Приготовление растворов заданной концентрации

Цель работы. Освоение навыков приготовления растворов различной концентрации из сухой соли или более концентрированного раствора и методики их количественного анализа.

Растворы – однородные смеси переменного состава двух или большего числа веществ (компонентов), одним из которых является растворитель. Сумма масс всех компонентов раствора составляет его массу:

m_р-ра = m_{растворенных веществ} + m_{растворителя} .

Массу раствора легко можно найти экспериментальным путем, зная его объем и плотность:

m_р-ра = V.

Основной количественной характеристикой растворов является концентрация, которая отражает содержание растворенных веществ в единице массы, единице объема раствора или растворителя.

Массовая доля – отношение массы растворенного вещества к массе всего раствора (в % – число граммов растворенного вещества в 100 г раствора)

Молярная концентрация (с_в) – число молей растворенного вещества в 1 л раствора

краткое обозначение – М.

Молярная концентрация эквивалента (с_экв) – число молей эквивалента растворенного вещества в 1 л раствора

краткое обозначение – н.

Титр (Т_в) – число граммов растворенного вещества в 1 мл раствора

Методы определения концентрации растворов

Денсиметрия – метод количественного анализа, основанный на измерении плотности исследуемого раствора и сравнении полученной величины с табличными данными. Между плотностью раствора и концентрацией растворенного вещества существует непосредственная зависимость. Для наиболее часто применяемых кислот, растворимых оснований и солей эта зависимость установлена и приводится в справочниках в виде таблиц. Для приближенного определения плотности раствора применяют ареометр – прибор, принцип действия которого основан на законе Архимеда.

Ареометр  это стеклянный поплавок, имеющий вверху шкалу, градуированную в единицах плотности. Исследуемый раствор наливают в стеклянный цилиндр и подбирают такой ареометр, который свободно плавает в растворе, не касаясь стенок и дна сосуда. Плотность определяют по делению шкалы ареометра, до которого он погружается в раствор и, сравнивая полученное значение с табличными данными, находят концентрацию раствора (см. рисунок).

Если в таблице нет значения плотности, точно соответствующего показанию ареометра, концентрацию находят интерполяцией. Например, измеренная плотность раствора карбоната натрия равна 1,070 г/мл. В таблице имеются зна-чения:

Концентрация, % (масс.)	, г/мл
8	1,0816
6	1,0606
Разность	0,0210

Полученное значение 1,070 г/мл отличается от плотности 6%-го раствора на 1,070  1,0606=0,0094 г/мл. Составляем пропорцию:

0,0210 г/мл  2 %

0,0094 г/мл  х х = 0,90 %.

Таким образом, концентрация раствора карбоната натрия с плотностью 1,070 г/мл равна 6 + 0,90 = 6,90 %.

Титриметрия – аналитический метод, основанный на точном измерении объема раствора реагента, необходимого для полного протекания реакции с заданным объемом раствора определяемого вещества. Растворы реагентов известной концентрации называют титрованными (стандартными) растворами, или титрантами.

Процесс титрования заключается в следующем: к точному объему (аликвоте) раствора анализируемого вещества неизвестной концентрации добавляют небольшими порциями раствор титранта до тех пор, пока не будет получен сигнал индикатора, свидетельствующий о прекращении реакции (достижении конечной точки титрования). Замеряют объем титранта, пошедший на титрование.

Концентрацию исследуемого раствора по результатам титрования рассчитывают по закону эквивалентов:

c_{эк(кислоты)}V_{кислоты} = c_{эк(щелочи)}V_{(щелочи)}.