Определите, что вам известно и что нет. В химии разведение означает обычно получение небольшого количества раствора известной концентрации, с последующим его разбавлением нейтральной жидкостью (например водой) и получением, таким образом, менее концентрированного раствора большего объема. Эта операция очень часто применяется в химических лабораториях, поэтому в них реагенты хранятся для удобства в концентрированном виде и разбавляются при необходимости. На практике, как правило, вам известна начальная концентрация, а также концентрация и объем раствора, который вы хотите получить; при этом неизвестен объем концентрированного раствора, который необходимо разбавить.
- В другой ситуации, например при решении школьной задачи по химии, в качестве неизвестной может выступать другая величина: к примеру, вам даны начальный объем и концентрация, и требуется найти конечную концентрацию итогового раствора при его известном объеме. В любом случае полезно выписать известные и неизвестные величины, прежде чем приступать к задаче.
- Рассмотрим пример. Пускай нам необходимо развести раствор концентрацией 5 M, чтобы получить раствор концентрацией 1 мM
. В данном случае нам известна концентрация начального раствора, а также объем и концентрация раствора, который необходимо получить; не
известен объем исходного раствора, который надо развести водой.
- Помните: в химии М служит мерой концентрации, называемой также молярностью , которая соответствует количеству молей вещества на 1 литр раствора.
Подставьте известные значения в формулу C 1 V 1 = C 2 V 2 . В этой формуле C 1 - концентрация начального раствора, V 1 - его объем, C 2 - концентрация конечного раствора, и V 2 - его объем. Из полученного уравнения вы без труда определите искомую величину.
- Иногда полезно поставить вопросительный знак перед величиной, которую вы собираетесь найти.
- Вернемся к нашему примеру. Подставим в равенство известные нам значения:
- C 1 V 1 = C 2 V 2
- (5 M)V 1 = (1 мM)(1 л). Концентрации имеют разные единицы измерения. Давайте чуть подробнее остановимся на этом.
Учитывайте любое различие в единицах измерения. Поскольку разбавление приводит к уменьшению концентрации, и нередко значительному, иногда концентрации измерены в разных единицах. Если упустить это, вы можете ошибиться с результатом на несколько порядков. Перед решением уравнения приведите все значения концентрации и объема к одинаковым единицам измерения.
- В нашем случае используются две единицы концентрации, M и мM. Переведем все в М:
- 1 мM × 1 M/1.000 мM
- = 0,001 M .
Решим уравнение. Когда вы привели все величины к одинаковым единицам измерения, можете решать уравнение. Для его решения почти всегда достаточно знания простых алгебраических операций.
- Для нашего примера: (5 M)V 1 = (1 мM)(1 л). Приведя все к одинаковым единицам, решим уравнение относительно V 1 .
- (5 M)V 1 = (0,001 M)(1 л)
- V 1 = (0,001 M)(1 л)/(5 M).
- V 1 = 0,0002 л, или 0.2 мл.
Подумайте о применении полученного результата на практике. Допустим, вы вычислили искомую величину, но все еще затрудняетесь приготовить реальный раствор. Такая ситуация вполне понятна - язык математики и чистой науки иногда далек от реального мира. Если вам уже известны все четыре величины, входящие в уравнение C 1 V 1 = C 2 V 2 , поступите следующим образом:
- Измерьте объем V 1 раствора концентрацией C 1 . Затем долейте разводящую жидкость (воду и т.п.), чтобы объем раствора стал равен V 2 . Этот новый раствор и будет обладать необходимой концентрацией (C 2).
- В нашем примере мы сначала отмеряем 0,2 мл исходного раствора концентрацией 5 M. Затем разводим его водой до объема 1 л: 1 л - 0,0002 л = 0,9998 л, т.е. добавляем к нему 999,8 мл воды. Получившийся раствор будет иметь необходимую нам концентрацию 1 мM.
В каждой квартире наших соотечественников можно найти небольшой пузырек, заполненный крошечными блестящими кристаллами темно серо-фиолетовой окраски. Это химическое вещество представляет собой достаточно сильный окислитель, имеющий выраженные противомикробные качества, и носящий наименование марганцовка. Растворы данного элемента активно используются в быту и в лечении многих патологических состояний. Но способы их приготовления могут отличаться в зависимости от того, раствор какой концентрации вы хотите получить. Достаточно часто в рецептах указывается 1 процентный раствор марганцовки. Как его правильно изготовить в домашних условиях?
Однопроцентный раствор марганцовки является достаточно концентрированным. Он не подходит для внутреннего потребления, так как может стать причиной сильных ожогов. Однако в некоторых случаях такое средство может наноситься на кожные покровы. К примеру, такая необходимость может возникнуть при лечении грибковых заболеваний и разных патологических формирований на коже – бородавок и пр. Кроме того такое лекарственное средство подходит для обработки тех участков тела, где могут сформироваться пролежни. Оно оказывает местно-раздражающее и подсушивающее воздействие, в результате чего существенно ускоряются процессы кровообращения и подсушиваются воспаления. Некоторые специалисты советуют применять подобный концентрированный раствор и для обработки воспаленных ран. В том случае, если использование такого состава не оказывает желаемого эффекта, может понадобиться применение пятипроцентного раствора перманганата калия.
Однопроцентный раствор марганцовки достаточно часто применяется для протравливания семян. Это самый распространенный метод обеззараживания посадочного материала. Кроме того такой способ отличается высокой степенью эффективности, ведь среди существующих протравливателей химического типа именно марганцовокислый калий характеризуется наибольшим спектром действия.
Тем не менее, протравливание с применением марганцовки не способно дать гарантии стопроцентного обеззараживания, ведь надежно устраняя инфекцию на поверхности семян, такое средство совершенно не влияет на инфекционные частицы внутри посадочного материала.
Если вы попытаетесь использовать для протравливания менее концентрированные – более светлые растворы данного химического вещества, они не дадут положительного результата.
Кроме того, нужно учитывать, что обработка слипшихся между собой семян также не будет достаточно эффективной. Соответственно, перед протравливанием рекомендуется хорошенько перетереть руками посадочный материал, обеспечивая каждому семечку доступ к обеззараживающему раствору.
Как приготовить 1 процентный раствор марганцовки?
Для приготовления подобного средства вам потребуются кристаллы марганцовки и обыкновенная вода. Если у вас есть возможность взвесить данный химический элемент, то процесс изготовления раствора не составит для вас труда. Вам потребуется всего лишь растворить один грамм кристаллов марганцовки в ста миллилитрах воды.
Если же возможности осуществить точное взвешивание у вас нет, существует другой способ приготовления раствора нужной вам концентрации.
Как известно, стандартная чайная ложечка имеет объем в пять миллилитров. Если наполнить ее маранцовокислым калием и провести ножом так, чтобы убрать горку – вы получите ровно шесть грамм кристаллов. Полученный объем химического вещества следует развести в шестистах миллилитрах воды.
Однопроцентный раствор марганцовки обладает густой практически черной окраской.
Дополнительная информация
Как утверждают многие источники, марганцовка обладает практически неограниченным сроком годности, несмотря на официальный период хранения лишь в пять лет. Теоретически, данное химическое вещество может окислить что-то из окружающей среды при недостаточно правильном хранении, но в этом случае кристаллики просто перестанут растворяться в воде.
Нужно учитывать, что кристаллы перманганата калия крайне огнеопасны при их контакте с быстро окисляющимися элементами органического происхождения. Подобные соприкосновения чреваты не только пожаром, но и могут привести ко взрыву.
Марганцовка должна храниться исключительно в недоступном для воздействия света месте с достаточным уровнем сухости воздуха (не высокой влажности). Емкость с данным химическим веществом должна быть плотно прикрыта.
Ни в коем случае не стоит растворять и хранить перманганат калия в металлической таре. Это химическое вещество вступит с емкостями в контакт, что приведет к появлению на них несмываемых следов и станет причиной потери части лекарственных качеств. Лучше всего использовать для приготовления растворов стеклянные емкости.
Раствор перманганата калия сохраняет свои уникальные качества не так долго – в течение лишь нескольких часов после приготовления. После того, как лечебная жидкость поменяет окраску на коричневатую – использовать ее просто не будет смысла.
Учитывайте, что длительное воздействие крепкого раствора марганцовки на кожу чревато появлением серьезных ожогов. Также нужно проявлять особую осторожность и людям со светлой и чувствительной кожей. Крепкие растворы перманганата калия крайне редко применяются в педиатрической практике.
Не все помнят, что значит «концентрация» и как правильно приготовить раствор. Если вы хотите получить 1-процентный раствор любого вещества, то растворяете 10 г вещества в литре воды (или 100 г в 10 литрах). Соответственно, 2-процентный раствор содержит 20 г вещества в литре воды (200 г в 10 литрах) и так далее.
Если отмерить маленькое количество сложно, берите большее, готовьте так называемый маточный раствор и затем разбавляйте его. Берем 10 граммов, готовим литр 1-процентного раствора, отливаем 100 мл, доводим их до литра водой (разбавляем в 10 раз), и 0,1-процентный раствор готов.
Как сделать раствор медного купороса
Чтобы приготовить 10 литров медно-мыльной эмульсии нужно приготовить 150-200 г мыла и 9 литров воды (лучше дождевой). Отдельно 5-10 г медного купороса растворяем в 1 литре воды. После этого раствор медного купороса тонкой струёй добавляют в мыльный раствор, при этом не переставая хорошо перемешивать. В результате получится жидкость зеленоватого цвета. Если плохо смешивать или поспешить, то образуются хлопья. В этом случае процесс лучше начать с самого начала.
Как приготовить 5 процентный раствор марганцовки
Чтобы приготовить 5% раствор нужно 5 г марганцовки и 100 мл воды. Первым делом наливаем воду в приготовленную ёмкость, следом добавляем кристаллы. Затем все это перемешать до равномерного и насыщенного фиолетового окраса жидкости. Перед использованием рекомендуется процедить раствор через марлю, чтобы удалить нерастворённые кристаллы.
Как приготовить 5 процентный раствор мочевины
Мочевина является высококонцентрированным азотным удобрением. При этом гранулы вещества легко растворяются в воде. Чтобы сделать 5% раствор нужно взять 50 г мочевины и 1 л воды или 500 г гранул удобрения на 10 л воды. В ёмкость с водой добавляют гранулы и хорошо перемешивают.
Солевой раствор может понадобится для самых разных целей, например, он входит в состав некоторых средств народной медицины. Так как приготовить 1-процентный раствор, если дома нет специальных мензурок для измерения количества продукта? В целом даже и без них можно сделать 1-процентный раствор соли. Как приготовить его, подробно рассказано далее. Прежде чем приступать к приготовлению такого раствора, следует внимательно изучить рецепт и точно определиться с необходимыми ингредиентами. Все дело в том, что определение "соль" может относиться к разным веществам. Иногда это оказывается обычная пищевая соль, иногда каменная или и вовсе хлорид натрия. Как правило, в подробном рецепте всегда удается отыскать пояснение того, какое именно вещество рекомендуется использовать. В народных рецептах нередко указывается также сульфат магния, которые имеет второе название "английская соль".
Если вещество требуется, например, для полоскания горла или снятия боли с зуба, то чаще всего в таком случае рекомендуется применять именно солевой раствор хлорида натрия. Чтобы полученное средство обладало целебными свойствами и не нанесло вред организму человека, следует подбирать для него исключительно качественные ингредиенты. Например, каменная соль содержит много лишних примесей, поэтому вместо нее лучше использовать обычную мелкую (для полоскания можно и йодированную). Что касается воды, то в домашних условиях следует применять фильтрованную или хотя бы кипяченую. В некоторых рецептах рекомендуется использовать дождевую воду или снег. Но, учитывая современное экологическое состояние, делать этого не стоит. Особенно - жителям крупных мегаполисов. Лучше просто тщательно очистить воду из-под крана.
Если специального фильтра дома не оказалось, то можно использовать для очистки воды известный "дедовский" метод. Он подразумевает замораживание воды из-под крана в морозилке. Как известно, в процессе в лед первым делом превращается именно самая чистая жидкость, а все вредные примеси и грязь опускается на дно емкости. Не дожидаясь замораживания всего стакана, следует снимать верхнюю ледяную часть и затем растапливать ее. Такая вода окажется максимально чистой и безопасной для здоровья. Именно ее можно использовать для приготовления солевого раствора.
Теперь стоит определиться с единицами измерения жидкости и твердого вещества. Для соли удобнее всего использовать чайную ложку. Как известно, в ней помещается 7 грамм продукта, если ложечка с горкой, то 10. Последний вариант удобнее применять для высчитывания процентного соотношения. Воду отмерить легко обычным граненым стаканом, если в доме нет специальных мензурок. В нем содержится 250 миллилитров воды. Масса 250 миллилитров чистой пресной воды равна 250 граммам. Удобнее всего использовать полстакана жидкости или 100 граммов. Далее самый сложный этап приготовления солевого раствора. Стоит еще раз внимательно изучить рецепт и определиться с пропорциями. Если в нем рекомендуется взять 1% раствор соли, то в каждых 100 граммах жидкости потребуется растворить 1 грамм твердого вещества. Максимально точные расчеты подскажут, что необходимо будет взять 99 граммов воды и 1 грамм соли, но вряд ли потребуется такая точность.
Вполне возможно допустить некоторую погрешность и, например, в один литр воды добавить одну чайную ложку соли с горкой, чтобы получить 1-процентный солевой раствор. В настоящее время он нередко применяется, например, при лечении простудных заболеваний и особенно боли в горле. В готовый раствор можно добавить также соду или несколько капель йода. Получившаяся смесь для полоскания станет отличным действенным и эффективным средством против боли в горле. Неприятные ощущения уйдут всего после нескольких процедур. Кстати, такой раствор не запрещен для использования самым маленьким членам семьи. Главное, не переусердствовать с дополнительными ингредиентами (особенно с йодом), в противном случае можно повредить слизистую оболочку полости рта и лишь усугубить состояние больного горла.
Также солевой раствор может применяться для облегчения тянущей ноющей зубной боли. Правда, эффективнее использовать более насыщенный, например, 10-процентный. Такая смесь действительно на непродолжительное время способна снять болезненные неприятные ощущения в полости рта. Но она не является лекарственным средством, поэтому откладывать посещение стоматолога после облегчения ни в коем случае нельзя.
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.
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:
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.
В производственных лабораториях иногда готовят точные растворы «по определяемому веществу». Применение таких растворов облегчает расчеты при анализах, так как достаточно умножить объем раствора, пошедший на титрование, на титр раствора, чтобы получить содержание искомого вещества (в г) во взятом для анализа количестве какого-либо раствора.
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.