Концентрация компонента | Массовая доля, ω | Процентная, ω% | Молярная, См | Молярная концентрация эквивалента, С1/z | Титр, Т |
Массовая доля | mв ω = ------- m p-pa | ω% = 100 ωв | 1000ρ См = --------ωв М | 1000ρz С1/z = -------ωв М | Т = ωρ |
Процентная | ω% ω = ------- | 100 mв ω% = --------- m | 10ρ См = ------ ω% М | 10ρz С1/z = ------ω% М | Т = 0,01 ωρ |
Молярная | М См ω = --------- 1000ρ | М См ω% = ---------- 10ρ | υв-ва См = ------ V | C1/z = ZCм | М См Т = ------- |
Молярная концентрация эквивалента | М1/z С1/z ω = --------- 1000ρ | М1/z С1/z ω% = ---------- 10ρ | C 1/ z Cм =------- Z | υ C1/z = Z --- V | М1/zС1/z Т = --------- |
Титр | Т ω = ------- ρ | 100Т ω = ------- ρ | 1000Т См = --------- М | 1000Т С1/z = ---------- М1/z | m Т = -------- 100V |
Свойства растворов зависят от соотношения между количествами их составных частей, то есть от концентрации, под которой понимают количество лекарственного средства, растворенного в определенном количестве растворителя.
|
|
В рецептах концентрацию растворов обозначают следующими способами:
1. Указывают концентрацию лекарственного вещества в процентах (которая показывает весовое количество растворенного вещества в граммах в 100 мл раствора).
Rp.: Solutionis Kalii iodidi 2% 200 ml
Da. Signa.
2. Указывают количества лекарственного вещества и растворителя.
Rp.: Kalii iodidi 4,0
Aquae purificatae 200 ml
Misce. Da. Signa.
3. Указывают количество лекарственного вещества и общий объем раствора, который достигается добавлением прописанного растворителя (обозначается с помощью лат. ad -- до).
Rp.: Kalii iodidi 4,0
Aquae purificatae ad 200 ml
Misce. Da. Da. Signa.
4. Указывают отношение количества прописанного лекарственного вещества к общему количеству получаемого раствора с помощью лат. ex -- из.
Rp.: Solutionis Kalii iodidi ex 4,0 -- 200 ml
Da. Signa.
Несмотря на разные способы прописывания растворов калия йодида, его объем равен 200 мл, количество лекарственного вещества составляет 4,0 г.
5. Указывают степень разведения лекарственного вещества, например, 1:1000, 1:5000, 1:10000 и объем этого раствора.
Rp.: Solutionis Furacilini (1:5000) 200 ml
Da. Signa.
Из всех приведенных способов чаще всего применяется способ обозначения концентрации раствора в процентах.
Решение задач
1. Вычислите массовую долю 1 моль/л раствора хлороводородной кислоты, плотность которого 1,013г/мл.
Дано: Решение:
См (HCI) = 1 моль/л См * Мм 1*36,46
ρ(HCI) = 1,013г/моль ω = -------------- = -------------- = 3,61%
Мм (HCI) = 36,46 г/моль 10* ρ 10*1,013
______________
ω(HCI) -? Ответ: ω(HCI) = 3,61%
2. Рассчитайте молярную концентрацию эквивалента раствора азотной кислоты, если титр этого раствора равен 0,006500 г/мл.
|
|
Дано: Решение:
Т (HNO3) = 0,006500г/мл
Мм (HNO3) = 63,05 г/моль 1000 * Т 1000* 0,006500
С1/z = ---------- = --------------------- =
М1/z 63,05
___________________
С1/z (HNO3) -? = 0,1030 моль/л
М1/z = Мм(HNO3) = 63,05 г/моль
Ответ: С1/z (HNO3) = 0,1030 моль/л
3. Рассчитайте процентную концентрацию раствора натрия хлорида с молярной концентрацией 0,15 моль/л. Мм (NaCI) = 58 г/моль.
Дано: Решение:
См (NaCI) = 0,15 моль/л Мм* См 58*0,15
Мм (NaCI) = 58 г/моль ω = ------------ = ----------- = 0,87%
ρ(NaCI) = 1 г/мл 10ρ 10*1
__________________
ω (NaCI) -?
Ответ: ω (NaCI) = 0,87%
4. Рассчитайте объем 49%-ной серной кислоты с ρ = 1,6 г/мл необходимый для приготовления 10 л раствора с молярной концентрацией эквивалента 1 моль/л. Мм (Н2SO4) = 98 г/моль.
Дано: Решение:
ω (Н2SO4конц.) = 49% m (Н2SO4) = C1/z * Mм * V =
ρ (Н2SO4конц.) = 1,6 г/мл 1*49*10 = 490 г
V (Н2SO4разб.) = 10 л 98
C1/z(Н2SO4разб.) = 1 моль/л Мм ((Н2SO4) = ------- = 49 г/моль
Мм (Н2SO4) = 98 г/моль 2
V (Н2SO4конц.) -?
m * 100% 490*100
m (р – ра конц.) = -------------- = ----------- = 1000 г
ω 49
m (р – ра конц.) 1000
V (Н2SO4конц.) = -------------------- = --------- = 625 мл
ρ (Н2SO4конц.) 1,6
Ответ: V (Н2SO4конц.) = 625 мл
5. Определите титр, молярную концентрацию эквивалента и молярную концентрацию раствора калия перманганата, если в 200 мл раствора содержится 15,6 г калия перманганата. Мм (КМпО4) = 158 г/моль,
z (КМпО4) = 5.
Дано: Решение:
V (KMnO4) = 200 мл m 15,6
m (KMnO4) = 15,6 г Т = ---- = ------- = 0,07800 г/мл
Мм (КМпО4) = 158 г/моль V 200
z (КМпО4) = 5
См -? m (KMnO4) 15,6
С1/z -? См = ------------------------ =------------- = 0,5 моль/л
Т -? Мм (КМпО4) * V 158 * 0,2
С1/z = См * z = 0,5*5 = 2,5 моль/л
Ответ: Т= 0,07800 г/мл
См = 0,5 моль/л
С1/z = 2,5 моль/л
6. Рассчитайте объем 96%-ной серной кислоты с ρ = 1,84 г/мл необходимый для приготовления 1 л раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,25 моль/л. Мм (H2SO4) = 98г/моль.
Дано: Решение:
ω конц = 96% m = C1\z* M1\z* Vразб
ρ конц = 1,84 г/мл m = 0,25* 49 * 1 = 12,25 г
V разб.= 1 л Мм 98
C1\z = 0,25 моль/л M1\z = ------- = ------- = 49 г/моль
Мм (H2SO4) = 98г/моль 2 2
V конц -?
m вещества
ω = ---------------- * 100%
m раствора
m вещества 12,25
m раствора = --------------- * 100% = ------------ * 100% = 12,76 г
ω 96
m раствора 12,76
Vконц = -------------- = --------- = 6,9 мл
ρ 1,84
Ответ: объем конц. H2SO4 равен 6,9 мл.
7. Какой объем 96%раствора серной кислоты с ρ = 1,84 г/мл необходимо взять для приготовления 1 л 0,5 моль/л раствора? Мм (H2SO4) = 98г/моль.
Дано: Решение:
ω конц = 96%
ρ конц = 1,84 г/мл
V разб.= 1 л Мм 98
C1\z = 0,5 моль/л M1\z = ------- = ------- = 49 г/моль
Мм (H2SO4) = 98г/моль 2 2
10 ρ конц ω конц 10*1,84*96
V конц -? С1\z Н2SO4 96% = ---------------------- = ------------------- =
M1\z(H2SO4) 49
= 36 моль/л
Vразб *Cразб 1000 * 0,5
V конц. = ------------------------ = ----------------- = 13,8 мл
Cконц 36
Ответ: конц. H2SO4) надо
взять 13,8 мл для приготовления
разбавленного раствора.
8. Рассчитайте массу навески натрия тетрабората, необходимую для приготовления 200 мл раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л. Определите титр, молярную концентрацию эквивалента и поправочный коэффициент раствора, если для его приготовления была взята навеска натрия тетрабората массой 3,7995 г.
Мм (Na2B4O7 • 10 H2O) = 381,4 г/моль.
Дано: Решение:
С1/Z (буры) = 0,1 моль/л m теор. (буры) = С1/Z (буры) * М1\z * V(буры)
V(буры) = 200 мл = 0,2 л
m практ. (буры) = 3,7995 г Мм(бура) 381,4
Мм(Na2B4O7•10H2O)=381,4г/моль М1\z = -------- = -------- = 190,7
Z 2
m теор. (буры) =?
Т~0,1 моль/л буры =?
С1/Z~0,1 моль/л буры =? m теор. (буры) = 0,1 * 190,7 * 0,2= 3,814 г
К ~0,1 моль/л буры =?
m практ. (буры) 3,7995
Т~0,1 моль/л буры =---------------- = ------- = 0,01900г/мл
V(бура) 200
m практ. 3,7995
K = --------- = ----------------= 0,9962
m теор. 3,814
С1/Z~ 0,1 = С1/Z 0,1 * Кп
С1/Z~ 0,1 = 0,1 * 0,9962 = 0,0996 моль/л
Ответ: m теор. (буры) = 3,814 г
Т~0,1 моль/л буры = 0,01900г
K =0,9962
С1/Z~ 0,1 = 0,0996 моль/л
9. Проведите стандартизацию рабочего раствора хлороводородной кислоты - определите титр, молярную концентрацию эквивалента и поправочный коэффициент ~0,1 моль/л раствора хлороводородной кислоты, если на титрование 10 мл раствора тетрабората натрия с молярной концентрацией эквивалента ~0,1 моль/л и поправочным коэффициентом равным 1,0120 ушло 9,8 мл раствора хлороводородной кислоты. М.м (НС1)= 36,46 г/моль.
|
|
Дано:
V~0,1моль/л буры = 10 мл
K буры = 1,0120
V (НС1) = 9,8 мл
М.м (НС1) = 36,46 г/моль
С1/Z~0,1моль/л НС1 =?
Т~0,1моль/л НС1 =?
КНС1 =?
НС1 – это стандартизируемый рабочий раствор (исследуемый раствор).
Бура – это исходное вещество метода ацидиметрии, по которому устанавливают концентрацию кислоты.
Метод количественного определения – метод ацидиметрии (так как титрование проводят кислотой). Способ прямого титрования.
В основе метода лежит реакция:
2 HCl + Na2B4O7 + 5 H2O = 2 NaCl + 4 H3BO3
Вещества взаимодействуют по закону эквивалентов:
С1/Z ~0,1моль/л (НС1) • V~0,1моль/л (НС1) = С1/Z~0,1моль/л буры • V~0,1моль/л буры
С1/Z~0,1моль/л буры • V~0,1моль/л буры
С1/Z~0,1моль/л (НС1) = --------------------------------------------
V~0,1моль/л (НС1)
С1/Z~0,1моль/л буры = С1/Z т. буры • Кп~0,1моль/л буры
С1/Z~0,1моль/л буры = 0,1 моль/л • 1,0120 = 0,1012 моль/л
0,1012 • 10
С1/Z~0,1моль/л НС1 = ------------------ = 0,1033 моль/л
9,8
С1/Z~0,1 моль/л (НС1) • M1/Z (НС1)
T~0,1 моль/л НС1 = ------------------------------------
0,1033 • 36,46
T~0,1 моль/л НС1 = -------------------- = 0,003766 г/мл
С1/Z ~0, 1моль/л (НС1)
Кп~0,1 моль/л НС1 = ------------------------
С1/Z 0,1 моль/л (НС1)
0,1033
Кп~0,1 моль/л НС1 = ---------- = 1,0330
0,1
Ответ: С1/Z~0,1моль/л НС1 =0,1033 моль/л
T~0,1 моль/л НС1 = 0,003766 г/мл
Кп~0,1 моль/л НС1 = 1,0330
10. Рассчитайте массовую долю химически чистой хлороводородной кислоты в фармацевтическом препарате, если для приготовления 200 мл разведения взяли 2 мл хлороводородной кислоты с ρ = 1,123 г/мл, а на титрование 10 мл полученного раствора было затрачено 7,5 мл раствора гидроксида натрия с молярной концентрацией эквивалента ~ 0,1 моль/л и поправочным коэффициентом равным 1,0262. Мм НСl = 36,46 г/моль.
Дано:
Vнав (НС1). = 2 мл
Vк. (НС1) = 200 мл
Vаликвота (НС1) = 10 мл
V(NаОН) = 7,5 мл
K (NаОН) = 1,0262
М.м (НС1) = 36,46 г/моль
ρ(НС1) = 1,123 г/мл
ω НС1 =?
НС1 – это исследуемый раствор, так как не известна его концентрация
NаОН – это титрант, так как известен его поправочный коэффициент
|
|
Метод количественного определения – метод алкалиметрии, вариант нейтрализации Способ прямого титрования.
В основе метода лежит уравнение реакции:
HCl + NаОН = NaCl + H2O
Т раб./ опр. * V раб. * К раб.
ω НС1 = ----------------------------- *100%
mнав.НС1
С1/Z т. раб. • M1/Z опр.
Т т. раб./ опр. = -----------------------
M1|z HCl = Mм HCl = 36,46 г/моль
0,1 * 36,46
Т т. раб./ опр. = --------------- = 0,003646 г/мл
2 * 1,123 = 2,246 г – 200мл
mнав.НС1 – 10 мл
mнав.НС1 = 2,246 *10: 200 = 0,1123 г
0,003646 * 7,5 * 1,0262
ω НС1 = ----------------------------- *100% = 25,02%
0,1123 г
Массовая доля показывает, что в 100 г раствора хлороводородной кислоты содержится 25,02 г х.ч. хлороводорода.
Ответ: ω (НС1) = 25,02%
ХИМИЧЕСКАЯ ПОСУДА
Лабораторная посуда – специальные и специализированные емкости различного конструктивного исполнения, объема, и изготовляемые из разнообразных материалов, устойчивых в агрессивных средах. При необходимости лабораторная посуда обладает необходимой термостойкостью, прозрачностью и другими нужными физическими свойствами.
Химическая посуда тонко- и толстостенная изготавливается из стекла разных марок. Посуда из толстого стекла не выдерживает нагрева, нагревать можно только тонкостенную посуду, термостойкость которой зависит от состава стекла. Основным требованием, предъявляемым к стеклянной посуде, является ее химическая и термическая устойчивость. Химическая устойчивость – это свойство стекла противостоять разрушающему действию кислот, щелочей и других веществ. Термическая устойчивость – это способность посуды выдерживать резкие колебания температуры.
Лучшим стеклом считается пирекс, потому что оно обладает термической и химической устойчивостью, имеет малый коэффициент расширения. Поэтому особотермостойкие изделия (стаканы, реторты, пробирки) изготавливают из пирексового стекла. Пирексное стекло содержит 80% оксида кремния (IV). Температура его размягчения + 620 ºС. Для проведения опытов при высоких температурах используют кварцевую посуду. Кварцевое стекло содержит 99,95% оксида кремния (IV), температура его размягчения +1650 ºС. Тонкое кварцевое стекло вследствие очень низкого коэффициента термического расширения выдерживает резкое охлаждение (даже водой!) с любой температуры.
Лабораторную посуду изготавливают в основном из стекла типов ТУ (термически устойчивое), ХУ-1 и ХУ-2 (химически устойчивое). Содержание оксида кремния (IV) в обычном лабораторном стекле составляет примерно 70%.
Рис.18. Химическая посуда
Перед применением лабораторной посуды она должна быть хорошо вымыта и простерилизована. Для этого ее моют ершами с мыльно – содовым раствором. Чистую посуду промывают проточной водой, затем водой очищенной. При необходимости достижения стерильности лабораторную посуду заворачивают в плотную бумагу и стерилизуют в аэростериле при 160—180 °C 45—60 мин. или в автоклаве при температуре 120 °C 20—30 мин.
Посуда считается чистой, если на ее стенках не образуется отдельных капель и вода оставляет равномерную тончайшую пленку. Сушат стеклянную посуду на деревянных колышках, укрепленных на вертикально установленной доске; в сушильных шкафах.