Приготовление растворов заданной концентрации.

Растворы определенной концентрации готовят следующими методами: 1) из фиксаналов; 2) растворением известной навески твердого вещества в определенной массе или объеме растворителя или раствора; 3) разбавлением концентрированных растворов.

При приготовлении и разбавлении растворов часто приходится переходить от одних способов выражения концентраций к другим.

Методику таких расчетов покажем на следующем примере.

Пример 1. Имеется водный раствор Al₂(SO₄)₃ c концентраций w = 10 % и плотностью  = 1,105 г/мл. Каковы молярность, нормальность, титр, моляльность и молярная доля вещества этого раствора?

Решение. 1. При переходе от процентной концентрации к молярной или нормальной необходимо учитывать плотность раствора. Как известно, масса тела (m), его плотность () и объем (V) связаны соотношением m = V или V = m/.

Тогда, масса 1 л раствора равна m_р = _рV_р = 1,1051000 = 1105 г. По

определению массового процента, в 100 г раствора содержится 10 г соли, следовательно, в 1105 г (т. е. в 1 л) соответственно (110510)/100 = 110,5 г Al₂(SO₄)₃. Молярная масса Al₂(SO₄)₃ М(Al₂(SO₄)₃) = 342 г/моль. Таким образом, в 1 л раствора содержится n = 110,5/342 = 0.32 моля Al₂(SO₄)₃ и молярная концентрация раствора С равна 0,32 моль/л, или 0,32 М.

2. Эквивалент молекулы Al₂(SO₄)₃ Э(Al₂(SO₄)₃) = 1/6Al₂(SO₄)₃. Соответственно 1 моль эквивалента составляет 1/6 часть моля Al₂(SO4)₃. Следовательно, в одном моле Al₂(SO₄)₃ содержится 6 молей эквивалента Al₂(SO₄)₃, а в 1 л раствора – n_экв = 0,326 = 1,92 молей эквивалента Al₂(SO₄)₃ (n_экв = nz, где n_экв – число молей эквивалента вещества, n – число молей вещества, z – эквивалентное число, в данном случае z = 6). Молярная концентрация эквивалента вещества С_экв. (или нормальность) равна 1,92 моль/л или 1,92 н.

3. Поскольку выше было найдено, что в 1000 мл раствора содержится 110,5 г растворенного вещества, то в 1 мл находится 110,5/1000 = 0,1105 г Al₂(SO₄)₃ и титр раствора Т = 0,1105 г/мл.

4. По условию в 100 г раствора содержится 10 г Al₂(SO₄)₃ и 90 г Н₂О. Тогда на 1000 г воды приходится (100010)/90 = 111,11 г Al₂(SO₄)₃. Это составляет 111,11/342 = 0,325 моля. Следовательно, в 1000 г растворителя содержится 0,325 молей растворенного вещества, и моляльность раствора С_m, по определению, равна 0,325 моль/1000 г Н₂О.

5. Из данных п. 1 следует, что в 1 л раствора содержится 1105-110,5 = 994,5 г воды. Это составляет 994,5/18 = 55,25 молей воды. Откуда молярная доля Al₂(SO₄)₃ в растворе x = 0,32/(0,32 + 55,25) = 0,058.

Работа 4.1. Приготовление раствора из фиксанала.

Фиксаналы (стандарт-титры) – запаянные в стеклянную ампулу точно отвешенные количества различных твердых веществ или точно отмеренные объемы титрованных растворов, необходимые для приготовления 1 л раствора точно известной концентрации (нормальности или молярности). Использование других методик такой точности не дает, так как большинство веществ, из которых готовят растворы, трудно получить химически чистыми. Например, серная кислота Н₂SO₄ всегда содержит воду, гидроксид натрия NaOH – гигроскопическую воду и некоторое количество Na₂CO₃ вследствие поглощения СО₂ из воздуха.