець якого звернений нагору.

Коли бойок буде правильно укладений у лійці, ампулі з фіксаналом дають вільно падати, щоби тонке дно ампули розбилося при ударі об гострий кінець бойка. Після цього пробивають бічне поглиблення ампули і дають вмісту витекти. Потім, не змінюючи положення ампули, її ретельно промивають добре прокип'яченою дистильованою водою, остудженою до температури 35 - 40 ° С і взятої в такій кількості, щоб після охолодження розчину до 20 ° С треба було додати до мітки лише кілька крапель. Титрований розчин лугу слід зберігати в таких умовах, які унеможливлюють його зіткнення з повітрям.

Якщо ж фіксаналу немає, титровані розчини готують із препаратів їдкого натру (або їдкого калі). Молекулярна маса NaOH дорівнює 40,01. Це одночасно є і його грам-еквівалентом.

Щоб приготувати 1 л 1 в. розчину NaOH, потрібно взяти 40 г хімічно чистого їдкого натру, а приготування 1 л0,1н. розчину - у десять разів менше, тобто 4 р.

Для зручності розрахунку необхідної кількості вихідних речовин для приготування 1 л титрованих розчинів лугів різної нормальності рекомендуємо користуватися даними, наведеними в таблиці 31.

Таблиця 31

Щоб приготувати 1л 0,1н. розчину їдкого натру, відважують трохи більше 4 г (4,3-4,5 г) препарату та розчиняють у невеликому обсязі дистильованої води (близько 7 мл).

Після відстоювання розчин обережно зливають (без осаду) в літрову мірну колбу і доводять дистильованою свіжопрокип'яченою водою до мітки.

Приготовлений розчин добре перемішують і поміщають у сулію, захищену від попадання вуглекислоти. Після цього встановлюють титр, тобто точну концентрацію розчину.

Титр можна встановлювати за щавлевою або янтарною кислотою. Щавлева кислота (С г Н 2 0 4 -2Н 2 0) двоосновна, і, отже, її грам еквівалент дорівнюватиме половині молекулярної. Якщо молекулярна маса щавлевої кислоти дорівнює 126,05 г, її грам-еквівалент буде 126,05: 2=63,025 г.

Існуючу щавлеву кислоту слід один-два рази перекристалізувати і лише після цього застосовувати для встановлення титру.

Перекристалізації проводять наступним чином: беруть довільну кількість речовини, призначену для перекристалізації, розчиняють нагріванням, намагаючись отримати можливо більшу концентрацію розчину або насичений розчин. При необхідності розчин фільтрують через воронку для гарячого фільтрування. Фільтрат збирають у колбу Ерленмейєра, порцелянову чашку або склянку.

Залежно від характеру кристалізації речовини, насичений у гарячому стані розчин охолоджують. Для швидкого охолодження розчину при перекристалізації кристалізатор поміщають у холодну воду, сніг або лід. При повільному охолодженні розчин залишають стояти за температури навколишнього повітря.

Якщо випали дуже маленькі кристали, їх знову розчиняють, нагріваючи; посудину, в якій здійснювалося розчинення, відразу ж обгортають кілька шарів рушником, накривають годинниковим склом і залишають стояти в спокої протягом 12-15 год.

Потім кристали відокремлюють від маточного розчину, фільтруючи під вакуумом (воронка Бюхнера), ретельно віджимають, промивають та підсушують.

Готуючи 0,1 н. розчин NaOH, необхідно мати розчин щавлевої кислоти такої ж нормальності, для цього на 1 л розчину її потрібно взяти 63,025: 10 = 6,3025 г. Але для встановлення титру такої кількості розчину щавлевої кислоти багато; достатньо приготувати 100 мл. Для цього на аналітичних вагах відважують близько 0,63 г перекристалізованої щавлевої кислоти з точністю до четвертого десяткового знака, наприклад 0,6223 г. Взяту навішування щавлевої кислоти розчиняють у мірній колбі (на 100 мл). Знаючи масу взятої речовини та об'єм розчину, легко обчислити його точну концентрацію, яка в даному випадкудорівнює не 0,1 н., а дещо менше.

З приготовленого розчину беруть піпеткою 20 мл, додають кілька крапель фенолфталеїну і титрують приготованим розчином лугу до появи рожевого слабкого фарбування.

Нехай на титрування пішло 22,05 мл лугу. Як же визначити її титр та нормальність?

Щавлевої кислоти було взято 0,6223 г замість теоретично розрахованої кількості 0,6303 г. Отже, нормальність її дорівнюватиме не точно 0,1

Щоб визначити норму лугу, скористаємося співвідношенням VN = ViNt,т. е. добуток обсягу на нормальність відомого розчинудорівнює добутку обсягу на нормальність для невідомого розчину. Отримуємо: 20-0,09873 = 22,05-а:, звідки

Щоб обчислити титр або вміст NaOH в 1 мл розчину, слід нормальність помножити на грам-еквівалент лугу та отриманий твір розділити на 1000. Тоді титр лугу буде

Але цей титр відповідає 0,1 зв. розчину NaOH. Для цього вдаються до коефіцієнта до, т. е. відношенню практичного титру до теоретичного. В даному випадку він дорівнюватиме

При використанні для встановлення титру бурштинової кислотирозчин її готують у тому самому порядку, що і щавлевий, виходячи з наступного розрахунку: молекулярна маса бурштинової кислоти (С 4 Н 6 0 4) дорівнює 118,05 г, але оскільки вона двоосновна, то її грам-еквівалент 59,02 г .

Щоб приготувати 1 л децинормального розчину бурштинової кислоти, її потрібно взяти в кількості 59,02: 10 = 5,902, а для 100 мл розчину -0,59 г.

Встановлення титру 0,1 н. розчину NaOH ваговим методом Для встановлення титру 0,1 н. розчину NaOH беремо навішування бурштинової кислоти з точністю до 0,0001 г (наприклад, 0,1827 г). Наважку розчиняємо в дистильованій воді (близько 100 мл), потім додаємо 3-5 крапель фенолфталеїну і титруємо лугом (NaOH). Припустимо, що титрування пішло 28 мл NaOH. Обчислення титру NaOH і поправку до нього проводимо наступним чином: так як грам-еквівалент NaOH, рівний 40,01 г, відповідає грам-еквіваленту бурштинової кислоти, що дорівнює 59,02 г, то, складаючи пропорцію, дізнаємося, якій кількості NaOH відповідає міститься в навішуванні кількість бурштинової кислоти: 40,01-59,02

Обчислюємо титр NaOH, тобто вміст NaOH в 1 мл розчину. Воно одно: 0,1238: 28 = 0,00442. Поправка до титру NaOH дорівнює відношенню практичного титру до теоретичного

Перевірка нормальності розчину лугу за титрованим розчином кислоти. Три конічні колбочки відміряють бюреткою по 20-25 мл титрованого розчину кислоти (НС1 або H 2 S0 4) і титрують розчином NaOH до зміни забарвлення метилоранжу.

Припустимо, що титрування трьох проб по 20 мл 0,1015 зв. розчину НС1 витрачено в середньому 1950 мл розчину NaOH. Нормальність лугу буде

Розчини кислот. У більшості випадків у лабораторії доводиться мати справу із сірчаною, соляною та азотною кислотами. Вони знаходяться у вигляді концентрованих розчинів, відсотковий вміст яких дізнаємось за густиною.

При аналітичних роботах використовуємо хімічно чисті кислоти. Щоб приготувати розчин тієї чи іншої кислоти, кількість концентрованих кислот зазвичай беремо за об'ємом, обчисленим за густиною.

Наприклад, потрібно приготувати 0,1 зв. розчин H2S04. Це означає, що в 1 л розчину повинно бути

Скільки ж за обсягом потрібно взяти H 2 S0 4 щільністю 1,84, щоб, розбавивши її до 1 л, отримати 0,1 н. розчин?

Кислота із щільністю 1,84 містить 95,6% H 2 S0 4 . Отже, на 1 л розчину її потрібно взяти у грамах:

Виражаючи масу в об'ємних одиницях, отримаємо

Відмірявши з бюретки точно 2,8 мл кислоти, розбавляємо її до 1 л у мірній колбі, потім, титруючи лугом, перевіряємо нормальність.

Наприклад, при титруванні встановлено, що 1 мл 0,1 зв. розчину H 2 S0 4 містить не 0,0049 г H 2 S0 4 , а 0,0051 р. Для обчислення кількості води, яку потрібно додати до 1 л кислоти, складаємо пропорцію:

Отже, цей розчин потрібно додати 41 мл води. Але з огляду на те, що від вихідного розчину було взято на титрування 20 мл, що становить 0,02, то води потрібно брати менше, тобто 41-(41-0,02) =41-0,8 =40,2 мл . Цю кількість води і додаємо з бюретки в колбу із розчином.

Наведена вище робота при виконанні досить ретельна, тому можна готувати приблизно точні розчини, вводячи поправний коефіцієнт, який застосовують у роботі при кожному титруванні. При цьому витрачене число мілілітрів розчину множимо на коефіцієнт поправки.

Поправочний коефіцієнт обчислюємо за формулою

де V - Об'єм випробуваного розчину, взятий для титрування;

k t- поправочний коефіцієнт розчину лугу відомої нормальності, яким встановлюють титр знову приготовленого розчину кислоти;

У х - обсяг розчину лугу відомої нормальності, що пішов на титрування випробуваної кислоти.

Таблиця 32

Для полегшення процесу приготування розчинів титрованих кислот пропонуємо таблицю кількості вихідних речовин для приготування 1 л розчинів різної нормальності (табл. 32).

Необхідно на увазі, що при розчиненні кислот слід додавати кислоту до води, а не навпаки.

Прості хімічні розчини можна легко приготувати у домашніх умовах різними способами або на роботі. Незалежно від того, чи ви отримуєте розчин з порошкового матеріалу або розбавляєте рідину, можна легко визначити правильну кількість кожного компонента. При приготуванні хімічних розчинів не забувайте використовувати персональні засоби захисту, щоб уникнути пошкоджень.

Кроки

Розрахунок відсотків за формулою для ваги/обсягу

Визначте відсотковий вміст за вагою/об'ємом розчину.Відсотки показують, скільки частин речовини посідає сто частин розчину. У застосуванні до хімічним розчинамце означає, що якщо концентрація становить 1 відсоток, значить, у 100 мл розчину міститься 1 грам речовини, тобто 1 мл/100 мл.

• Наприклад, за вагою: 10-відсотковий розчин за вагою містить 10 г речовини, розчинені в 100 мілілітрах розчину.
• Наприклад, за обсягом: 23-відсотковий розчин за обсягом містить 23 мл розчину.

1. Визначте об'єм розчину, який потрібно приготувати.Щоб з'ясувати необхідну масу речовини, спочатку слід визначити кінцевий об'єм необхідного розчину. Цей обсяг залежить від того, яка кількість розчину вам знадобиться, як часто ви його використовуватимете, і від стабільності готового розчину.

   • Якщо кожного разу необхідно використовувати свіжий розчин, приготуйте лише таку кількість, яка потрібна для одного разу.
   • Якщо розчин зберігає свої властивості протягом тривалого часу, можна приготувати більша кількістьвикористовувати його в подальшому.

2. Розрахуйте кількість грамів речовини, яка потрібна для приготування розчину.Щоб обчислити необхідну кількість грамів, використовуйте таку формулу: число грамів = (необхідні відсотки) (об'єм/100 мл). При цьому необхідні відсотки виражаються у грамах, а необхідний обсяг – у мілілітрах.

   • Приклад: необхідно приготувати 5-відсотковий розчин NaCl об'ємом 500 мл.
   • число грамів = (5г)(500мл/100мл) = 25 грамів.
   • Якщо NaCl дано у вигляді розчину, просто візьміть 25 мл NaCl замість кількості грамів порошку і відніміть цей обсяг з кінцевого обсягу: 25 мл NaCl на 475 мл води.

3. Зважте речовину.Після того, як ви порахуєте необхідну масу речовини, слід відміряти цю кількість. Візьміть ваги відкалібровані, помістіть на них чашу і виставте нуль. Зважте необхідна кількістьречовини в грамах та відсипте його.

   • Перш ніж продовжувати готувати розчин, обов'язково очистіть шальки терезів від залишків порошку.
   • У наведеному вище прикладі необхідно зважити 25 г NaCl.

4. Розчиніть речовину у необхідній кількості рідини.Якщо не зазначено іншого, то як розчинник використовується вода. Візьміть мірну мензурку та відміряйте необхідну кількість рідини. Після цього розчиніть у рідині порошковий матеріал.

   • Підпишіть ємність, в якій ви зберігатимете розчин. Виразно вкажіть на ній речовину та її концентрацію.
   • Приклад: розчиніть у 500 мл води 25 грамів NaCl, щоб отримати 5-відсотковий розчин.
   • Пам'ятайте, що якщо ви розбавляєте рідку речовину, для отримання необхідної кількості води слід відняти об'єм речовини, що додається, з кінцевого об'єму розчину: 500 мл – 25 мл = 475 мл води.

   Приготування молекулярного розчину

   1. Визначте молекулярну вагу речовини, що використовується за формулою.Молекулярна вага за формулою (або просто молекулярна вага) сполуки записується у грамах на моль (г/моль) на стінці пляшки. Якщо ви не можете знайти на пляшці молекулярну вагу, пошукайте її в інтернеті.

      • Молекулярна вага речовини є масою (у грамах) одного моля цієї речовини.
      • Приклад: молекулярна вага натрію хлориду (NaCl) становить 58,44 г/моль.

   2. Визначте об'єм необхідного розчину у літрах.Дуже просто приготувати один літр розчину, тому що його молярність виражається в молях/літр, проте може знадобитися зробити більше або менше літра, залежно від призначення розчину. Використовуйте кінцевий об'єм, щоб розрахувати необхідну кількість грамів.

      • Приклад: необхідно приготувати 50 мл розчину з мольною часткою NaCl 0,75.
      • Щоб перевести мілілітри в літри, поділимо їх на 1000 і отримаємо 0,05 літра.

   3. Розрахуйте кількість грамів, необхідних для приготування необхідного молекулярного розчину.Для цього слід використовувати таку формулу: число грамів = (необхідний об'єм) (необхідна молярність) (молекулярна вага за формулою). Пам'ятайте, що необхідний об'єм виявляється у літрах, молярність – у молях на літр, а молекулярна вага за формулою – у грамах на моль.

      • Приклад: якщо ви хочете приготувати 50 мл розчину з мольною часткою NaCl 0,75 (молекулярна вага за формулою: 58,44 г/моль), слід розрахувати кількість грамів NaCl.
      • число грамів = 0,05 л * 0,75 моль/л * 58,44 г/моль = 2,19 г NaCl.
      • Скоротивши одиниці виміру, ви отримаєте грами речовини.

   4. Зважте речовину.За допомогою правильно відкаліброваних ваг відважте необхідну кількість речовини. Розмістіть на терезах чашу і виставте нуль перед зважуванням. Додайте в чашу речовину доти, доки не отримаєте необхідну масу.

      • Після використання очистіть шальки терезів.
      • Приклад: зважте 2,19 г NaCl.

   5. Розчиніть порошок у потрібній кількості рідини.Якщо не вказано інше, для приготування більшості розчинів використовується вода. При цьому береться такий самий обсяг рідини, який використовувався при розрахунку маси речовини. Додайте речовину у воду та перемішайте її до повного розчинення.

      • Підпишіть ємність із розчином. Виразно позначте розчинену речовину та молярність, щоб можна було використати розчин надалі.
      • Приклад: за допомогою мензурки (інструмент для вимірювання об'єму) відміряйте 50 мілілітрів води та розчиніть у ній 2,19 г NaCl.
      • Перемішуйте розчин, поки порошок не розчиниться повністю.

   Розведення розчинів із відомою концентрацією

   1. Визначте концентрацію кожного розчину.При розведенні розчинів необхідно знати концентрацію вихідного розчину та того розчину, який ви хочете отримати. Цей метод підходить для розведення концентрованих розчинів.

      • Приклад: необхідно приготувати 75 мл розчину NaCl концентрації 1,5 M з розчину концентрації 5 M. Вихідний розчин має концентрацію 5 M, і необхідно розбавити його до концентрації 1,5 M.

   2. Визначте об'єм кінцевого розчину.Необхідно знайти об'єм розчину, який ви хочете отримати. Вам доведеться розрахувати кількість розчину, який буде потрібно, щоб розбавити цей розчин до отримання необхідної концентрації та об'єму.

      • Приклад: необхідно приготувати 75 мл розчину NaCl концентрації 1,5 M з початкового розчину концентрації 5 M. У цьому прикладі кінцевий об'єм розчину становить 75 мл.

   3. Розрахуйте об'єм розчину, який знадобиться для розведення початкового розчину.Для цього вам знадобиться наступна формула: V 1 C 1 =V 2 C 2 де V 1 - об'єм необхідного розчину, C 1 - його концентрація, V 2 - об'єм кінцевого розчину, C 2 - його концентрація.

Приготування розчинів.Розчином називають однорідні суміші двох чи більше речовин. Концентрацію розчину виражають по-різному:

у вагових відсотках, тобто. за кількістю грамів речовини, що міститься у 100 г розчину;

у об'ємних відсотках, тобто. за кількістю одиниць обсягу (мл) речовини 100 мл розчину;

молярністю, тобто. кількістю грам-молей речовини, що знаходиться в 1 л розчину (молярні розчини);

нормальністю, тобто. кількістю грам-еквівалентів розчиненої речовини на 1 л розчину.

Розчини відсоткової концентрації. Процентні розчини готують як приблизні, при цьому навішування речовини відважують на технохімічних терезах, а об'єми відмірюють вимірювальними циліндрами.

Для приготовлення відсоткових розчинівкористуються кількома прийомами.

приклад.Необхідно приготувати 1 кг 15% розчину хлористого натрію. Скільки потрібно для цього взяти солі? Розрахунок проводиться згідно з пропорцією:

Отже, води для цього необхідно взяти 1000-150 = 850 г.

У тих випадках, коли треба приготувати 1 л 15% розчину хлористого натрію, необхідну кількість солі розраховують іншим способом. За довідником знаходять щільність цього розчину і, помноживши її на заданий об'єм, одержують масу необхідної кількості розчину: 1000-1184 = 1184 р.

Тоді слідує:

Отже, необхідна кількість хлористого натрію по-різному для приготування 1 кг і 1 л розчину. У тих випадках, коли розчини готують з реактивів, що містять у складі кристалізаційну воду, слід її враховувати при розрахунку необхідної кількості реактиву.

приклад.Необхідно приготувати 1000 мл 5%-ного розчину Na2CO3 щільністю 1,050 із солі, що містить кристалізаційну воду (Na2CO3-10H2O)

Молекулярна маса (вага) Na2CO3 дорівнює 106 г, молекулярна маса (вага) Na2CO3-10H2O дорівнює 286 г, звідси розраховують необхідну кількість Na2CO3-10H2O для приготування 5%-ного розчину:

Методом розведення розчини готують у такий спосіб.

приклад. Необхідно приготувати 1 л 10% розчину HCl з розчину кислоти відносною щільністю 1,185 (37,3%). Відносна щільність 10%-ного розчину 1,047 (за довідковою таблицею), отже, маса (вага) 1 л такого розчину дорівнює 1000X1,047 = 1047 р. У цій кількості розчину повинно бути чистого хлористого водню

Щоб визначити, скільки необхідно взяти 37,3% кислоти, складаємо пропорцію:

При приготуванні розчинів шляхом розведення або змішування двох розчинів для спрощення розрахунків застосовують спосіб діагональної схеми або «правило хреста». На перетині двох ліній пишеться задана концентрація, а обох кінців зліва - концентрація вихідних розчинів, для розчинника вона дорівнює нулю.

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 одиниці об'єму найбільша кількістьречовини, яка може розчинитися при даній температурі, і додати до неї 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 при більш високій температурініж 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 способивирази 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 зберіганніна 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 потрібна кількістьводи 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 при кімнатній температурімає щільність 1, 05, отже, маса 1л її дорівнює 1,05 x 1000 = 1050 р.

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 готують розведений розчин, зберігається довгий часнеобхідно 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 розчинівпроводять 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).

(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 зігріваючого компресу з 40% розчину етилового спиртунеобхідно 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 необхідно 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.