Приблизительные растворы. При приготовлении приблизительных растворов количества веществ, которые должны быть взяты для этого, вычисляют с небольшой точностью. Атомные веса элементов для упрощения расчетов допускается брать округленными иногда до целых единиц. Так, для грубого подсчета атомный вес железа можно принять равным 56 вместо точного —55,847; для серы — 32 вместо точного 32,064 и т. д.
Вещества для приготовления приблизительных растворов взвешивают на технохимических или технических весах.
Принципиально расчеты при приготовлении растворов совершенно одинаковы для всех веществ.
Количество приготовляемого раствора выражают или в единицах массы (г, кг), или в единицах объема (мл, л), причем для каждого из этих случаев вычисление количества растворяемого вещества проводят по-разному.
Пример. Пусть требуется приготовить 1,5 кг 15%-ного раствора хлористого натрия; предварительно вычисляем требуемое количе-ство соли. Расчет проводится согласно пропорции:
т. е. если в 100 г раствора содержится 15 г соли (15%), то сколько ее потребуется для приготовления 1500 г раствора?
Расчет показывает, что нужно отвесить 225 г соли, тогда воды иужио взять 1500 — 225 = 1275 г. ¦
Если же задано получить 1,5 л того же раствора, то в этом случае по справочнику узнают его плотность, умножают последнюю на заданный объем и таким образом находят массу требуемого количества раствора. Так, плотность 15%-нoro раствора хлористого натрия при 15 0C равна 1,184 г/см3. Следовательно, 1500 мл составляет
Следовательно, количество вещества для приготовления 1,5 кг и 1,5 л раствора различно.
Расчет, приведенный выше, применим только для приготовления растворов безводных веществ. Если взята водная соль, например Na2SO4-IOH2O1 то расчет несколько видоизменяется, так как нужно принимать во внимание и кристаллизационную воду.
Пример. Пусть нужно приготовить 2 кг 10%-ного раствора Na2SO4, исходя из Na2SO4 *10H2O.
Молекулярный вес Na2SO4 равен 142,041, a Na2SO4*10H2O 322,195, или округленно 322,20.
Расчет ведут вначале па безводную соль:
Следовательно, нужно взять 200 г безводной соли. Количество десятиводной соли находят из расчета:
Воды в этом, случае нужно взять: 2000 — 453,7 =1546,3 г.
Так как раствор не всегда готовят с пересчетом на безводную соль, то на этикетке, которую обязательно следует наклеивать на сосуд с раствором, нужно указать, из какой соли приготовлен раствор, например 10%-ный раствор Na2SO4 или 25%-ный Na2SO4*10H2O.
Часто случается, что приготовленный ранее раствор нужно разбавить, т. е. уменьшить его концентрацию; растворы разбавляют или по объему, или по массе.
Смесь 300 мл 0,1 молярного раствора нитрата цинка и 200 мл 0,2 молярного раствора нитрата серебра
Пример. Нужно разбавить 20%-ный раствор сернокислого аммония так, чтобы получить 2 л 5%-иого раствора. Расчет ведем следующим путем. По справочнику узнаем, что плотность 5%-ного раствора (NH4)2SO4 равна 1,0287 г/см3. Следовательно, 2 л его должны весить 1,0287*2000 = 2057,4 г. В этом количестве должно находиться сернокислого аммония:
Теперь можно подсчитать, сколько нужно взять 20%-ного рас* твора, чтобы получить 2 л 5%-ного раствора.
Полученную массу раствора можно пересчитать на объем его. Для этого массу раствора делят на его плотность (плотность 20%-ного раствора равна 1.1149 г/см3), т. е.
Учитывая, что при отмеривании могут произойти потери, нужно взять 462 мл и довести их до 2 л, т. е. добавить к ним 2000—462 = = 1538 мл воды.
Если же разбавление проводить по массе, расчет упрощается. Но вообще разбавление проводят из расчета на объем, так как жидкости, особенно в больших количествах, легче отмерить по объему, чем взвесить.
Нужно помнить, что при всякой работе как с растворением, так и с разбавлением никогда не следует выливать сразу всю воду в сосуд. Водой ополаскивают несколько раз ту посуду, в которой проводилось взвешивание или отмеривание нужного вещества, и каждый раз добавляют эту воду в сосуд для раствора.
Когда не требуется особенной точности, при разбавлении растворов или смешивании их для получения растворов другой концентрации можно пользоваться следующим простым и быстрым способом.
Возьмем разобранный уже случай разбавления 20%-ного раствора сернокислого аммония до 5%-ного. Пишем вначале так:
где 20 — концентрация взятого раствора, 0 — вода и 5’—-требуемая концентрация. Теперь из 20 вычитаем 5 и полученное значение пишем в правом нижнем углу, вычитая же нуль из 5, пишем цифру в правом верхнем углу. Тогда схема примет такой вид:
Это значит, что нужно взять 5 объемов 20%-ного раствора и 15 объемов воды. Конечно, такой расчет не отличается точностью.
Если смешивать два раствора одного и того же вещества, то схема сохраняется та же, изменяются только числовые значения. Пусть смешением 35%-ного раствора и 15%-ного нужно приготовить 25%-ный раствор. Тогда схема примет такой вид:
т. е. нужно взять по 10 объемов обоих растворов. Эта схема дает приблизительные результаты и ею можно пользоваться только тогда, когда особой точности не требуется.Для всякого химика очень важно воспитать в себе привычку к точности в вычислениях, когда это необходимо, и пользоваться приближенными цифрами в тех случаях, когда это не повлияет на результаты работы.Когда нужна большая точность при разбавлении растворов, вычисление проводят по формулам.
Разберем несколько важнейших случаев.
Приготовление разбавленного раствора. Пусть с — количество раствора, m%—концентрация раствора, который нужно разбавить до концентрации п%. Получающееся при этом количество разбавленного раствора х вычисляют по формуле:
а объем воды v для разбавления раствора вычисляют по формуле:
Смешивание двух растворов одного и того же вещества различной концентрации для получения раствора заданной концентрации. Пусть смешиванием а частей m%-ного раствора с х частями п%-ного раствора нужно получить /%-ный раствор, тогда:
Точные растворы. При приготовлении точных растворов вычисление количеств нужных веществ проверят уже с достаточной степенью точности. Атомные весы элементов берут по таблице, в которой приведены их точные значения. При сложении (или вычитании) пользуются точным значением слагаемого с наименьшим числом десятичных знаков.
Остальные слагаемые округляют, оставляя после запятой одним знаком больше, чем в слагаемом с наименьшим числом знаков. В результате оставляют столько цифр после запятой, сколько их имеется в слагаемом с наименьшим числом десятичных знаков; при этом производят необходимое округление. Все расчеты производят, применяя логарифмы, пятизначные или четырехзначные. Вычисленные количества вещества отвешивают только на аналитических весах.
Взвешивание проводят или на часовом стекле, или в бюксе. Отвешенное вещество высыпают в чисто вымытую мерную колбу через чистую сухую воронку небольшими порциями. Затем из промывалки несколько раз небольшими порциями воды обмывают над воронкой бнже или часовое стекло, в котором проводилось взвешивание. Воронку также несколько раз обмывают из промывалки дистиллированной водой.
Для пересыпания твердых кристаллов или порошков в мерную колбу очень удобно пользоваться воронкой, изображенной на рис. 349. Такие воронки изготовляют емкостью 3, 6, и 10 см3. Взвешивать навеску можно непосредственно в этих воронках (негигроскопические материалы), предварительно определив их массу. Навеска из воронки очень легко переводится в мерную колбу.
Когда навеска пересыпается, воронку, не вынимая из горла колбы, хорошо обмывают дистиллированной водой из промывалки.
Как правило, при приготовлении точных растворов и переведении растворяемого вещества в мерную колбу растворитель (например, вода) должен занимать не более половины емкости колбы. Закрыв пробкой мерную колбу, встряхивают ее до полного растворения твердого вещества. После этого полученный раствор дополняют водой до метки и тщательно перемешивают.
Молярные растворы. Для приготовления 1 л 1 M раствора какого-либо вещества отвешивают на аналитических весах 1 моль его и растворяют, как указано выше.
Пример. Для приготовления 1 л 1 M раствора азотнокислого серебра находят в таблице или подсчитывают молекулярную массу AgNO3, она равна 169,875. Соль отвешивают и растворяют в воде.
Если нужно приготовить более разбавленный раствор (0,1 или 0,01 M), отвешивают соответственно 0,1 или 0,01 моль соли.
Если же нужно приготовить меньше 1 л раствора, то растворяют соответственно меньшее количество соли в соответствущем объеме воды.
Нормальные растворы готовят аналогично, только отвешивая не 1 моль, а 1 грамм-эквивалент твердого вещества.
Если нужно приготовить полунормальный или децинормальный раствор, берут соответственно 0,5 или 0,1 грамм-эквивалента. Когда готовят не 1 л раствора, а меньше, например 100 или 250 мл, то берут1/10 или 1/4 того количества вещества, которое требуется для приготовления I л, и растворяют в соответствующем объеме воды.
Рис 349. Воронки для пересыпания навески а колбу.
После приготовления раствора его нужно обязательно проверить титрованием соответствующим раствором другого вещества с известной нормальностью. Приготовленный раствор может не отвечать точно той нормальности, которая задана. В таких случаях иногда вводят поправку.
Расчет при приготовлении титрованного раствора по определяемому веществу ведут также по грамм-эквиваленту растворяемого вещества, пользуясь формулой:
Пример. Пусть нужно приготовить 3 л раствора марганцовокислого калия с титром по железу 0,0050 г/мл. Грамм-эквивалент KMnO4 равен 31,61., а грамм-эквивалент Fe 55,847.
Вычисляем по приведенной выше формуле:
Стандартные растворы. Стандартными называют растворы с разными, точно определенными концентрациями, применяемые в колориметрии, например растворы, содержащие в 1 мл 0,1, 0,01, 0,001 мг и т. д. растворенного вещества.
Кроме колориметрического анализа, такие растворы бывают нужны при определении рН, при нефелометрических определениях и пр. Иногда стандартные растворы» хранят в запаянных ампулах, однако чаще приходится готовить их непосредственно перед применением. Стандартные растворы готовят в объеме не больше 1 л, а ча ще — меньше. Только при большом расходе стандартного раствори можно готовить несколько литров его и то при условии, что стандартный раствор не будет храниться длительный срок.
Количество вещества (в г), необходимое для получения таких растворов, вычисляют по формуле:
Пример. Нужно приготовить стандартные растворы CuSO4 • 5H2O для колориметрического определения меди, причем в 1 мл первого раствора должно содержаться 1 мг меди, второго — 0,1 мг, третьего —0,01 мг, четвертого — 0,001 мг. Вначале готовят достаточное количество первого раствора, например 100 мл.
В данном случае Mi = 249,68; АСu = 63,54; следовательно, для приготовления 100 мл раствора, 1 мл которого содержал бы 1 мг меди (Т = 0,001 г/мл), нужно взять
Навеску соли переносят в мерную колбу емкостью 100 мл и добавляют воду до метки. Другие растворы готовят соответствующим разбавлением приготовленного.
Эмпирические растворы. Концентрацию этих растворов чаще всего выражают в г/л или г/мл. Для приготовления эмпирических растворов применяют очищенные перекристаллизацией вещества или реактивы квалификации ч. д. а. или х. ч.
Пример. Нужно приготовить 0,5 л раствора CuSO4, содержашего Cu 10 мг/мл. Для приготовления раствора применяют CuSO4 • 5H2O.
Чтобы подсчитать, сколько следует взять этой солн для приготовления раствора заданного объема, подсчитывают, сколько Cu должно содержаться в нем. Для этого объем умножают на заданную концентрацию, т. е.
500*10 = 5000 мг, или 5,0000 г
После этого, зная молекулярный вес соли, подсчитывают нужное количество ее:
На аналитических весах отвешивают в бюксе точно 19,648 г чистой соли, переводят ее в мерную колбу емкостью 0,5 л. Растворение проводят, как указано выше.
- Основные понятия о растворах
- Классификация растворов
- Концентрация растворов
- Техника приготовления растворов
- Расчеты при приготовлении водных растворов
- Растворы солей
- Растворы щелочей
- Растворы кислот
- Фиксаналы
- Некоторые замечания о титровании и точных растворах
- Расчеты при титровании с помощью весовых бюреток
- Рациональные величины
- Растворение жидкостей
- Растворение газов
- Индикаторы
- Автоматическое титрование
- Неводные растворы
- Растворение в органических растворителях
- Обесцвечивание растворов
Источник: himikatus.ru
Приготовление реактивов для установки титра гипосульфита.
Приготовление раствора крахмала. 1 г растворимого крахмала растираем в ступке в мельчайший порошок и перемешиваем с холодной дистиллированной водой так, чтобы получилась равномерная кашица, которую затем медленно приливаем к 100 мл кипящей дистиллированной воды. Кипячение продолжаем еще 1-2 мин до получения почти прозрачного раствора. После охлаждения раствор готов к употреблению.
Приготовление 10%-ного раствора йодистого калия. 10г йодистого калия растворяем в 100 мл дистиллированной воды. Хранить раствор надо в темном месте, так как на свету он разлагается с выделением свободного йода.
Приготовление раствора соляной кислоты. Концентрацию принято выражать как весовое или объемное соотношение. Например, отношение 1 : 5 обозначает: первая цифра — количество кислоты, а вторая — количество растворителя. Для приготовления кислоты 1 : 5 надо взять одну часть кислоты концентрированной (плотность 1,18-1,19) и смешать с пятью частями воды. Так, на 5 мл НС1 надо взять 25 мл дистиллированной воды.
Приготовление 0,1 н. раствора азотнокислого серебра. Грамм-эквивалент AgN03 = = 169,89 — молекулярной массе. Для приготовления 0,1 н. раствора берем 17 г азотнокислого серебра на 1 л раствора.
Не следует приготовлять большие количества раствора, поскольку он неустойчив.
Приготовленный раствор хранят в темной склянке и обертывают ее темной бумагой, так как на свету раствор разлагается с выделением свободного серебра.
Установка титра 0,1 н. раствора AgN03. Титр азотнокислого серебра можно установить при помощи чистой поваренной соли NaCl или 0,1 н. раствора соляной кислоты. В случае применения для установки титра азотнокислого серебра хлористого натрия его необходимо перекристаллизовать и просушить в электрической печи (температура 500-600°С) или па спиртовой горелке. Нагревание продолжать до прекращения потрескивания.
Если раствор азотнокислого серебра 0,1 н., то для установки его титра берем навеску хлористого натрия,
равную и растворяем в 1 л дистиллированной воды.
Большое количество раствора готовить не следует, поэтому отвешиваем на аналитических весах навеску массой 1,02 г на 100 мл раствора. Затем пипеткой берем 25 мл хорошо перемешанного раствора хлористого натрия, переносим в колбу Эрленмейера, прибавляем 0,5-1 мл раствора железоаммонийных квасцов (насыщенный на холоду раствор, подкисленный азотной кислотой) и титруем при энергичном помешивании раствором азотнокислого серебра до тех пор, пока осадок не окрасится в красноватый цвет, не исчезающий при встряхивании. Окрашивание образуется после того, как весь хлор соединится с серебром и последующее прибавленное количество раствора азотнокислого серебра будет реагировать с железоаммонийными квасцами
Примерный расчет титра. На титрование 25 мл раствора хлористого натрия пошло 25,2 мл раствора азотнокислого серебра.
Поправка до точно 0,1 н. раствора AgNOa составит
Источник: www.comodity.ru
Приготовление и очистка растворов
Растворы серебрения готовят из дицианоаргентата калия. Необходимое количество этой соли растворяют в воде и к этому раствору добавляют отдельно приготовленные растворы К2С03 и KCN (или, в случае раствора № 3, KCNS), а затем растворы необходимых добавок, после чего ванну доводят до нужного объема. Если цианид имеет невысокую чистоту (технический), то его необходимо предварительно очистить путем добавления к раствору 2 мл/л пероксида водорода; через 12 ч к раствору добавляют такую же массу активированного угля и еще через 1—2 ч раствор отфильтровывают.
В случае отсутствия дицианоаргентата его можно приготовить из нитрата серебра, добавив к последнему в стехиометрическом соотношении очищенный (как указано выше) раствор цианида калия. Обычно добавляют 3 части 5%-го раствора KCN к 1 части 40%-го раствора нитрата. При этом выпадает осадок цианида серебра, который далее растворяют в избытке KCN. Отмывать осадок цианида от ионов нитрата не обязательно: небольшое количество нитрата не мешает процессу, хотя несколько снижает ВТК. Все указанные операции следует производить при красном свете вследствие фоточувствительности соединений серебра.
Концентрация карбонатов при эксплуатации раствора не должна превышать 150 г/л; их избыток (результат гидролиза) удаляют добавлением нитрата (или цианида) кальция или бария с последующей фильтрацией раствора. Впрочем, вместо удаления карбонатов можно просто разбавить электролит, частично заменяя его новым, совсем не содержащим карбоната, а из отработанной части высадить серебро электрохимически, работая с нерастворимым анодом. Раствор, содержащий натрий, можно также охладить до 3-4 °С с последующей фильтрацией.
При необходимости корректирования раствора по серебру дици- аноаргентат можно растворять прямо в электролите, а цианид (обработанный, как указано выше) или тиоцианат (роданид) растворяют отдельно, причем растворы обязательно фильтруют. Если раствор загрязнился при эксплуатации, его обрабатывают так же, как вначале, — перекисью водорода и активированным углем.
Существует еще один способ приготовления раствора с тиоцианатом (№ 4): отдельно приготовленные растворы нитрата серебра (при красном свете), карбоната калия и K4Fe(CN)6 доводят до кипения, сливают вместе и продолжают кипячение еще около 1,5 ч. При этом выпадает красновато-бурый осадок гидроксида железа (III), и в момент его образования следует добавить пероксид водорода. После охлаждения до 40—50 °С осадок необходимо отфильтровать через плотный фильтр (нужно обеспечить высокую чистоту и, в особенности, отсутствие соединений серы); к раствору добавляется тиоцианат.
Полученный рабочий раствор имеет желтый цвет и не содержит свободного цианида. Как правило, в этом случае не требуется проработки при низкой плотности тока. PC раствора 27—32%.
Указанный способ имеет тот недостаток, что осадок гидроксида железа захватывает часть серебра, которую затем приходится выделять в виде хлорида путем добавления НС1 и нагревания.
Источник: ozlib.com