Как приготовить раствор м 150: Как сделать цементый раствор - только правильные пропорции цемена и добавок

Содержание

Как сделать цементый раствор — только правильные пропорции цемена и добавок

В нормативах ГОСТ прописаны пропорции цементных растворов, используемых для различных целей.

Пропорции бетонной смеси во многом зависят от марки, применяемых наполнителей и добавок, а также от вида конструкции и места ее расположения.

В приготовлении раствора цемента для монтажа крупноблочных сооружений, каменной кладки и других видов работ следует строго соблюдать соотношение компонентов.

Разновидности цементных растворов:

кладочный,
штукатурный,
облицовочный.

Для прослоек и швов используются составы М150, М300 и М400, для покрытий – М200, М300, для стяжек лучше всего взять М150 и М200.

От того, насколько грамотного будет приготовлен цементный раствор, зависит прочность кладки и крепость конструкции, а также долговечность задания в целом.

При необходимости раствор может содержать добавки или быть без них, иметь густую или жидкую консистенции.

Производят цементный раствор из следующих компонентов:

цемент,
вода,
песок,
пластификаторы и добавки (в зависимости от требований, предъявляемых к составу).

С помощью добавок можно получить быстрозастывающий, сульфатостойкий, гидрофобный, пластифицированный, пуццолановый, цветной, белый и другие виды цементного раствора. В их производстве применяется цемент разных марок — М100-М600. Однако это вовсе не означает, что для того чтобы получить смесь М400, необходимо использовать цемент той же марки.

В производстве бетонных смесей применяется технология смешивания основного материала, а также песка и воды в определенных пропорциях.

Например, из цемента М400 путем добавления 4-х ведер песка с соблюдением пропорции 1:4, мы получим марку раствора М100. Чтобы приготовить раствор М100 из цемента М500, вместо 4 ведер песка необходимо добавить 5 ведер.

Цементно-известковый раствор првильные пропорции

Рассмотрим, как приготовить смесь для возведения наземных объектов при условии, что относительная влажность внутри дома не будет более 60% либо для фундаментов, возведенных на грунтах, содержащих небольшое количество влаги.

При марке бетонного раствора М10 и цемента М150 будет применяться пропорция 1:1,2:9,5 (соответственно — цемент: известь: песок), для раствора М50 и цемента М200 – пропорции 1:0,3:4, при условии использования цемента М400 – 1:0,9:8. Получение смеси М100 (М500) соотношение компонентов — 1:0,5,:5,5, для М150 (из М400) пропорции – 1:0,2:3 и для раствора М200 (из цемента М400) – пропорции составят 1:0,1:2,5.

Растворы, применяемые в наземных конструкциях, где относительная влажность превышает 60%, а также при возведении фундаментов на влажных грунтах будут производиться с учетом следующих пропорций:

М10 из цемента М150 – 1:1:9, для смеси М50 (из М300) соотношение компонентов 1:0,6:6, для М 100 из М400 – пропорции 1:0,4:4,5, приготовление раствора М150 (из цемента М500) – 1:0,3:4 и для смеси М300 (из М400) пропорции составят 1:0,7:1,8.

Замешиваем цементно-песчаный раствор своими руками

При возведении фундаментов и иных конструкций ниже уровня подземных вод либо на грунтах насыщенных влагой, цементный раствор производится с соблюдением следующих пропорций:

марка раствора М100 из цемента М400 и строительного песка будет иметь пропорции – 1:4,5, для смеси М150 (М400) – 1:3, для смеси М300 из М500 пропорции – 1:2,1.

Более подробно соотношение элементов цементных растворов прописаны в таблицах СП 82-101-98.

Важно точно соблюдать пропорции. Нехватка песка может привести к быстрому застыванию смеси, а его избыток – к обсыпанию. Вода также имеет большое влияние на характеристики и консистенцию смеси.

В зависимости от содержания воды в цементом растворе их делят на:

жирный – в смеси мало воды, поэтому она быстро застывает и после высыхания растрескивается;
тощий – воды слишком много. Такая смесь может не схватиться;

нормальный – при смешивании компонентов все пропорции соблюдены максимально точно. Такая смесь застывает небыстро и после затвердевания бетон не растрескивается, а обладает требуемой прочностью и надежностью.

Вводить воду в смесь можно небольшими порциями. При этом стоит помнить, что разница между низкокачественным и хорошим бетонным раствором заключается все в 2% воды.

Вместо пластификаторов и минеральных добавок многие строители предпочитают обычное моющее средство. Оно обеспечивает смеси пластичность и делает ее более удобной в работе.

Однако слишком большое количество моющего средства может привести к вспениванию, раствор станет похож на вату и утратит свои свойства. На один замес следует добавлять 50-100 г.

Как правильно готовить цементный раствор

Смешивать компоненты можно вручную либо в бетономешалке. Второй вариант гораздо быстрее, удобнее и эффективнее. Если планируется приготовление бетонных растворов в больших количествах без бетономешалки не обойтись.

Заливаем чистую воду, добавляем моющее средство и начинаем засыпать цемент и песок (половину требуемого количества). После того, как смесь стала однородной добавляем оставшийся песок и размешиваем 3-5 минут. В итоге должен получиться цементный раствор без комков и воздушных пузырьков.

Если смешивание компонентов производиться вручную, то изначально в отдельной емкости следует перемешать цемент и песок в сухом виде, далее в ней создают воронку и начинают небольшими порциями вливать воду. Размешиваем смесь до консистенции сметаны. На поверхности готового раствора должен просматриваться четкий след лопаты.

Раствор м150 состав пропорции на 1м3

Как купить раствор М100

Заказать данный строительный материал на можно несколькими способами:

сделать заявку непосредственно на сайте, через форму покупки;
по телефону у менеджеров;
сделать заявку на звонок в вашу компанию;
в офисе продаж нашего предприятия.

Цена на раствор кладочный М100 оговаривается дополнительно в каждом конкретном случае. Условия транспортировки жестко согласуются с заказчиком. Оплата может быть произведена удобным для вашего предприятия способом. Производственные мощности позволяют выполнять доставку на ваш объект даже в день заказа. Стройматериал полностью готов к использованию и может сразу же использоваться в строительных работах.

Если остались вопросы, позвоните по телефонам / 8-967-593-17-23 (Анна) или воспользуйтесь формой обратной связи. Наши специалисты помогут Вам! Мы ждем ваших заявок!

Другие марки бетона

Приготовление раствора своими руками

Помимо готовых производственных вариантов возможно сделать известковый раствор самостоятельно. Купить все необходимые качественные элементы и внимательно соблюсти пропорций для достижения качественного результата с экономией денежных средств. Основными используемыми составляющими является цемент, песок, известь и вода.

Соотношение ингредиентов определяет марку и технические характеристики.

Марка цемента для приготовления	Марка известкового состава
М200	М150	М100	М75	М50	М25	М10
Пропорция компонентов – цемент-известь-песок
М500	1:0,2:3	1:0,3:4	1:0,5:5,5	1:0,8:7	—	—	—
М400	1:0,1:2,5	1:0,2:3	1:0,4:4,5	1:0,5:5,5	1:0,9:8	1:1,9:12,5	—
М300	—	1:0,1:2,5	1:0,2:3,5	1:0,3:4	1:0,4:5	1:1,3:10	—
М200	—	—	—	—	1:0,2:3,5	1:0,7:6,5	1:2:16
М150	—	—	—	—	—	1:0,3:4,5	1:1,5:10,5
М100	—	—	—	—	—	1:0,1:3	1:0,8:7

Расход воды во время приготовления, как правило, составляет 0,8 части на 1 ч цемента. На практике количество жидкости определяется визуально по консистенции раствора – в норме смесь должна походить на густую сметану.

Известь, как стройматериал, используют только в погашенном виде, иначе в результате химической реакции готовый материал может вздуться либо разорваться вовсе. Для подготовки понадобится отдельная емкость. Процесс различается в зависимости от скорости гашения.

1. Быстрогасящаяся известь засыпается в бочку с водой до полного погружения. После появления парения добавляется еще вода и перемешивается. Гашение занимает в среднем 8 мин.

2. Среднегасящаяся известь насыпается в емкость и заливается водой в двойном объеме. При парении также добавляется вода и перемешивается. Процесс продолжается примерно 25 мин.

3. Медленногасящаяся известь лишь увлажняется водой. Реакция сопровождается увеличением объема в три раза и повышением температуры. Занимает более 25 мин.

Подготовленный материал разводят водой в пропорции 1:1 до состояния известкового молока. Нередко для проведения окончательного гашения оно выливается в специальную яму, присыпается слоем песка и земли и выдерживается таким образом в течение 15-20 суток. Состав приобретает сметанообразную консистенцию и называется теперь известковым тестом или пастой.

Для цементно-известкового штукатурного раствора в качестве вяжущего цемента чаще всего используется:

портландцемент I типа с минимальным количеством добавок и высокой скоростью схватывания;
портландцемент II типа марок М500-400 с содержанием добавок до 35 %.

Как показывает практика, на строительных объектах чаще всего используется трехслойное оштукатуривание. Пропорции раствора (вода-песок-известь-цемент) в таком случае будут зависеть от слоя штукатурки.

черновой слой – обрызг – 2,2:6,7:1,5:1;
средний слой – грунт – 2,8:9:2,2:1;
финишный слой – накрывка – 4:13,5:3:1.

Для приготовления кладочного цементного раствора целесообразнее использовать бетономешалку, так как на практике его требуется больше, чем штукатурного. Последний, в свою очередь, готовят в подручных емкостях с помощью строительного миксера.

В случае ручного приготовления существует две разновидности порядка действий:

1. Известковое тесто пропускают через сито диаметром ячеек не более 3 мм. Затем в него порционно добавляется песок и цемент, все тщательно перемешивается до получения необходимой жирности раствора.

2. Подготавливается сухая смесь из песка и цемента в нужном соотношении. В нее постепенно вливается известковое молоко, если надо, разводится водой для достижения необходимой консистенции.

Для повышения устойчивости раствора к факторам внешней среды, замедления процесса твердения в готовую смесь вносят:

пластификаторы;
морозоустойчивые добавки;
замедлители схватывания и другие.

Используемый в составе портландцемент также привносит ряд положительных характеристик материалу:

1. в сочетании с действием гидравлических добавок обеспечивает устойчивость к выщелачиванию, а значит к длительному воздействию грунтовых и морских вод;

2. прилагает цементу высокий уровень антикоррозийной защиты;

Технические характеристики

Рассмотрим детально, какими техническими характеристиками обладают современные цементно-песчаные смеси в соответствии с ГОСТом.

Плотность

Теплопроводность и прочность цементно-песчаного слоя во многом зависят от уровня его плотности. В чистом виде (без дополнительных компонентов) подобные растворы являются достаточно тяжелыми. Они отличаются высокой плотностью, составляющей в твердом состоянии 1600-1800 кг/м куб.

Теплопроводные свойства

Благодаря большой плотности теплопроводность таких отделочных материалов является весьма высокой. В помещении с таким оформлением всегда будет сохраняться комфортная температура и достаточное тепло. Подобного эффекта не удастся добиться с более легким гипсом, имеющим пористую структуру.

Паропроницаемость

Данная характеристика очень важна для любого отделочного материала. Без нее в помещении будет скапливаться конденсат и излишняя сырость. Со временем это приведет к образованию плесени и грибка.

Время высыхания

Время высыхания цементного покрытия напрямую зависит от толщины слоя. Так, в условиях температуры от +15 до -25 пласт в 2 см будет высыхать на протяжении 12-14 часов. Чем толще слой нанесенного раствора, тем дольше он будет твердеть. Специалисты рекомендуют не трогать отделанную поверхность еще сутки после проведения всех работ. Конечно, данное правило не является категоричным, но так вы сможете избежать повреждений свеженанесенного слоя цемента.

Как размешать

Для создания раствора уже определено количество песка, теперь необходимо озадачиться инструментом. При больших количествах требуемой смеси лучше всего подходит бетономешалка, которая самостоятельно смешивает все компоненты.

Бетономешалка

Когда требуются небольшие объемы смеси достаточно иметь дрель с миксерной насадкой, она быстро и эффективно приведет раствор в однородное состояние. Не следует задавать большое число оборотов изначально, так как цемент весьма летучий.

Дрель с миксерной насадкой

На крайний случай позаботьтесь о наличии мастерков, лопатки или любого другого инструмента для перемешивания смеси.

Для правильного разведения раствора следует соблюсти основные рекомендации:

изначально заливается вода в тару. Обычно количество воды рассчитывается из соотношения 1 к 1 с цементом. Когда песок содержит определенную влагу данный коэффициент можно несколько убавить;
половину всего песка погрузить в воду;
одноразово засыпается весь цемент сразу. Теперь необходимо тщательно размешать смесь, порядка 2 минут для процедуры будет достаточно;
песок, который остался, необходимо добавить в раствор. Снова перемешиваем выбранным вами способом;
проверить консистенцию и, если есть необходимость в более жидкой массе, добавить еще воды. Консистенция сильно зависит от предназначения раствора.

Опытные строители указывают на несколько основных факторов, которые характерны для правильно приготовленного цементного раствора

В первую очередь важно убедиться, что смесь держится на мастерке, а не имеет водную прослойку, из-за которой все отпадает, что характерно для плохого размешивания

Необходимо тщательно перемешивать раствор иначе области с повышенным содержанием цемента и низким количеством песка или наоборот будут мгновенно трескаться. Также следует помнить, что цемент добавляется в воду, а не наоборот.

Подробнее о том, как правильно замешивать цементный раствор смотрите на видео:

Область применения цементного раствора марки М-200

Данные смеси используются при монтаже виброкирпичных панелей, для заполнения стыков в конструкциях из бетона тяжелых видов, а также оштукатуривании данных строений.

Поскольку цементный раствор марки М-200 устойчив к воде, его часто применяют как гидроизоляцию. Данные смеси обязательно должны быть изготовлены с использованием цемента М400 или выше. Материалы на подобном расширяющем водонепроницаемом вяжущем веществе через 24 часа после заливки способны выдержать гидростатическое давление, которое равно 5 атмосферам. Если конструкция будет постоянно подвержена воздействию химически агрессивных вод, то следует использовать смесь содержащую определенный вид связующего — сульфатостойкий пуццолановый цемент.

В частном строительстве готовые смеси марки М-200 применяются для полов из мозаичных, керамических и гранитных плиток, клинкерного кирпича, брусчатки, бетонных плит, чугунных дырчатых плит и так далее.

Приготовление

Если ремонт дома предполагает использование небольшой части цементного раствора, то лучше купить уже готовый вариант, что ускорит сам процесс, но в случае большого масштаба работ дешевле и экономичнее будет покупка необходимых ингредиентов и самостоятельный их замес.

Для получения хорошего результата самым главным критерием будет использование правильных пропорций компонентов, входящих в состав.

Готовясь к замесу раствора необходимо приготовить металлическую или пластмассовую емкость, в которой и можно будет замешать все ингредиенты. При помощи совковой лопаты будет удобно засыпать все компоненты в емкость и перемешивать их.

Использование кельмы позволит наносить уже готовый раствор на поверхность, но ею же можно замесить небольшое количество вещества, если необходимо замазать всего несколько трещин.

На первом этапе приготовления необходимо работать только с песком и цементом, которые необходимо хорошо перемешать друг с другом. Выбор пропорций в этом случае зависит только от марки цемента, которая будет избрана.

Полученная цементная штукатурка будет подразделяться на такие марки:

М200 при марке 200 будет иметь соотношение песка и цемента 1: 1, при марке 150 оно составит 1: 2.5, для 100 это 1: 3.5, а для 75 – 1: 4;
М400 при марке 200 будет иметь соотношение песка с цементом 1: 2, при 150 оно составит 1: 3, при 100 – 1: 4.5, а при 75 будет 1: 5.5;
М500 с маркой 200 соотношение песка и цемента будет 1: 3, для 150 составит 1: 4, для 100 – 1: 5.5, и для 75 – 1: 7.

Для того чтобы сделать качественный раствор, первым делом стоит заняться песком. Его просеивают через сито, чтобы исключить любые включения. Цемент должен быть относительно свежим, потому как работать с залежавшимися остатками может быть проблематично. Если выбора нет, то он также как песок просеивается, чтобы можно было удалить затвердевшие участки и оставить только однокомпонентный состав. В этом случае доля песка уменьшается на ¼ ввиду нетипичных характеристик цемента.

Для того чтобы растворить такую смесь, не всегда хватает только воды, часто в нее нужно добавить пластификатор.

Есть еще один вариант, как можно изготовить цементно-песчаную смесь, но он предполагает обратную последовательность действий. Первым делом набирается вода, количество которой в емкости должно быть 4/5 от необходимого объема. После этого добавляется жидкое мыло или другое средство для мытья, которое максимально вспенивается. Только после этого нужно засыпать в рабочую емкость половину объема песка и весь необходимый цемент. Все содержимое смешивается до получения однородной массы.

Следующим этапом будет добавка оставшегося песка, после чего раствор нужно мешать до тех пор, пока он не станет полностью однородным

Очень важно, чтобы цемент с песком очень хорошо перемешались, в ином случае результат работ с ним будет неутешительным. Используя этот вариант, можно намного эффективнее смешать компоненты и получить оптимальный состав, нежели при сухом перемешивании

Важно в процессе финального замеса добавлять часть воды, которая даст возможность получить раствор нужной консистенции.

Как приготовить?

Цементно-песчаную смесь вполне возможно сделать самостоятельно. Для этого следует придерживаться правильных пропорций и не терять время зря, чтобы состав не начал высыхать. Рассмотрим несколько вариантов приготовления подобного раствора.

Для стяжки

Для таких работ чаще всего применяется цемент с маркировкой М400 или М500. Если вы выбрали марку 400, то вам необходимо придерживаться пропорции 1 к 2, а в случае с М500 – 1 к 3.

Для кладки

В данном случае качество отделки определяет толщина шва. Здесь многое зависит от того, как был подготовлен песок. Его необходимо тщательно просеять и просушить. Как правило, на одну часть цементного компонента берется 3-5 частей сыпучего материала.

Специалисты рекомендуют изготавливать кладочные смеси в умеренных количествах. Для начала следует проверить качество получившегося состава на отдельной поверхности, после чего будет гораздо проще высчитать пропорцию вяжущих компонентов и самого песка. В этот момент становится ясным и примерный расход цементно-песчаной смеси на кладку. Благодаря подобным действиям можно избежать существенных трат материала.

Для штукатурки

Приготовление таких составов является достаточно простым. В данном случае необходимо замесить все компоненты в соотношении 1 к 3.

Приготовление качественного и прочного раствора зависит не только от грамотно подобранных компонентов, но и от тщательного перемешивания. Ручным методом необходимого эффекта добиться практически невозможно, даже если вы применяете готовый состав.

Марки цементного раствора М-150 и М-200.

Марки цементного раствора М-150 и М-200 используются, как правило, при изготовлении стяжки, виброкирпичных панелей, а также для заполнения швов в конструкциях из тяжелого бетона и оштукатуривания стен.

Область применения цементного раствора марки М-150

Эта марка раствора обладает высокой прочностью. Отличием этой марки цементного раствора является то, что его нельзя смешивать с другими марками, которые обладают меньшими показателями связующего вещества. Готовые товарные растворы, начинающиеся с марки М-150 не содержат в себе глину, известь, гипс и прочие вяжущие, обладающие малой прочностью.

Для кирпично-каменной кладки раствор М-150 обычно не используется. Поскольку он обладает улучшенными характеристиками, использование его в кладочных работах обходится достаточно дорого.

Цементный раствор М-150 как правило применяется для возведения фундаментов на слабых почвах или влажных типах грунта. Кроме того, его активно применяют для оборудования гидротехнических сооружений в качестве кладочного или штукатурного материала (аквапарки, бассейны, подземные коммуникации, канализационные магистрали и так далее).

В гражданском и жилом строительстве с помощью готового раствора производятся следующие работы: кладка облицовочного слоя полов, заливка стяжки и укладка керамической плитки. Онлайн расчет состава цементного раствора.

Для использования цементного раствора марки М-150 в качестве штукатурного материала, конструкции должны быть отлиты из бетона той же марки.

Соотношение песка и цемента

Если вы выбираете цемент уже готовой марки, то нужно помнить некоторые сведения:

Тип раствора определяется нагрузкой на будущий фундамент.
Марка свидетельствует о степени прочности твёрдого состава при сжатии. Чем больше цифра в наименовании состава, тем выше его прочность и стоимость.
Для отделочных и подготовительных работ без большой нагрузки на поверхность можно использовать цемент марки 100. Однако для наиболее крепких сооружений необходимо выбирать марку 300-500.
Соотношение песчаного, бетонного и щебневого компонентов должно находиться в пропорции 1: 3: 5.

Для кирпичной кладки

Для работ с таким материалом подойдет самый распространенный вариант пропорций, для которого необходимо взять 1 часть цемента и 3 части песка. Выбирайте песок с частицами среднего размера.

В процессе приготовления смеси сначала необходимо смешать сухие составляющие до однородной массы, затем развести ее водой

Теперь рассмотрим другие варианты соотношения компонентов цементной смеси для кирпичной кладки с применением различных добавок:

Цемент марки 500 с песком – 1 часть цемента на 3 части песка, для марки 400 – 1 к 2,5.
Цемент с добавлением извести – 1 часть цемента марки 300,400 или 500 к 2,5-4 частям песка и 1,3-2 частям извести.

Вода добавляется в объеме 8/10 на 1 часть смеси цемента и песка. Для 1 части продукта марки 100 необходимо 1/2-7/10 частей воды.

Для бетона

Чтобы определить подходящую марку цемента для работ с бетоном, также стоит ориентироваться на условия эксплуатации. В состав раствора для такого материала входит не только цемент, песок и вода, но еще щебень, гравий и другие элементы. Соотношение количества компонентов зависит от конечной цели.

Чаще всего пропорции бывают такими: на 1 часть цемента берется 4 части щебня, 2 части песка, 1/2 части воды.

Для штукатурки и стяжки

Цементная смесь для таких работ должна состоять из разведенного цемента и песка в соотношении 1: 5

Поэтому оптимальной маркой бетона здесь будет М150.

Такой материал имеет показатель прочности 12,8 МПА, что соответствует предъявленным требованиям. Также при выборе состава цементного раствора следует учитывать следующие параметры:

наличие каких-либо коммуникаций и возможность их сокрытия;
необходимость выравнивания или изменения высоты поверхности.

Для каждой марки бетона, используемой в растворах при стяжке пола, есть свои требования к пропорциям песка и цемента:

М100 – 1 к 3;
М150 – 1 к 2;
М200 – равные части;
М150 – 1 к 3;
М300 – равные части;
М400 – 1 к 2.

Для фундамента

В состав строительной смеси для сооружения фундамента входит не только вода, песок и цемент, но и щебень. Компоненты необходимо брать в таком соотношении: 1 часть цемента, по 2 части щебня и песка. Если вам необходимо подготовить более прочную конструкцию, то можно увеличить количество добавляемого щебня. А для повышения эластичности следует замесить раствор с большим содержанием глины.

Основные пропорции

При приготовлении растворов рабочей мерой является массовая или объемная доля вяжущего, к наиболее распространенным и удобным соотношениям относят 1:3:5 (цемент, песок, гравий, соответственно). Регламентированные пропорции в зависимости от требуемой прочности бетона составляют:

Итоговая марка раствора

В частном строительстве определять отдельно массу всех засыпаемых ингредиентов неудобно, в качестве мерного инструмента обычно используется ведро. В этом случае все наполнители предварительно взвешиваются в сухом состоянии. Соотношение В/Ц во многом зависит от влажности песка, опытные застройщики вводят при замесе не более 80% от рекомендуемой доли воды и далее при необходимости (недостаточно пластичной консистенции) заливают ее порционно. Фибру, ПАД и другие пластификаторы добавляют в бетон в самом конце вместе с жидкостью, их доля обычно не превышает 75 г на 1 м3.

Требования к компонентам

Для приготовления цементного раствора для заливки фундамента используются:

Свежий портландцемент, в идеале дата выпуска не превышает 2 месяца к началу бетонирования. Рекомендуемая марка – М400 или М500.
Речной песок с размерами частиц в пределах 1,2-3,5 мм с примесями ила или глины не более 5%. Советуется проверить его чистоту (залить водой и отследить изменение цвета и осадка), просеять, при необходимости промыть и просушить.
Чистый щебень или гравий с размерами фракций от 1 до 8 см, с лещадностью в пределах 20%. При приготовлении бетона для фундамента используются отсевы твердых пород, известняк не подходит из-за низкой прочности.
Вода: водопроводная, без примесей и посторонних частиц.
Добавки: противоморозные, пластифицирующие, упрочняющая фибра. Ввод таких примесей осуществляется со строгим соблюдением пропорций.

Смесь для фундамента без щебня готовится разве что при возведении его из отдельных блоков или плит, иногда – для быстрой заливки свайных опор.

Рекомендуемые пропорции цемента и песка для кладочных растворов – 1:3 или 1:2. Первое соотношение считается универсальным, второе выбирается при строительстве фундаментов на неустойчивых грунтах. На практике это означает, что на одно ведро цемента с маркой не ниже М400 (М500 при повышенных нагрузка) берется 2 или 3 просеянного кварцевого песка и не более 0,8 частей воды. Правильно приготовленная смесь по консистенции напоминает зубную пасту, для увеличения удобоукладываемости на 1 м3 вводится 75-100 г пластификаторов (жидкого мыла или других ПАД).

Как сделать цементный раствор для фундамента?

Процесс начинается с подготовки компонентов и бетономешалки, наличие последней обязательно при замесе бетонов для подземных конструкций. Количество стройматериалов рассчитывается заранее согласно объему фундамента и приобретается с небольшим запасом

После засыпки нового ингредиента барабан включается на 2-3 минуты, не более чем через 15 минут проводится выгрузка готового раствора.

Универсальная сухая смесь. Особенности использования смеси сухой универсальной м 150

Универсальная сухая смесь – это строительный материал, который может использоваться в различных сферах строительных и отделочных работ. Готовый раствор пригоден для выравнивания и ремонта различных вертикальных и горизонтальных поверхностей, в том числе и для заделки щелей, швов, трещин, раковин в бетонных стенах. Универсальная сухая смесь используется как для фасадов зданий, так и для работ в помещениях.

Данный материал выпускается в двух видах смесь сухая универсальная м 150 и м 200. Вторая обладает лучшими качествами и прочностью, чем м150. В их состав входят песок фракционный и цемент марки ПЦ500ДО.

Перед тем как использовать смесь сухую универсальную м 150 нужно подготовить обрабатываемую поверхность. Она должна быть сухой, чистой, не иметь масляных и битумных пятен, старого покрытия, поэтому если есть какие-то загрязнения, то нужно их убрать. Чтобы раствор хорошо схватился с основой, на нее наносят насечки, удаляют цементную пленку, и смачивают водой или обрабатывают грунтовкой.

Рассчитать требуемое количество универсальной сухой смеси можно исходя из представленной инструкции на упаковке или из заявленного производителем расхода материала. На один квадратный метр слоя толщиной в 10 мм понадобиться 15-17 кг смеси сухой универсальной м 150.

Приготовление раствора смеси сухой универсальной м 150

Приготовить смесь не так уж и сложно, для того чтобы получить готовый раствор берется чистая емкость и чистая вода комнатной температуры, туда всыпается сухая смесь. Раствор перемешивается механическим способом при помощи специального строительного миксера или дрелью, которая оборудована насадкой, со средней скоростью. Далее дают смеси отдохнуть в течение 5-10 минут, а затем снова перемешивают на протяжении 5 минут, чтобы в растворе не было комков, пузырей и неравномерных слоев. На 10 килограмм сухой смеси добавляют 1,7 литра воды. Раствор нужно использовать в течение полутора часов после затворения. Работать со смесью рекомендуется в перчатках и не допускать контакта кожи и глаз с раствором.

Температура окружающей среды не должна быть ниже 5 градусов и не должна превышать 30 градусов.

Смесь сухая универсальная м 150 легка в использовании и пригодна практически для всех видов работ начиная с кладки и заканчивая подготовки поверхности для декоративного покрытия. Также ее использование очень выгодно с экономической точки зрения, то есть можно развести небольшое количество раствора и тут же его использовать, а оставшуюся сухую смесь использовать для других целей.

Раствор М150 | Цементно-песчаные смеси завода «Соржа»

РАСТВОР МАРКИ М150

Марка	Морозостойкость F	Марка по удобоукладке	Цена за 1 м3 ( с НДС 20%)
Марка	Морозостойкость F	Марка по удобоукладке	Кладочный	Монтажный
М150	75	Пк3	3090 руб	2840 руб

Цементно-песчаный раствор М 150 популярный на строительном рынке благодаря своей прочности и высоким характеристикам. Это достигается благодаря применению портландцемента в качестве связующей добавки. Это не даёт возможности смешивать раствор М 150 с другими, зато повышает вязкость, прочность. Таким образом, материал идеально подходит для создания, затирочных, кладочных работ, создания стяжек полов в условиях «слабых» грунтов или повышенной влажности.

Завод «Соржа» изготавливает смесь М 150 в соответствии с ГОСТ 28013-98 «Растворы строительные», поставляет его заказчикам полностью готовым к использованию. Цементный раствор поставляется в специальных автомиксерах ёмкостью 7 ,8,9,10 куб.м., таким образом, заказ должен быть кратным этим объемам.

Технические характеристики раствора М150

прочность раствора — B12.5
морозоустойчивость раствора — F50
удобоукладываемость раствора — ПК3
плотность раствора — до 2000 кг/кв.м.

Характеристики материала можно менять по требованию заказчика при помощи добавления в него различных пластификаторов, замедлителей и пр. Характеристики смеси обеспечивают повышенную тепло — и шумоизоляцию в помещениях, а сам раствор высокооднороден, пластичен.

Материал подходит для заделки швов, подготовки различных поверхностей под покраску или оклейку обоями, а также для формирования фундаментов или стен с повышенными требованиями по гидроизоляции.

Смесь М 150 производится из речного мелкодисперсного песка, цемента марки М400 или М500, воды, воздухововлекающих добавок. Соотношения цемента и песка — 1:1,67.
При использовании М 150 следует учитывать, что он застывает через 3-4 часа, а полностью затвердевает за 28-30 дней.

Приобретая цементный раствор непосредственно на заводе, вы страхуетесь от использования часто встречающихся турецких цементов, имеющих худшее качество, низкую адгезию.

Весь процесс изготовления раствора осуществляется на современном оборудовании под контролем автоматики.

Доставка раствора заказчикам.

Смесь М 150 доставляется заказчику в день заказа или в сроки, установленные последним. Наши миксеры обслуживают весь Санкт-Петербург и Ленинградскую область. Ещё раз обращаем внимание на то, что объемы заказа должны быть кратны 7,8,9 или 10 куб.м. и что готовый раствор нужно использовать в течение 3-4 часов.

Приобретение раствора М150

Для покупки существует несколько удобных способов:

заполнить форму онлайн заказа на сайте
связаться с нами по электронной почте
заказать по телефону
заказать обратный звонок

Если остались вопросы, позвоните по телефонам +7 (812) 404-55-34 / 8-967-593-17-23 (Анна) или воспользуйтесь формой обратной связи. Наши специалисты помогут Вам!
Мы ждем ваших заявок!

Другие марки раствора

БЕТОННЫЙ ЗАВОД ″СОРЖА″

Стабильное

качество

Проводим испытания бетона в собственной лаборатории

Низкие

цены

Оптовые цены на строительные материалы

Аренда

Спецтехники

Автобетононасосы и автобетоносмесители в наличии

Оперативная

доставка

Cвоевременная отгрузка бетона, соблюдаем сроки

ᐈ Как сделать (приготовить) бетон м150: замес, состав, пропорции

Подробности: Опубликовано 26 Февраль 2019; Просмотров: 954

Характеристики и производство бетона марки м150

Как сделать бетон м150?, незаменимый материал для строительных нужд. Крепость камня всегда поражала, современное строительство учло прежний опыт и расширило сегодняшние возможности.

Для разных вариантов строительства преимущественна своя плотность конструкции, что хорошо в одном варианте, не приемлемо в другом. Бетон марки м150 является легким раствором, его применяют для штукатурки, заливки полов, дорожек, там где не предусмотрены большие нагрузки на основание.

Как изготовить бетон м150?

Для решения задач, где не требуется создание конструкций высокой прочности, используется бетон м150. Марка данного профиля широко используется при заливке железобетонных изделий. Благодаря своей невысокой стоимости является весьма распространенной и привлекательной, пользующейся особым спросом у потребителей и строителей.

В состав бетона с индексом м150 входит цемент, песок, заполнитель крупных фракций, вода и специальные добавки придающие составу быстрое затвердение и ряд других свойств. Смешивание всех частей в определенных пропорциях позволяет получить исходную массу с названием бетон м150. Завершение процесса происходит путем тщательного перемешивания. Разумнее в этом случае использовать бетономешалку и емкость для готового раствора. Специальная техника значительно облегчит труд и сделает раствор идеальной консистенции, что несомненно положительно скажется на качестве желаемого результата.

Состав и пропорции раствора м150

Цемент составляет десятую часть всей смеси. Обращайте внимание на срок производства годности, пограничный период лишит продукт его свойств, раствор не получиться однородным.

Чистый песочный элемент, размером около 2 мм;
Гравий крупной фракции или известь;
Водная часть;
Специальные добавки.

В 1м.куб будет 2,4 тонны приготовленной массы.

Изготовление смеси

Приобрести бетон м150 можно в готовом варианте, но экономичнее сделать его своими руками. Бетономешалка обеспечит плавное перемешивание всех ингредиентов и быстрое изготовление раствора, а также неспешную и внимательную последующую работу. Аренда строительной техники, на нужный период строительства, легкий и экономичный вариант.

Перед началом работ необходимо смочить водой внутреннюю емкость бетономешалки, это обеспечит чистую работу без образования столба пыли.

Загрузите нужные пропорции песка, щебня и воду – тщательно перемешайте

Последним этапом засыпают цемент, однородная масса получается очень быстро, буквально в течение 5-10 минут.

Составляющие бетона:

Цемент марки м400 – 10 кг;
Песок – 36 кг;
Щебень – 46 кг;
Водная основа – 9.

Уменьшение количества воды придаст дополнительную плотность раствору, пластификатор сделает смесь плотной, прочной и устойчивой к температурным перепадам.

Как сделать бетон м150 с дополнительными наполнителями или нет: добавки повышают уровень водонепроницаемости и морозостойкости.

< Назад
Вперёд >

Назначение и плотность сухой смеси М150 на 1м3 АльфаЦем

Цементно-песчаная смесь М-150 широко используется при проведении как внутренних, так и наружных строительных работ. Ее популярность объясняется доступной стоимостью и высоким качеством готового покрытия.

Назначение и преимущества

Цементно-песчаный раствор М-150 является универсальным строительным материалом. Он применяется:

в качестве штукатурки;
для стяжки пола;
при ремонте железобетонных конструкций;
для кладочных работ.

Из его преимуществ можно отметить:

Доступную стоимость.
Возможность использования для строительных и реставрационных работ.
Высокий уровень влагостойкости.
Хорошую адгезию почти со всеми поверхностями.

Из недостатков — низкие декоративные качества готового покрытия.

Рекомендуемая толщина слоя при использовании сухой смеси 150 не более 50 мм. Для сохранения прочности готового покрытия нанесение рекомендуют выполнять в несколько слоев. При средней толщине 10 мм расход смеси составляет около 16 кг на каждый квадратный метр площади.

Технические характеристики

основной компонент: портландцемент;
цвет в сухом состоянии: серый;
плотность смеси: 1530 кг/м³;
температура применения: от +5°.

Виды и состав

В зависимости от назначения сухая смесь 150 подразделяется на следующие виды:

Штукатурная. Используется как штукатурка для внутренних и внешних работ. Подходит для нанесения вручную или машинным способом. После замешивания свои свойства сохраняет в течение 2 часов, после этого начинает схватываться. Для полного отвердевания требуется 2 суток. Для улучшения характеристик готового покрытия в смесь могут добавляться пластификаторы и другие добавки.
Универсальная. Применяют при оштукатуривании внутри помещений, наружной отделки, ремонта и стяжки полов, чернового выравнивания, в качестве кладочной смеси. Обеспечивает хорошее сцепление с большинством оснований. Устойчива к температурным перепадам.

Смеси большинства производителей имеют приблизительно одинаковый состав:

портландцемент марки ПЦ-400 или 500;
песок фракции не более 1 мм;
минеральный порошок.

Основное различие между смесями от разных производителей — наличие специальных добавок и пластификаторов. Выпускаются они в мешках различного объема и биг-бэгах.

Подготовка основания под укладку

Важным условием получения качественного покрытия является правильная подготовка поверхностей. Она включает в себя следующее:

Просушивание, обезжиривание и удаление пыли. На основании не должно быть жировых загрязнений, масляных пятен, остатков лакокрасочных покрытий.
Удаление непрочных, рассыпающихся участков.
При необходимости протравливание от грибков и плесени.
Нанесение нескольких слоев грунтовки. Этот этап необходим только для сильно впитывающих поверхностей.

Техника приготовления раствора

В чистую воду, желательно температурой не ниже +15° добавляется необходимое количество сухой смеси. Средний расход составляет около 10 кг на 2 литра воды. Более точная дозировка зависит от производителя. Информация о ней доступна на упаковке.
Масса тщательно перемешивается до полного исчезновения комков. Получившийся раствор должен быть абсолютно однородным.
Смесь выдерживается 5-10 минут и снова тщательно перемешивается. Раствор готов к применению. Его необходимо использовать в течение 2 часов.

Внимание! Приготовление раствора осуществляют с использованием средств индивидуальной защиты. Сухие смеси сильно пылят, а при контакте с водой дают щелочную реакцию.

Как рассчитать необходимое количество раствора

Чтобы рассчитать количество раствора, необходимо знать:

площадь работ;
рекомендуемый расход;
толщину слоя.

Расчет осуществляется путем умножения всех трех величин. Кроме этого на расход смеси значительное влияние оказывает способ нанесения. При ручном раствора потребуется на 20-30% больше.

Техника выполнения работ

Нанесение раствора на поверхность осуществляется при помощи кельмы или шпателя. Затем его разравнивают при помощи правила и затирают. Сначала заполняются более крупные трещины и другие неровности. После этого слою дают высохнуть. При необходимости нанесение повторяют. Финишный слой тщательно выравнивается и затирается. Через 24 часа его можно будет шлифовать. Полной прочности покрытие достигнет через 28 дней.

При выполнении кирпичной кладки смесь наносится на поверхность уложенного кирпича при помощи мастерка и разравнивается. Толщина шва при этом должна составлять не более 5 мм. Излишки раствора следует сразу же удалять. После схватывания и застывания выровнять поверхность кладки не получится.

Основные ошибки при использовании цементно-песчаных смесей

При использовании цементно-песчаных смесей очень часто допускаются одни и те же ошибки:

Используется строительная смесь с истекшим сроком годности. Свойства лежалого цемента меняются не в лучшую сторону. В результате прочность и качество существенно снижаются.
Покрытие наносится на неподготовленную стену.
Нарушаются основные условия проведения работ. Например, не дают просохнуть предыдущему слою или не соблюдают рекомендуемую толщину.
Неправильно выбирают марку. Например, заливая фундаменты, используют более слабую смесь, не способную обеспечить необходимую прочность.
Пытаются улучшить качество строительных смесей добавлением пластификаторов, цемента и при этом не соблюдают рекомендованные пропорции.

Готовые смеси всегда соответствуют требованиям ГОСТ. Они не требуют использования дополнительных добавок или наполнителей. На сегодняшний день они являются одним из самых популярных
и востребованных материалов для оштукатуривания и выравнивания поверхностей.

Как хранить?

Основные условия хранения сухих цементно-песчаных смесей следующие:

Прохладное, сухое помещение. Контакты с источниками влаги должны быть полностью исключены.
Отсутствие прямого солнечного света.

При несоблюдении условий хранения смеси теряют свойства, слеживаются и комкуются. Что делает их абсолютно непригодными для дальнейшего использования.

Преимущества сотрудничества с «АльфаЦем»

Группа компаний «АльфаЦем» — один из ведущих поставщиков строительных материалов в России. Мы реализуем только высококачественные товары по ценам производителей. Сотрудничая с нами, вы гарантированно получаете внимательное обслуживание, бесплатные консультации по вопросам выбора продукции, оперативное оформление заказа, своевременную доставку товара. На все строительные материалы предоставляются сертификаты качества.

плотность цемента по ГОСТу, как сделать и как приготовить, марки М-150 и М100

Практически ни один ремонт не обходится без использования цементно-песчаного раствора. Вариантов того, как и где его можно применить много, но для правильного использования нужно знать обо всех достоинствах и недостатках данного вещества.

Качество материала, правильность соотношения его частей даст возможность сделать хороший ремонт, который прослужит длительное время.

Особенности

Растворы, которые применяются в строительстве, могут быть двух типов – цементным или бетонным. Для бетонного характерно наличие щебня или гравия. Цементный раствор в своем составе содержит три компонента: цемент, песок и воду. Качество каждого продукта должно быть наивысшим. Для цемента важно отсутствие влаги в составе и наличия комков. Лучший вариант песка – речной, но можно брать и обыкновенный, а вода должна быть чистой и без примесей.

Чтобы раствор быстро и правильно затвердел, температура воды должны быть не менее двадцати градусов.

Цементно-песчаный раствор нужен для кладки кирпича и штукатурных работ. Работать с такой смесью удобно, хотя существенным минусом является ее относительная твердость и быстрое застывание, которое вынуждает укладываться в час-полтора, чтобы использовать замешанный раствор.

Чтобы решить такого рода проблему, профессионалы используют различные добавки, которые позволяют существенно продлить срок эксплуатации вещества, сделав его максимально пластичным.

Цементно-песчаный раствор также используется для заделывания трещин в стенах и потолке. Смесь надежно держится на месте, не позволяя изделию продолжить разрушение. Кроме того, при помощи цементного состава можно залить качественный и надежный пол, который прослужит многие годы и будет удобен в эксплуатации.

Достоинством такого материала можно считать устойчивость к воздействию влаги, температур и даже солнечных лучей. Работать с цементом просто, потому как он хорошо сцепляется почти со всеми материалами – и кирпич, и шлакоблок и камень будут надежно держаться на растворе с цементом.

Из недостатков можно отметить шероховатый слой готового материала, для которого необходимо дополнительное использование финишного слоя штукатурки, если поверхность будет краситься или оклеиваться обоями. Работая с таким раствором важно понимать, что он имеет значительный вес, а значит, большое количество вещества, уложенное на стену, будет нести дополнительную нагрузку на фундамент. Если необходимо уложить раствор на окрашенную или деревянную поверхность, то сцепление с ними будет минимальным.

Нежелательным будет нанесение цемента поверх гипсовой поверхности, потому как вес раствора больше, что приведет к отрыванию части гипсовой конструкции.

Наносить цементно-песчаный раствор нужно аккуратно. Минимальная толщина слоя составляет 5 мм, а максимальная – 3 см. Более тонкий слой будет растекаться, а для более толстого покрытия используется армирующая сетка и работа делается поэтапно, дожидаясь полного высыхания каждого слоя.

Популярность цементно-песчаного раствора состоит в том, что для его приготовления не нужно использовать какие-то особые приспособления, сделать замес может любой, главное – правильно внести компоненты. Доступная цена делает эту смесь актуальной уже многие годы.

Технические характеристики

Для хорошего качества цементно-песчаного раствора необходимо знать все технические характеристики данного состава, каков ГОСТ для каждого элемента, конкретного вида работ и сколько материала понадобится для работы на м³.

Характеристики вещества можно рассмотреть исходя из показателей:

Плотности, от чего зависит и прочность готового материала и теплопроводность. Если раствор используется в чистом виде без примесей, то это тяжелый материал, плотность затвердевания которого – 1600-1800 кг на м³. Такого материала будет достаточно для качественной отделки как внутри, так и снаружи помещения. Можно использовать его и для стяжки пола.

Теплопроводности, которая имеет высокие показатели ввиду высокой плотности раствора. Если сравнивать такой раствор с гипсом, который имеет хорошую теплопроводность и хранит тепло долго, имея коэффициент 0.3Вт, то цементно-песчаный раствор имеет показатель 0.9 Вт.
Паропроницаемости, которая важна для обустройства стен, имеющих способность выводить лишнее тепло наружу, чтобы не скапливался конденсат и не образовывалась влажность в помещении. Гипс с цементом имеют примерно равные показатели в этом аспекте, которые равны 0.11-1.14 для гипса и 0.9 мг/мчПа для раствора с цементом.

Времени для высыхания, которое должно составлять от 12 до 14 часов для слоя в два сантиметра при температуре окружающей среды от 15 до 25 градусов. При увеличении толщины цемента время того, насколько быстро состав станет сухим, увеличится. Для оптимального результата лучше оставить изделие в покое минимум на одни сутки.
Весовые, по которым можно определить массу, воздействующую на изделие. Точно рассчитать вес раствора сложно, потому как он зависит от входящих в него компонентов, так сам по себе песок может быть разным, отчего меняется и итоговый показатель. Стандартный песок 1 мм будет весить 1400 кг на м³, а если зерно будет иметь размер 1.5 мм, то вес увеличится до 1700 кг, потому, исходя из данных СНиП, масса цементно-песчаного раствора равна 1800 кг на м³.

Зная все показатели раствора, можно правильно смешать его части и получить качественный состав для работы.

Виды

Цементные растворы могут иметь различия в компонентах, а потому различаться, что приводит к разным видам данного строительного материала.

Среди них:

Нормальный раствор – в нем должно быть оптимальное количество заполнителя и вяжущего вещества. Замешивая его веслом, можно заметить пристающие отдельные сгустки на нем.
Жирный, в котором количество вяжущего вещества превосходит заполнитель. Это приводит к растрескиванию раствора после его полного застывания. Понять, что раствор получился жирным можно, если он будет сильно обволакивать инструмент для замеса.
Тощий, в котором количество заполнителя превосходит вяжущее вещество. Это делает готовый раствор слишком жидким, с ним крайне неудобно работать. На весло он не липнет, а только пачкает его.

Только приготовив раствор правильно, можно получить оптимальную консистенцию, которой будет удобно пользоваться, а результат порадует своим качеством. Перлитовый песок может использоваться в процессе заготовки смеси, где глина будет главенствующим компонентом, что позволит сделать не цементный, а глиняный раствор.

Использование этого состава позволяет поверхности получить большую теплопроводность.

Кроме самого процесса приготовления важно знать, какую марку цемента использовать. Расшифровка значений на упаковке позволит быстро и правильно подобрать необходимые материалы для определенного типа работ.

Существует большое разнообразие растворов – М10, 25, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 250 и 300. Для строительных работ чаще всего используются марки М75 и М150.

Кладочный раствор М100 требует наличия цемента М400 и песка, которые смешиваются в пропорции 1: 4. Лучше всего полученная смесь подходит для работ с ракушником и шлакоблоком. Для раствора М200 необходимо взять 1 часть цемента М400 и две части песка. Отделочный раствор делается из цемента М400 или М500 и песка с водой, которые соотносятся в пропорциях: 1: 3: 0.5. Также для отделки стен можно взять цемент, песок и известковое молоко в соотношении 1: 5: 2. Используя безусадочный раствор, будет возможно качественно заделать все трещины на поверхности.

Проводя замес любого варианта цементной массы важно понять, когда получен оптимальный вариант состава.

Готовый раствор будет удерживаться на поверхности, которую перевернули, при нанесении цемента толщиной в три миллиметра. Если он упадет, то массовая часть цемента больше нормы и состав получен тяжелый, в него стоит добавить немного песка.

Область применения

Использовать цементно-песчаный раствор можно для различных работ, среди которых:

отделка фасадов;
штукатурка и выравнивание различных поверхностей для помещений без отопления и тех, в которых существенно повышен уровень влажности;
заделка швов и трещин внутри и снаружи помещения;
выравнивание поверхностей, в которых есть крупные дефекты, неровности и выбоины;
процесс подготовки стен, на которые нужно класть плитку.

Если предстоит работать с камнем или деревом, лучше выбрать цементно-известковый раствор. Для правильного использования смеси необходимо четко понимать, что именно предстоит делать, потому как для каждого типа работ есть свой вариант раствора.

Кладочный тип нужен для того, чтобы производить заливку фундамента и чтобы поставить столбы и своды. Он неплохо держит и газобетон. Приготовить такой раствор можно с использованием примесей и без них. Если работа будет продолжаться недолго, то лучше ничего не добавлять в состав, а в случае продолжительного труда лучше стимулировать пластичность состава и продлить его дееспособность.

Монтажный тип используется для заполнения швов в блоках и панелях уже готовых конструкций. Сделать такой раствор не трудно, главное, правильно рассчитать количество, чтобы он не застыл до того, как работа будет закончена. Лучше замесить небольшое количество и сделать новый состав по завершении старого, чем заделывать щели твердым и непластичным материалом.

Штукатурный тип нужен для того, чтобы отделать стены и потолок внутри и снаружи помещения. Замешивать такого раствора придется довольно много, потому как площадь для нанесения имеет немалые габариты, а скорость работ не даст составу застыть.

Если есть необходимость, можно его немного растворить, использовав необходимые добавки, которые продлят срок жизни строительной смеси.

Узконаправленный тип используют для декора помещения, гидроизоляции, тампонирования и подобных целевых назначений в помещении. Выбор правильной марки, использование нужных пропорций позволит получить нужный вариант, которым можно совершать необходимые строительные действия.

Приготовление

Полученная цементная штукатурка будет подразделяться на такие марки:

М200 при марке 200 будет иметь соотношение песка и цемента 1: 1, при марке 150 оно составит 1: 2.5, для 100 это 1: 3.5, а для 75 – 1: 4;
М400 при марке 200 будет иметь соотношение песка с цементом 1: 2, при 150 оно составит 1: 3, при 100 – 1: 4.5, а при 75 будет 1: 5.5;
М500 с маркой 200 соотношение песка и цемента будет 1: 3, для 150 составит 1: 4, для 100 – 1: 5.5, и для 75 – 1: 7.

Для того чтобы сделать качественный раствор, первым делом стоит заняться песком. Его просеивают через сито, чтобы исключить любые включения. Цемент должен быть относительно свежим, потому как работать с залежавшимися остатками может быть проблематично. Если выбора нет, то он также как песок просеивается, чтобы можно было удалить затвердевшие участки и оставить только однокомпонентный состав. В этом случае доля песка уменьшается на ¼ ввиду нетипичных характеристик цемента.

Полноценный раствор можно приготовить с использованием воды, которую вливают после полного перемешивания сухих элементов. Вливать ее необходимо медленно и частями, после каждой из них все тщательно перемешивать, не давая схватиться материалу комками и затвердеть.

Следующим этапом будет добавка оставшегося песка, после чего раствор нужно мешать до тех пор, пока он не станет полностью однородным. Очень важно, чтобы цемент с песком очень хорошо перемешались, в ином случае результат работ с ним будет неутешительным. Используя этот вариант, можно намного эффективнее смешать компоненты и получить оптимальный состав, нежели при сухом перемешивании. Важно в процессе финального замеса добавлять часть воды, которая даст возможность получить раствор нужной консистенции.

Важно следить за тем, чтобы готовый продукт не лип к веслу и не стекал с него как вода, для чего следует использовать правильное соотношение всех компонентов. Пренебрежение этим правилом приведет к неправильному итоговому результату замеса, что повлечет за собой некачественную работу.

Инструменты

Для того чтобы приготовить цементно-песчаный раствор, не нужно иметь большой арсенал инструментов, которые пригодятся в работе. Самое основное – это емкость, в которой и будет замешиваться состав. Можно использовать металлическую или пластмассовую миску, ведро или поддон. Более профессиональный вариант — это применение растворомешалки или бетономешалки, которые позволяет более эффективно перемешивать компоненты. Если эти устройства еще и электрические, то могут постоянно самостоятельно перемешивать содержимое, что не позволит ему быстро застыть.

Выбирая правильную емкость для замеса, лучше отдать предпочтение изделиям круглой или овальной формы, которые не имеют углов. Именно в них часто остаются неразмешанные части какого-либо компонента, что приводит к нарушению общей массы вещества.

Чтобы удобно было насыпать песок и цемент в поддон, особенно если фронт работ предстоит большой, то необходимо иметь лопату, лучше совковую, для удобства использования. В создании цементно-песчаного раствора необходимо точно соблюдать пропорции, а потому нужно иметь емкость, позволяющую их измерить. Самым простым способом будет ведро, оно поможет всыпать необходимое количество песка, цемента и заливать необходимый объем воды.

Если под рукой нет специализированных строительных инструментов, то перемешивается состав деревянным веслом, которое должно иметь оптимальные габариты с учетом емкости, в которой происходит замес. Если же техническая оснащенность на высоком уровне, то при помощи дрели, в которую вставляется специальная насадка или строительный пистолет, можно качественно смешать все части, получив нужный результат.

Также пригодится строительный конус, с помощью которого можно без труда определить подвижность раствора. Приготовив все эти материалы, можно начинать ремонтные работы.

Пропорции и добавки

В зависимости от того, какой именно нужно приготовить цементно-песчаный раствор, важно подобрать правильное количество всех компонентов. Если необходимо сделать кирпичную кладку, то цемент и песок смешиваются в соотношении 1: 4. Соотношение может меняться не только в зависимости от марки цемента, но и от выбора материала, с которым предстоит иметь дело. Для кирпича 75 лучше и смесь сделать марки 75, для чего цемент с песком и водой берутся в соотношении 1: 5: 3.

Если нужно сделать укладку плитки, то цемент, песок и вода берутся в соотношении 1: 2.4: 0.4. В процессе приготовления состава важно быть аккуратным и обращать внимание на массу, которая получается. Не стоит спешить вливать все количество воды, потому как песок может быть влажным и полученный раствор будет слишком жидким.

Если нанести небольшое количество на плитку с той стороны, где и будет раствор, то перевернув ее можно проверить, готов ли состав. Если смесь стекает, то состав слишком жидкий, если масса полностью отстала от поверхности, то она тяжелая. В идеале будет если слой, нанесенный на поверхность, так на ней и останется. Чтобы обеспечить лучшую сцепку с раствором, необходимо сделать цементное молоко, для чего нужна вода и цемент в соотношении 3: 1.

Чтобы состав цемента был пластичным долгое время, в него можно вносить разнообразные добавки, именуемые пластификаторами. Такие растворы также должны быть сделаны с учетом всех необходимых пропорций.

Добавками, которые вносятся в цементно-песчаную смесь, могут быть:

Гашеная известь, которая может иметь три состояния в зависимости от количества воды в ней – это пушонка, где 75% это оксид кальцияи 25% – вода; известковое тесто, а также известковая вода – небольшое количество извести, растворенной в воде. Процесс гашения извести нужно начинать не менее чем за две недели до того, как будут производиться строительные работы, в ином случае полученная смесь может деформироваться. Если добавлять гашеную известь в цементно-песчаный раствор, то он будет иметь лучшие показатели паропроницаемости и прочности.
Использование клея ПВА. Он помогает улучшить адгезивные свойства смеси и придать ей эластичность, что очень важно для оштукатуривания поверхностей.

Моющее средство для посуды или жидкое мыло, которое помогает полученной смеси придать большую эластичность. Добавить его нужно после того, как была влита вода в количестве, не превышающем 100 грамм, в ином случае полученный раствор будет чрезмерно вспененным. Добавка такого средства позволит уложить слой штукатурки ровнее и легче.
Жидкое стекло для улучшения гидроизоляционных свойств, что полезно в приготовлении влагостойкой штукатурки. Такой состав можно использовать для обмазки печей, каминов и даже дымоходов.
Использование сажи или графита помогает окрасить цементную смесь и придать ей иной оттенок.

При помощи добавок можно увеличить количество и самого вещества на выходе, которое кажется ничтожным при единичном замесе, но в одном кубе раствора это будет иметь совсем другие показатели, что даст небольшую экономию средств. Зная, что именно можно добавить в раствор для получения тех или иных характеристик, можно сделать процесс обработки поверхности более комфортным, а результат в разы качественнее.

Советы и рекомендации

При работе с цементно-песчаным раствором важно использовать только чистый инструмент, чтобы никакие остатки от прошлых работ или грязь не попали в готовую смесь. После окончания работ или самого процесса замеса все оборудование также должно быть качественно вымыто. Чтобы части смеси не приставали к рабочим инструментам, важно все время смачивать их при помощи воды.

Готовый раствор после замеса начинает затвердевать и его приходится постоянно мешать. Чтобы избежать этого, можно влить в воду немного моющего средства. Именно этот компонент придает массе пластичности и не дает быстро застыть, что делает работу более комфортной.

Если строительные работы производятся в холодное время или зимой, то для защиты раствора от засыхания и растрескивания в него нужно добавить поташ. С его помощью можно защититься от воздействия низкой температуры, при этом не затратив больших средств. Что касается забутовочной кладки, то для такого раствора не страшен мороз до минус десяти, а в случае необходимости можно также добавить поташ. В условиях холода больше всего проблем с песком, потому как он может замерзнуть. Его рекомендуют хранить в помещениях и при необходимости разогревать.

Вода в случае стройки в холод также используется теплая. С ее помощью можно сделать теплый раствор, который дольше времени будет остывать, а значит, сохранит свои пластичные качества и свойства. В теплой воде легче растворить моющее средство, которое еще дольше продлит рабочую способность цементного раствора.

В каждом типе работ есть свои нюансы и секреты, которые необходимо знать, чтобы быстро и легко справиться с задачей. Цементно-песчаные растворы имеют большую популярность, потому как используются в самых разнообразных видах работ, а значит, любому обывателю или профессионалу приходилось сталкиваться с ним. Успех его применения зависит от того, насколько точно были выдержаны пропорции в приготовлении и была ли соблюдена технология строительных работ.

В этом ролике вас ждет мастер-класс по замесу цементно-песчаного раствора для штукатурки стены.

Руководство по приготовлению раствора

| Carolina.com

Carolina предлагает много типов готовых решений, но некоторые учителя предпочитают создавать свои собственные. Если это вас интересует, продолжайте читать. Это краткое руководство предоставит вам информацию, необходимую для создания ряда решений, обычно используемых в учебных лабораториях.

Давайте рассмотрим некоторые соображения безопасности:

Всегда используйте соответствующие средства индивидуальной защиты (СИЗ) при работе с химическими веществами и приготовлении растворов.Используйте это руководство, чтобы выбрать СИЗ, подходящие для ваших нужд.
Перед использованием дважды прочтите этикетку на химическом веществе. Прочтите его, когда возьмете химикат с полки, и еще раз перед тем, как удалить какое-либо химическое вещество из бутылки.
При использовании концентрированных химикатов для приготовления растворов убедитесь, что вы медленно добавляете более концентрированный раствор к менее концентрированному. Обратный порядок действий может привести к закипанию и разбрызгиванию раствора.

Приготовление раствора

Молярные растворы

Молярность (M) означает количество молей растворенного вещества на литр раствора.Чтобы приготовить 1 М раствор, медленно добавьте соединение 1 формулы на массу в чистую мерную колбу объемом 1 л, наполовину заполненную дистиллированной или деионизированной водой. Дайте составу полностью раствориться, при необходимости осторожно покачивая колбу. Как только растворенное вещество полностью растворится и раствор достигнет комнатной температуры, разбавьте водой до метки. Вставьте пробку и, положив большой палец на пробку и положив руку на горлышко колбы,. переверните колбу несколько раз, чтобы перемешать. Вот пара примеров использования этого метода:

Чтобы приготовить 1 М раствор гидроксида натрия, медленно добавьте 40 г гидроксида натрия к 500 мл дистиллированной или деионизированной воды в мерной колбе объемом 1 л.Когда твердые вещества полностью растворятся и раствор достигнет комнатной температуры, разбавьте до метки, вставьте и закрепите пробку большим пальцем и несколько раз переверните колбу для перемешивания.
Чтобы приготовить 1 М раствор уксусной кислоты, растворите 60,05 г уксусной кислоты в 500 мл дистиллированной или деионизированной воды в мерной колбе объемом 1 л. Поскольку уксусная кислота является жидкостью, ее можно также измерить по объему. Разделите массу кислоты на ее плотность (1,049 г / мл), чтобы определить объем (57.24 мл). Для приготовления раствора используйте 60,05 г или 57,24 мл уксусной кислоты. Осторожно покрутите колбу, чтобы перемешать раствор. Когда раствор достигнет комнатной температуры, разбавьте его до отметки, вставьте и зафиксируйте пробку большим пальцем и несколько раз переверните колбу для перемешивания.

Разведений

При приготовлении разбавления определите требуемый объем и молярную концентрацию полученного раствора. Используйте следующее уравнение, чтобы определить, сколько концентрированного реагента необходимо для приготовления разбавленного раствора,

M _{реагент} × V _{реагент} = M _{разбавление} × V _{разбавление}

, где M — молярность, а V — объем.

Медленно добавьте рассчитанный объем концентрированного реагента в мерную колбу надлежащего размера, наполовину заполненную дистиллированной или деионизированной водой, и встряхните колбу для перемешивания. Когда раствор достигнет комнатной температуры, разбавьте его водой до метки, вставьте и закройте пробку и несколько раз переверните колбу для перемешивания.

Например, какой объем 10 М уксусной кислоты требуется для приготовления 1,0 л 0,50 М уксусной кислоты?

10 M × V _{реагент} = 0.50 M × 1,0 л
V _{реагент} = 0,050 л = 50 мл

Для приготовления 1,0 л 0,50 М уксусной кислоты требуется 50 мл 10 М уксусной кислоты.

Рецепты общих растворов

Для приготовления этих растворов медленно добавьте необходимые ингредиенты в мерную колбу объемом 1 л, наполовину заполненную дистиллированной или деионизированной водой. Дайте ингредиентам полностью раствориться, при необходимости осторожно покачивая колбу. Как только растворенное вещество полностью растворится и раствор достигнет комнатной температуры, разбавьте водой до метки.Вставьте и зафиксируйте пробку и несколько раз переверните колбу для перемешивания.

Каждый реагент в следующей таблице связан с нашим онлайн-каталогом для получения дополнительной информации и удобной покупки. Для жидкостей мы ссылались на размер 500 мл реагента или химиката ACS, упакованного в защитную бутылку с пластиковым покрытием. Для гидроксида натрия мы указали размер химического реагента класса чистоты 500 г. Могут быть доступны другие размеры и сорта. Пожалуйста, обратитесь к нашим каталогам для получения дополнительной информации.

Решите ли вы создавать собственные решения или покупать их у нас в готовом виде, в Carolina вы найдете все, что вам нужно.

Загрузить руководство по подготовке решения

Магазин химикатов

Химический, молярный и массовый процент

Растворы представляют собой однородные (равномерно распределенные) смеси двух или более химических веществ. Растворы могут существовать в виде твердых тел, жидкостей или газов.

Все растворы содержат растворитель и одно или несколько растворенных веществ.Растворитель, часто вода, является наиболее распространенным химическим веществом. Растворенное вещество — это менее распространенные химические вещества.

Создание решений

Как растворять твердые частицы и уменьшать масштабы экспериментов

Для экспериментов вам часто потребуется растворять растворенные вещества в твердой форме, чтобы получить растворы определенной силы (сила измеряется по диссоциации ионов). Планируйте один час на каждые 2-4 раствора, которые вам нужно приготовить. Вам потребуются весы для взвешивания растворенного вещества и градуированный цилиндр для измерения растворителя (если это вода).

Во-первых, определите концентрацию (массовые проценты или молярность, см. Ниже) и количество (миллилитры) раствора, которое вам нужно в лабораторной процедуре. Во-вторых, рассчитайте необходимое количество растворенного вещества в граммах, используя одну из формул, приведенных ниже. Затем взвесьте растворенное вещество и добавьте его в стакан для смешивания. Наконец, измерьте необходимый объем воды в миллилитрах с помощью градуированного цилиндра и добавьте его в стакан. Размешайте раствор, пока все химическое вещество не растворится.

Разбейте твердые куски химического вещества ступкой и пестиком или осторожно раздавив молотком в полиэтиленовом пакете.Химические вещества растворяются быстрее при осторожном нагревании раствора и перемешивании.

Вы можете рассмотреть возможность уменьшения масштаба, когда эксперименты требуют большого количества химикатов. Уменьшение масштаба снижает риски безопасности, химические затраты и удаление отходов.

Большинство экспериментов можно уменьшить, разделив растворенное вещество и растворитель на коэффициент по вашему выбору. Например, эксперимент, требующий 50 г растворителя и 250 мл воды, можно уменьшить в 10 раз, чтобы использовать только 5 г растворителя и 25 мл воды.Вы можете упростить масштабирование, используя мензурки, пробирки и другое измерительное оборудование меньшего размера.

При приготовлении химических растворов всегда используйте соответствующее защитное оборудование.

Как приготовить молярные растворы

Молярные (М) растворы основаны на количестве молей химического вещества в одном литре раствора. Моль состоит из 6,02 × 10 ²³ молекул или атомов. Молекулярный вес (MW) — это вес одного моля химического вещества. Определите молекулярную массу с помощью таблицы Менделеева, добавив атомную массу каждого атома в химическую формулу.

Пример: Для молекулярной массы CaCl ₂ добавьте атомную массу Ca (40,01) к атомной массе двух Cl (2 x 35,45), чтобы получить 110,91 г / моль. Следовательно, 1М раствор CaCl ₂ состоит из 110,91 г CaCl ₂, растворенных в воде, достаточной для приготовления одного литра раствора.

После того, как известна молекулярная масса растворенного вещества, масса химического вещества, которое должно раствориться в растворе для молярного раствора менее 1M, рассчитывается по формуле:

граммов химического вещества = (молярность раствора в моль / литр) x (молекулярная масса химического вещества в г / моль) x (мл раствора) ÷ 1000 мл / литр

Например, чтобы сделать 100 мл 0.1 M раствор CaCl ₂, используйте предыдущую формулу, чтобы узнать, сколько CaCl ₂ вам нужно:

граммов CaCl ₂ = (0,1) x (110,91) x (100) ÷ (1000) = 1,11 г

Теперь вы можете приготовить свой раствор: растворите 1,11 г CaCl ₂ в воде, достаточной для получения 100 мл раствора. Необходимое количество воды будет чуть меньше 100 мл.

Для приготовления молярных растворов используются весы и мерная колба. Процедура приготовления молярного раствора с помощью мерной колбы на 100 мл следующая:

Рассчитайте массу растворенного вещества, необходимую для приготовления 100 мл раствора, используя приведенную выше формулу.
Взвесьте необходимое количество растворенного вещества на весах.
Перенесите растворенное вещество в чистую сухую мерную колбу на 100 мл.
Медленно добавьте дистиллированную воду в мерную колбу. При этом промойте все растворенное вещество на дне колбы. Продолжайте добавлять воду, пока не дойдете до отметки 100 мл на горлышке колбы.
Поместите пробку в колбу и осторожно покрутите колбу, пока все растворенное вещество не растворится.

Если у вас нет мерной колбы, вы можете использовать мерный цилиндр на 100 мл.Просто добавьте растворенное вещество в мерный цилиндр, а затем добавьте дистиллированную воду, пока не достигнете отметки 100 мл на боковой стороне цилиндра.

Как приготовить растворы в процентах по массе

В растворах массовых процентов вес растворенного вещества делится на вес раствора (растворенное вещество + вода) и умножается на 100. Поскольку плотность воды составляет 1 г / мл, формула для расчета количества растворенного вещества, которое должно смешать для получения массового процента раствора составляет:

граммов растворенного вещества = (вес.% Раствора) x (мл воды) ÷ (100 — вес.% Раствора)

В качестве примера, чтобы приготовить 100 мл 10% раствора NaCl (поваренной соли), используйте предыдущую формулу, чтобы узнать, сколько NaCl вам нужно:

граммов NaCl = (10) x (100) ÷ (100-10) = 11.1 г

Теперь вы можете приготовить свой раствор: растворите 11,1 г NaCl в 100 мл воды.

Создайте собственное решение для этих проектов:

Frozen Bubbles

Радужная реакция

Биологический тест на токсичность

Гальваника: ключ с медным покрытием

Глава 7 — Растворы — Химия

Глава 7: Растворы A Стехиометрия ого раствора

7.1 Введение

7.2 типа решений

7.3 Растворимость

7.4 Температура и растворимость

7.5 Влияние давления на растворимость газов: закон Генри

7,6 Твердые гидраты

7.7 Концентрация раствора

7.7.1 Молярность

7.7.2 Количество частей в решениях

7,8 Разведения

7,9 Концентрации ионов в растворе

7.10 Резюме

7.11 Ссылки

7.1 Введение:

Напомним из главы 1, что растворы определяются как гомогенные смеси, которые перемешаны настолько тщательно, что ни один компонент не может наблюдаться независимо от другого. Решения повсюду вокруг нас. Например, воздух — это решение. Если вы живете рядом с озером, рекой или океаном, этот водоем не является чистым H ₂ O, но, скорее всего, является решением.Многие из того, что мы пьем, например газированные напитки, кофе, чай и молоко, являются растворами. Решения — большая часть повседневной жизни. Большая часть химии, происходящей вокруг нас, происходит в растворе. Фактически, большая часть химии, происходящей в нашем собственном организме, происходит в растворах, и многие растворы, такие как раствор лактата Рингера для внутривенного введения, важны для здравоохранения. В нашем понимании химии нам нужно немного разбираться в растворах. В этой главе вы узнаете об особых характеристиках решений, их характеристиках и некоторых их свойствах.

Навыки для развития

Определите эти термины: раствор, растворенное вещество и растворитель.
Различают растворы, смеси и коллоиды.
Опишите различные типы решений.
Различают ненасыщенные, насыщенные и перенасыщенные растворы.

Главный компонент раствора называется растворителем , а второстепенный компонент (ы) называется растворенным веществом . Если оба компонента в растворе составляют 50%, термин «растворенное вещество» может относиться к любому компоненту.Когда газообразный или твердый материал растворяется в жидкости, газ или твердый материал называется растворенным веществом. Когда две жидкости растворяются друг в друге, основной компонент называется растворителем , а второстепенный компонент называется растворенным веществом .

Многие химические реакции протекают в растворах, и растворы также тесно связаны с нашей повседневной жизнью. Воздух, которым мы дышим, жидкости, которые мы пьем, и жидкости в нашем теле — все это решения.Кроме того, нас окружают такие решения, как воздух и вода (в реках, озерах и океанах).

По теме решений мы включаем следующие разделы.

Типы растворов: газообразные, жидкие и твердые растворы в зависимости от состояния раствора.
Стехиометрия раствора: выражение концентрации в различных единицах (масса на единицу объема, моль на единицу объема, процент и доли), расчеты стехиометрии реакции с использованием растворов.
Растворы электролитов: растворы кислот, оснований и солей, в которых растворенные вещества диссоциируют на положительные и отрицательные гидратированные ионы.
Метатезис или обменные реакции: реакция электролитов, приводящая к нейтральным молекулам, газам и твердым веществам.

Решение проблем стехиометрии раствора требует концепций, введенных в стехиометрию в главе 6, которая также обеспечивает основу для обсуждения реакций.

(Вернуться к началу)

7.2 типа решений

В главе 1 вы познакомились с концепцией смеси , которая представляет собой вещество, состоящее из двух или более веществ. Напомним, что смеси могут быть двух типов: гомогенные и гетерогенные, где гомогенные смеси сочетаются настолько тесно, что их можно рассматривать как единое вещество, хотя это не так. Гетерогенные смеси, с другой стороны, неоднородны и имеют участки смеси, которые отличаются от других участков смеси.Гомогенные смеси можно разделить на две категории: коллоиды и растворы. Коллоид — это смесь, содержащая частицы диаметром от 2 до 500 нм. Коллоиды кажутся однородными по своей природе и имеют одинаковый состав, но являются мутными или непрозрачными. Молоко — хороший пример коллоида. Истинные растворы имеют размер частиц типичного иона или небольшой молекулы (от 0,1 до 2 нм в диаметре) и прозрачны, хотя могут быть окрашены. В этой главе основное внимание будет уделено характеристикам истинных решений.

Материал существует в трех состояниях: твердом, жидком и газообразном. Решения также существуют во всех этих состояниях:

Газовые смеси обычно однородны и обычно представляют собой газо-газовые растворы . Для количественной обработки такого типа растворов мы посвятим единицу газам. Атмосфера представляет собой газообразный раствор, состоящий из азота, кислорода, аргона, двуокиси углерода, воды, метана и некоторых других второстепенных компонентов. Некоторые из этих компонентов, такие как вода, кислород и углекислый газ, могут различаться по концентрации в разных местах на Земле в зависимости от таких факторов, как температура и высота над уровнем моря.
Когда молекулы газа, твердого вещества или жидкости диспергированы и смешаны с молекулами жидкости, гомогенные (однородные) состояния называются жидкими растворами . Твердые вещества, жидкости и газы растворяются в жидком растворителе с образованием жидких растворов. В этой главе большая часть химии, которую мы обсудим, происходит в жидких растворах, где вода является растворителем.
Многие сплавы, керамика и полимерные смеси представляют собой твердые растворы . В определенных пределах медь и цинк растворяются друг в друге и затвердевают с образованием твердых растворов, называемых латунью.Серебро, золото и медь образуют множество различных сплавов, уникальных по цвету и внешнему виду. Сплавы и другие твердые растворы важны в мире химии материалов.

(Вернуться к началу)

7.3 Растворимость

Максимальное количество вещества, которое может быть растворено в данном объеме растворителя, называется растворимостью . Часто растворимость в воде выражается в граммах / 100 мл. Раствор, не достигший максимальной растворимости, называется ненасыщенным раствором . Это означает, что к растворителю все еще может быть добавлено больше растворенного вещества, и растворение все равно будет происходить.

Раствор, достигший максимальной растворимости, называется насыщенным раствором . Если в этот момент добавить больше растворенного вещества, оно не растворится в растворе. Вместо этого он останется в осадке в виде твердого вещества на дне раствора. Таким образом, часто можно сказать, что раствор является насыщенным, если присутствует дополнительное растворенное вещество (оно может существовать в виде другой фазы, такой как газ, жидкость или твердое вещество).В насыщенном растворе нет чистого изменения количества растворенного вещества, но система никоим образом не статична. Фактически растворенное вещество постоянно растворяется и откладывается с одинаковой скоростью. Такое явление называется равновесием . Например:

В особых случаях раствор может быть перенасыщенным . Перенасыщенные растворы — это растворы, в которых растворенные вещества растворяются за пределами нормальной точки насыщения.Обычно для создания перенасыщенного раствора требуются такие условия, как повышенная температура или давление. Например, ацетат натрия имеет очень высокую растворимость при 270 К. При охлаждении такой раствор остается растворенным в так называемом метастабильном состоянии . Однако, когда к раствору добавляют кристалл затравки , дополнительное растворенное вещество быстро затвердевает. В процессе кристаллизации выделяется тепло, и раствор становится теплым. Обычные грелки для рук используют этот химический процесс для выработки тепла.

Видео, показывающее кристаллизацию перенасыщенного раствора ацетата натрия. Видео: Школа естественных и математических наук Северной Каролины

Итак, как мы можем предсказать растворимость вещества?

Одна полезная классификация материалов — полярность. Читая о ковалентных и ионных соединениях в главах 3 и 4, вы узнали, что ионные соединения имеют самую высокую полярность, образуя полные катионы и анионы внутри каждой молекулы, поскольку электроны передаются от одного атома к другому.Вы также узнали, что ковалентные связи могут быть полярными или неполярными по своей природе в зависимости от того, разделяют ли атомы, участвующие в связи, электроны неравномерно или поровну, соответственно. Напомним, что по разнице электроотрицательностей можно определить полярность вещества. Обычно ионная связь имеет разность электроотрицательностей 1,8 или выше, тогда как полярная ковалентная связь составляет от 0,4 до 1,8, а неполярная ковалентная связь составляет 0,4 или ниже.

Рисунок 7.1 Диаграмма разности электроотрицательностей. Диаграмма выше является руководством для определения типа связи между двумя разными атомами. Взяв разницу между значениями электроотрицательности для каждого из атомов, участвующих в связи, можно предсказать тип связи и полярность. Обратите внимание, что полный ионный характер достигается редко, однако, когда металлы и неметаллы образуют связи, они называются в соответствии с правилами ионного связывания.

Вещества с нулевой или низкой разностью электроотрицательности, такие как H ₂, O ₂, N ₂, CH ₄, CCl ₄, являются неполярными соединениями , тогда как H ₂ O, NH ₃, CH ₃ OH, NO, CO, HCl, H ₂ S, PH ₃ более высокая разность электроотрицательностей полярных соединений .Обычно соединения, имеющие сходную полярность, растворимы друг в друге. Это можно описать правилом:

Нравится Растворяется Нравится.

Это означает, что вещества должны иметь одинаковые межмолекулярные силы для образования растворов. Когда растворимое растворенное вещество вводится в растворитель, частицы растворенного вещества могут взаимодействовать с частицами растворителя. В случае твердого или жидкого растворенного вещества взаимодействия между частицами растворенного вещества и частицами растворителя настолько сильны, что отдельные частицы растворенного вещества отделяются друг от друга и, окруженные молекулами растворителя, входят в раствор.(Газообразные растворенные вещества уже отделены от составляющих частиц, но концепция окружения частицами растворителя все еще применима.) Этот процесс называется solvatio n и проиллюстрирован на рисунке 7.2. Когда растворителем является вода, вместо сольватации используется слово гидратация .

Обычно полярные растворители растворяют полярные растворенные вещества, тогда как неполярные растворители растворяют неполярные растворенные вещества. В целом процесс растворения зависит от силы притяжения между частицами растворенного вещества и частицами растворителя.Например, вода — это высокополярный растворитель, способный растворять многие ионные соли. На рис. 7.2 показан процесс растворения, в котором вода действует как растворитель для растворения кристаллической соли хлорида натрия (NaCl). Обратите внимание, что когда ионные соединения растворяются в растворителе, они распадаются на свободно плавающие ионы в растворе. Это позволяет соединению взаимодействовать с растворителем. В случае растворения хлорида натрия в воде ион натрия притягивается к частичному отрицательному заряду атома кислорода в молекуле воды, тогда как ион хлорида притягивается к частичным положительным атомам водорода.

Рисунок 7.2: Процесс растворения. Когда ионная соль, такая как хлорид натрия, показанная на (A), вступает в контакт с водой, молекулы воды диссоциируют ионные молекулы хлорида натрия в их ионное состояние, что показано в виде молекулярной модели в (B) твердого тела. кристаллическая решетка хлорида натрия и (C) хлорид натрия, растворенный в водном растворителе. (Фотография хлорида натрия предоставлена Крисом 73).

Многие ионные соединения растворимы в воде, однако не все ионные соединения растворимы.Ионные соединения, растворимые в воде, существуют в растворе в ионном состоянии. На рис. 7.2 вы заметите, что хлорид натрия распадается на ион натрия и ион хлорида по мере растворения и взаимодействия с молекулами воды. В случае ионных соединений, не растворимых в воде, ионы настолько сильно притягиваются друг к другу, что не могут быть разрушены частичными зарядами молекул воды. Следующая таблица может помочь вам предсказать, какие ионные соединения будут растворимы в воде.

Таблица 7.1 Правила растворимости

Диссоциация растворимых ионных соединений придает растворам этих соединений интересное свойство: они проводят электричество. Из-за этого свойства растворимые ионные соединения называют электролитами . Многие ионные соединения полностью диссоциируют и поэтому называются сильными электролитами . Хлорид натрия — пример сильного электролита.Некоторые соединения растворяются, но диссоциируют лишь частично, и растворы таких растворенных веществ могут лишь слабо проводить электричество. Эти растворенные вещества называются слабыми электролитами . Уксусная кислота (CH ₃ COOH), входящая в состав уксуса, является слабым электролитом. Растворенные вещества, которые растворяются в отдельные нейтральные молекулы без диссоциации, не придают своим растворам дополнительную электропроводность и называются неэлектролитами . Полярные ковалентные соединения, такие как столовый сахар (C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁), являются хорошими примерами неэлектролитов .

Термин электролит используется в медицине для обозначения любых важных ионов, растворенных в водном растворе в организме. Важные физиологические электролиты включают Na ⁺, K ⁺, Ca ² ⁺, Mg ² ⁺ и Cl ^—. Спортивные напитки, такие как Gatoraid, содержат комбинации этих ключевых электролитов, которые помогают восполнить потерю электролитов после тяжелой тренировки.

Аналогичным образом решения могут быть получены путем смешивания двух совместимых жидкостей.Жидкость с более низкой концентрацией называется растворенным веществом , , а жидкость с более высокой концентрацией — растворителем . Например, зерновой спирт (CH ₃ CH ₂ OH) представляет собой полярную ковалентную молекулу, которая может смешиваться с водой. Когда два одинаковых раствора помещаются вместе и могут смешиваться в раствор, они считаются смешиваемыми . С другой стороны, жидкости, которые не имеют одинаковых характеристик и не могут смешиваться вместе, называются несмешивающимися .Например, масла, содержащиеся в оливковом масле, такие как олеиновая кислота (C ₁₈ H ₃₄ O ₂), имеют в основном неполярные ковалентные связи, которые не имеют межмолекулярных сил, достаточно сильных, чтобы разорвать водородную связь между молекулы воды. Таким образом, вода и масло не смешиваются и считаются несмешивающимися .

Другие факторы, такие как температура и давление, также влияют на растворимость растворителя. Таким образом, при определении растворимости следует также помнить об этих других факторах.

(Вернуться к началу)

7.4 Температура и растворимость

При рассмотрении растворимости твердых веществ соотношение температуры и растворимости не является простым или предсказуемым. На рис. 7.3 показаны графики растворимости некоторых органических и неорганических соединений в воде в зависимости от температуры. Хотя растворимость твердого вещества обычно увеличивается с повышением температуры, нет простой взаимосвязи между структурой вещества и температурной зависимостью его растворимости.Многие соединения (такие как глюкоза и CH ₃ CO ₂ Na) демонстрируют резкое увеличение растворимости с повышением температуры. Другие (такие как NaCl и K ₂ SO ₄) мало изменяются, а третьи (такие как Li ₂ SO ₄) становятся менее растворимыми с повышением температуры.

Рис. 7.3. Растворимость некоторых неорганических и органических твердых веществ в воде в зависимости от температуры. Растворимость может увеличиваться или уменьшаться с температурой; величина этой температурной зависимости широко варьируется между соединениями.

Изменение растворимости в зависимости от температуры было измерено для широкого диапазона соединений, и результаты опубликованы во многих стандартных справочниках. Химики часто могут использовать эту информацию для разделения компонентов смеси путем фракционной кристаллизации , разделения соединений на основе их растворимости в данном растворителе. Например, если у нас есть смесь 150 г ацетата натрия (CH ₃ CO ₂ Na) и 50 г KBr, мы можем разделить два соединения, растворив смесь в 100 г воды при 80 ° C. а затем медленно охлаждают раствор до 0 ° C.Согласно температурным кривым на рис. 7.3, оба соединения растворяются в воде при 80 ° C, и все 50 г KBr остаются в растворе при 0 ° C. Однако только около 36 г CH ₃ CO ₂ Na растворимо в 100 г воды при 0 ° C, поэтому кристаллизуется примерно 114 г (150 г — 36 г) CH ₃ CO ₂ Na при охлаждении. Затем кристаллы можно отделить фильтрованием. Таким образом, фракционная кристаллизация позволяет нам восстановить около 75% исходного CH ₃ CO ₂ Na в практически чистой форме всего за одну стадию.

Фракционная кристаллизация — распространенный метод очистки таких разнообразных соединений, как показано на рис. 7.3, и от антибиотиков до ферментов. Чтобы методика работала должным образом, интересующее соединение должно быть более растворимым при высокой температуре, чем при низкой температуре, чтобы понижение температуры заставляло его кристаллизоваться из раствора. Кроме того, примеси должны быть на более растворимы на , чем представляющее интерес соединение (как KBr в этом примере), и предпочтительно присутствовать в относительно небольших количествах.

Растворимость газов в жидкостях гораздо более предсказуема. Растворимость газов в жидкостях уменьшается с повышением температуры, как показано на рисунке 7.4. Привлекательные межмолекулярные взаимодействия в газовой фазе практически равны нулю для большинства веществ, поскольку молекулы находятся так далеко друг от друга, когда находятся в газовой форме. Когда газ растворяется, это происходит потому, что его молекулы взаимодействуют с молекулами растворителя. Когда формируются эти новые силы притяжения, выделяется тепло. Таким образом, если к системе добавляется внешнее тепло, оно преодолевает силы притяжения между газом и молекулами растворителя и снижает растворимость газа.

Рис. 7.4 Зависимость растворимости нескольких обычных газов в воде от температуры при парциальном давлении 1 атм. Растворимость газов уменьшается с повышением температуры.

Уменьшение растворимости газов при более высоких температурах имеет как практические, так и экологические последствия. Любой, кто регулярно кипятит воду в чайнике или электрочайнике, знает, что внутри накапливается белый или серый налет, который в конечном итоге необходимо удалить.То же явление происходит в гораздо большем масштабе в гигантских котлах, используемых для подачи горячей воды или пара для промышленных применений, где это называется «котельная накипь», — осадок, который может серьезно снизить пропускную способность труб горячего водоснабжения ( Рисунок 7.5). Проблема не только в современном мире: акведуки, построенные римлянами 2000 лет назад для транспортировки холодной воды из альпийских регионов в более теплые и засушливые регионы на юге Франции, были забиты аналогичными отложениями. Химический состав этих отложений умеренно сложен, но движущей силой является потеря растворенного диоксида углерода (CO ₂) из раствора.Жесткая вода содержит растворенные ионы Ca ²⁺ и HCO ₃ ^— (бикарбонат). Бикарбонат кальция [Ca (HCO ₃) ₂] довольно растворим в воде, но карбонат кальция (CaCO ₃) совершенно нерастворим. Раствор бикарбонат-ионов может реагировать с образованием диоксида углерода, карбонат-иона и воды:

2HCO ₃ ^— (водн.) → CO ₂ ^2- (водн.) + H ₂ O (л) + CO ₂ (водн.)

Нагревание раствора снижает растворимость CO ₂, который уходит в газовую фазу над раствором.В присутствии ионов кальция ионы карбоната осаждаются в виде нерастворимого карбоната кальция, основного компонента накипи в котле.

Рисунок 7.5 Весы котла в водопроводной трубе. Отложения карбоната кальция (CaCO ₃) в трубах горячего водоснабжения могут значительно снизить пропускную способность труб. Эти отложения, называемые котельной накипью, образуются, когда растворенный CO ₂ переходит в газовую фазу при высоких температурах.

В разделе тепловое загрязнение озерная или речная вода, которая используется для охлаждения промышленного реактора или электростанции, возвращается в окружающую среду при более высокой температуре, чем обычно.Из-за пониженной растворимости O ₂ при более высоких температурах (рис. 7.4) более теплая вода содержит меньше растворенного кислорода, чем вода, когда она попадала в растение. Рыбы и другие водные организмы, которым для жизни необходим растворенный кислород, могут буквально задохнуться, если концентрация кислорода в их среде обитания будет слишком низкой. Поскольку теплая, обедненная кислородом вода менее плотная, она имеет тенденцию плавать на поверхности более холодной, плотной и богатой кислородом воды в озере или реке, образуя барьер, препятствующий растворению атмосферного кислорода.В конце концов, если проблему не устранить, можно задохнуться даже в глубоких озерах. Кроме того, большинство рыб и других водных организмов, не являющихся млекопитающими, хладнокровны, а это означает, что температура их тела такая же, как температура окружающей среды. Температура, значительно превышающая нормальный диапазон, может привести к тяжелому стрессу или даже смерти. Системы охлаждения для электростанций и других объектов должны быть спроектированы таким образом, чтобы свести к минимуму любые неблагоприятные воздействия на температуру окружающих водоемов.На северо-западе Тихого океана популяции лососевых чрезвычайно чувствительны к изменениям температуры воды. Для этой популяции оптимальная температура воды составляет от 12,8 до 17,8 ^° ° C (55-65 ^° ° F). Помимо пониженного уровня кислорода, популяции лосося гораздо более восприимчивы к болезням, хищничеству и паразитарным инфекциям при более высоких температурах воды. Таким образом, тепловое загрязнение и глобальное изменение климата создают реальные проблемы для выживания и сохранения этих видов.Для получения дополнительной информации о влиянии повышения температуры на популяции лососевых посетите Focus Publication штата Вашингтон.

Аналогичный эффект наблюдается в повышении температуры водоемов, таких как Чесапикский залив, крупнейший эстуарий в Северной Америке, причиной которого является глобальное потепление. На каждые 1,5 ° C, которые нагревает вода в заливе, способность воды растворять кислород уменьшается примерно на 1,1%. Многие морские виды, находящиеся на южной границе своего распространения, переместили свои популяции дальше на север.В 2005 году угорь, который является важным местом обитания рыб и моллюсков, исчез на большей части залива после рекордно высоких температур воды. Предположительно, снижение уровня кислорода уменьшило популяцию моллюсков и других фильтраторов, что затем уменьшило пропускание света, что позволило угрям расти. Сложные взаимоотношения в экосистемах, таких как Чесапикский залив, особенно чувствительны к колебаниям температуры, вызывающим ухудшение качества среды обитания.

(Вернуться к началу)

7.5 Влияние давления на растворимость газов: закон Генри

Внешнее давление очень мало влияет на растворимость жидкостей и твердых тел. Напротив, растворимость газов увеличивается с увеличением парциального давления газа над раствором. Эта точка проиллюстрирована на рисунке 7.6, где показано влияние повышенного давления на динамическое равновесие, которое устанавливается между молекулами растворенного газа в растворе и молекулами в газовой фазе над раствором.Поскольку концентрация молекул в газовой фазе увеличивается с увеличением давления, концентрация растворенных молекул газа в растворе в состоянии равновесия также выше при более высоких давлениях.

Рис. 7.6. Модель, показывающая, почему растворимость газа увеличивается при увеличении парциального давления при постоянной температуре. (a) Когда газ входит в контакт с чистой жидкостью, некоторые молекулы газа (пурпурные сферы) сталкиваются с поверхностью жидкости и растворяются.Когда концентрация растворенных молекул газа увеличилась так, что скорость, с которой молекулы газа уходят в газовую фазу, была такой же, как скорость, с которой они растворяются, было установлено динамическое равновесие, как показано здесь. (б) Увеличение давления газа увеличивает количество молекул газа в единице объема, что увеличивает скорость, с которой молекулы газа сталкиваются с поверхностью жидкости и растворяются. (c) По мере того, как дополнительные молекулы газа растворяются при более высоком давлении, концентрация растворенного газа увеличивается до тех пор, пока не установится новое динамическое равновесие.

Взаимосвязь между давлением и растворимостью газа количественно описывается законом Генри, названным в честь его первооткрывателя, английского врача и химика Уильяма Генри (1775–1836):

C = кП

, где C — концентрация растворенного газа в состоянии равновесия, P — парциальное давление газа, а k — константа закона Генри , которая должна определяться экспериментально для каждой комбинации газа, растворителя, и температура.Хотя концентрацию газа можно выразить в любых удобных единицах, мы будем использовать исключительно молярность. Таким образом, единицами измерения постоянной закона Генри являются моль / (л · атм) = М / атм. Значения констант закона Генри для растворов нескольких газов в воде при 20 ° C приведены в таблице 7.2

Видеоурок по закону Генри от Академии Кана

Все материалы Khan Academy доступны бесплатно на сайте www.khanacademy.org

Как данные в таблице 7.2 демонстрируют, что концентрация растворенного газа в воде при заданном давлении сильно зависит от ее физических свойств. Для ряда родственных веществ дисперсионные силы Лондона возрастают с увеличением молекулярной массы. Таким образом, среди элементов группы 18 константы закона Генри плавно возрастают от He до Ne и до Ar. Из таблицы также видно, что O ₂ почти в два раза растворимее, чем N ₂. Хотя силы лондонской дисперсии слишком слабы, чтобы объяснить такую большую разницу, O ₂ является парамагнетиком и, следовательно, более поляризуемым, чем N ₂, что объясняет его высокую растворимость.(Примечание: когда вещество парамагнитно , оно очень слабо притягивается полюсами магнита, но не сохраняет никакого постоянного магнетизма).

Таблица 7.2 Константы закона Генри для выбранных газов в воде при 20 ° C

Парциальное давление газа можно выразить как концентрацию, записав закон Генри как P _газ = C / k. Это важно во многих аспектах жизни, включая медицину, где обычно измеряются газы крови, такие как кислород и углекислый газ.Поскольку парциальное давление и концентрация прямо пропорциональны, если парциальное давление газа изменяется, а температура остается постоянной, новую концентрацию газа в жидкости можно легко рассчитать, используя следующее уравнение:

Где C ₁ и P ₁ — соответственно концентрация и парциальное давление газа в исходном состоянии, а C ₂ и P ₂ — концентрация и парциальное давление, соответственно, газа в конечном состоянии.Например:

Практическая задача: Концентрация CO ₂ в растворе составляет 0,032 М при 3,0 атм. Какова концентрация CO ₂ при давлении 5,0 атм?

Решение: Чтобы решить эту проблему, сначала мы должны определить, что мы хотим найти. Это концентрация CO ₂ при давлении 5,0 атм. Эти два значения представляют собой C ₂ = ?? и P ₂ = 5.0 атм. На этом этапе будет проще всего изменить приведенное выше уравнение, чтобы найти C ₂ . Далее нам нужно определить начальные условия: C ₁ = 0,032 M и P ₁ = 3,0 атм. Затем мы можем подставить эти значения в уравнение и решить для C ₂ :

Газы, которые химически реагируют с водой, такие как HCl и другие галогениды водорода, H ₂ S и NH ₃, не подчиняются закону Генри; все эти газы гораздо более растворимы, чем предсказывает закон Генри.Например, HCl реагирует с водой с образованием H ⁺ (водный) и Cl ^— (водный), , а не растворенных молекул HCl, и его диссоциация на ионы приводит к гораздо более высокой растворимости, чем ожидалось для нейтральной молекулы. В целом газы, вступающие в реакцию с водой, не подчиняются закону Генри.

Обратите внимание на узор

Закон Генри имеет важные приложения. Например, пузырьки CO ₂ образуются, как только открывается газированный напиток, потому что напиток был разлит под CO ₂ при давлении более 1 атм.При открытии бутылки давление CO ₂ над раствором быстро падает, и часть растворенного газа улетучивается из раствора в виде пузырьков. Закон Генри также объясняет, почему аквалангисты должны быть осторожны, чтобы медленно всплывать на поверхность после погружения, если они дышат сжатым воздухом. При более высоком давлении под водой во внутренних жидкостях дайвера растворяется больше N ₂ из воздуха. Если дайвер всплывает слишком быстро, быстрое изменение давления вызывает образование мелких пузырьков N ₂ по всему телу, состояние, известное как «изгибы».Эти пузырьки могут блокировать кровоток по мелким кровеносным сосудам, вызывая сильную боль и в некоторых случаях даже смертельный исход.

Из-за низкой константы закона Генри для O ₂ в воде уровни растворенного кислорода в воде слишком низки для удовлетворения энергетических потребностей многоклеточных организмов, включая человека. Чтобы увеличить концентрацию O ₂ во внутренних жидкостях, организмы синтезируют хорошо растворимые молекулы-носители, которые обратимо связывают O ₂. Например, красные кровяные тельца человека содержат белок, называемый гемоглобином, который специфически связывает O ₂ и облегчает его транспортировку из легких в ткани, где он используется для окисления молекул пищи с целью получения энергии.Концентрация гемоглобина в нормальной крови составляет около 2,2 мМ, и каждая молекула гемоглобина может связывать четыре молекулы O ₂. Хотя концентрация растворенного O ₂ в сыворотке крови при 37 ° C (нормальная температура тела) составляет всего 0,010 мМ, общая концентрация растворенного O ₂ составляет 8,8 мМ, что почти в тысячу раз больше, чем было бы возможно без гемоглобина. Синтетические переносчики кислорода на основе фторированных алканов были разработаны для использования в качестве экстренной замены цельной крови.В отличие от донорской крови, эти «кровезаменители» не требуют охлаждения и имеют длительный срок хранения. Их очень высокие константы закона Генри для O ₂ приводят к концентрации растворенного кислорода, сравнимой с таковой в нормальной крови.

(Вернуться к началу)

7,6 Твердые гидраты:

Некоторые ионные твердые вещества принимают небольшое количество молекул воды в свою кристаллическую решетку и остаются в твердом состоянии.Эти твердые вещества называются твердыми гидратами . Твердые гидраты содержат молекулы воды, объединенные в определенном соотношении в качестве неотъемлемой части кристалла, которые либо связаны с металлическим центром, либо кристаллизовались с комплексом металла. Сообщается также, что такие гидраты содержат кристаллизационной воды или гидратной воды .

Ярким примером является хлорид кобальта (II), который при гидратации меняет цвет с синего на красный и поэтому может использоваться в качестве индикатора воды.

Рис. 7.7: Хлорид кобальта как пример твердого гидрата. Безводный хлорид кобальта (вверху слева) и его структура кристаллической решетки (внизу слева) по сравнению с гексагидратом хлорида кобальта (вверху справа) и его кристаллическая решетка (внизу справа). Обратите внимание, что молекулы воды, показанные красным (кислород) и белым (водород), интегрированы в кристаллическую решетку хлорида кобальта (II), показанного синим (кобальт) и зеленым (хлорид), в зависимости от полярности. Частично отрицательные атомы кислорода притягиваются к положительно заряженному кобальту, а частично положительные атомы водорода притягиваются к отрицательно заряженным ионам хлорида.Изображения предоставлены Wikipedia Commons (вверху слева и внизу слева), Benjah-bmm27 (вверху справа) и Smokefoot (внизу справа)

Обозначение, используемое для представления твердого гидрата: « гидратированное соединение ⋅ n H ₂ O », где n — количество молекул воды на формульную единицу соли. n обычно является низким целым числом, хотя возможны дробные значения. Например, в моногидрате n равно единице, а в гексагидрате n равно 6.В примере на рис. 7.7 гидратированный хлорид кобальта будет обозначен: «хлорид кобальта (II) 6 H ₂ O». Числовые префиксы греческого происхождения, которые используются для обозначения твердых гидратов:

Hemi — 1/2
моно — 1
Сескви — 1½
Ди — 2
Три — 3
Тетра — 4
Пента — 5
Hexa — 6
Hepta — 7
Окта — 8
Нона — 9
дека — 10
ундека — 11
Додека — 12

Гидрат, потерявший воду, называется ангидридом ; оставшуюся воду, если она есть, можно удалить только при очень сильном нагревании.Вещество, не содержащее воды, обозначается как безводное . Некоторые безводные соединения настолько легко гидратируются, что вытягивают воду из атмосферы и становятся гидратированными. Эти вещества гигроскопичны, и могут использоваться как осушители или осушители .

(Вернуться к началу)

7.7 Концентрация раствора

В химии концентрация определяется как содержание компонента, деленное на общий объем смеси.Все мы качественно представляем, что подразумевается под концентрацией . Любой, кто варил растворимый кофе или лимонад, знает, что слишком много порошка дает сильно ароматизированный и высококонцентрированный напиток, тогда как слишком мало приводит к разбавленному раствору, который может быть трудно отличить от воды. Количественно концентрация раствора описывает количество растворенного вещества, которое содержится в определенном количестве этого раствора. Знание концентрации растворенных веществ важно для контроля стехиометрии реагентов для реакций, протекающих в растворе, и имеет решающее значение для многих аспектов нашей жизни, от измерения правильной дозы лекарства до обнаружения химических загрязнителей, таких как свинец и мышьяк.Химики используют множество разных способов определения концентраций. В этом разделе мы рассмотрим наиболее распространенные способы представления концентрации раствора. К ним относятся: молярность и количество частей на раствор.

7.7.1 Молярность

Наиболее распространенной единицей концентрации является молярность , которая также является наиболее полезной для расчетов, включающих стехиометрию реакций в растворе. Молярность (M) раствора — это количество молей растворенного вещества, присутствующего точно в 1 л раствора.

Таким образом, единицами молярности являются моль на литр раствора (моль / л), сокращенно М. Обратите внимание, что указанный объем является общим объемом раствора и включает как растворенное вещество, так и растворитель. Например, водный раствор, который содержит 1 моль (342 г) сахарозы в достаточном количестве воды, чтобы получить конечный объем 1,00 л, имеет концентрацию сахарозы 1,00 моль / л или 1,00 М. В химических обозначениях квадратные скобки вокруг названия или формула растворенного вещества представляет собой концентрацию растворенного вещества.Итак

[сахароза] = 1,00 M

читается как «концентрация сахарозы 1,00 молярная». Приведенное выше уравнение можно использовать для расчета количества растворенного вещества, необходимого для получения любого количества желаемого раствора.

Пример проблемы:

Рассчитайте количество молей гидроксида натрия (NaOH), необходимое для получения 2,50 л 0,100 M NaOH.

Дано: (1) идентичность растворенного вещества = NaOH, (2) объем = 2,50 л и (3) молярность раствора = 0.100 моль / л (Примечание: при вычислении задач всегда записывайте единицы молярности как моль / л, а не М. Это позволит вам отменить единицы при выполнении расчета.)

Запрошено: количество растворенного вещества в молях

Стратегия: (1) Измените приведенное выше уравнение, чтобы найти желаемую единицу, в данном случае молей. (2) Дважды проверьте все единицы в уравнении и убедитесь, что они совпадают. Выполните все необходимые преобразования, чтобы единицы совпадали. (3) Введите значения соответствующим образом и выполните математические вычисления.

Решение:

(1) Измените приведенное выше уравнение, чтобы найти количество молей.

(2) Еще раз проверьте все единицы в уравнении и убедитесь, что они совпадают.

Приведенные значения для этого уравнения: объем 2,50 л и молярность 0,100 моль / л. Единицы объема для обоих этих чисел указаны в литрах (L) и, следовательно, совпадают. Следовательно, никаких преобразований производить не нужно.

(3) Введите значения соответствующим образом и выполните математические вычисления.

Приготовление растворов

Обратите внимание, что в приведенном выше примере у нас все еще недостаточно информации, чтобы фактически приготовить раствор в лаборатории. Не существует оборудования, которое могло бы измерить количество молей вещества. Для этого нам нужно преобразовать количество молей образца в количество граммов, представленное этим числом. Затем мы можем легко использовать весы для взвешивания количества вещества, необходимого для приготовления раствора.В приведенном выше примере:

Чтобы фактически приготовить раствор, обычно растворяют растворенное вещество в небольшом количестве растворителя, а затем, когда растворенное вещество растворяется, конечный объем может быть доведен до 2,50 л. Если вы добавляете 10 г NaOH напрямую до 2,50 л конечный объем будет больше 2,50 л, а концентрация раствора будет меньше 0,100 М. Помните, что конечный объем должен включать как растворенное вещество, так и растворитель.

На рисунке 7.8 показана процедура приготовления раствора дигидрата хлорида кобальта (II) в этаноле.Обратите внимание, что объем растворителя не указан. Поскольку растворенное вещество занимает пространство в растворе, необходимый объем растворителя на меньше, чем на желаемый общий объем раствора.

Рисунок 7.8: Приготовление раствора известной концентрации с использованием твердого вещества. Чтобы приготовить раствор, сначала добавьте в колбу часть растворителя. Затем взвесьте необходимое количество растворенного вещества и медленно добавьте его к растворителю.После растворения в растворителе объем раствора можно довести до конечного объема раствора. Для показанной мерной колбы это обозначено черной линией на горловине колбы. В данном случае это 500 мл раствора. Мерные колбы бывают разных размеров, чтобы вместить разные объемы раствора. Градуированные цилиндры также можно использовать для точного доведения раствора до конечного объема. Другая стеклянная посуда, включая химические стаканы и колбы Эрленмейера, недостаточно точна для большинства решений.

Пример расчета молярности

Раствор на рисунке 7.8 содержит 10,0 г дигидрата хлорида кобальта (II), CoCl ₂ · 2H ₂ O, в этаноле, достаточном для приготовления ровно 500 мл раствора. Какова молярная концентрация CoCl ₂ · 2H ₂ O?

Дано: масса растворенного вещества и объем раствора

Запрошено: концентрация (M)

Стратегия:

1.Мы знаем, что молярность равна 9000 моль / литр.

2. Чтобы вычислить молярность, нам нужно выразить:

масса в виде родинок
объем в литрах
Подставьте оба в уравнение выше и вычислите

Решение:

Преобразование массы в моль. Мы можем использовать молярную массу для перевода граммов CoCl ₂ · 2H ₂ O в моль.

Молярная масса CoCl ₂ · 2H ₂ O составляет 165.87 г / моль (включая две молекулы воды, поскольку они являются частью структуры кристаллической решетки этого твердого гидрата!)

2. Перевести объем в литры

3. Подставьте значения в уравнение полярности:

7.7.2 Количество частей в решениях

В потребительском и промышленном мире наиболее распространенный метод выражения концентрации основан на количестве растворенного вещества в фиксированном количестве раствора.Упомянутые здесь «количества» могут быть выражены в массе, в объеме или в обоих (т. Е. массой растворенного вещества в данном объеме раствора). Чтобы различать эти возможности, сокращения (m / м), (об / об) и (м / об).

В большинстве прикладных областей химии часто используется мера (м / м), тогда как в клинической химии обычно используется (м / м) с массой , выраженной в граммах, и объемом в мл.

Один из наиболее распространенных способов выражения таких концентраций как « частей на 100 », который мы все знаем как « процентов ».« Cent » — это префикс латинского происхождения, относящийся к числу 100
(L. centum ), как в столетии или столетии . Он также обозначает 1/100 (от L. centesimus ), как сантиметр и денежная единица цент . Процентные растворы определяют количество растворенного вещества, которое растворено в количестве раствора, умноженное на 100. Процентные растворы могут быть выражены в единицах массы растворенного вещества на массу раствора (м / м%) или массы растворенного вещества на объем раствора (м / об.%) или объем растворенного вещества на объем раствора (об. / об.%).При создании процентного раствора важно указать, какие единицы измерения используются, чтобы другие также могли правильно принять решение. Также помните, что раствор представляет собой сумму как растворителя, так и растворенного вещества, когда вы выполняете расчет процентов.

Раствор = Раствор + Растворитель

Таким образом, при вычислении процентных решений можно использовать следующее уравнение:

Пример 1:

В качестве примера, раствор этанола в воде с концентрацией 7,0% об. / Об. Должен содержать 7 мл этанола в общем количестве 100 мл раствора.Сколько воды в растворе?

В этой задаче мы знаем, что:

Раствор = Раствор + Растворитель

Таким образом, мы можем ввести значения, а затем найти неизвестное.

100 мл = 7 мл + X мл растворителя (в данном случае вода)

переместив 7 на другую сторону, мы увидим, что:

100 мл — 7 мл = 93 мл H ₂ O

Пример 2

Какое (м / об)% раствора, если 24.0 г сахарозы растворяют в общем растворе 243 мл?

Пример 3

Сколько граммов NaCl требуется для приготовления 625 мл 13,5% раствора?

Для более разбавленных растворов используются доли на миллион (10 ⁶ ppm) и доли на миллиард (10 ⁹; ppb). Эти термины широко используются для обозначения количества следов загрязняющих веществ в окружающей среде.

Одинаковые процентные («части на сотню») единицы, ppm и ppb могут быть определены в единицах массы, объема или смешанных единиц массы-объема.Также существуют единицы ppm и ppb, определяемые по количеству атомов и молекул.

Массовые определения ppm и ppb приведены здесь:

Как ppm, так и ppb являются удобными единицами измерения концентраций загрязняющих веществ и других микропримесей в воде. Концентрации этих загрязнителей обычно очень низкие в очищенных и природных водах, и их уровни не могут превышать относительно низкие пороговые значения концентрации, не вызывая неблагоприятных последствий для здоровья и дикой природы.Например, EPA определило, что максимально безопасный уровень фторид-иона в водопроводной воде составляет 4 ppm. Встроенные фильтры для воды предназначены для снижения концентрации фторида и некоторых других незначительных примесей в водопроводной воде (рис. 7.9).

Рисунок 7.9. (a) В некоторых районах следовые концентрации загрязняющих веществ могут сделать нефильтрованную водопроводную воду небезопасной для питья и приготовления пищи. (b) Встроенные фильтры для воды снижают концентрацию растворенных веществ в водопроводной воде.(кредит А: модификация работы Дженн Дарфи; кредит б: модификация работы «Вастатепаркстафф» / Wikimedia commons

При сообщении о загрязнителях, таких как свинец, в питьевой воде, концентрации ppm и ppb часто указываются в смешанных единицах измерения массы / объема. Это может быть очень полезно, поскольку нам легче думать о воде с точки зрения ее объема, а не массы. Кроме того, плотность воды составляет 1,0 г / мл или 1,0 мг / 0,001 мл, что упрощает преобразование между двумя единицами измерения.Например, если мы обнаружим, что содержание свинца в воде составляет 4 ppm, это будет означать, что есть:

7,74 Эквиваленты

Концентрации ионных растворенных веществ иногда выражаются в единицах, называемых эквивалентами (уравнение). Один эквивалент равен 1 моль положительного или отрицательного заряда. Таким образом, 1 моль / л Na ⁺ (водн.) Также равно 1 экв. / Л, потому что натрий имеет заряд 1+. Раствор ионов Ca ² ⁺ (водн.) С концентрацией 1 моль / л имеет концентрацию 2 экв / л, потому что кальций имеет заряд 2+.Разбавленные растворы могут быть выражены в миллиэквивалентах (мэкв.) — например, общая концентрация плазмы крови человека составляет около 150 мэкв / л.

В более формальном определении эквивалент — это количество вещества, необходимое для выполнения одного из следующих действий:

реагирует или поставляет один моль ионов водорода (H ⁺) в кислотно-основной реакции
реагирует или поставляет один моль электронов в окислительно-восстановительной реакции.

Согласно этому определению, эквивалент — это количество молей иона в растворе, умноженное на валентность этого иона.Если 1 моль NaCl и 1 моль CaCl ₂ растворяются в растворе, в этом растворе содержится 1 экв. Na, 2 экв. Ca и 3 экв. Cl. (Валентность кальция равна 2, поэтому для этого иона у вас есть 1 моль и 2 эквивалента.)

(Вернуться к началу)

7,8 Разведения

Раствор желаемой концентрации также можно приготовить путем разбавления небольшого объема более концентрированного раствора дополнительным растворителем. Для этой цели часто используется основной раствор, который представляет собой приготовленный раствор известной концентрации.Разбавление основного раствора предпочтительнее при приготовлении растворов с очень слабой концентрацией, потому что альтернативный метод, взвешивание крошечных количеств растворенного вещества, может быть трудным для выполнения с высокой степенью точности. Разбавление также используется для приготовления растворов из веществ, которые продаются в виде концентрированных водных растворов, таких как сильные кислоты.

Процедура приготовления раствора известной концентрации из основного раствора показана на рисунке 7.10. Это требует расчета желаемого количества растворенного вещества в конечном объеме более разбавленного раствора, а затем расчета объема исходного раствора, который содержит это количество растворенного вещества.Помните, что при разбавлении данного количества исходного раствора растворителем , а не изменяет количество присутствующего растворенного вещества, изменяется только объем раствора. Таким образом, соотношение между объемом и концентрацией исходного раствора и объемом и концентрацией желаемого разбавленного раствора может быть выражено математически как:

где M _s — концентрация основного раствора, V _s — объем основного раствора, M _d — концентрация разбавленного раствора, а V _d — объем разбавленного раствора. .

Рисунок 7.10 Приготовление раствора известной концентрации путем разбавления исходного раствора. (a) Объем ( V _s), содержащий желаемое количество растворенного вещества (M _s), измеряют из исходного раствора известной концентрации. (b) Отмеренный объем исходного раствора переносят во вторую мерную колбу. (c) Измеренный объем во второй колбе затем разбавляется растворителем до объемной отметки [( V _s) (M _s) = ( V _d) (M _d). ].

Пример расчета разбавления

Какой объем 3,00 М исходного раствора глюкозы необходим для приготовления 2500 мл 0,400 М раствора?

Дано: объем и молярность разбавленного раствора и молярность исходного раствора

Запрошено: объем основного раствора

Стратегия и решение:

Для задач разбавления, если вам известны 3 переменные, вы можете решить для 4-й переменной.

Начните с перестановки уравнения, чтобы найти переменную, которую вы хотите найти. В этом случае вы хотите найти объем основного раствора, В _с

2. Затем убедитесь, что одинаковые термины имеют одинаковые единицы измерения. Например, Md и Ms являются концентрациями, поэтому для проведения расчетов они должны быть в одной и той же единице (в данном случае они оба указаны в молярности). Если бы концентрации были разными, скажем, один был дан в молярности, а другой в процентах, или один был в молярности, а другой был в миллимолярности, один из терминов нужно было бы преобразовать, чтобы они совпадали.Таким образом, единицы будут отменены, и в этом случае вы останетесь с единицами громкости.

3. Наконец, заполните уравнение с известными значениями и вычислите окончательный ответ.

Обратите внимание, что если требуется 333 мл исходного раствора, вы также можете рассчитать количество растворителя, необходимое для окончательного разбавления. (Общий объем — объем исходного раствора = объем растворителя, необходимый для окончательного разбавления. В этом случае 2500 мл — 333 мл = 2167 мл воды, необходимой для окончательного разбавления (это следует делать в мерном цилиндре или мерной колбе). .

(Вернуться к началу)

7,9 Концентрации ионов в растворе

До сих пор мы обсуждали концентрацию всего раствора в терминах общего растворенного вещества, деленного на объем раствора. Давайте более подробно рассмотрим, что это означает при рассмотрении ионных и ковалентных соединений. Когда ионные соединения растворяются в растворе, они распадаются до своего ионного состояния.Катионы и анионы связываются с полярными молекулами воды. Напомним, что растворы, содержащие ионы, называются электролитами из-за их способности проводить электричество. Например, дихромат аммония (NH ₄) ₂ Cr ₂ O ₇ представляет собой ионное соединение, которое содержит два иона NH ₄ ⁺ и один Cr ₂ O ₇ ²⁻ иона на формульную единицу. Как и другие ионные соединения, это сильный электролит, который диссоциирует в водном растворе с образованием гидратированных ионов NH ₄ ⁺ и Cr ₂ O ₇ ^2-.Если мы рассмотрим это решение математически, мы увидим, что для каждой молекулы дихромата аммония, которая растворяется, образуются три результирующих иона (два иона NH ₄ ⁺ и один Cr ₂ O ₇ ^2- ион). Это также можно представить в более крупном молярном масштабе. Когда 1 моль (NH ₄) ₂ Cr ₂ O ₇ растворяется, получается 3 моля ионов (1 моль Cr ₂ O ₇ ^2- анионов и 2 моль катионов NH ₄ ⁺) в растворе (рисунок 7.11). Чтобы обсудить взаимосвязь между концентрацией раствора и результирующим количеством ионов, используется термин эквивалентов .

Один эквивалент определяется как количество ионного соединения, которое обеспечивает 1 моль электрического заряда (+ или -). Он рассчитывается путем деления молярности раствора на общий заряд, созданный в растворе.

Рис. 7.11 Растворение 1 моля ионного соединения. Растворение 1 моля формульных единиц дихромата аммония в воде дает 1 моль анионов Cr ₂ O ₇ ^2- и 2 моль катионов NH ₄ ⁺. (Молекулы воды не показаны с молекулярной точки зрения для ясности.)

Когда мы проводим химическую реакцию с использованием раствора соли, такого как дихромат аммония, нам необходимо знать концентрацию каждого иона, присутствующего в растворе. Если раствор содержит 1,43 M (NH ₄) ₂ Cr ₂ O ₇, то концентрация Cr ₂ O ₇ ^2- также должна быть 1.43 M, потому что на формульную единицу приходится один ион Cr ₂ O ₇ ^2-. Однако на формульную единицу приходится два иона NH ₄ ⁺, поэтому концентрация ионов NH ₄ ⁺ составляет 2 × 1,43 М = 2,86 М. Поскольку каждая формульная единица (NH ₄) ₂ Cr ₂ O ₇ при растворении в воде образует три иона (2NH ₄ ⁺ + 1Cr ₂ O ₇ ^2-), общая концентрация ионов в решение 3 × 1.43 M = 4,29 M. Эквивалентное значение (NH ₄) ₂ Cr ₂ O ₇ затем можно рассчитать, разделив 1,43 M на 4,29 M, получив 0,333 эквивалента. Таким образом, для (NH ₄) ₂ Cr ₂ O ₇ растворение 0,333 моля соединения даст 1 моль ионов в растворе.

Пример 1
Каковы концентрации всех ионных частиц, полученных из растворенных веществ в этих водных растворах?
0.21 М NaOH
3,7 M (CH ₃) CHOH
0,032 M In (NO ₃) ₃
Дано: молярность
Запрошено: концентраций
Стратегия:
A Классифицируйте каждое соединение как сильный электролит или как неэлектролит.
B Если соединение неэлектролит, его концентрация такая же, как молярность раствора. Если соединение является сильным электролитом, определите количество каждого иона, содержащегося в одной формульной единице.Найдите концентрацию каждого вида, умножив количество каждого иона на молярность раствора.
Решение:
1. 0,21 М NaOH
A Гидроксид натрия — это ионное соединение, которое является сильным электролитом (и сильным основанием) в водном растворе:
B Поскольку каждая формульная единица NaOH производит один ион Na ⁺ и один ион OH ^—, концентрация каждого иона такая же, как концентрация NaOH: [Na ⁺] = 0.21 M и [OH ^—] = 0,21
2. 3,7 M (CH ₃) CHOH
A Формула (CH ₃) ₂ CHOH представляет собой 2-пропанол (изопропиловый спирт) и содержит группу –OH, поэтому это спирт. Напомним из раздела 4.1 «Водные растворы», что спирты — это ковалентные соединения, которые растворяются в воде с образованием растворов нейтральных молекул. Таким образом, спирты не являются электролитами
B Таким образом, единственными растворенными веществами в растворе являются (CH ₃) ₂ молекулы CHOH, поэтому [(CH ₃) ₂ CHOH] = 3.7 м
3. 0,032 M дюйм (NO ₃) ₃
A Нитрат индия — это ионное соединение, которое содержит ионы In ³⁺ и ионы NO ₃ ^—, поэтому мы ожидаем, что он будет вести себя как сильный электролит в водном растворе
B Одна формульная единица In (NO ₃) ₃ дает один ион In ³⁺ и три иона NO ₃ ^—, поэтому 0,032 M In (NO ₃) ₃ раствор содержит 0.032 M In ³⁺ и 3 × 0,032 M = 0,096 M NO ₃ ^—, то есть [In ³⁺] = 0,032 M и [NO ₃ ^—] = 0,096 M
(Вернуться к началу)
7.10 Резюме
Чтобы убедиться, что вы понимаете материал этой главы, вам следует проанализировать значения терминов, выделенных жирным шрифтом в следующем резюме, и спросить себя, как они соотносятся с темами в главе.
Раствор — гомогенная смесь. Основным компонентом является растворитель , а второстепенным компонентом — растворенное вещество . Решения могут иметь любую фазу; например, сплав представляет собой твердый раствор. Растворенные вещества — это растворимые или нерастворимые , что означает, что они растворяются или не растворяются в конкретном растворителе. Термины смешивающийся и несмешиваемый вместо «растворимый и нерастворимый» используются для жидких растворенных веществ и растворителей.Утверждение « подобно растворяется подобно » является полезным руководством для прогнозирования того, будет ли растворенное вещество растворяться в данном растворителе.
Растворение происходит путем сольватации , процесса, в котором частицы растворителя окружают отдельные частицы растворенного вещества, разделяя их с образованием раствора. Для водных растворов используется слово гидратация . Если растворенное вещество является молекулярным, оно растворяется на отдельные молекулы. Если растворенное вещество является ионным, отдельные ионы отделяются друг от друга, образуя раствор, который проводит электричество.Такие растворы называются электролитами . Если диссоциация ионов завершена, раствор представляет собой сильный электролит . Если диссоциация только частичная, раствор представляет собой слабый электролит . Растворы молекул не проводят электричество и называются неэлектролитами .
Количество растворенного вещества в растворе представлено концентрацией раствора. Максимальное количество растворенного вещества, которое будет растворяться в данном количестве растворителя, называется растворимостью растворенного вещества.Таких растворов насыщенных . Растворы с количеством меньше максимального — ненасыщенные . Большинство растворов являются ненасыщенными, и их концентрацию можно указать разными способами. Массовый / массовый процент , объемный / объемный процент и массовый / объемный процент указывают процент растворенного вещества в общем растворе. частей на миллион (ppm) и частей на миллиард (ppb) используются для описания очень малых концентраций растворенного вещества. Молярность , определяемая как количество молей растворенного вещества на литр раствора, является стандартной единицей концентрации в химической лаборатории. Эквиваленты выражают концентрации в молях заряда на ионах. Когда раствор разбавляется, мы используем тот факт, что количество растворенного вещества остается постоянным, чтобы можно было определить объем или концентрацию конечного разбавленного раствора. Растворы известной концентрации могут быть приготовлены либо путем растворения известной массы растворенного вещества в растворителе и разбавления до желаемого конечного объема, либо путем разбавления соответствующего объема более концентрированного раствора (исходный раствор ) до желаемого конечного объема.
Ключевые вынос
Концентрации раствора обычно выражаются в виде молярности и могут быть получены путем растворения известной массы растворенного вещества в растворителе или разбавления исходного раствора.
Концептуальные проблемы
Какое из представлений лучше всего соответствует 1 М водному раствору каждого соединения? Обоснуйте свои ответы.
NH ₃
ВЧ
CH ₃ CH ₂ CH ₂ OH
Na ₂ SO ₄
Какое из представлений, показанных в задаче 1, лучше всего соответствует 1 М водному раствору каждого соединения? Обоснуйте свои ответы.
CH ₃ CO ₂ H
NaCl
Na ₂ S
Na ₃ PO ₄
ацетальдегид
Можно ли ожидать, что 1,0 М раствор CaCl ₂ будет лучше проводить электричество, чем 1,0 М раствор NaCl? Почему или почему нет?
Альтернативный способ определения концентрации раствора — моляльность , сокращенно м .Моляльность определяется как количество молей растворенного вещества в 1 кг растворителя . Чем это отличается от молярности? Ожидаете ли вы, что 1 M раствор сахарозы будет более или менее концентрированным, чем 1 m раствор сахарозы? Поясните свой ответ.
Каковы преимущества использования решений для количественных расчетов?
Ответ
a) Nh4 — слабое основание, что означает, что некоторые молекулы будут принимать протон от молекул воды, заставляя их диссоциировать на ионы H + и -OH.Ион H + будет ассоциироваться с Nh4 с образованием Nh5 +. Таким образом, это будет больше всего похоже на стакан №2. б) HF — слабая кислота, хотя F сильно электроотрицателен. Это связано с тем, что молекула H-F может образовывать прочные водородные связи с молекулами воды и оставаться в ковалентной связи, которую труднее диссоциировать. Таким образом, стакан № 2 также является хорошим выбором для этой молекулы, так как только часть H-F будет диссоциировать на ионы h4O + и F-. c) CH ₃ CH ₂ CH ₂ OH является ковалентным соединением и не будет диссоциировать в какой-либо заметной степени, поэтому стакан № 3 является правильным выбором.г) Na ₂ SO ₄ — это растворимое ионное соединение, которое полностью диссоциирует на ионы, больше всего напоминающие химический стакан № 1.
Да, потому что когда CaCl ₂ диссоциирует, он образует 3 иона (1 Ca ²⁺ и 2 иона Cl ^—), тогда как NaCl будет диссоциировать только на 2 иона (Na ⁺ и Cl ^—) для каждой молекулы. Таким образом, CaCl ₂ будет генерировать больше ионов на моль, чем 1 моль NaCl, и будет лучше проводить электричество.
Если количество вещества, необходимое для реакции, слишком мало для точного взвешивания, использование раствора вещества, в котором растворенное вещество диспергировано в гораздо большей массе растворителя, позволяет химикам измерить количество вещества. вещество, точнее.
Числовые задачи
Рассчитайте количество граммов растворенного вещества в 1.000 л каждого раствора.
0,2593 M NaBrO ₃
1.592 М КНО ₃
1,559 М уксусная кислота
0,943 M йодат калия
Рассчитайте количество граммов растворенного вещества в 1.000 л каждого раствора.
0,1065 млн бай ₂
1,135 M Na ₂ SO ₄
1,428 M NH ₄ Br
0,889 М ацетат натрия
Если все растворы содержат одно и то же растворенное вещество, какой раствор содержит большую массу растворенного вещества?
1.40 л 0,334 М раствора или 1,10 л 0,420 М раствора
25,0 мл 0,134 М раствора или 10,0 мл 0,295 М раствора
250 мл 0,489 М раствора или 150 мл 0,769 М раствора
Заполните следующую таблицу для 500 мл раствора.
Соединение Масса (г) Родинки Концентрация (М)
сульфат кальция 4,86
уксусная кислота 3.62
дигидрат иодистого водорода 1,273
бромид бария 3,92
глюкоза 0,983
ацетат натрия 2,42
Какая концентрация каждого вида присутствует в следующих водных растворах?
0,489 моль NiSO ₄ в 600 мл раствора
1.045 моль бромида магния в 500 мл раствора
0,146 моль глюкозы в 800 мл раствора
0,479 моль CeCl ₃ в 700 мл раствора
Какая концентрация каждого вида присутствует в следующих водных растворах?
0,324 моль K ₂ MoO ₄ в 250 мл раствора
0,528 моль формиата калия в 300 мл раствора
0,477 моль KClO ₃ в 900 мл раствора
0.378 моль йодида калия в 750 мл раствора
Какова молярная концентрация каждого раствора?
8,7 г бромида кальция в 250 мл раствора
9,8 г сульфата лития в 300 мл раствора
12,4 г сахарозы (C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁) в 750 мл раствора
14,2 г гексагидрата нитрата железа (III) в 300 мл раствора
Какова молярная концентрация каждого раствора?
12.8 г гидросульфата натрия в 400 мл раствора
7,5 г гидрофосфата калия в 250 мл раствора
11,4 г хлорида бария в 350 мл раствора
4,3 г винной кислоты (C ₄ H ₆ O ₆) в 250 мл раствора
Укажите концентрацию каждого реагента в следующих уравнениях, принимая 20,0 г каждого и объем раствора 250 мл для каждого реагента.
BaCl ₂ (водн.) + Na ₂ SO ₄ (водн.) →
Ca (OH) ₂ (водн.) + H ₃ PO ₄ (водн.) →
Al (NO ₃) ₃ (водн.) + H ₂ SO ₄ (водн.) →
Pb (NO ₃) ₂ (водн.) + CuSO ₄ (водн.) →
Al (CH ₃ CO ₂) ₃ (водн.) + NaOH (водн.) →
На эксперимент потребовалось 200.0 мл 0,330 М раствора Na ₂ CrO ₄. Для приготовления этого раствора использовали исходный раствор Na ₂ CrO ₄, содержащий 20,0% растворенного вещества по массе с плотностью 1,19 г / см ³. Опишите, как приготовить 200,0 мл 0,330 М раствора Na ₂ CrO ₄ с использованием основного раствора.
Гипохлорит кальция [Ca (OCl) ₂] — эффективное дезинфицирующее средство для одежды и постельного белья. Если раствор имеет концентрацию Ca (OCl) ₂, равную 3.4 г на 100 мл раствора, какова молярность гипохлорита?
Фенол (C ₆ H ₅ OH) часто используется в качестве антисептика в жидкостях для полоскания рта и леденцах для горла. Если в жидкости для полоскания рта концентрация фенола составляет 1,5 г на 100 мл раствора, какова молярность фенола?
Если таблетка, содержащая 100 мг кофеина (C ₈ H ₁₀ N ₄ O ₂), растворяется в воде с получением 10,0 унций раствора, какова молярная концентрация кофеина в растворе?
На этикетке определенного лекарства есть инструкция по добавлению 10.0 мл стерильной воды, заявив, что каждый миллилитр полученного раствора будет содержать 0,500 г лекарства. Если пациенту назначена доза 900,0 мг, сколько миллилитров раствора следует ввести?
ответы
а. 39,13 г б. 161,0 г c. 93,57 г г. 201,8 г
а. 1,40 л 0,334 М раствора, б. 25,0 мл 0,134 М раствора, c. 150 мл 0,769 М раствора
а.0.815 М, г. 2.09 М, c. 0.182 М, д. 0,684 M
а. 0.174 М, г. 0.297 М, c. 0,048 М, д. 0,135 М
а. BaCl ₂ = 0,384 M, Na ₂ SO ₄ = 0,563 M, б. Ca (OH) ₂ = 1.08 M, h4PO4 = 0.816 M, c. Al (NO ₃) ₃ = 0,376 M, H ₂ SO ₄ = 0,816 M, d. Pb (NO ₃) ₂ = 0,242 M, CuSO ₄ = 0,501 M, т.е. Al (CH ₃ CO ₂) = 0.392 M, NaOH = 2,00 M
1,74 × 10 ⁻³ M кофеин
(Вернуться к началу)
Список литературы
Чанг (Питер) Чие (2016) Неорганическая химия. Либретексты . Доступно по адресу: https://chem.libretexts.org/Core/Inorganic_Chemistry/Chemical_Reactions/Chemical_Reactions_1/Solutions
Болл, Д. У., Хилл, Дж. У.и Скотт Р.Дж. (2016) MAP: Основы общей, органической и биологической химии . Свободные тексты. Доступно по адресу: https://chem.libretexts.org/Textbook_Maps/Introductory_Chemistry_Textbook_Maps/Map%3A_The_Basics_of_GOB_Chemistry_(Ball_et_al.)
Аверилл, Б.А., Элдридж, П. (2012) Принципы химии . Свободные тексты. Доступно по адресу: https://2012books.lardbucket.org/books/principles-of-general-chemistry-v1.0/index.html
Гидрат. (2017, 30 августа).В Википедия, Бесплатная энциклопедия . Получено 16:20, 26 сентября 2017 г., с https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Hydrate&oldid=798015169
.
Нижний, С. (2010). Растворы 1: Растворы и их концентрации. В онлайн-учебнике «Виртуальный учебник Chem1». Доступно по адресу: http://www.chem1.com/acad/webtext/solut/solut-1.html
Глава 7 — Растворы — Химия
Глава 7: Растворы A Стехиометрия ого раствора
7.1 Введение
7.2 Типы решений
7.3 Растворимость
7.4 Температура и растворимость
7.5 Влияние давления на растворимость газов: закон Генри
7,6 Твердые гидраты
7.7 Концентрация раствора
7.7.1 Молярность
7.7.2 Количество частей в решениях
7,8 Разведения
7.9 концентраций ионов в растворе
7.10 Внимание к окружающей среде: загрязнение свинцом
7.11 Резюме
7.12 Ссылки
7.1 Введение:
Напомним из главы 1, что растворы определяются как гомогенные смеси, которые перемешаны настолько тщательно, что ни один компонент не может наблюдаться независимо от другого. Решения повсюду вокруг нас. Например, воздух — это решение.Если вы живете рядом с озером, рекой или океаном, этот водоем не является чистым H ₂ O, но, скорее всего, является решением. Многие из того, что мы пьем, например газированные напитки, кофе, чай и молоко, являются растворами. Решения — большая часть повседневной жизни. Большая часть химии, происходящей вокруг нас, происходит в растворе. Фактически, большая часть химии, происходящей в нашем собственном организме, происходит в растворах, и многие растворы, такие как раствор лактата Рингера для внутривенного введения, важны для здравоохранения. В нашем понимании химии нам нужно немного разбираться в растворах.В этой главе вы узнаете об особых характеристиках решений, их характеристиках и некоторых их свойствах.
Навыки для развития
Определите эти термины: раствор, растворенное вещество и растворитель.
Различают растворы, смеси и коллоиды.
Опишите различные типы решений.
Различают ненасыщенные, насыщенные и перенасыщенные растворы.
Главный компонент раствора называется растворителем , а второстепенный компонент (ы) называется растворенным веществом .Если оба компонента в растворе составляют 50%, термин «растворенное вещество» может относиться к любому компоненту. Когда газообразный или твердый материал растворяется в жидкости, газ или твердый материал называется растворенным веществом. Когда две жидкости растворяются друг в друге, основной компонент называется растворителем , а второстепенный компонент называется растворенным веществом .
Многие химические реакции протекают в растворах, и растворы также тесно связаны с нашей повседневной жизнью.Воздух, которым мы дышим, жидкости, которые мы пьем, и жидкости в нашем теле — все это решения. Кроме того, нас окружают такие решения, как воздух и вода (в реках, озерах и океанах).
По теме решений мы включаем следующие разделы.
Типы растворов: газообразные, жидкие и твердые растворы в зависимости от состояния раствора.
Стехиометрия раствора: выражение концентрации в различных единицах (масса на единицу объема, моль на единицу объема, процент и доли), расчеты стехиометрии реакции с использованием растворов.
Растворы электролитов: растворы кислот, оснований и солей, в которых растворенные вещества диссоциируют на положительные и отрицательные гидратированные ионы.
Метатезис или обменные реакции: реакция электролитов, приводящая к нейтральным молекулам, газам и твердым веществам.
Решение проблем стехиометрии раствора требует концепций, введенных в стехиометрию в главе 6, которая также обеспечивает основу для обсуждения реакций.
(Вернуться к началу)
7.2 типа решений
В главе 1 вы познакомились с концепцией смеси , которая представляет собой вещество, состоящее из двух или более веществ. Напомним, что смеси могут быть двух типов: гомогенные и гетерогенные, где гомогенные смеси сочетаются настолько тесно, что их можно рассматривать как единое вещество, хотя это не так. Гетерогенные смеси, с другой стороны, неоднородны и имеют участки смеси, которые отличаются от других участков смеси.Гомогенные смеси можно разделить на две категории: коллоиды и растворы. Коллоид — это смесь, содержащая частицы диаметром от 2 до 500 нм. Коллоиды кажутся однородными по своей природе и имеют одинаковый состав, но являются мутными или непрозрачными. Молоко — хороший пример коллоида. Истинные растворы имеют размер частиц типичного иона или небольшой молекулы (от 0,1 до 2 нм в диаметре) и прозрачны, хотя могут быть окрашены. В этой главе основное внимание будет уделено характеристикам истинных решений.
Материал существует в трех состояниях: твердом, жидком и газообразном. Решения также существуют во всех этих состояниях:
Газовые смеси обычно однородны и обычно представляют собой газо-газовые растворы . Для количественной обработки такого типа растворов мы посвятим единицу газам. Атмосфера представляет собой газообразный раствор, состоящий из азота, кислорода, аргона, двуокиси углерода, воды, метана и некоторых других второстепенных компонентов. Некоторые из этих компонентов, такие как вода, кислород и углекислый газ, могут различаться по концентрации в разных местах на Земле в зависимости от таких факторов, как температура и высота над уровнем моря.
Когда молекулы газа, твердого вещества или жидкости диспергированы и смешаны с молекулами жидкости, гомогенные (однородные) состояния называются жидкими растворами . Твердые вещества, жидкости и газы растворяются в жидком растворителе с образованием жидких растворов. В этой главе большая часть химии, которую мы обсудим, происходит в жидких растворах, где вода является растворителем.
Многие сплавы, керамика и полимерные смеси представляют собой твердые растворы . В определенных пределах медь и цинк растворяются друг в друге и затвердевают с образованием твердых растворов, называемых латунью.Серебро, золото и медь образуют множество различных сплавов, уникальных по цвету и внешнему виду. Сплавы и другие твердые растворы важны в мире химии материалов.
(Вернуться к началу)
7.3 Растворимость
Максимальное количество вещества, которое может быть растворено в данном объеме растворителя, называется растворимостью . Часто растворимость в воде выражается в граммах / 100 мл. Раствор, не достигший максимальной растворимости, называется ненасыщенным раствором . Это означает, что к растворителю все еще может быть добавлено больше растворенного вещества, и растворение все равно будет происходить.
Раствор, достигший максимальной растворимости, называется насыщенным раствором . Если в этот момент добавить больше растворенного вещества, оно не растворится в растворе. Вместо этого он останется в осадке в виде твердого вещества на дне раствора. Таким образом, часто можно сказать, что раствор является насыщенным, если присутствует дополнительное растворенное вещество (оно может существовать в виде другой фазы, такой как газ, жидкость или твердое вещество).В насыщенном растворе нет чистого изменения количества растворенного вещества, но система никоим образом не статична. Фактически растворенное вещество постоянно растворяется и откладывается с одинаковой скоростью. Такое явление называется равновесием . Например:
В особых случаях раствор может быть перенасыщенным . Перенасыщенные растворы — это растворы, в которых растворенные вещества растворяются за пределами нормальной точки насыщения.Обычно для создания перенасыщенного раствора требуются такие условия, как повышенная температура или давление. Например, ацетат натрия имеет очень высокую растворимость при 270 К. При охлаждении такой раствор остается растворенным в так называемом метастабильном состоянии . Однако, когда к раствору добавляют кристалл затравки , дополнительное растворенное вещество быстро затвердевает. В процессе кристаллизации выделяется тепло, и раствор становится теплым. Обычные грелки для рук используют этот химический процесс для выработки тепла.
Видео 7.1: Видео, показывающее кристаллизацию перенасыщенного раствора ацетата натрия. Видео: Школа естественных и математических наук Северной Каролины
Итак, как мы можем предсказать растворимость вещества?
Одна полезная классификация материалов — полярность. Читая о ковалентных и ионных соединениях в главах 3 и 4, вы узнали, что ионные соединения имеют самую высокую полярность, образуя полные катионы и анионы внутри каждой молекулы, поскольку электроны передаются от одного атома к другому.Вы также узнали, что ковалентные связи могут быть полярными или неполярными по своей природе в зависимости от того, разделяют ли атомы, участвующие в связи, электроны неравномерно или поровну, соответственно. Напомним, что по разнице электроотрицательностей можно определить полярность вещества. Обычно ионная связь имеет разность электроотрицательностей 1,8 или выше, тогда как полярная ковалентная связь составляет от 0,4 до 1,8, а неполярная ковалентная связь составляет 0,4 или ниже.
Рисунок 7.1 Диаграмма разности электроотрицательностей. Диаграмма выше является руководством для определения типа связи между двумя разными атомами. Взяв разницу между значениями электроотрицательности для каждого из атомов, участвующих в связи, можно предсказать тип связи и полярность. Обратите внимание, что полный ионный характер достигается редко, однако, когда металлы и неметаллы образуют связи, они называются в соответствии с правилами ионного связывания.
Вещества с нулевой или низкой разностью электроотрицательности, такие как H ₂, O ₂, N ₂, CH ₄, CCl ₄, являются неполярными соединениями , тогда как H ₂ O, NH ₃, CH ₃ OH, NO, CO, HCl, H ₂ S, PH ₃ более высокая разность электроотрицательностей полярных соединений .Обычно соединения, имеющие сходную полярность, растворимы друг в друге. Это можно описать правилом:
Нравится Растворяется Нравится.
Это означает, что вещества должны иметь одинаковые межмолекулярные силы для образования растворов. Когда растворимое растворенное вещество вводится в растворитель, частицы растворенного вещества могут взаимодействовать с частицами растворителя. В случае твердого или жидкого растворенного вещества взаимодействия между частицами растворенного вещества и частицами растворителя настолько сильны, что отдельные частицы растворенного вещества отделяются друг от друга и, окруженные молекулами растворителя, входят в раствор.(Газообразные растворенные вещества уже отделены от составляющих частиц, но концепция окружения частицами растворителя все еще применима.) Этот процесс называется solvatio n и проиллюстрирован на рисунке 7.2. Когда растворителем является вода, вместо сольватации используется слово гидратация .
Обычно полярные растворители растворяют полярные растворенные вещества, тогда как неполярные растворители растворяют неполярные растворенные вещества. В целом процесс растворения зависит от силы притяжения между частицами растворенного вещества и частицами растворителя.Например, вода — это высокополярный растворитель, способный растворять многие ионные соли. На рис. 7.2 показан процесс растворения, в котором вода действует как растворитель для растворения кристаллической соли хлорида натрия (NaCl). Обратите внимание, что когда ионные соединения растворяются в растворителе, они распадаются на свободно плавающие ионы в растворе. Это позволяет соединению взаимодействовать с растворителем. В случае растворения хлорида натрия в воде ион натрия притягивается к частичному отрицательному заряду атома кислорода в молекуле воды, тогда как ион хлорида притягивается к частичным положительным атомам водорода.
Рисунок 7.2: Процесс растворения. Когда ионная соль, такая как хлорид натрия, показанная на (A), вступает в контакт с водой, молекулы воды диссоциируют ионные молекулы хлорида натрия в их ионное состояние, что показано в виде молекулярной модели в (B) твердого тела. кристаллическая решетка хлорида натрия и (C) хлорид натрия, растворенный в водном растворителе. (Фотография хлорида натрия предоставлена Крисом 73).
Многие ионные соединения растворимы в воде, однако не все ионные соединения растворимы.Ионные соединения, растворимые в воде, существуют в растворе в ионном состоянии. На рис. 7.2 вы заметите, что хлорид натрия распадается на ион натрия и ион хлорида по мере растворения и взаимодействия с молекулами воды. В случае ионных соединений, не растворимых в воде, ионы настолько сильно притягиваются друг к другу, что не могут быть разрушены частичными зарядами молекул воды. Следующая таблица может помочь вам предсказать, какие ионные соединения будут растворимы в воде.
Таблица 7.1 Правила растворимости
Диссоциация растворимых ионных соединений придает растворам этих соединений интересное свойство: они проводят электричество. Из-за этого свойства растворимые ионные соединения называют электролитами . Многие ионные соединения полностью диссоциируют и поэтому называются сильными электролитами . Хлорид натрия — пример сильного электролита.Некоторые соединения растворяются, но диссоциируют лишь частично, и растворы таких растворенных веществ могут лишь слабо проводить электричество. Эти растворенные вещества называются слабыми электролитами . Уксусная кислота (CH ₃ COOH), входящая в состав уксуса, является слабым электролитом. Растворенные вещества, которые растворяются в отдельные нейтральные молекулы без диссоциации, не придают своим растворам дополнительную электропроводность и называются неэлектролитами . Полярные ковалентные соединения, такие как столовый сахар (C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁), являются хорошими примерами неэлектролитов .
Термин электролит используется в медицине для обозначения любых важных ионов, растворенных в водном растворе в организме. Важные физиологические электролиты включают Na ⁺, K ⁺, Ca ² ⁺, Mg ² ⁺ и Cl ^—. Спортивные напитки, такие как Gatoraid, содержат комбинации этих ключевых электролитов, которые помогают восполнить потерю электролитов после тяжелой тренировки.
Аналогичным образом решения могут быть получены путем смешивания двух совместимых жидкостей.Жидкость с более низкой концентрацией называется растворенным веществом , , а жидкость с более высокой концентрацией — растворителем . Например, зерновой спирт (CH ₃ CH ₂ OH) представляет собой полярную ковалентную молекулу, которая может смешиваться с водой. Когда два одинаковых раствора помещаются вместе и могут смешиваться в раствор, они считаются смешиваемыми . С другой стороны, жидкости, которые не имеют одинаковых характеристик и не могут смешиваться вместе, называются несмешивающимися .Например, масла, содержащиеся в оливковом масле, такие как олеиновая кислота (C ₁₈ H ₃₄ O ₂), имеют в основном неполярные ковалентные связи, которые не имеют межмолекулярных сил, достаточно сильных, чтобы разорвать водородную связь между молекулы воды. Таким образом, вода и масло не смешиваются и считаются несмешивающимися .
Другие факторы, такие как температура и давление, также влияют на растворимость растворителя. Таким образом, при определении растворимости следует также помнить об этих других факторах.
(Вернуться к началу)
7.4 Температура и растворимость
При рассмотрении растворимости твердых веществ соотношение температуры и растворимости не является простым или предсказуемым. На рис. 7.3 показаны графики растворимости некоторых органических и неорганических соединений в воде в зависимости от температуры. Хотя растворимость твердого вещества обычно увеличивается с повышением температуры, нет простой взаимосвязи между структурой вещества и температурной зависимостью его растворимости.Многие соединения (такие как глюкоза и CH ₃ CO ₂ Na) демонстрируют резкое увеличение растворимости с повышением температуры. Другие (такие как NaCl и K ₂ SO ₄) мало изменяются, а третьи (такие как Li ₂ SO ₄) становятся менее растворимыми с повышением температуры.
Рис. 7.3. Растворимость некоторых неорганических и органических твердых веществ в воде в зависимости от температуры. Растворимость может увеличиваться или уменьшаться с температурой; величина этой температурной зависимости широко варьируется между соединениями.
Изменение растворимости в зависимости от температуры было измерено для широкого диапазона соединений, и результаты опубликованы во многих стандартных справочниках. Химики часто могут использовать эту информацию для разделения компонентов смеси путем фракционной кристаллизации , разделения соединений на основе их растворимости в данном растворителе. Например, если у нас есть смесь 150 г ацетата натрия (CH ₃ CO ₂ Na) и 50 г KBr, мы можем разделить два соединения, растворив смесь в 100 г воды при 80 ° C. а затем медленно охлаждают раствор до 0 ° C.Согласно температурным кривым на рис. 7.3, оба соединения растворяются в воде при 80 ° C, и все 50 г KBr остаются в растворе при 0 ° C. Однако только около 36 г CH ₃ CO ₂ Na растворимо в 100 г воды при 0 ° C, поэтому кристаллизуется примерно 114 г (150 г — 36 г) CH ₃ CO ₂ Na при охлаждении. Затем кристаллы можно отделить фильтрованием. Таким образом, фракционная кристаллизация позволяет нам восстановить около 75% исходного CH ₃ CO ₂ Na в практически чистой форме всего за одну стадию.
Фракционная кристаллизация — распространенный метод очистки таких разнообразных соединений, как показано на рис. 7.3, и от антибиотиков до ферментов. Чтобы методика работала должным образом, интересующее соединение должно быть более растворимым при высокой температуре, чем при низкой температуре, чтобы понижение температуры заставляло его кристаллизоваться из раствора. Кроме того, примеси должны быть на более растворимы на , чем представляющее интерес соединение (как KBr в этом примере), и предпочтительно присутствовать в относительно небольших количествах.
Растворимость газов в жидкостях гораздо более предсказуема. Растворимость газов в жидкостях уменьшается с повышением температуры, как показано на рисунке 7.4. Привлекательные межмолекулярные взаимодействия в газовой фазе практически равны нулю для большинства веществ, поскольку молекулы находятся так далеко друг от друга, когда находятся в газовой форме. Когда газ растворяется, это происходит потому, что его молекулы взаимодействуют с молекулами растворителя. Когда формируются эти новые силы притяжения, выделяется тепло. Таким образом, если к системе добавляется внешнее тепло, оно преодолевает силы притяжения между газом и молекулами растворителя и снижает растворимость газа.
Рис. 7.4 Зависимость растворимости нескольких обычных газов в воде от температуры при парциальном давлении 1 атм. Растворимость газов уменьшается с повышением температуры.
Уменьшение растворимости газов при более высоких температурах имеет как практические, так и экологические последствия. Любой, кто регулярно кипятит воду в чайнике или электрочайнике, знает, что внутри накапливается белый или серый налет, который в конечном итоге необходимо удалить.То же явление происходит в гораздо большем масштабе в гигантских котлах, используемых для подачи горячей воды или пара для промышленных применений, где это называется «котельная накипь», — осадок, который может серьезно снизить пропускную способность труб горячего водоснабжения ( Рисунок 7.5). Проблема не только в современном мире: акведуки, построенные римлянами 2000 лет назад для транспортировки холодной воды из альпийских регионов в более теплые и засушливые регионы на юге Франции, были забиты аналогичными отложениями. Химический состав этих отложений умеренно сложен, но движущей силой является потеря растворенного диоксида углерода (CO ₂) из раствора.Жесткая вода содержит растворенные ионы Ca ²⁺ и HCO ₃ ^— (бикарбонат). Бикарбонат кальция [Ca (HCO ₃) ₂] довольно растворим в воде, но карбонат кальция (CaCO ₃) совершенно нерастворим. Раствор бикарбонат-ионов может реагировать с образованием диоксида углерода, карбонат-иона и воды:
2HCO ₃ ^— (водн.) → CO ₂ ^2- (водн.) + H ₂ O (л) + CO ₂ (водн.)
Нагревание раствора снижает растворимость CO ₂, который уходит в газовую фазу над раствором.В присутствии ионов кальция ионы карбоната осаждаются в виде нерастворимого карбоната кальция, основного компонента накипи в котле.
Рисунок 7.5 Весы котла в водопроводной трубе. Отложения карбоната кальция (CaCO ₃) в трубах горячего водоснабжения могут значительно снизить пропускную способность труб. Эти отложения, называемые котельной накипью, образуются, когда растворенный CO ₂ переходит в газовую фазу при высоких температурах.
В разделе тепловое загрязнение озерная или речная вода, которая используется для охлаждения промышленного реактора или электростанции, возвращается в окружающую среду при более высокой температуре, чем обычно.Из-за пониженной растворимости O ₂ при более высоких температурах (рис. 7.4) более теплая вода содержит меньше растворенного кислорода, чем вода, когда она попадала в растение. Рыбы и другие водные организмы, которым для жизни необходим растворенный кислород, могут буквально задохнуться, если концентрация кислорода в их среде обитания будет слишком низкой. Поскольку теплая, обедненная кислородом вода менее плотная, она имеет тенденцию плавать на поверхности более холодной, плотной и богатой кислородом воды в озере или реке, образуя барьер, препятствующий растворению атмосферного кислорода.В конце концов, если проблему не устранить, можно задохнуться даже в глубоких озерах. Кроме того, большинство рыб и других водных организмов, не являющихся млекопитающими, хладнокровны, а это означает, что температура их тела такая же, как температура окружающей среды. Температура, значительно превышающая нормальный диапазон, может привести к тяжелому стрессу или даже смерти. Системы охлаждения для электростанций и других объектов должны быть спроектированы таким образом, чтобы свести к минимуму любые неблагоприятные воздействия на температуру окружающих водоемов.На северо-западе Тихого океана популяции лососевых чрезвычайно чувствительны к изменениям температуры воды. Для этой популяции оптимальная температура воды составляет от 12,8 до 17,8 ^° ° C (55-65 ^° ° F). Помимо пониженного уровня кислорода, популяции лосося гораздо более восприимчивы к болезням, хищничеству и паразитарным инфекциям при более высоких температурах воды. Таким образом, тепловое загрязнение и глобальное изменение климата создают реальные проблемы для выживания и сохранения этих видов.Для получения дополнительной информации о влиянии повышения температуры на популяции лососевых посетите Focus Publication штата Вашингтон.
Аналогичный эффект наблюдается в повышении температуры водоемов, таких как Чесапикский залив, крупнейший эстуарий в Северной Америке, причиной которого является глобальное потепление. На каждые 1,5 ° C, которые нагревает вода в заливе, способность воды растворять кислород уменьшается примерно на 1,1%. Многие морские виды, находящиеся на южной границе своего распространения, переместили свои популяции дальше на север.В 2005 году угорь, который является важным местом обитания рыб и моллюсков, исчез на большей части залива после рекордно высоких температур воды. Предположительно, снижение уровня кислорода уменьшило популяцию моллюсков и других фильтраторов, что затем уменьшило пропускание света, что позволило угрям расти. Сложные взаимоотношения в экосистемах, таких как Чесапикский залив, особенно чувствительны к колебаниям температуры, вызывающим ухудшение качества среды обитания.
(Вернуться к началу)
7.5 Влияние давления на растворимость газов: закон Генри
Внешнее давление очень мало влияет на растворимость жидкостей и твердых тел. Напротив, растворимость газов увеличивается с увеличением парциального давления газа над раствором. Эта точка проиллюстрирована на рисунке 7.6, где показано влияние повышенного давления на динамическое равновесие, которое устанавливается между молекулами растворенного газа в растворе и молекулами в газовой фазе над раствором.Поскольку концентрация молекул в газовой фазе увеличивается с увеличением давления, концентрация растворенных молекул газа в растворе в состоянии равновесия также выше при более высоких давлениях.
Рис. 7.6. Модель, показывающая, почему растворимость газа увеличивается при увеличении парциального давления при постоянной температуре. (a) Когда газ входит в контакт с чистой жидкостью, некоторые молекулы газа (пурпурные сферы) сталкиваются с поверхностью жидкости и растворяются.Когда концентрация растворенных молекул газа увеличилась так, что скорость, с которой молекулы газа уходят в газовую фазу, была такой же, как скорость, с которой они растворяются, было установлено динамическое равновесие, как показано здесь. (б) Увеличение давления газа увеличивает количество молекул газа в единице объема, что увеличивает скорость, с которой молекулы газа сталкиваются с поверхностью жидкости и растворяются. (c) По мере того, как дополнительные молекулы газа растворяются при более высоком давлении, концентрация растворенного газа увеличивается до тех пор, пока не установится новое динамическое равновесие.
Взаимосвязь между давлением и растворимостью газа количественно описывается законом Генри, названным в честь его первооткрывателя, английского врача и химика Уильяма Генри (1775–1836):
C = кП
, где C — концентрация растворенного газа в состоянии равновесия, P — парциальное давление газа, а k — константа закона Генри , которая должна определяться экспериментально для каждой комбинации газа, растворителя, и температура.Хотя концентрацию газа можно выразить в любых удобных единицах, мы будем использовать исключительно молярность. Таким образом, единицами измерения постоянной закона Генри являются моль / (л · атм) = М / атм. Значения констант закона Генри для растворов нескольких газов в воде при 20 ° C приведены в таблице 7.2
Видеоурок по закону Генри от Академии Кана
Все материалы Khan Academy доступны бесплатно на сайте www.khanacademy.org
Как данные в таблице 7.2 демонстрируют, что концентрация растворенного газа в воде при заданном давлении сильно зависит от ее физических свойств. Для ряда родственных веществ дисперсионные силы Лондона возрастают с увеличением молекулярной массы. Таким образом, среди элементов группы 18 константы закона Генри плавно возрастают от He до Ne и до Ar. Из таблицы также видно, что O ₂ почти в два раза растворимее, чем N ₂. Хотя силы лондонской дисперсии слишком слабы, чтобы объяснить такую большую разницу, O ₂ является парамагнетиком и, следовательно, более поляризуемым, чем N ₂, что объясняет его высокую растворимость.(Примечание: когда вещество парамагнитно , оно очень слабо притягивается полюсами магнита, но не сохраняет никакого постоянного магнетизма).
Таблица 7.2 Константы закона Генри для выбранных газов в воде при 20 ° C
Парциальное давление газа можно выразить как концентрацию, записав закон Генри как P _газ = C / k. Это важно во многих аспектах жизни, включая медицину, где обычно измеряются газы крови, такие как кислород и углекислый газ.Поскольку парциальное давление и концентрация прямо пропорциональны, если парциальное давление газа изменяется, а температура остается постоянной, новую концентрацию газа в жидкости можно легко рассчитать, используя следующее уравнение:
Где C ₁ и P ₁ — соответственно концентрация и парциальное давление газа в исходном состоянии, а C ₂ и P ₂ — концентрация и парциальное давление, соответственно, газа в конечном состоянии.Например:
Практическая задача: Концентрация CO ₂ в растворе составляет 0,032 М при 3,0 атм. Какова концентрация CO ₂ при давлении 5,0 атм?
Решение: Чтобы решить эту проблему, сначала мы должны определить, что мы хотим найти. Это концентрация CO ₂ при давлении 5,0 атм. Эти два значения представляют собой C ₂ = ?? и P ₂ = 5.0 атм. На этом этапе будет проще всего изменить приведенное выше уравнение, чтобы найти C ₂ . Далее нам нужно определить начальные условия: C ₁ = 0,032 M и P ₁ = 3,0 атм. Затем мы можем подставить эти значения в уравнение и решить для C ₂ :
Газы, которые химически реагируют с водой, такие как HCl и другие галогениды водорода, H ₂ S и NH ₃, не подчиняются закону Генри; все эти газы гораздо более растворимы, чем предсказывает закон Генри.Например, HCl реагирует с водой с образованием H ⁺ (водный) и Cl ^— (водный), , а не растворенных молекул HCl, и его диссоциация на ионы приводит к гораздо более высокой растворимости, чем ожидалось для нейтральной молекулы. В целом газы, вступающие в реакцию с водой, не подчиняются закону Генри.
Обратите внимание на узор
Закон Генри имеет важные приложения. Например, пузырьки CO ₂ образуются, как только открывается газированный напиток, потому что напиток был разлит под CO ₂ при давлении более 1 атм.При открытии бутылки давление CO ₂ над раствором быстро падает, и часть растворенного газа улетучивается из раствора в виде пузырьков. Закон Генри также объясняет, почему аквалангисты должны быть осторожны, чтобы медленно всплывать на поверхность после погружения, если они дышат сжатым воздухом. При более высоком давлении под водой во внутренних жидкостях дайвера растворяется больше N ₂ из воздуха. Если дайвер всплывает слишком быстро, быстрое изменение давления вызывает образование мелких пузырьков N ₂ по всему телу, состояние, известное как «изгибы».Эти пузырьки могут блокировать кровоток по мелким кровеносным сосудам, вызывая сильную боль и в некоторых случаях даже смертельный исход.
Из-за низкой константы закона Генри для O ₂ в воде уровни растворенного кислорода в воде слишком низки для удовлетворения энергетических потребностей многоклеточных организмов, включая человека. Чтобы увеличить концентрацию O ₂ во внутренних жидкостях, организмы синтезируют хорошо растворимые молекулы-носители, которые обратимо связывают O ₂. Например, красные кровяные тельца человека содержат белок, называемый гемоглобином, который специфически связывает O ₂ и облегчает его транспортировку из легких в ткани, где он используется для окисления молекул пищи с целью получения энергии.Концентрация гемоглобина в нормальной крови составляет около 2,2 мМ, и каждая молекула гемоглобина может связывать четыре молекулы O ₂. Хотя концентрация растворенного O ₂ в сыворотке крови при 37 ° C (нормальная температура тела) составляет всего 0,010 мМ, общая концентрация растворенного O ₂ составляет 8,8 мМ, что почти в тысячу раз больше, чем было бы возможно без гемоглобина. Синтетические переносчики кислорода на основе фторированных алканов были разработаны для использования в качестве экстренной замены цельной крови.В отличие от донорской крови, эти «кровезаменители» не требуют охлаждения и имеют длительный срок хранения. Их очень высокие константы закона Генри для O ₂ приводят к концентрации растворенного кислорода, сравнимой с таковой в нормальной крови.
(Вернуться к началу)
7,6 Твердые гидраты:
Некоторые ионные твердые вещества принимают небольшое количество молекул воды в свою кристаллическую решетку и остаются в твердом состоянии.Эти твердые вещества называются твердыми гидратами . Твердые гидраты содержат молекулы воды, объединенные в определенном соотношении в качестве неотъемлемой части кристалла, которые либо связаны с металлическим центром, либо кристаллизовались с комплексом металла. Сообщается также, что такие гидраты содержат кристаллизационной воды или гидратной воды .
Ярким примером является хлорид кобальта (II), который при гидратации меняет цвет с синего на красный и поэтому может использоваться в качестве индикатора воды.
Рис. 7.7: Хлорид кобальта как пример твердого гидрата. Безводный хлорид кобальта (вверху слева) и его структура кристаллической решетки (внизу слева) по сравнению с гексагидратом хлорида кобальта (вверху справа) и его кристаллическая решетка (внизу справа). Обратите внимание, что молекулы воды, показанные красным (кислород) и белым (водород), интегрированы в кристаллическую решетку хлорида кобальта (II), показанного синим (кобальт) и зеленым (хлорид), в зависимости от полярности. Частично отрицательные атомы кислорода притягиваются к положительно заряженному кобальту, а частично положительные атомы водорода притягиваются к отрицательно заряженным ионам хлорида.Изображения предоставлены Wikipedia Commons (вверху слева и внизу слева), Benjah-bmm27 (вверху справа) и Smokefoot (внизу справа)
Обозначение, используемое для представления твердого гидрата: « гидратированное соединение ⋅ n H ₂ O », где n — количество молекул воды на формульную единицу соли. n обычно является низким целым числом, хотя возможны дробные значения. Например, в моногидрате n равно единице, а в гексагидрате n равно 6.В примере на рис. 7.7 гидратированный хлорид кобальта будет обозначен: «хлорид кобальта (II) 6 H ₂ O». Числовые префиксы греческого происхождения, которые используются для обозначения твердых гидратов:
Hemi — 1/2
моно — 1
Сескви — 1½
Ди — 2
Три — 3
Тетра — 4
Пента — 5
Hexa — 6
Hepta — 7
Окта — 8
Нона — 9
дека — 10
ундека — 11
Додека — 12
Гидрат, потерявший воду, называется ангидридом ; оставшуюся воду, если она есть, можно удалить только при очень сильном нагревании.Вещество, не содержащее воды, обозначается как безводное . Некоторые безводные соединения настолько легко гидратируются, что вытягивают воду из атмосферы и становятся гидратированными. Эти вещества гигроскопичны, и могут использоваться как осушители или осушители .
(Вернуться к началу)
7.7 Концентрация раствора
В химии концентрация определяется как содержание компонента, деленное на общий объем смеси.Все мы качественно представляем, что подразумевается под концентрацией . Любой, кто варил растворимый кофе или лимонад, знает, что слишком много порошка дает сильно ароматизированный и высококонцентрированный напиток, тогда как слишком мало приводит к разбавленному раствору, который может быть трудно отличить от воды. Количественно концентрация раствора описывает количество растворенного вещества, которое содержится в определенном количестве этого раствора. Знание концентрации растворенных веществ важно для контроля стехиометрии реагентов для реакций, протекающих в растворе, и имеет решающее значение для многих аспектов нашей жизни, от измерения правильной дозы лекарства до обнаружения химических загрязнителей, таких как свинец и мышьяк.Химики используют множество разных способов определения концентраций. В этом разделе мы рассмотрим наиболее распространенные способы представления концентрации раствора. К ним относятся: молярность и количество частей на раствор.
7.7.1 Молярность
Наиболее распространенной единицей концентрации является молярность , которая также является наиболее полезной для расчетов, включающих стехиометрию реакций в растворе. Молярность (M) раствора — это количество молей растворенного вещества, присутствующего точно в 1 л раствора.
Таким образом, единицами молярности являются моль на литр раствора (моль / л), сокращенно М. Обратите внимание, что указанный объем является общим объемом раствора и включает как растворенное вещество, так и растворитель. Например, водный раствор, который содержит 1 моль (342 г) сахарозы в достаточном количестве воды, чтобы получить конечный объем 1,00 л, имеет концентрацию сахарозы 1,00 моль / л или 1,00 М. В химических обозначениях квадратные скобки вокруг названия или формула растворенного вещества представляет собой концентрацию растворенного вещества.Итак
[сахароза] = 1,00 M
читается как «концентрация сахарозы 1,00 молярная». Приведенное выше уравнение можно использовать для расчета количества растворенного вещества, необходимого для получения любого количества желаемого раствора.
Пример проблемы:
Рассчитайте количество молей гидроксида натрия (NaOH), необходимое для получения 2,50 л 0,100 M NaOH.
Дано: (1) идентичность растворенного вещества = NaOH, (2) объем = 2,50 л и (3) молярность раствора = 0.100 моль / л (Примечание: при вычислении задач всегда записывайте единицы молярности как моль / л, а не М. Это позволит вам отменить единицы при выполнении расчета.)
Запрошено: количество растворенного вещества в молях
Стратегия: (1) Измените приведенное выше уравнение, чтобы найти желаемую единицу, в данном случае молей. (2) Дважды проверьте все единицы в уравнении и убедитесь, что они совпадают. Выполните все необходимые преобразования, чтобы единицы совпадали. (3) Введите значения соответствующим образом и выполните математические вычисления.
Решение:
(1) Измените приведенное выше уравнение, чтобы найти количество молей.
(2) Еще раз проверьте все единицы в уравнении и убедитесь, что они совпадают.
Приведенные значения для этого уравнения: объем 2,50 л и молярность 0,100 моль / л. Единицы объема для обоих этих чисел указаны в литрах (L) и, следовательно, совпадают. Следовательно, никаких преобразований производить не нужно.
(3) Введите значения соответствующим образом и выполните математические вычисления.
Приготовление растворов
Обратите внимание, что в приведенном выше примере у нас все еще недостаточно информации, чтобы фактически приготовить раствор в лаборатории. Не существует оборудования, которое могло бы измерить количество молей вещества. Для этого нам нужно преобразовать количество молей образца в количество граммов, представленное этим числом. Затем мы можем легко использовать весы для взвешивания количества вещества, необходимого для приготовления раствора.В приведенном выше примере:
Чтобы фактически приготовить раствор, обычно растворяют растворенное вещество в небольшом количестве растворителя, а затем, когда растворенное вещество растворяется, конечный объем может быть доведен до 2,50 л. Если вы добавляете 10 г NaOH напрямую до 2,50 л конечный объем будет больше 2,50 л, а концентрация раствора будет меньше 0,100 М. Помните, что конечный объем должен включать как растворенное вещество, так и растворитель.
На рисунке 7.8 показана процедура приготовления раствора дигидрата хлорида кобальта (II) в этаноле.Обратите внимание, что объем растворителя не указан. Поскольку растворенное вещество занимает пространство в растворе, необходимый объем растворителя на меньше, чем на желаемый общий объем раствора.
Рисунок 7.8: Приготовление раствора известной концентрации с использованием твердого вещества. Чтобы приготовить раствор, сначала добавьте в колбу часть растворителя. Затем взвесьте необходимое количество растворенного вещества и медленно добавьте его к растворителю.После растворения в растворителе объем раствора можно довести до конечного объема раствора. Для показанной мерной колбы это обозначено черной линией на горловине колбы. В данном случае это 500 мл раствора. Мерные колбы бывают разных размеров, чтобы вместить разные объемы раствора. Градуированные цилиндры также можно использовать для точного доведения раствора до конечного объема. Другая стеклянная посуда, включая химические стаканы и колбы Эрленмейера, недостаточно точна для большинства решений.
Пример расчета молярности

Раствор на рисунке 7.8 содержит 10,0 г дигидрата хлорида кобальта (II), CoCl ₂ · 2H ₂ O, в этаноле, достаточном для приготовления ровно 500 мл раствора. Какова молярная концентрация CoCl ₂ · 2H ₂ O?
Дано: масса растворенного вещества и объем раствора
Запрошено: концентрация (M)
Стратегия:
1.Мы знаем, что молярность равна 9000 моль / литр.
2. Чтобы вычислить молярность, нам нужно выразить:
масса в виде родинок
объем в литрах
Подставьте оба в уравнение выше и вычислите
Решение:
Преобразование массы в моль. Мы можем использовать молярную массу для перевода граммов CoCl ₂ · 2H ₂ O в моль.
Молярная масса CoCl ₂ · 2H ₂ O составляет 165.87 г / моль (включая две молекулы воды, поскольку они являются частью структуры кристаллической решетки этого твердого гидрата!)
2. Перевести объем в литры
3. Подставьте значения в уравнение полярности:
7.7.2 Количество частей в решениях
В потребительском и промышленном мире наиболее распространенный метод выражения концентрации основан на количестве растворенного вещества в фиксированном количестве раствора.Упомянутые здесь «количества» могут быть выражены в массе, в объеме или в обоих (т. Е. массой растворенного вещества в данном объеме раствора). Чтобы различать эти возможности, сокращения (m / м), (об / об) и (м / об).
В большинстве прикладных областей химии часто используется мера (м / м), тогда как в клинической химии обычно используется (м / м) с массой , выраженной в граммах, и объемом в мл.
Один из наиболее распространенных способов выражения таких концентраций как « частей на 100 », который мы все знаем как « процентов ».« Cent » — это префикс латинского происхождения, относящийся к числу 100
(L. centum ), как в столетии или столетии . Он также обозначает 1/100 (от L. centesimus ), как сантиметр и денежная единица цент . Процентные растворы определяют количество растворенного вещества, которое растворено в количестве раствора, умноженное на 100. Процентные растворы могут быть выражены в единицах массы растворенного вещества на массу раствора (м / м%) или массы растворенного вещества на объем раствора (м / об.%) или объем растворенного вещества на объем раствора (об. / об.%).При создании процентного раствора важно указать, какие единицы измерения используются, чтобы другие также могли правильно принять решение. Также помните, что раствор представляет собой сумму как растворителя, так и растворенного вещества, когда вы выполняете расчет процентов.
Раствор = Раствор + Растворитель
Таким образом, при вычислении процентных решений можно использовать следующее уравнение:
Пример 1:
В качестве примера, раствор этанола в воде с концентрацией 7,0% об. / Об. Должен содержать 7 мл этанола в общем количестве 100 мл раствора.Сколько воды в растворе?
В этой задаче мы знаем, что:
Раствор = Раствор + Растворитель
Таким образом, мы можем ввести значения, а затем найти неизвестное.
100 мл = 7 мл + X мл растворителя (в данном случае вода)
переместив 7 на другую сторону, мы увидим, что:
100 мл — 7 мл = 93 мл H ₂ O
Пример 2
Какое (м / об)% раствора, если 24.0 г сахарозы растворяют в общем растворе 243 мл?
Пример 3
Сколько граммов NaCl требуется для приготовления 625 мл 13,5% раствора?
Для более разбавленных растворов используются доли на миллион (10 ⁶ ppm) и доли на миллиард (10 ⁹; ppb). Эти термины широко используются для обозначения количества следов загрязняющих веществ в окружающей среде.
Одинаковые процентные («части на сотню») единицы, ppm и ppb могут быть определены в единицах массы, объема или смешанных единиц массы-объема.Также существуют единицы ppm и ppb, определяемые по количеству атомов и молекул.
Массовые определения ppm и ppb приведены здесь:
Как ppm, так и ppb являются удобными единицами измерения концентраций загрязняющих веществ и других микропримесей в воде. Концентрации этих загрязнителей обычно очень низкие в очищенных и природных водах, и их уровни не могут превышать относительно низкие пороговые значения концентрации, не вызывая неблагоприятных последствий для здоровья и дикой природы.Например, EPA определило, что максимально безопасный уровень фторид-иона в водопроводной воде составляет 4 ppm. Встроенные фильтры для воды предназначены для снижения концентрации фторида и некоторых других незначительных примесей в водопроводной воде (рис. 7.9).
Рисунок 7.9. (a) В некоторых районах следовые концентрации загрязняющих веществ могут сделать нефильтрованную водопроводную воду небезопасной для питья и приготовления пищи. (b) Встроенные фильтры для воды снижают концентрацию растворенных веществ в водопроводной воде.(кредит А: модификация работы Дженн Дарфи; кредит б: модификация работы «Вастатепаркстафф» / Wikimedia commons
При сообщении о загрязнителях, таких как свинец, в питьевой воде, концентрации ppm и ppb часто указываются в смешанных единицах измерения массы / объема. Это может быть очень полезно, поскольку нам легче думать о воде с точки зрения ее объема, а не массы. Кроме того, плотность воды составляет 1,0 г / мл или 1,0 мг / 0,001 мл, что упрощает преобразование между двумя единицами измерения.Например, если мы обнаружим, что содержание свинца в воде составляет 4 ppm, это будет означать, что есть:

7,74 Эквиваленты
Концентрации ионных растворенных веществ иногда выражаются в единицах, называемых эквивалентами (уравнение). Один эквивалент равен 1 моль положительного или отрицательного заряда. Таким образом, 1 моль / л Na ⁺ (водн.) Также равно 1 экв. / Л, потому что натрий имеет заряд 1+. Раствор ионов Ca ² ⁺ (водн.) С концентрацией 1 моль / л имеет концентрацию 2 экв / л, потому что кальций имеет заряд 2+.Разбавленные растворы могут быть выражены в миллиэквивалентах (мэкв.) — например, общая концентрация плазмы крови человека составляет около 150 мэкв / л.
В более формальном определении эквивалент — это количество вещества, необходимое для выполнения одного из следующих действий:
реагирует или поставляет один моль ионов водорода (H ⁺) в кислотно-основной реакции
реагирует или поставляет один моль электронов в окислительно-восстановительной реакции.
Согласно этому определению, эквивалент — это количество молей иона в растворе, умноженное на валентность этого иона.Если 1 моль NaCl и 1 моль CaCl ₂ растворяются в растворе, в этом растворе содержится 1 экв. Na, 2 экв. Ca и 3 экв. Cl. (Валентность кальция равна 2, поэтому для этого иона у вас есть 1 моль и 2 эквивалента.)
(Вернуться к началу)
7,8 Разведения
Раствор желаемой концентрации также можно приготовить путем разбавления небольшого объема более концентрированного раствора дополнительным растворителем. Для этой цели часто используется основной раствор, который представляет собой приготовленный раствор известной концентрации.Разбавление основного раствора предпочтительнее при приготовлении растворов с очень слабой концентрацией, потому что альтернативный метод, взвешивание крошечных количеств растворенного вещества, может быть трудным для выполнения с высокой степенью точности. Разбавление также используется для приготовления растворов из веществ, которые продаются в виде концентрированных водных растворов, таких как сильные кислоты.
Раствор желаемой концентрации также можно приготовить путем разбавления небольшого объема более концентрированного раствора дополнительным растворителем.Для этой цели часто используется основной раствор, который представляет собой приготовленный раствор известной концентрации. Разбавление основного раствора предпочтительнее при приготовлении растворов с очень слабой концентрацией, потому что альтернативный метод, взвешивание крошечных количеств растворенного вещества, может быть трудным для выполнения с высокой степенью точности. Разбавление также используется для приготовления растворов из веществ, которые продаются в виде концентрированных водных растворов, таких как сильные кислоты.
Процедура приготовления раствора известной концентрации из основного раствора показана на рисунке 7.10. Требуется вычислить желаемое количество растворенного вещества в конечном объеме более разбавленного раствора, а затем вычислить объем исходного раствора, который содержит это количество растворенного вещества. Помните, что при разбавлении данного количества исходного раствора растворителем , а не изменяет количество присутствующего растворенного вещества, изменяется только объем раствора. Таким образом, соотношение между объемом и концентрацией исходного раствора и объемом и концентрацией желаемого разбавленного раствора может быть выражено математически как:
где M _s — концентрация основного раствора, V _s — объем основного раствора, M _d — концентрация разбавленного раствора, а V _d — объем разбавленного раствора. .
Рисунок 7.10 Приготовление раствора известной концентрации путем разбавления исходного раствора. (a) Объем ( V _s), содержащий желаемое количество растворенного вещества (M _s), измеряют из исходного раствора известной концентрации. (b) Отмеренный объем исходного раствора переносят во вторую мерную колбу. (c) Измеренный объем во второй колбе затем разбавляется растворителем до объемной отметки [( V _s) (M _s) = ( V _d) (M _d). ].
Пример расчета разбавления
Какой объем 3,00 М исходного раствора глюкозы необходим для приготовления 2500 мл 0,400 М раствора?
Дано: объем и молярность разбавленного раствора и молярность исходного раствора
Запрошено: объем основного раствора
Стратегия и решение:
Для задач разбавления, если вам известны 3 переменные, вы можете решить для 4-й переменной.
Начните с перестановки уравнения, чтобы найти переменную, которую вы хотите найти. В этом случае вы хотите найти объем основного раствора, В _с
2. Затем убедитесь, что одинаковые термины имеют одинаковые единицы измерения. Например, Md и Ms являются концентрациями, поэтому для проведения расчетов они должны быть в одной и той же единице (в данном случае они оба указаны в молярности). Если бы концентрации были разными, скажем, один был дан в молярности, а другой в процентах, или один был в молярности, а другой был в миллимолярности, один из терминов нужно было бы преобразовать, чтобы они совпадали.Таким образом, единицы будут отменены, и в этом случае вы останетесь с единицами громкости.
3. Наконец, заполните уравнение с известными значениями и вычислите окончательный ответ.
Обратите внимание, что если требуется 333 мл исходного раствора, вы также можете рассчитать количество растворителя, необходимое для окончательного разбавления. (Общий объем — объем исходного раствора = объем растворителя, необходимый для окончательного разбавления. В этом случае 2500 мл — 333 мл = 2167 мл воды, необходимой для окончательного разбавления (это следует делать в мерном цилиндре или мерной колбе). .

(Вернуться к началу)
7,9 Концентрации ионов в растворе
До сих пор мы обсуждали концентрацию всего раствора в терминах общего растворенного вещества, деленного на объем раствора. Давайте более подробно рассмотрим, что это означает при рассмотрении ионных и ковалентных соединений. Когда ионные соединения растворяются в растворе, они распадаются до своего ионного состояния.Катионы и анионы связываются с полярными молекулами воды. Напомним, что растворы, содержащие ионы, называются электролитами из-за их способности проводить электричество. Например, дихромат аммония (NH ₄) ₂ Cr ₂ O ₇ представляет собой ионное соединение, которое содержит два иона NH ₄ ⁺ и один Cr ₂ O ₇ ²⁻ иона на формульную единицу. Как и другие ионные соединения, это сильный электролит, который диссоциирует в водном растворе с образованием гидратированных ионов NH ₄ ⁺ и Cr ₂ O ₇ ^2-.Если мы рассмотрим это решение математически, мы увидим, что для каждой молекулы дихромата аммония, которая растворяется, образуются три результирующих иона (два иона NH ₄ ⁺ и один Cr ₂ O ₇ ^2- ион). Это также можно представить в более крупном молярном масштабе. Когда 1 моль (NH ₄) ₂ Cr ₂ O ₇ растворяется, получается 3 моля ионов (1 моль Cr ₂ O ₇ ^2- анионов и 2 моль катионов NH ₄ ⁺) в растворе (рисунок 7.11). Чтобы обсудить взаимосвязь между концентрацией раствора и результирующим количеством ионов, используется термин эквивалентов .
Один эквивалент определяется как количество ионного соединения, которое обеспечивает 1 моль электрического заряда (+ или -). Он рассчитывается путем деления молярности раствора на общий заряд, созданный в растворе.
Рис. 7.11 Растворение 1 моля ионного соединения. Растворение 1 моля формульных единиц дихромата аммония в воде дает 1 моль анионов Cr ₂ O ₇ ^2- и 2 моль катионов NH ₄ ⁺. (Молекулы воды не показаны с молекулярной точки зрения для ясности.)
Когда мы проводим химическую реакцию с использованием раствора соли, такого как дихромат аммония, нам необходимо знать концентрацию каждого иона, присутствующего в растворе. Если раствор содержит 1,43 M (NH ₄) ₂ Cr ₂ O ₇, то концентрация Cr ₂ O ₇ ^2- также должна быть 1.43 M, потому что на формульную единицу приходится один ион Cr ₂ O ₇ ^2-. Однако на формульную единицу приходится два иона NH ₄ ⁺, поэтому концентрация ионов NH ₄ ⁺ составляет 2 × 1,43 М = 2,86 М. Поскольку каждая формульная единица (NH ₄) ₂ Cr ₂ O ₇ при растворении в воде образует три иона (2NH ₄ ⁺ + 1Cr ₂ O ₇ ^2-), общая концентрация ионов в решение 3 × 1.43 M = 4,29 M. Эквивалентное значение (NH ₄) ₂ Cr ₂ O ₇ затем можно рассчитать, разделив 1,43 M на 4,29 M, получив 0,333 эквивалента. Таким образом, для (NH ₄) ₂ Cr ₂ O ₇ растворение 0,333 моля соединения даст 1 моль ионов в растворе.
Пример 1
Каковы концентрации всех ионных частиц, полученных из растворенных веществ в этих водных растворах?
0.21 М NaOH
3,7 M (CH ₃) CHOH
0,032 M In (NO ₃) ₃
Дано: молярность
Запрошено: концентраций
Стратегия:
A Классифицируйте каждое соединение как сильный электролит или как неэлектролит.
B Если соединение неэлектролит, его концентрация такая же, как молярность раствора. Если соединение является сильным электролитом, определите количество каждого иона, содержащегося в одной формульной единице.Найдите концентрацию каждого вида, умножив количество каждого иона на молярность раствора.
Решение:
1. 0,21 М NaOH
A Гидроксид натрия — это ионное соединение, которое является сильным электролитом (и сильным основанием) в водном растворе:
B Поскольку каждая формульная единица NaOH производит один ион Na ⁺ и один ион OH ^—, концентрация каждого иона такая же, как концентрация NaOH: [Na ⁺] = 0.21 M и [OH ^—] = 0,21
2. 3,7 M (CH ₃) CHOH
A Формула (CH ₃) ₂ CHOH представляет собой 2-пропанол (изопропиловый спирт) и содержит группу –OH, поэтому это спирт. Напомним из раздела 4.1 «Водные растворы», что спирты — это ковалентные соединения, которые растворяются в воде с образованием растворов нейтральных молекул. Таким образом, спирты не являются электролитами
B Таким образом, единственными растворенными веществами в растворе являются (CH ₃) ₂ молекулы CHOH, поэтому [(CH ₃) ₂ CHOH] = 3.7 м
3. 0,032 M дюйм (NO ₃) ₃
A Нитрат индия — это ионное соединение, которое содержит ионы In ³⁺ и ионы NO ₃ ^—, поэтому мы ожидаем, что он будет вести себя как сильный электролит в водном растворе
B Одна формульная единица In (NO ₃) ₃ дает один ион In ³⁺ и три иона NO ₃ ^—, поэтому 0,032 M In (NO ₃) ₃ раствор содержит 0.032 M In ³⁺ и 3 × 0,032 M = 0,096 M NO ₃ ^—, то есть [In ³⁺] = 0,032 M и [NO ₃ ^—] = 0,096 M
(Вернуться к началу)
7.10 Внимание к окружающей среде: загрязнение свинцом
История использования свинца в США
В главе 5 вы познакомились с EPA и с тем, как параметры качества воздуха отслеживаются для определения уровней загрязнения.Одним из шести основных параметров, за которым ведется мониторинг в соответствии с Законом о чистом воздухе, является свинец. Свинец естественным образом встречается в земной коре в очень низких концентрациях, ~ 0,001%, и выглядит как сине-серый металл, который является мягким и плотным. Он широко используется в Соединенных Штатах во многих различных продуктах, включая батареи и смеси металлов, в качестве материала для пайки труб и керамики, хрусталя и других известных коммерческих продуктов. Особенно часто свинец использовался в красках для наружных работ и в качестве добавки к бензину (рис.7.12). Из-за растущих проблем со здоровьем использование свинца во многих продуктах было прекращено и прекращено. Однако загрязнение свинцом почвы, воды и воздуха по-прежнему является проблематичным и вызывает повышенный риск для здоровья населения.
Рисунок 7.12 История использования свинца в красках и бензине на протяжении большей части 20 века. На графике показано раннее преобладание свинцовых красок, за которым последовал бум транспортировки, что привело к высокому использованию этилированного бензина.Спад после середины 1970-х годов был связан с контролем, введенным EPA для исключения этилированного бензина. Источник: Filippelli и др. (2005) использовано с разрешения.
Национальные стандарты качества окружающего воздуха (NAAQS) для свинца установлены на уровне 0,15 микрограмма на кубический метр Pb в общем количестве взвешенных частиц в среднем за 3 месяца. Как видно из рисунка 7.13, уровни свинца в атмосфере были очень высокими до середины 1990-х годов, после чего мы наблюдали резкое падение уровней свинца в атмосфере.Этот всплеск содержания свинца в значительной степени связан с выбросами транспортных средств, когда свинец использовался в качестве добавки к бензину. В 1970 году, когда было полностью признано отрицательное воздействие свинца на здоровье, Агентство по охране окружающей среды начало программу сокращения использования свинца в бензине. Полный запрет на этилированный бензин вступил в силу в 1996 году.
Рис. 7.13 Уровни содержания свинца в атмосфере с 1980 по 2014 год. (A) Как интерпретировать графики качества воздуха от EPA. синяя полоса показывает распределение уровней загрязнения воздуха среди участков тренда, отображая средние 80%.Белая линия представляет собой среднее значение по всем сайтам трендов. Девяносто процентов участков имеют концентрации ниже верхней линии, в то время как десять процентов участков имеют концентрации ниже нижней линии. (B) Максимальный годовой максимум за 3 месяца содержания свинца в атмосфере, демонстрирующий снижение уровня загрязнения свинцом на 99% с 1980 по 2017 год. Источник: EPA
Использование тетраэтилсвинца (TEL) было определено General Motors в качестве присадки к топливу, которая увеличивает общее октановое число бензина.Это позволило значительно повысить компрессию двигателя, что привело к увеличению производительности автомобиля и большей экономии топлива.
TEL производится путем реакции хлорэтана с натрием — свинец сплав
4 NaPb + 4 CH ₃ CH ₂ Cl → (CH ₃ CH ₂) ₄ Pb + 4 NaCl + 3 Pb
Продукт регенерируют путем перегонки с водяным паром, оставляя отстой из отходов свинца и хлорида натрия.Несмотря на десятилетия исследований, не было обнаружено никаких реакций, улучшающих этот довольно сложный процесс, который включает металлический натрий и превращает только 25% свинца в TEL. ТЕЛ — вязкая бесцветная жидкость. Поскольку TEL является нейтральным по заряду и содержит внешние углеродные группы, он очень липофильный (жиросодержащий) и растворим в бензине.
При сжигании этилированного бензина выделяется не только диоксид углерода и вода, но и свинец
(CH ₃ CH ₂) ₄ Pb + 13 O ₂ → 8 CO ₂ + 10 H ₂ O + Pb
Образующийся свинец также может окисляться при сгорании с образованием оксида свинца (II)
2 Pb + O ₂ → 2 PbO
Образование Pb и PbO внутри автомобильного двигателя быстро накапливается в избытке и вызывает серьезные повреждения двигателя.Таким образом, молекулы, улавливающие свинец, также должны были быть добавлены в бензин для реакции с продуктами свинца, образующимися при сгорании. Обычно для этого процесса использовались 1,2-дибромэтан и 1,2-дихлорэтан. Эти агенты реагируют с побочными продуктами свинца и образуют летучий бромид свинца (II) и хлорид свинца (II), которые затем могут выбрасываться в атмосферу из двигателя.
Повышенные уровни свинца в атмосфере, вызванные использованием автомобилей, сильно коррелировали с повышенными уровнями свинца в крови среди населения.
7.14 Снижение среднего уровня свинца в крови у детей в США и общего количества свинца, использованного в год в бензине в 1974-1992 годах (адаптировано из U.S.EPA 1999).
Биологические эффекты свинца
После того, как свинец попадает в организм, он не выводится из организма. Вместо этого он накапливается в минерализующихся тканях, таких как кости и зубы, или в мягких тканях, таких как печень, почки и мозг. Мозг очень чувствителен. Проведенное в Цинциннати исследование продемонстрировало, что воздействие свинца в детстве вызывает потерю серого вещества в мозге, особенно в лобных областях, участвующих в исполнительной функции и принятии решений (рис.7.15).
Рис. 7.15. Воздействие свинца в детстве уменьшает размер мозга. Мозг взрослых, подвергшихся воздействию свинца в детстве, показывает уменьшенный объем, особенно в префронтальной коре на МРТ. Области потери объема показаны цветом на шаблоне нормального мозга. Источник: Cecil, KM, et al.
Острое воздействие свинца может вызвать отравление свинцом и вызвать боли в животе, запоры, головные боли, раздражительность, проблемы с памятью, неспособность иметь детей и покалывание в руках и ногах.Это вызывает почти 10% умственной отсталости по другой неизвестной причине и может привести к поведенческим проблемам. Некоторые эффекты постоянны. В тяжелых случаях возможны анемия, судороги, кома или смерть.
Воздействие свинца может происходить через загрязненный воздух, воду, пыль, продукты питания или товары широкого потребления что они едят. Воздействие свинца на работе — частая причина отравления свинцом у взрослых людей определенных профессий, которым грозит особый риск.Диагноз обычно ставится путем измерения уровня свинца в крови. Центры по контролю за заболеваниями (США) установили верхний предел содержания свинца в крови для взрослых на уровне 10 мкг / дл (10 мкг / 100 г) и для детей на уровне 5 мкг / дл.
Интересная корреляция: преступность и уровни свинца в крови
Ряд исследований, проведенных за последнее десятилетие, показали сильную корреляцию между уровнем свинца в крови дошкольного возраста и последующим уровнем преступности, особенно насильственных преступлений, произошедших 20 лет спустя (Рисунок 7.16).
Рис. 7.16. Соотношение уровней содержания свинца в крови в дошкольном возрасте и насильственных преступлений, совершенных 23 года спустя.
В начале 1990-х годов убийства и насильственные преступления достигли рекордного уровня, которому не видно конца. Однако к концу 1990-х годов количество насильственных преступлений по стране сократилось на 40%. Было предложено множество гипотез этого быстрого спада, включая увеличение количества заключенных и увеличение количества полицейских.Однако уровни свинца в крови показывают очень сильную корреляцию с частотой насильственных преступлений с запаздыванием примерно в 20 лет. Кроме того, исследования на животных, в том числе на хомяках и кошках, показали, что воздействие свинца увеличивает или усиливает агрессивное поведение. Кроме того, данные, собранные Риком Невином из других стран (Франция, Западная Германия, Италия и Австралия), которые имеют разные уровни тюремного заключения и контроля, показывают аналогичные тенденции в насильственных преступлениях с уровнями свинца в крови у детей.Таким образом, есть убедительные доказательства того, что повышенное воздействие свинца в детстве в результате употребления этилированного бензина объясняет, по крайней мере частично, рост уровня насильственной преступности в 1980-х и начале 1990-х годов в Соединенных Штатах.
Текущие проблемы и опасения
Несмотря на то, что использование свинца за последние 40-50 лет резко сократилось, он все еще может быть обнаружен в повышенных концентрациях в почвах, особенно в городских и промышленных районах.Кроме того, свинец ранее использовался для строительства водопроводных труб, поскольку он прочен и податлив. Свинец больше не используется для строительства труб, но в более старых городах, таких как Флинт, все еще есть свинцовые трубы, а также медные и железные водопроводные трубы, в стыках и соединениях которых использовалась свинцовая пайка. В апреле 2014 года это стало серьезной проблемой для жителей Флинта, штат Мичиган. Город Флинт, штат Мичиган, столкнулся с серьезными финансовыми проблемами и, пытаясь сэкономить деньги, решил построить новый водопровод от озера Гурон для обеспечения питьевой водой этого района.Экономия затрат оценивалась примерно в 10 миллионов долларов в год. Однако на строительство трубопровода уйдет несколько лет. Таким образом, чтобы сразу же сэкономить деньги, город Флинт решил временно переключить городскую воду на реку Флинт на время завершения строительства нового трубопровода. Однако с речной водой может быть труднее справиться из-за более сильных колебаний остатков стока, и почти сразу же жители Флинта, штат Мичиган, начали жаловаться на неприятный запах, некрасивую воду, идущую из кранов (рис.7.17).
Рисунок 7.17. Ли-Энн Уолтерс демонстрирует образцы водопроводной воды на публичном собрании в январе 2015 года. Источник: Ladapo, J.A, et. al. (2017).
Анализ воды первоначально показал высокий уровень фекальных колиформных бактерий, из-за чего Флинт, штат Мичиган, выпустил рекомендации по кипячению и увеличил количество хлора, используемого для обработки воды. Это, в свою очередь, увеличило производство тригалометанов. Тригалометаны образуются во время реакции дезинфицирующих средств на основе хлора в воде с присутствующими органическими веществами, такими как те, которые образуются водорослями, присутствующими в реке Флинт.Тригалометаны связаны со многими проблемами со здоровьем, включая проблемы с печенью, почками и легкими, а также создают неприятный запах и привкус воды. Они также опасны при вдыхании, делая душ в горячей загрязненной воде серьезным риском для здоровья.
Таким образом, в попытке уменьшить образование побочных продуктов тригалогенметана, город Флинт начал добавлять в воду больше FeCl ₃, чтобы помочь удалить дополнительные органические материалы из этого источника воды.Однако они не смогли добавить никаких молекул, контролирующих коррозию, таких как ортофосфат. Многие водоочистные сооружения используют низкие концентрации ортофосфатов для взаимодействия со свинцом в трубах и образования нерастворимого фосфата свинца, который не проникает в водопровод (рис. 7.18). Отсутствие контроля над коррозией со стороны города Флинт в сочетании с повышенным количеством FeCl ₃ привело к резкому увеличению количества присутствующих ионов Cl ^—. Результатом было общее увеличение потенциала коррозии, измеренное по массовому отношению хлорида к сульфату, от 0.45 для системы водоснабжения Детройта до 1,60 для новой системы водоснабжения реки Флинт. Имея такой потенциал коррозии, молекулы кислорода в воде начали окисляться и выделять растворимые формы свинца в водную систему (рис. 7.18). В дополнение к окисленным побочным продуктам свинца выделялись окисленные формы железа, вызывающие большее обесцвечивание воды.
Рис. 7.18. Процесс коррозии во время водного кризиса во Флинте, штат Мичиган.
Чтобы увидеть интерактивную анимацию этого химического процесса, посмотрите этот
Видео журнала Scientific American — Коррозионная химия: как свинец попал в питьевую воду Флинта
Из-за протеста общественности и отказа города Флинта принимать меры в связи с плохим качеством воды, компания Virgina Tech начала программу тестирования воды и обнаружила чрезвычайно высокие уровни свинца во многих домах во Флинте, штат Мичиган.CDC заявляет, что не существует безопасных уровней свинца, которые можно было бы употреблять, а стандарты EPA ограничивают содержание свинца в питьевой воде до 15 частей на миллиард. Самый высокий образец, зарегистрированный Технологическим институтом штата Вирджиния, составил 13 000 частей на миллиард из образца в доме Ли-Энн Уолтерс (рис. 7.17). Город Флинт вернулся к использованию системы водоснабжения Детройта в октябре 2015 года. Однако риск воздействия свинца на детей, находящихся в этом районе, превышающий установленные CDC предельные уровни в крови, за это время увеличился вдвое (рис. 7.19). Несколько ожидающих рассмотрения судебных процессов в настоящее время находятся в стадии рассмотрения из-за халатности города Флинт и регулирующих органов по качеству воды в регионе.
Рисунок 7.19. Сравнение уровней свинца в крови во Флинте, штат Мичиган, до и после переключения на источник воды из реки Флинт. Верхняя диаграмма показывает, что качество воды в 1 из 6 домов во Флинте, штат Мичиган, по результатам испытаний, превышающих пределы безопасности Агентства по охране окружающей среды на содержание свинца, после перехода на источник воды в реке Флинт. Нижняя панель показывает уровни свинца в крови у детей, регулярно проверяемые на уровни свинца в крови в районе как до, так и после перехода на новый источник воды. Источник: Flint Water Study
.
Предлагаемое задание: Учителя могут загрузить основанное на обсуждении задание на тему «Экологическая несправедливость и влияние токсичного загрязнения воды во Флинте, штат Мичиган,
».
Flint Water Crisis Environmental Justice Assignment
7.11 Резюме
Чтобы убедиться, что вы понимаете материал этой главы, вам следует проанализировать значения терминов, выделенных жирным шрифтом в следующем резюме, и спросить себя, как они соотносятся с темами в главе.
Раствор — гомогенная смесь. Основным компонентом является растворитель , а второстепенным компонентом — растворенное вещество . Решения могут иметь любую фазу; например, сплав представляет собой твердый раствор.Растворенные вещества — это растворимые или нерастворимые , что означает, что они растворяются или не растворяются в конкретном растворителе. Термины смешивающийся и несмешиваемый вместо «растворимый и нерастворимый» используются для жидких растворенных веществ и растворителей. Утверждение « подобно растворяется подобно » является полезным руководством для прогнозирования того, будет ли растворенное вещество растворяться в данном растворителе.
Растворение происходит путем сольватации , процесса, в котором частицы растворителя окружают отдельные частицы растворенного вещества, разделяя их с образованием раствора.Для водных растворов используется слово гидратация . Если растворенное вещество является молекулярным, оно растворяется на отдельные молекулы. Если растворенное вещество является ионным, отдельные ионы отделяются друг от друга, образуя раствор, который проводит электричество. Такие растворы называются электролитами . Если диссоциация ионов завершена, раствор представляет собой сильный электролит . Если диссоциация только частичная, раствор представляет собой слабый электролит . Растворы молекул не проводят электричество и называются неэлектролитами .
Количество растворенного вещества в растворе представлено концентрацией раствора. Максимальное количество растворенного вещества, которое будет растворяться в данном количестве растворителя, называется растворимостью растворенного вещества. Таких растворов насыщенных . Растворы с количеством меньше максимального — ненасыщенные . Большинство растворов являются ненасыщенными, и их концентрацию можно указать разными способами. Массовый / массовый процент , объемный / объемный процент и массовый / объемный процент указывают процент растворенного вещества в общем растворе. частей на миллион (ppm) и частей на миллиард (ppb) используются для описания очень малых концентраций растворенного вещества. Молярность , определяемая как количество молей растворенного вещества на литр раствора, является стандартной единицей концентрации в химической лаборатории. Эквиваленты выражают концентрации в молях заряда на ионах. Когда раствор разбавляется, мы используем тот факт, что количество растворенного вещества остается постоянным, чтобы можно было определить объем или концентрацию конечного разбавленного раствора.Растворы известной концентрации могут быть приготовлены либо путем растворения известной массы растворенного вещества в растворителе и разбавления до желаемого конечного объема, либо путем разбавления соответствующего объема более концентрированного раствора (исходный раствор ) до желаемого конечного объема.
Ключевые вынос
Концентрации раствора обычно выражаются в виде молярности и могут быть получены путем растворения известной массы растворенного вещества в растворителе или разбавления исходного раствора.
Концептуальные проблемы
Какое из представлений лучше всего соответствует 1 М водному раствору каждого соединения? Обоснуйте свои ответы.
NH ₃
ВЧ
CH ₃ CH ₂ CH ₂ OH
Na ₂ SO ₄
Какое из представлений, показанных в задаче 1, лучше всего соответствует 1 М водному раствору каждого соединения? Обоснуйте свои ответы.
CH ₃ CO ₂ H
NaCl
Na ₂ S
Na ₃ PO ₄
ацетальдегид
Можно ли ожидать, что 1,0 М раствор CaCl ₂ будет лучше проводить электричество, чем 1,0 М раствор NaCl? Почему или почему нет?
Альтернативный способ определения концентрации раствора — моляльность , сокращенно м .Моляльность определяется как количество молей растворенного вещества в 1 кг растворителя . Чем это отличается от молярности? Ожидаете ли вы, что 1 M раствор сахарозы будет более или менее концентрированным, чем 1 m раствор сахарозы? Поясните свой ответ.
Каковы преимущества использования решений для количественных расчетов?
Ответ
a) Nh4 — слабое основание, что означает, что некоторые молекулы будут принимать протон от молекул воды, заставляя их диссоциировать на ионы H + и -OH.Ион H + будет ассоциироваться с Nh4 с образованием Nh5 +. Таким образом, это будет больше всего похоже на стакан №2. б) HF — слабая кислота, хотя F сильно электроотрицателен. Это связано с тем, что молекула H-F может образовывать прочные водородные связи с молекулами воды и оставаться в ковалентной связи, которую труднее диссоциировать. Таким образом, стакан № 2 также является хорошим выбором для этой молекулы, так как только часть H-F будет диссоциировать на ионы h4O + и F-. c) CH ₃ CH ₂ CH ₂ OH является ковалентным соединением и не будет диссоциировать в какой-либо заметной степени, поэтому стакан № 3 является правильным выбором.г) Na ₂ SO ₄ — это растворимое ионное соединение, которое полностью диссоциирует на ионы, больше всего напоминающие химический стакан № 1.
Да, потому что когда CaCl ₂ диссоциирует, он образует 3 иона (1 Ca ²⁺ и 2 иона Cl ^—), тогда как NaCl будет диссоциировать только на 2 иона (Na ⁺ и Cl ^—) для каждой молекулы. Таким образом, CaCl ₂ будет генерировать больше ионов на моль, чем 1 моль NaCl, и будет лучше проводить электричество.
Если количество вещества, необходимое для реакции, слишком мало для точного взвешивания, использование раствора вещества, в котором растворенное вещество диспергировано в гораздо большей массе растворителя, позволяет химикам измерить количество вещества. вещество, точнее.
Числовые задачи
Рассчитайте количество граммов растворенного вещества в 1.000 л каждого раствора.
0,2593 M NaBrO ₃
1.592 М КНО ₃
1,559 М уксусная кислота
0,943 M йодат калия
Рассчитайте количество граммов растворенного вещества в 1.000 л каждого раствора.
0,1065 млн бай ₂
1,135 M Na ₂ SO ₄
1,428 M NH ₄ Br
0,889 М ацетат натрия
Если все растворы содержат одно и то же растворенное вещество, какой раствор содержит большую массу растворенного вещества?
1.40 л 0,334 М раствора или 1,10 л 0,420 М раствора
25,0 мл 0,134 М раствора или 10,0 мл 0,295 М раствора
250 мл 0,489 М раствора или 150 мл 0,769 М раствора
Заполните следующую таблицу для 500 мл раствора.
Соединение Масса (г) Родинки Концентрация (М)
сульфат кальция 4,86
уксусная кислота 3.62
дигидрат иодистого водорода 1,273
бромид бария 3,92
глюкоза 0,983
ацетат натрия 2,42
Какая концентрация каждого вида присутствует в следующих водных растворах?
0,489 моль NiSO ₄ в 600 мл раствора
1.045 моль бромида магния в 500 мл раствора
0,146 моль глюкозы в 800 мл раствора
0,479 моль CeCl ₃ в 700 мл раствора
Какая концентрация каждого вида присутствует в следующих водных растворах?
0,324 моль K ₂ MoO ₄ в 250 мл раствора
0,528 моль формиата калия в 300 мл раствора
0,477 моль KClO ₃ в 900 мл раствора
0.378 моль йодида калия в 750 мл раствора
Какова молярная концентрация каждого раствора?
8,7 г бромида кальция в 250 мл раствора
9,8 г сульфата лития в 300 мл раствора
12,4 г сахарозы (C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁) в 750 мл раствора
14,2 г гексагидрата нитрата железа (III) в 300 мл раствора
Какова молярная концентрация каждого раствора?
12.8 г гидросульфата натрия в 400 мл раствора
7,5 г гидрофосфата калия в 250 мл раствора
11,4 г хлорида бария в 350 мл раствора
4,3 г винной кислоты (C ₄ H ₆ O ₆) в 250 мл раствора
Укажите концентрацию каждого реагента в следующих уравнениях, принимая 20,0 г каждого и объем раствора 250 мл для каждого реагента.
BaCl ₂ (водн.) + Na ₂ SO ₄ (водн.) →
Ca (OH) ₂ (водн.) + H ₃ PO ₄ (водн.) →
Al (NO ₃) ₃ (водн.) + H ₂ SO ₄ (водн.) →
Pb (NO ₃) ₂ (водн.) + CuSO ₄ (водн.) →
Al (CH ₃ CO ₂) ₃ (водн.) + NaOH (водн.) →
На эксперимент потребовалось 200.0 мл 0,330 М раствора Na ₂ CrO ₄. Для приготовления этого раствора использовали исходный раствор Na ₂ CrO ₄, содержащий 20,0% растворенного вещества по массе с плотностью 1,19 г / см ³. Опишите, как приготовить 200,0 мл 0,330 М раствора Na ₂ CrO ₄ с использованием основного раствора.
Гипохлорит кальция [Ca (OCl) ₂] — эффективное дезинфицирующее средство для одежды и постельного белья. Если раствор имеет концентрацию Ca (OCl) ₂, равную 3.4 г на 100 мл раствора, какова молярность гипохлорита?
Фенол (C ₆ H ₅ OH) часто используется в качестве антисептика в жидкостях для полоскания рта и леденцах для горла. Если в жидкости для полоскания рта концентрация фенола составляет 1,5 г на 100 мл раствора, какова молярность фенола?
Если таблетка, содержащая 100 мг кофеина (C ₈ H ₁₀ N ₄ O ₂), растворяется в воде с получением 10,0 унций раствора, какова молярная концентрация кофеина в растворе?
На этикетке определенного лекарства есть инструкция по добавлению 10.0 мл стерильной воды, заявив, что каждый миллилитр полученного раствора будет содержать 0,500 г лекарства. Если пациенту назначена доза 900,0 мг, сколько миллилитров раствора следует ввести?
ответы
а. 39,13 г б. 161,0 г c. 93,57 г г. 201,8 г
а. 1,40 л 0,334 М раствора, б. 25,0 мл 0,134 М раствора, c. 150 мл 0,769 М раствора
а.0.815 М, г. 2.09 М, c. 0.182 М, д. 0,684 M
а. 0.174 М, г. 0.297 М, c. 0,048 М, д. 0,135 М
а. BaCl ₂ = 0,384 M, Na ₂ SO ₄ = 0,563 M, б. Ca (OH) ₂ = 1.08 M, h4PO4 = 0.816 M, c. Al (NO ₃) ₃ = 0,376 M, H ₂ SO ₄ = 0,816 M, d. Pb (NO ₃) ₂ = 0,242 M, CuSO ₄ = 0,501 M, т.е. Al (CH ₃ CO ₂) = 0.392 M, NaOH = 2,00 M
1,74 × 10 ⁻³ M кофеин
(Вернуться к началу)
7.12 Ссылки
Чанг (Питер) Чие (2016) Неорганическая химия. Либретексты . Доступно по адресу: https://chem.libretexts.org/Core/Inorganic_Chemistry/Chemical_Reactions/Chemical_Reactions_1/Solutions
Болл, Д.У., Хилл, Дж. У. и Скотт, Р. Дж. (2016) MAP: Основы общей, органической и биологической химии . Свободные тексты. Доступно по адресу: https://chem.libretexts.org/Textbook_Maps/Introductory_Chemistry_Textbook_Maps/Map%3A_The_Basics_of_GOB_Chemistry_(Ball_et_al.)
Аверилл, Б.А., Элдридж, П. (2012) Принципы химии . Свободные тексты. Доступно по адресу: https://2012books.lardbucket.org/books/principles-of-general-chemistry-v1.0/index.html
Гидрат. (2017, 30 августа).В Википедия, Бесплатная энциклопедия . Получено 16:20, 26 сентября 2017 г., с https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Hydrate&oldid=798015169
.
Нижний, С. (2010). Растворы 1: Растворы и их концентрации. В онлайн-учебнике «Виртуальный учебник Chem1». Доступно по адресу: http://www.chem1.com/acad/webtext/solut/solut-1.html
Мичиганская сеть по охране окружающей среды детей (2013 г.) Здоровье детей в окружающей среде в Мичигане.Вики по гигиене окружающей среды. Проверено 6 сентября 2018 г. по адресу: http://wiki.mnceh.org/index.php/Neurotoxicity:_Lead
.
авторов Википедии. (2018, 5 сентября). Отравление свинцом. В Википедия, Бесплатная энциклопедия . Получено в 02:05, 7 сентября 2018 г., с https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Lead_poisoning&oldid=858177302
.
Ladapo, J.A., Mohammed, A.K., and Nwosu, V.C. (2017) Загрязнение свинцом во Флинте, Мичиган, США и других городах. Международный журнал экологического и научного образования, 11 (5): 1341-1351.Открытый доступ. Доступно по адресу: www.ijese.net/makale_indir/1899
Молярность | Химия для неосновных
Цели обучения
Определите молярность.
Выполните расчеты молярности.
Сколько молекул можно найти в реакции?
Химики ежедневно имеют дело с определенным количеством молекул. Наши реакции описываются как взаимодействие такого количества молекул соединения A с таким количеством молекул соединения B с образованием такого количества молекул соединения C.Когда мы определяем, сколько реагента использовать, нам нужно знать количество молекул в данном объеме реагента. Процентные растворы говорят нам только количество граммов, а не количество молекул. 100 мл раствора 2% NaCl будет иметь совсем другое количество молекул, чем 2% раствор CsCl. Итак, нам нужен другой способ говорить о количестве молекул.
Молярность
Химики в первую очередь нуждаются в выражении концентрации растворов таким образом, чтобы учитывать количество частиц, которые вступают в реакцию согласно определенному химическому уравнению.Поскольку процентные измерения основаны либо на массе, либо на объеме, они обычно не используются для химических реакций. Единица концентрации, основанная на молях, является предпочтительной. Молярность (М) раствора — это количество молей растворенного вещества, растворенного в одном литре раствора. Чтобы вычислить молярность раствора, вы разделите моли растворенного вещества на объем раствора, выраженный в литрах.
Обратите внимание, что объем указан в литрах раствора, а не в литрах растворителя.Когда указывается молярность, единицей измерения является символ M, который читается как «молярный». Например, раствор, обозначенный как 1,5 M NH ₃, читается как «1,5-молярный раствор аммиака».
Пример задачи: расчет молярности
Раствор получают растворением 42,23 г NH ₄ Cl в воде, достаточной для получения 500,0 мл раствора. Рассчитайте его молярность.
Шаг 1: Составьте список известных количеств и спланируйте проблему.
Сначала переводят массу хлорида аммония в моль.Затем молярность рассчитывается делением на литры. Обратите внимание, что данный объем был преобразован в литры.
Шаг 2: Решить.
Шаг 3. Подумайте о своем результате.
Молярность составляет 1,579 M, что означает, что литр раствора будет содержать 1,579 моль NH ₄ Cl. Уместны четыре значащих цифры.
В лабораторных условиях химик должен часто готовить определенный объем растворов известной молярности.Задача состоит в том, чтобы вычислить необходимую массу растворенного вещества. Уравнение молярности может быть преобразовано в моль, которое затем может быть преобразовано в граммы. См. Пример задачи 16.3.
Пример задачи:
Химику необходимо приготовить 3,00 л 0,250 М раствора перманганата калия (KMnO ₄). Какая масса KMnO ₄ ей нужна для приготовления раствора?
Шаг 1: Составьте список известных количеств и спланируйте проблему.
Известно
молярность = 0.250 M
объем = 3,00 л
молярная масса KMnO ₄ = 158,04 г / моль
Неизвестно
моль растворенного вещества рассчитывается путем умножения молярности на литры. Затем моль переводится в граммы.
Шаг 2: Решить.
Шаг 3. Подумайте о своем результате.
Когда 119 г перманганата калия растворяют в воде для получения 3,00 л раствора, молярность составляет 0,250 М.
Посмотрите видео о расчетах молярности:
http: // www.youtube.com/watch?v=8oTqwBAvbnY
Сводка
Описаны расчеты с использованием концепции молярности.
Практика
Читайте материал и решайте задачи на сайте ниже:
http://www.occc.edu/kmbailey/Chem1115Tutorials/Molarity.htm
Обзор
Что означает M?
Что говорит нам молярность, чего не говорит информация о процентном растворе?
Что нам нужно знать о молекуле, чтобы проводить расчеты молярности?
Глоссарий
молярность (M): Число молей растворенного вещества, растворенного в одном литре раствора.
Приготовление стандартного раствора гидроксида натрия *
Д-р Мурли Дхармадхикари и Тавис Харрис
Примечание. Эта статья написана по запросу представителей отрасли. Он написан для работников винных лабораторий без химического образования.
В винной лаборатории анализ вина на TA, VA и SO2 включает использование реактива гидроксида натрия (NaOH). Виноделы обычно покупают раствор гидроксида натрия известной концентрации (обычно 0.1 Нормальный). Этот реагент относительно нестабилен, и его концентрация со временем меняется. Для обеспечения точности аналитических результатов важно периодически проверять концентрацию (нормальность) гидроксида натрия. Если концентрация изменилась, ее необходимо отрегулировать до исходной концентрации или в расчетах необходимо использовать новое значение концентрации (нормальность).
Иногда винодел может захотеть сделать свой собственный раствор NaOH вместо того, чтобы покупать его. При создании нового раствора или проверке нормальности старого раствора важно знать процедуру приготовления стандартного (известной концентрации) раствора реагента NaOH.В данной статье объясняется процедура стандартизации, а также основная концепция процедуры титрования.
Выражение концентрации в растворе
Раствор состоит из растворенного вещества и растворителя. Растворенное вещество — это растворенное вещество, а растворитель — это вещество, в котором растворенное вещество растворено. Растворенное вещество может быть твердым или жидким. В растворе NaOH гидроксид натрия (твердый) является растворенным веществом, а вода (жидкость) является растворителем. Обратите внимание, что растворенное вещество, являющееся твердым веществом, измеряется в единицах веса (в граммах), а вода-растворитель измеряется в единицах объема.Это пример выражения веса раствора на единицу объема (вес / объем).
В растворе, состоящем из двух жидкостей, концентрация выражается в объемах на объемную основу. Например, концентрация алкоголя в вине выражается как объем на объем. Вино с 12% -ным содержанием алкоголя означает, что оно содержит 12 мл алкоголя на 100 мл вина.
Обычно во многих растворах вес указывается в граммах, а объем — в миллилитрах или литрах. На этом этапе важно установить соотношение между единицами веса и объема.Один килограмм (вес) воды при температуре максимальной плотности и нормальном атмосферном давлении имеет объем один литр. Это означает, что один килограмм (вес) воды равен одному литру объема, а один грамм воды по весу равен одному миллилитру воды по объему. Таким образом, единицы веса (грамм) и объема (мл) похожи и взаимозаменяемы.
Химик выражает концентрацию раствора по-разному. Общие выражения включают в себя процент, частей на миллион (ppm), молярный и нормальный.Важно четко понимать эти термины.
процентов
Одна из простейших форм концентрации — это процент. Это просто означает единицы на 100 единиц или частей на 100 частей. Процентную концентрацию можно использовать тремя способами. Это может быть масса на единицу веса, объем на объем или масса на единицу объема.
Когда виноделы используют ареометр ° Brix для измерения сахара в виноградном соке, они, по сути, измеряют граммы сахара на 100 граммов сока.Образец сока 18 ° Брикса означает 18 граммов сахара на 100 граммов сока или обычно обозначается как 18%. При описании содержания алкоголя в вине процентное содержание алкоголя выражается в единицах объема на объем. Во многих случаях, в том числе в лаборатории, раствор получают путем растворения твердого вещества в жидкости, обычно в воде. В таком случае концентрация выражается в расчете на объемный вес.
Частей на миллион
При работе с очень небольшим количеством вещества в растворе концентрация часто выражается в частях на миллион.Концентрация 20 ppm означает растворение 20 частей растворенного вещества на каждые 1000000 частей раствора. Единицей измерения может быть вес или объем. Обычно концентрация ppm используется для обозначения миллиграммов растворенного вещества на литр раствора.
Молярный раствор
Молярный раствор означает концентрацию в моль / литр. Один молярный (I M) раствор означает один моль вещества (растворенного вещества) на литр раствора. Моль означает молекулярную массу в граммах или молекулярную массу вещества в граммах.Таким образом, молекулярная масса химического вещества также является его молярной массой. Чтобы рассчитать молекулярную массу, нужно сложить атомные массы всех атомов в молекулярной формульной единице. Например, молекула NaOH состоит из одного атома натрия (Na), кислорода (0) и водорода (H). Их соответствующие атомные массы: Na — 23,0 — 16 и H — 1, поэтому молекулярная масса составляет 23 + 16 + I = 40. Таким образом, 40 граммов NaOH равны одному моль NaOH, а 1 молярный раствор NaOH. будет содержать 40 граммов химиката NaOH.
Нормальный раствор / Нормальность
Другой формой концентрации, которая используется относительно часто, является нормальность, или N. Нормальность выражается в эквивалентах на литр, что означает количество эквивалентных весов растворенного вещества на литр раствора. Термин нормальность часто используется в кислотно-щелочной химии. Эквивалентная масса кислоты определяется как молекулярная масса, деленная на количество реагирующих атомов водорода одной молекулы кислоты в реакции.
Чтобы понять эквиваленты, нужно знать кое-что о том, как работает реакция, так что давайте начнем с этого.Ниже приведено основное уравнение для кислоты и основания.
HCl + NaOH ——> NaCl + h30
или
Кислота + основание ——-> соль + вода
В нашем простом уравнении выше вы можете видеть, что кислота и основание реагируют с образованием соли и воды, и что они реагируют одинаково. Кислота дает 1 H + на каждый -OH, заданный основанием. Таким образом, на каждый моль H + нужно
моль.
-ОН.Эта реакция является взаимно однозначной на молярной основе. Один моль кислоты имеет одну реакционную единицу, а один моль основания также имеет одну реакционную единицу, таким образом, как кислота, так и основание, в приведенном выше примере, имеют равные реакционные единицы 1: 1. Как указано выше, для кислот мы определяем эквивалентную массу как молекулярную массу, деленную на количество H +, выделенного на молекулу. Выше HCl отдавал в реакцию 1 H + (протон).
Молекулярная масса h3SO4 = 98,08 г = 49,04 грамма на эквивалент
Количество протонов на 2 протона
Нормальность — это молекулярная масса, деленная на граммы на эквивалент (все это приводит к количеству эквивалентов) в данном объеме.Для 1 н раствора нам нужен 1 эквивалент / литр. Для соляной кислоты (HCl) эквивалентный вес составляет 36,46 грамма. Следовательно, для приготовления 1 нормального раствора необходимо 36,46 г / л HCl. Обратите внимание, что 1 М раствор также составляет 36,46 г / л. Для молекул, которые могут выделять или принимать только один протон на молекулу, нормальность равна молярности.
Таблица 1. Молекулярная и эквивалентная масса некоторых распространенных соединений.
В случае, когда молекула может испускать или принимать более одного протона, вам необходимо скорректировать свои вычисления.Например, серная кислота с формулой h3SO4 отдает 2 отдельных протона. Используя молярную массу серной кислоты и зная, что одна молекула может отдавать 2 протона, мы можем найти эквивалентную массу.
При молярной массе 98,08 грамма раствор, содержащий 98,08 г в 1 литре, будет иметь молярность 1 М и нормальность 2 Н. Это потому, что каждый 1 моль серной кислоты (h3SO4) содержит 2 моля атомов H +.
В таблице 1 перечислены молекулярные массы и эквивалентные массы важных кислот и оснований, используемых в винной лаборатории.
Приготовление 1 н. Раствора NaOH
Из приведенного выше обсуждения должно быть ясно, что для приготовления 1 нормального раствора нам необходимо знать эквивалент NaOH, который рассчитывается путем деления молекулярной массы на 1, то есть 40 делится на 1 = 40. Таким образом, эквивалентный вес NaOH равно 40. Чтобы приготовить 1 н. Раствор, растворите 40,00 г гидроксида натрия в воде до объема 1 литр. Для 0,1 н. Раствора (используемого для анализа вина) необходимо 4,00 г NaOH на литр.
Стандартизация
Перед тем, как мы начнем титровать этот образец вина, у нас есть еще один важный шаг — стандартизация раствора NaOH.Стандартизация — это просто способ проверить нашу работу и определить точную концентрацию нашего реагента NaOH (или другого). Возможно, наше разведение было неточным, или, может быть, весы не были откалиброваны, и в результате нормальность нашего раствора гидроксида натрия не равна 1 N, как мы предполагали. Так что нам нужно это проверить. Это достигается титрованием раствора NaOH кислотой известной силы (нормальность). Обычно для титрования основания используется 0,1 н. HCl. Реагент, 0,1 N раствор HCl, приобретается у поставщика химикатов, сертифицированного по концентрации.Это означает, что он был стандартизирован до известной концентрации. «Но разве это не идет по кругу?» ты спрашиваешь. Нет, потому что кислоты стандартизированы до порошкообразной основы под названием KHP или гидрофталата калия. Его можно очень точно взвесить, потому что это мелкий порошок, а затем титруют кислотой.
Для стандартизации NaOH начните с пипетирования 10,0 мл 0,1 н. Соляной кислоты (HCl) в колбу. Добавьте примерно 50 мл воды (помните, что это не вода из-под крана) и три капли индикатора метилового красного.Заполните бюретку объемом 25 мл 0,1 н. Раствором гидроксида натрия и запишите начальный объем. Титруйте соляную кислоту до точки, при которой цвет становится лимонно-желтым и остается постоянным. Запишите окончательный объем.
Вычтите начальный объем из конечного, чтобы получить объем использованного NaOH, и подставьте его в уравнение ниже.
Нормальность NaOH = Объем HCl x Нормальность HCl
Объем использованного NaOH
Методы титрования
Прежде чем полностью освоить объемный анализ, нам необходимо обсудить некоторые методы титрования.Прежде всего осторожно обращайтесь с бюреткой. Избегайте повреждения узла наконечника и крана, поскольку повреждение и утечки в этих областях могут и будут влиять на производительность. Кроме того, обязательно записывайте окончательные и начальные значения объема точно, считывая нижнюю часть мениска раствора. Не пытайтесь втиснуть последний образец и опорожнить бюретку до самой нижней отметки; найдите время, чтобы правильно его пополнить. Чтобы облегчить чтение бюретки, возьмите белую учетную карточку и раскрасьте на ней черный квадрат, как показано.Держите его за шкалой бюретки при снятии показаний, чтобы лучше видеть мениск. По этой причине на некоторых бюретках действительно нарисована полоса.
Затем не забудьте перемешать образец во время титрования. Независимо от того, используете ли вы мешалку (рекомендуется) или перемешиваете, покручивая колбу вручную, раствор обязательно должен быть перемешан. Следите за тем, чтобы образец не выливался за пределы стакана / колбы и не позволял содержимому бюретки выпадать за пределы стакана. Кроме того, достаточно опустите бюретку, чтобы брызги образца не выходили из колбы во время титрования.Это не только плохая лабораторная практика, но также может быть опасным.
Безопасность — важный фактор при работе с бюретками, кислотами и щелочами. Осознайте, что вы имеете дело с агрессивными химикатами и хрупкой стеклянной посудой, относитесь к ней как к незаменимому вину в изысканном бокале. Это значит сознательно и с уважением. Надевайте как минимум защитные очки и лабораторный халат, также рекомендуются перчатки. Наполняя бюретку, выньте ее из подставки и держите под углом так, чтобы наконечник находился над раковиной.Таким образом, вся жидкость будет стекать в раковину, и вы сможете спокойно стоять на полу, а не на табурете. Опасно наклоняться над бюреткой, когда она стоит на столе.
Убедитесь, что у вас есть доступ к станции для промывания глаз или к чему-то, что может подавать струю воды к вашему телу и / или глазам в течение 15 минут — это рекомендованное OSHA средство для лечения попадания химических веществ в глаза и тело. Помните, что гидроксид натрия будет в бюретке на уровне глаз и выше, поэтому убедитесь, что ваше оборудование прикреплено к устойчивому основанию.
Надлежащая лабораторная практика может помочь вам более точно и эффективно контролировать качество ваших вин. Объемный анализ путем титрования — один из наиболее распространенных методов, используемых виноделом для анализа своего продукта. В постоянном поиске отличных вин важно совершенствовать свои навыки в этой области.
* Ранее опубликовано в Vineyard and Vintage View , Mountain Grove, MO.
Принятие простых решений и разбавлений
| просто разбавление | серийное разведение | VC = VC метод | молярные растворы | процентов решения |
| молярный -% конверсии | концентрированные исходные растворы (X единиц) | нормальность — преобразование молярности
Рабочая Расчет концентрации
1.Простое разбавление (метод коэффициента разбавления на основе соотношений)
A простое разведение — это раствор, в котором единиц объема интересующего жидкого материала объединяется с соответствующим объемом растворителя жидкости для достижения желаемая концентрация. Фактор разбавления — это общее количество единичных объемов, в которых будет растворен ваш материал. Затем разбавленный материал необходимо тщательно перемешать, чтобы получить истинное разбавление.Например, разбавление 1: 5 (вербализуйте как Разбавление «от 1 до 5») влечет за собой объединение 1 единицы объема из растворенное вещество (разбавляемый материал) + 4 шт. объемы растворителя среды (следовательно, 1 + 4 = 5 = коэффициент разбавления). Фактор разбавления часто выражается используя экспоненты: 1: 5 будет 5e-1; 1: 100 будет 10e-2, а скоро.
Пример 1: Замороженный концентрат апельсинового сока обычно разбавляют с 4 дополнительными банками холодной воды (разбавляющий растворитель), давая коэффициент разбавления 5, т.е.е. оранжевый концентрат представляет собой одна единица объема, к которой вы добавили еще 4 банки (та же единица объемы) воды. Итак, апельсиновый концентрат теперь распределяется через 5 единичных объемов. Это будет называться разбавлением 1: 5, и OJ сейчас на 1/5 меньше, чем было изначально. Так, при простом разбавлении добавить на одну единицу объема растворителя меньше чем желаемое значение коэффициента разбавления.
Пример 2: Предположим, вы должны приготовить 400 мл дезинфицирующего средства, требующего разведения 1: 8 из концентрированного маточный раствор с водой. Разделите необходимый объем на разведение коэффициент (400 мл / 8 = 50 мл) для определения объема единицы. В затем выполняется разведение в виде 50 мл концентрированного дезинфицирующего средства + 350 мл воды.
Верх стр.
2.Серийное разбавление
A серийное разведение — это просто серия простых разведений, которые быстро увеличивают коэффициент разбавления начиная с небольшого исходного количества материала (т. е. бактериального культура, химикат, апельсиновый сок и др.). Источник разведения материал (растворенное вещество) на каждом этапе происходит из разбавленного материала предыдущего этапа разбавления. При серийном разведении всего коэффициент разбавления в любой момент равен произведению индивидуальные коэффициенты разбавления на каждом этапе, предшествующем этому.
Коэффициент конечного разбавления (DF) = DF1 * DF2 * DF3 пр.
Пример: В типичном упражнении по микробиологии студенты выполнить трехэтапное серийное разведение 1: 100 бактериального культуры (см. рисунок ниже) в процессе количественной оценки количество жизнеспособных бактерий в культуре (см. рисунок ниже).Каждый шаг в этом примере использует общий объем 1 мл. Первый шаг объединяет 1 единицу объема бактериальной культуры (10 мкл) с 99 единицами объемы бульона (990 мкл) = разведение 1: 100. На втором этапе одна единица объема разведения 1: 100 сочетается с 99 единиц объема бульона, что дает общее разбавление 1: 100×100. = 1: 10 000 разведение. Снова повторил (третий шаг) сумма разбавление будет 1: 100×10 000 = 1: 1000000 общего разбавления.Концентрация бактерий теперь в миллион раз на меньше , чем в исходном образце.
Верх стр.
3. Изготовление фиксированных объемов определенных концентраций из жидких реагентов:
V1C1 = V2C2 Метод
Очень часто вам нужно будет сделать особый объем известной концентрации из исходных растворов, или, возможно, из-за ограниченной доступности жидких материалов (некоторые химические вещества очень дороги и продаются и используются в небольших количествах, е.г., микрограммы), или ограничить количество химических отходов. Приведенная ниже формула представляет собой быстрый подход к расчету таких разбавлений. где:
V = объем , C = концентрация; в любых единицах ты работаешь.
(атрибуты стандартного решения) V1C1 = V2C2 (новый атрибуты решения)
Пример: Предположим, у вас есть 3 мл основного раствора ампициллина 100 мг / мл. (= C 1 ) и вы хотите сделать 200 мкл (= V 2 ) из раствор, имеющий 25 мг / мл (= C 2 ).Вам нужно знать какой объем ( V1 ) запаса для использования как часть необходимого общего объема 200 мкл.
V1 = начальный объем запасов. Это твое неизвестное.
C 1 = 100 мг / мл в исходном растворе
V 2 = общий объем, необходимый при новой концентрации = 200 мкл = 0,2 мл
C 2 = новая концентрация = 25 мг / мл
В алгебраической перестановке:
V1 = (V2 x C2) / C1
V1 = (0.2 мл x 25 мг / мл) / 100 мг / мл
и после отмены ед.,
V1 = 0,05 мл, или 50 мкл

Итак, вы бы взяли 0,05 мл = 50 мкл. основного раствора и разбавьте его 150 мкл растворителя до получить 200 ул
Необходим раствор 25 мг / мл. Помните, что количество растворителя используется зависит от окончательного необходимого объема, поэтому вам нужно вычесть начальный объем формируют окончательный для его расчета.
Верх стр.
4. Моль и молярный раствор (единица = M = моль / л)
Иногда может быть более эффективным использовать молярность при выражении химических концентраций. моль определяется как точно 6,023 x 1023 атомов или молекул вещества (это называется Avagadro’s number , N). Масса одного моля элемента равна его атомной массе (г) и указывается для каждого элемента в периодической таблице. Молекулярная масса — это масса (г) вещества, основанная на суммированных атомных массах элементов в химической формуле. Вес формулы относится к химическим веществам, для которых не существует отдельных молекул; например, NaCl в твердой форме состоит из ионов Na + и Cl-, но настоящих молекул NaCl не существует. Формула вес 1 моля NaCl, следовательно, будет суммой 1 атомной массы каждого иона. Молекулярная масса (или FW) указывается на этикетке флакона с химическим веществом.Количество молей в произвольной массе элемента или соединения можно рассчитать как:
число молей = вес (г) / атомный (или молекулярный) вес (г)
Молярность (M) — это единица, используемая для описания количества молей элемента или соединения в одном литре (л) раствора (M = моль / л) и, следовательно, единица измерения концентрации. Согласно этому определению, 1,0 М раствор эквивалентен одной молекулярной массе (г / моль) соединения, доведенной до 1 литра (1.0 л) объема с растворителем (например, водой) при фиксированной температуре (жидкости расширяются и сжимаются с температурой и, таким образом, могут изменять молярность).
Пример 1: Для приготовления литра молярного раствора из сухого реагента
Умножьте молекулярную массу (или FW) на желаемую молярность, чтобы определить, сколько граммов реагента использовать:
Предположим, что молекулярная масса соединения = 194,3 г / моль;
, чтобы получилось 0.15 М раствор использовать 194,3 г / моль * 0,15 моль / л = 29,145 г / л
Вы растворите указанную массу реагента во фракции общего объема растворителя (в стандартном режиме), а затем увеличите объем ровно до одного литра, добавив дополнительный растворитель и тщательно перемешав.
Пример 2 : Для приготовления определенного объема определенного молярного раствора из сухого реагента
Химический продукт имеет FW 180 г / моль, и вам нужно 25 мл (0.025 л) 0,15 М (М = моль / л) раствора. Сколько граммов химического вещества нужно для приготовления этого раствора?
# грамм / желаемый объем (л) = желаемая молярность (моль / л) * FW (г / моль)
путем алгебраической перестановки,
# граммы = желаемый объем (л) * желаемая молярность (моль / л) * FW (г / моль) # граммы = 0,025 л * 0,15 моль / л * 180 г / моль
после списания единиц,
#grams = 0.675 г
Итак, вам нужно 0,675 г / 25 мл
Растворы, содержащие несколько реагентов
Сложные растворы, такие как буферы, физиологические растворы, фиксаторы и т. Д., Могут состоять из нескольких химических реагентов. При приготовлении этих растворов каждый реагент рассматривается отдельно, чтобы определить, сколько использовать для приготовления окончательного раствора. Для каждого из них объем, использованный в расчетах, является окончательным необходимым объемом раствора.

Еще примеры решенных проблем: About.com: Химия

Верх страницы
5. Процентные растворы (% = доли на сто или грамм / 100 мл)
Многие реагенты смешиваются в виде растворов %. либо по весу на объем (мас. / Об.) При запуске с сухими реагентами ИЛИ объем на объем (об. / Об.) При запуске с жидкими реагентами . При приготовлении растворов из сухих реагентов для получения заданной процентной концентрации используется одна и та же масса любого реагента, хотя молярные концентрации будут разными.
В целом
Массовый процент (мас. / Об.) = [масса растворенного вещества (г) / объем раствора (мл)] x 100, и,
Объемный процент (об. / Об.) = [объем растворенного вещества (мл) на объем раствора (мл)] x 100
Например, 100 мл 10% раствора любого сухого реагента будет содержать 10 г сухого реагента в конечном объеме 100 мл.10% (об. / Об.) Раствор должен содержать 10 мл растворенного вещества на 100 мл объема раствора.
Пример 1: Если вы хотите получить 200 мл 3% NaCl, вы должны необходимо 0,03 г / мл x 200 мл = 6,0 г NaCl в 200 мл воды.
При использовании жидких реагентов процентная концентрация основана на объема на объем , и рассчитывается аналогично как концентрация % x необходимый объем = используемый объем реагента .
Пример 2: Если вы хотите сделать 2 л 70% этанола из 100% этанола, вы должны смешать 0,70 мл / мл x 2000 мл = 1400 мл этанола с 600 мл воды.
Чтобы преобразовать% раствора в молярность , умножьте% раствора на 10, чтобы выразить процент раствора, грамм / л, затем разделите на вес формулы.
Молярность = (граммы реагента / 100 мл) * 10
xxxxxxxxxx FW
Пример 1: преобразование 6.5% раствор химического вещества с FW = 325,6 к молярности,
[(6,5 г / 100 мл) * 10] / 325,6 г / моль = [65 г / л] / 325,6 г / моль = 0,1996 M
Преобразовать из молярности к процентному раствору , умножьте молярность на FW и разделите на 10:
% раствор = молярность * FW
xxxxxxxxxx10
Пример 2: Преобразование 0.0045 М раствор химическое вещество, имеющее FW 178,7 к процентному раствору:
[0,0045 моль / л * 178,7 г / моль] / 10 = 0,08 % раствор
Верх стр.
6. Концентрированный стандартные растворы — в единицах «X»
Стандартные растворы стабильной соединения обычно поддерживаются в лабораториях как более концентрированные растворы, которые можно разбавить до рабочей прочности при использовании в Типичные области применения.Обычная рабочая концентрация обозначается как 1x. Раствор в 20 раз более концентрированный будет обозначен как 20x и потребует разбавления 1:20 для восстановления типичного рабочая концентрация.
Пример: 1x раствор соединения имеет молярную концентрацию 0,05 M для его типичного использования в лабораторных условиях.

Соединение	Масса (г)	Родинки	Концентрация (М)
сульфат кальция	4,86
уксусная кислота		3.62
дигидрат иодистого водорода			1,273
бромид бария	3,92
глюкоза			0,983
ацетат натрия		2,42

Как сделать цементый раствор — только правильные пропорции цемена и добавок

Цементно-известковый раствор првильные пропорции

Замешиваем цементно-песчаный раствор своими руками

Как правильно готовить цементный раствор

Раствор м150 состав пропорции на 1м3

Как купить раствор М100

Приготовление раствора своими руками

Технические характеристики

Плотность

Теплопроводные свойства

Паропроницаемость

Время высыхания

Как размешать

Область применения цементного раствора марки М-200

Приготовление

Как приготовить?

Для стяжки

Для кладки

Для штукатурки

Марки цементного раствора М-150 и М-200.

Соотношение песка и цемента

Для кирпичной кладки

Для бетона

Для штукатурки и стяжки

Для фундамента

Основные пропорции

Требования к компонентам

Универсальная сухая смесь. Особенности использования смеси сухой универсальной м 150

Приготовление раствора смеси сухой универсальной м 150

Раствор М150 | Цементно-песчаные смеси завода «Соржа»

Технические характеристики раствора М150

Доставка раствора заказчикам.

Приобретение раствора М150

Другие марки раствора

БЕТОННЫЙ ЗАВОД ″СОРЖА″

Стабильное

качество

Низкие

цены

Аренда

Спецтехники

Оперативная

доставка

ᐈ Как сделать (приготовить) бетон м150: замес, состав, пропорции

Характеристики и производство бетона марки м150

Как изготовить бетон м150?

Состав и пропорции раствора м150

Изготовление смеси

Составляющие бетона:

Назначение и плотность сухой смеси М150 на 1м3 АльфаЦем

Назначение и преимущества

Технические характеристики

Виды и состав

Подготовка основания под укладку

Техника приготовления раствора

Как рассчитать необходимое количество раствора

Рекомендации по проведению работ

Техника выполнения работ

Основные ошибки при использовании цементно-песчаных смесей

Как хранить?

Преимущества сотрудничества с «АльфаЦем»

плотность цемента по ГОСТу, как сделать и как приготовить, марки М-150 и М100

Особенности

Технические характеристики

Виды

Область применения

Приготовление

Инструменты

Пропорции и добавки

Советы и рекомендации

| Carolina.com

Разведений

Химический, молярный и массовый процент

Создание решений

Создайте собственное решение для этих проектов:

Глава 7 — Растворы — Химия

Ключевые вынос

Концептуальные проблемы

Ответ

Числовые задачи