Пособие-Приготовление-проб-и-растворов. Методическое пособие для изучения мдк. 02. 01 Основы приготовления проб и растворов различной концентрации
 Скачать 80.26 Kb.
|
|
ГАПОУ ЛО «Киришский политехнический техникум» Методическое пособие для изучения МДК.02.01 Основы приготовления проб и растворов различной концентрации 19.01.02 Лаборант химического анализа. Разработали обучающиеся: Смирнова В.И. Абас- заде И.А. Руководитель: Преподаватель: Рассказова В.В. 2016 год Оглавление
РАСТВОРЫ 1. Понятие растворы и растворимостьКак в качественном, так и в количественном анализе основная работа проводится с растворами. Обычно, употребляя название «раствор», мы имеем в виду истинные растворы. В истинных растворах растворенное вещество в виде отдельных молекул или ионов распределено среди молекул растворителя.  — гомогенная (однородная) смесь, состоящая из частиц растворѐнного вещества, растворителя и продуктов их взаимодействия. При растворении твердого вещества в воде или другом растворителе молекулы поверхностного слоя переходят в растворитель и в результате диффузии распределяются по всему объему растворителя, затем в растворитель переходит новый слой молекул и т. д. Одновременно с растворителем происходит и обратный процесс — выделение молекул из раствора. Чем выше концентрация раствора, тем в большей степени будет происходить этот процесс. Повышая концентрацию раствора, не меняя других условий, мы достигаем состояния, при котором за единицу времени из раствора будет выделяться столько же молекул растворенного вещества, сколько и растворяться. Такой раствор называется насыщенным. Если добавить к нему хотя бы небольшое количество растворенного вещества, оно останется нерастворенным.  — способность вещества образовывать с другими веществами однородные системы — растворы, в которых вещество находится в виде отдельных атомов, ионов, молекул или частиц. Количество вещества в насыщенном растворе определяет растворимость вещества при данных условиях. Растворимость различных веществ в тех или иных растворителях различна. В определенном количестве каждого растворителя может быть растворено не более определенного количества данного вещества. Растворимость выражают количеством граммов веществав 100 г растворителя в насыщенном растворе, при данной температуре. По способности растворяться в воде вещества делят на:1)хорошо растворимые (едкий натр, сахар); 2)малорастворимые (гипс, бертолетова соль); 3) практически нерастворимые (сульфит меди). Практически нерастворимые вещества часто называют нерастворимыми, хотя абсолютно нерастворимых веществ нет. «Нерастворимыми обычно называют такие вещества, растворимость которых чрезвычайно мала (1вес.ч. вещества растворяется в 10000 частей растворителя). Обычно растворимость твердых веществ увеличивается с повышением температуры. Если приготовить при нагревании раствор, близкий к насыщенному, а затем быстро, но осторожно охладить его, образуется так называемый пересыщенный раствор. Если в такой раствор бросить кристаллик растворенного вещества или перемешать его, то из раствора начнут выпадать кристаллы. Следовательно, в охлажденном растворе вещества содержится больше, чем это возможно для насыщенного раствора при данной температуре. Поэтому при внесении кристалла растворенного вещества весь излишек вещества выкристаллизовывается. Свойства растворов всегда отличаются от свойств растворителя. Раствор кипит при более высокой температуре, чем чистый растворитель. Температура замерзания, наоборот, у раствора ниже, чем у растворителя. По характеру растворителя растворы делятся на водные и неводные. К последним принадлежат растворы веществ в таких органических растворителях, как спирт, ацетон, бензол, хлороформ и т. д. Растворы большинства солей, кислот, щелочей готовятся водные. 2. Способы выражения концентрации растворов. Понятие грамм- эквивалента. Каждый раствор характеризуется концентрацией растворенного вещества: количеством вещества, содержащегося в определенном количестве раствора. Концентрация растворов может выражаться в процентах, в молях на 1 л раствора, в эквивалентах на 1 л раствора и титром. Концентрацию веществ в растворах можно выразить разными способами.: Массовая доля растворённого вещества w(B) - это безразмерная величина, равная отношению массы растворѐнного вещества к общей массе раствора m w(B)= m(B) / m или иначе называют: процентная концентрация раствора - определяется количеством граммов вещества в 100 г раствора. Например, 5% раствор содержит 5 г вещества в 100 г раствора, т. е. 5 г вещества и 100—5 = 95 г растворителя. Молярная концентрация C(B) показывает, сколько моль растворѐнного вещества содержится в 1 литре раствора. C(B) = n(B) / V = m(B) / (M(B) · V), где М(B) - молярная масса растворенного вещества г/моль. Молярная концентрация измеряется в моль/л и обозначается "M". Например, 2 M NaOH - двумолярный раствор гидроксида натрия; одномолярные (1 М) растворы содержат 1 моль вещества в 1 л раствора, двумолярные (2 М) — 2 моля в 1 л и т. д. Для того чтобы установить, какое количество граммов данного вещества находится в 1 л раствора заданной молярной концентрации, необходимо знать его мольную массу, т. е. массу 1 моля. Мольная масса вещества, выраженная в граммах, численно равна молекулярной массе данного вещества. Например, молекулярная масса NaCl равна 58, 45, следовательно, мольная масса тоже равна 58, 45 г. Таким образом, 1 М раствор NaCl содержит 58, 45 г хлорида натрия в 1 л раствора. Нормальность раствора обозначает число грамм-эквивалентов данного вещества в одном литре раствора или число миллиграмм-эквивалентов в одном миллилитре раствора. Грамм - эквивалентом вещества называется количество граммов вещества, численно равное его эквиваленту. Эквивалент сложного вещества — называют такое его количество, которое в данной реакции соответствует (эквивалентно) 1 молю водорода. Фактор эквивалентности определяется: 1) природой вещества, 2) конкретной химической реакцией. а) в обменных реакциях; КИСЛОТЫ Величина эквивалента кислот определяется числом атомов водорода, которые могут быть замещены в молекуле кислоты на атомы металла. Пример 1. Определить эквивалент для кислот: а) НСl, б) Н2SO4, в) Н3РО4; г) Н4[Fe(CN)6]. Решение. а) Э= М.М/1 б) Э= М.М/2 в) Э= М.М/3 г) Э= М.М/4 В случае многоосновных кислот эквивалент зависит от конкретной реакции: а) H2SO4 + 2KOH → K2SO4 + 2H2O. в этой реакции в молекуле серной кислоты замещается два атома водорода, следовательно, Э= М.М/2 б) H2SO4 + KOH → KHSO4 + H2O. В этом случае в молекуле серной кислоты замещается один атом водорода Э= М.М/1 Для фосфорной кислоты, в зависимости от реакции, значения а) Э= М.М/1 б) Э= М.М/2 в) Э= М.М/3 ОСНОВАНИЯ Эквивалент основания определяется числом гидроксильных групп, которые могут быть замещены на кислотный остаток. Пример 2. Определить эквивалент оснований: а) КОН; б) Cu(OH)2; в) La(OH)3. Решение. а) Э= М.М/1 б) Э= М.М/2 в) Э= М.М/3 СОЛИ Значения эквивалента солей определяются по катиону. Величина на которую должна быть разделена М.Мв случае солей равна q·n, где q – заряд катиона металла, n – число катионов в формуле соли. Пример 3. Определить эквивалент солей: а) KNO3; б) Na3PO4; в) Cr2(SO4)3; г) Al(NO3)3. Решение. а) q·n = 1 б) 1·3 = 3 в) z = 3·2 = 6, г) z = 3·1 = 3 Значение факторов эквивалентности для солей зависит также и от реакции, аналогично зависимости его для кислот и оснований. б) в окислительно-восстановительных реакциях для определения эквивалента используют схему электронного баланса. Величина на которую должна быть разделена М.М для вещества в этом случае равно числу принятых или отданных электронов молекулой вещества. К2Cr2O7 + HCl → CrCl3 + Cl2 + KCl + H2O для прямой 2Сr+6+2·3 е →2Cr3+ реакции 2Cl-- 2·1 е →Cl2 для обратной 2Cr+3-2·3 е →Cr+6 реакции Cl2-2 е →2Cl (K2Cr2O7)=1/6 (Cr)=1/3 (HCl)=1 (Cl)=1) (Cl2)=1/2 (Cl)=1 Нормальная концентрация обозначается буквой N (в расчетных формулах) или буквой «н» — при обозначении концентрации данного раствора. Если в 1л раствора содержится 0,1 эквивалента вещества, он называется децинормальным и обозначается 0,1 н. Раствор, содержащий 0,01 эквивалента вещества в 1 л раствора, называется сантинормальным и обозначается 0,01 н. Поскольку эквивалент является тем количеством любого вещества, которое в данной реакции. соответствует 1 молю водорода, очевидно, эквивалент любого вещества должен в данной реакции соответствовать эквиваленту всякого другого вещества. А это означает, что в любой реакции вещества реагируют в эквивалентных количествах. Титрованными называют растворы, концентрация которых выражается титром, т. е. количеством граммов вещества, растворенного в 1 мл раствора. Очень часто в аналитических лабораториях титры раствора пересчитывают непосредственно на определяемое вещество. Тогда титр раствора показывает, какому количеству граммов определяемого вещества соответствует 1 мл данного раствора. Для приготовления растворов молярной и нормальной концентрации навеску вещества отвешивают на аналитических весах, а растворы готовятся в мерной колбе. При приготовлении растворов кислот нужный объем концентрированного раствора кислоты отмеряют бюреткой со стеклянным краном. Навеска растворяемого вещества подсчитывается с точностью до четвертого десятичного знака, а молекулярные массы берутся с точностью, с которой они приведены в справочных таблицах. Объем концентрированной кислоты подсчитывается с точностью до второго десятичного знака.Расчеты при приготовлении растворов процентной концентрации При приготовлении растворов процентной концентрации вещество отвешивают на техно-химических весах, а жидкости отмеривают мерным цилиндром. Поэтому навеску вещества рассчитывают с точностью до 0,1 г, а объем 1 жидкости с точностью до 1 мл. Прежде чем приступить к приготовлению раствора, необходимо произвести расчет, т. е. рассчитать количество растворяемого вещества и растворителя для приготовления определенного количества раствора заданной концентрации. |