Робота 9 Приготування розчинів.

Мета роботи — набуття навичок приготування розчинів із сухої речовини або більш концентрованого розчину і засвоєння теоретичного матеріалу з концентрації розчинів.

Теоретична частина.

Розчин готується із зваженої маси речовини і розбавленням концентрованих розчинів. Для приготування розчину треба знати, скільки його потрібно та якої концентрації. Ці величини лежать в основі розрахунків.

Концентрацією називають відношення кількості (моль) чи маси (г) речовини, яка міститься в розчині, до об’єму чи маси розчину або розчинника. Найбільш розповсюдженні наступні види концентрації розчинів.

Молярна концентрація См — це відношення кількості речовини до об’єму розчину, або кількість молів розчиненої речовини в одному літрі розчину. ЇЇ можна розрахувати за формулою:

, моль/л

Моляльна концентрація С_m — це відношення кількості речовини до маси розчинника, або кількості молів розчиненої речовини в 1000 г (1 кг) розчинника:

, моль/кг

Молярна концентрація еквівалентів (нормальна концентрація) Сн — це відношення числа молів еквівалентів до об’єму розчину, або число молів еквівалентів в 1л розчину:

, моль/л

Масова частка ω розчиненої речовини складає процент від маси розчину — відношення маси розчиненої речовини до маси розчину в процентах. Масова частка показує скільки грамів даної речовини міститься в 100г розчину:

, % по масі

Об’ємна частка φ— те ж саме, що і масова, тільки замість мас записуються об’єми:

, % по об’єму

Молярна частка N — це відношення кількості речовини розчиненої в розчині до суми кількості розчиненої речовини та розчинника:

Титр Т — маса розчиненої речовини в 1см³ (1 мл) розчину:

, г/мл

Для переводу маси розчину в об’єм використовується відносна густина (ρ). Густину розчину можна визначити експериментально відносно води за допомогою ареометра.

Приклад 1 Визначте молярну концентрацію еквівалентів (нормальну концентрацію) 59,24%-вого розчину сульфатної кислоти, густина якої дорівнює 1,49 г/мл.

Рішення:

За формулою: , де m_{розчину} = V · ρ ,

визначимо масу 1л 59,24%-ного розчину сульфатної кислоти:

г

Нормальна концентрація розраховується за формулою:

де М_е — молярна маса еквівалентів сульфатної кислоти,

дорівнює:

г/моль

моль/л

Таким чином, Сн = 18н.

Приклад 2 Який об’єм 96%-ної (по масі) сульфатної кислоти (ρ = 1,10 г/мл) і яку масу води необхідно взяти для приготування 100мл 15%-ного (по масі) розчину Н₂SО₄ (ρ = 1,10 г/мл).

Рішення:

Визначаємо масу сульфатної кислоти яка міститься в 100мл 15%-ного розчину Н₂SО₄:

, де m_{розчину} = V · ρ ,

г

Обчислимо об’єм 96%-ного розчину, який містить 16,5 г Н₂SО₄. 1мл розчину з масою 1,84г містить 1,84 · 0,96 = 1,77г Н₂SО₄. Отже, об’єм вихідного розчину Н₂SО₄ буде дорівнювати 16,5г : 1,77г/мл = 9,32мл.

Таким чином, для приготування 100мл 15%-ного розчину сульфатної кислоти необхідно 9,32мл 96%-ного розчину Н₂SО₄ і 100 - 16,5 = 93,5 г води.

Експериментальна частина.

1. Визначення густини розчину ареометром.

Між густиною розчину і концентрацією розчиненої речовини існує безпосередня залежність. Для кислот, розчинених основ і солей, які найбільш часто застосовуються, ця залежність установлена і дається в довідниках у вигляді таблиці (Додатки, 5,6). Внаслідок чого визначення концентрації розчиненої речовини в межах точності 0,5% може бути проведено шляхом експериментального вимірювання густини розчину, а потім находження концентрації речовини в таблиці.

Густину розчину визначають частіше всього за допомогою ареометра. Для цього розчин, який досліджується, наливають в скляний циліндр. Обережно занурюють в нього по черзі ареометри, підбирають такий з них, при котрому рівень рідини знаходиться в межах його шкали. При цьому ареометр не повинен торкатися стінок циліндра (рис.11). Показання шкали ареометра на рівні поверхні рідини відповідає густині цієї рідини.