4. Розчини та концентрації

Розчином називають однорідну гомогенну суміш, яка складається з розчиненої речовини, розчинника та продуктів їх взаємодії. Розчини можуть бути водними та неводними. До неводних розчинів відносять: спирт, ефір, ацетон, бензол та інші органічні рідини.

Концентрацією розчинів називають масу розчиненої речовини (вагову або об'ємну), яка міститься в певному об’ємі розчину.

4.1. Приготування розчинів молярної концентрації

4.1.1. Приготування розчинів молярної концентрації речовини. Молярна концентрація розчину - це відношення кількості (в моль) речовини до об’єму розчину (в дм³). Розчин, який містить 1моль речовини в 1 дм³, називається молярним (1М); 0,1моль речовини в 1 дм³ – децімолярним (0,1М); 0,01моль - сантімолярним (0,01М) і т. і.

Для приготування 1М розчину підраховують молярну масу даної речовини, як суму атомних мас елементів, які входять до складу її молекули. Зважують на аналітичних терезах точну наважку, яка дорівнює у грамах молекулярній масі речовини. Зважування речовини виконують у чистій та сухій скляночці та невеликими порціями пересипають її через лійку в мірну колбу, після чого ретельно ополіскують склянку дистильованою водою таким чином щоб вода потрапляла в лійку. Збовтують розчин до повного розчинення речовини, яка знаходиться в колбі (об’єм води не повинен перевищувати половини ємності колби) та доводять водою до позначки. Якщо розчинення вели при нагріванні, то розчин перед доведенням до позначки охолоджують до 20 ⁰С, тому що об’єм колби відповідає позначці тільки при температурі 20 ⁰С. При доведенні об’єму розчину до позначки останні порції води додають краплями, краще всього з піпетки, притиснувши її носик до стінки горла колби та спостерігають за тим, щоб нижній край меніска не торкався лінії позначки , але й не перевищував її. Колба при цьому повинна стояти на горизонтальній поверхні стола. Око спостерігача повинно знаходитися на рівні позначки. Спостереження треба вести на фоні білого екрана (аркуша паперу). Після заповнення колби водою до позначки розчин добре перемішують.

Таким же чином готують розчини інших концентрацій. Для розрахунку молекулярної маси речовини використовують таблицю «Періодична система хімічних елементів»

Приклад: приготувати 0,5 дм³ 0,1М розчину двохромовокислого калію К₂ Сr₂О₇.

Підраховуємо молярну масу

2 А (К)=39,0983 * 2=78,1966 г/моль

2 А (Сr)=51,9961 * 2=103,9922 г/моль

7 А (О)=15,9994 * 7=111,9958 г/моль

М (К₂Cr₂O₇)=294,1846 г/моль

Для приготування 1 дм³ 0,1М розчину потрібно взяти 0,1 грам-молекули, тобто 29,4185 г К₂Cr₂O₇; для приготування 0,5 дм³ розчину 14,7092 г K₂Cr₂O₇. Наважку 14,7092 г К₂Сr₂O₇ переносять в мірну колбу на 500 см³, після розчинення речовини вміст колби доводять водою до позначки та добре перемішують.

4.2. Приготування розчинів масових концентрацій розчиненої речовини

Масова частка (застаріле - процентна концентрація) розчиненої речовини дорівнює відношенню маси розчиненої речовини до маси розчину.

Приклад: приготувати 60 г розчину азотнокислого амонію NН₄NО₃ з масовою часткою розчиненої речовини W (NН ₄NO₃)=0,2

Запис W (NН ₄NO₃)=0,2 означає 20% розчин, тобто

в 100 г розчину повинно міститися 20 г NН ₄NO₃,

а в 60 г розчину повинно міститися Х г NН ₄NO₃.

отже Х=60*20/100=12 г. NН ₄NO₃

Для визначення необхідної кількості дистильованою води від загальної маси розчину віднімають масу NН₄NО_3. Води необхідно 60-12=48 г.

Для приготування розчину необхідну кількість дистильованої води і речовини зважують на технічних терезах с точністю до 0,02 г. наважку висипають у звичайну скляну лабораторну колбу, додають дистильовану воду, добре перемішують до повного розчинення речовини, коли потрібно, підігрівають на електричній плитці до розчинення потім охолоджують до 20⁰ С.

4.3.Приготування розчинів об'ємної концентрації розчиненої речовини (об'ємні відсотки)

Об'ємна частка розчиненої речовини дорівнює відношенню об’єму розчиненої речовини (V_р-ни.) до об’єму розчину (V_р-ну).

_р-ни= V_р-ни/ V_р-ну, або _р-ни= V_р-ни/ V_р-ну*100%

Запис (НСl) =0,15 читається "об'ємна частка" HCl дорівнює 15%, тобто

в 100 см³ розчину міститься 15 см³ концентрованої соляної кислоти.

Приклад: приготувати 0,6 дм³ соляної кислоти об’ємної концентрації 0,6.

Об'єм речовини знаходять за формулою

V_HCL=_HCL* V_р-ну,

V_HCL= 0,6*600 см³=360 см³

Об'єм дистильованої води розраховують за формулою

V_води=V_р-ну- V_р-ни,

V_води=600 см³ - 360 см³= 240 см³

Для вимірювання необхідної кількості води та речовини використовують вимірювальній посуд: циліндри, піпетки і мірні колби. Приготування розчину та вимірювання об'єму концентрованої кислоти проводиться у витяжній шафі.

Для приготування розчину використовують мірну колбу, а коли це не можливо звичайну колбу.

4. Завдання: студент готує розчини різних концентрацій відповідно до індивідуального завдання викладача.

Для кожного варіанта завдання необхідно докладно пояснити розрахування наважок та об'ємів, послідовність приготування розчину, вказати точність зважування реактивів, точну назву терезів та лабораторного посуду.

Контрольні питання

1.За яким принципом класифікують реактиви?

2. Яка позначка на етикетці реактиву не відноситься до його класифікації?

3. Вкажіть, у якій тарі не можуть зберігатися реактиви.

4. В якому разі посудину, в якій зберігають реактив щільно закривають?

5. Що вказують на етикетці з розчином реактиву?

6. Який розчин називають молярним?

7. З якою точністю підраховують молярну масу даної речовини?

8. До якої температури охолоджують розчин перед доведенням об'єму до позначки?

9. В яку колбу висипають наважку речовини для приготування молярного розчину?

10. Яку концентрацію речовини називають масовою часткою?

11. В яку колбу висипають наважку речовини для приготування розчину з масовою часткою розчиненої речовини?

12. Який розчин називають розчином об'ємної концентрації?

13. В якій колбі готують розчин об'ємної концентрації?

14. З якою точність зважують наважку речовини для приготування розчину масової частки?

Л а б о р а т о р н а р о б о т а N 4