Готовим водный раствор нужной нам концентрации из сухих реактивов. Именно водный, а не спиртовой или в другом растворителе.
Более полная и более сложная для понимания статья на эту тему – здесь…
Что нужно знать с самого начала:
1. Раствор какой концентрации нужно получить?
2. Сколько нужно этого раствора в граммах-килограммах? (не в литрах и миллилитрах! – почему? переходим и читаем про массовую и объёмную концентрацию – перейти…)
3. Какой реактив будем растворять – безводный или содержащий кристаллизационную воду (если в названии реактива есть слово “водный”, например, 5-водный или 9-водный, значит он содержит эту самую воду, расчеты будут сложнее).
Соответственно, будет две схемы: растворяем безводный реактив или содержащий кристаллизационную воду.
*****
Схема первая: приготовление раствора из сухого безводного реактива
Итак, мы знаем – сколько нам нужно раствора (в граммах!) и какой концентрации (в процентах).
Считаем, сколько нужно взять сухого реактива в граммах: для этого массу раствора в граммах делим на 100, а то, что получилось – умножаем на концентрацию в процентах.
Вот общая формула:
Масса вещества в граммах = (концентрация раствора в процентах) * (масса раствора в граммах / 100)
Непонятно? Разжуём на конкретных примерах.
Пример 1: давайте приготовим 500 грамм 5%-го раствора гидроксида натрия NaOH.
Массу будущего раствора в граммах – знаем, концентрацию в процентах – знаем.
Делим массу раствора (500 грамм) на 100, получаем 5.
Умножаем результат деления на концентрацию раствора в процентах – 5 умножить на 5 – получаем 25.
Ура! Отмеряем на весах 25 грамм сухого гидроксида натрия.
Масса NaOH = (5) * (500 гр/100) = 25 грамм.
А сколько брать воды?
500 грамм (общая масса раствора) минус 25 грамм на гидроксид натрия
Масса воды, в которой растворяем 25 грамм реактива = 475 гр.
Всё, 500 грамм 5%-го раствора готовы!
Пример 2, на вид посложнее: нам нужно сделать 750 грамм 37%-го раствора аммония фосфорнокислого NH4H2PO4.
Погнали, по общей формуле: массу раствора делим на 100, получаем 7,5.
Далее 37 (концентрация раствора в процентах) умножаем на 7,5.
Получаем 277,5.
Столько аммония фосфорнокислого в граммах нам и нужно отмерить (взвесить).
Масса (NH4H2PO4) = (37) * (750 гр/100) = 277,5 грамм.
Ну а массу воды рассчитывать вы уже научились, не так ли?
750 грамм (общий вес раствора) минус 277,5 грамм (аммоний фосфорнокислый) = 472,5 грамм (столько нам нужно воды).
Итак, с безводным порошком ничего сложного: поделили, умножили – получили массу порошка.
Вычли порошок из общей массы раствора – получили массу воды.
Аккуратно взвесили и аккуратно растворили.
А вот если в названии реактива есть слово “водный”, то математика посложнее будет. Но тоже посильная.
*****
Схема 2: приготовление раствора из водных солей (кристаллогидратов)
Начинаем как в схеме 1 – без изменений.
Масса вещества в граммах = (концентрация раствора в процентах) * (масса раствора в граммах/100)
А вот теперь – внимание! Полученное число – это не сколько вешать в граммах, а сколько вещества (в пересчете на его безводную форму) должно находится в растворе.
В случае с безводным реактивом – это итоговое число, его и отмеряем.
А у вас кристаллогидрат, он хоть и сухой порошок, но внутри у него уже имеется сколько-то воды. Вот её нам и нужно учесть!
То есть, если у вас 100 грамм “скольки-то водного” вещества, то самого вещества у вас вовсе не 100 грамм, а меньше. Значит, самого вещества нужно будет брать больше, а воды добавлять – поменьше.
Сколько именно? Считаем молярные массы водной и безводной формы нашего реактива.
Можно использовать вот такой онлайн-калькулятор – https://www.translatorscafe.com/unit-converter/ru-RU/molar-mass/
Только формулы веществ максимально внимательно пишите!
Другой способ – открываем Яндекс или Google (что вам больше нравится), набиваем запрос: “молярная масса такого-то вещества стольки-то водного”.
Например, “молярная масса сульфата магния 7-водного“
Результат: молярная масса MgSO4·7H2O 246 г/моль
Теперь узнаем молярную массу безводной формы этого же вещества. Запрос “молярная масса сульфата магния“
Результат: молярная масса MgSO4, сульфат магния 120 г/моль.
Таким образом, 246 грамм сульфата магния 7-водного содержат всего-то 120 грамм безводного сульфата магния. Остальные 126 грамм – кристаллизационная вода!
Вот за этими цифрами мы в интернет и ходили. Дальше – дело техники.
Итак, мы уже имеем:
– массу раствора, который будем готовить;
– посчитали – сколько грамм вещества должно быть в этом растворе;
– нашли в интернете молярные массы водной и безводной формы вещества.
Теперь составляем пропорцию и получаем цифру – сколько граммов водной формы вещества нужно взять.
(Подробно – на примерах ниже).
И последнее – рассчитываем массу воды, в которой будем растворять реактив.
Понятно, что не всё еще понятно, конкретные примеры нам помогут!
Пример 1. Приготовим 500 грамм 15%-го раствора карбоната натрия 10-водного Na2CO3∙ 10H2O
Сначала определяем, сколько карбоната натрия безводного должно быть в 500 граммах 15%-го раствора:
Na2CO3 = (15) * (500 гр/100) = 75 грамм
Если для вас эта формула – непонятно чего, сразу возвращайтесь к Схеме №1 вверху страницы.
Повторите материал ещё раз и приходите сюда.
Теперь делаем пересчет массы вещества на кристаллогидрат.
Молярная масса Na2CO3 = 106 грамм/моль, молярная масса Na2CO3∙ 10H2O = 286 грамм/моль.
Таким образом, 286 грамм карбоната натрия 10-водного содержат 106 грамм карбоната натрия безводного.
А нам нужно, чтобы в растворе оказалось 75 грамм карбоната натрия безводного. Составляем пропорцию:
286 грамм (водный) — 106 грамм (безводный)
Х грамм (водный) — 75 грамм (безводный)
и получаем, что нужно взять 202 грамма карбоната натрия 10-водного.
Как решать пропорции – это не к нам, а в 7-й класс средней школы.
Последний шаг – посчитать нужное количество воды: 500 грамм минус 202 грамма = 298 грамм воды.
Пример 2. Приготовим 1000 грамм 3%-го раствора сульфата магния 7-водного MgSO4∙ 7H2O
Определяем массу безводного сульфата магния в 1000 граммах 3%-го раствора:
MgSO4 = (3) * (1000 гр/100) = 30 грамм
Делаем пересчет массы на кристаллогидрат. Молярная масса (MgSO4) = 120 грамм/моль, молярная масса (MgSO4∙ 7H2O) = 246 грамм/моль.
Решаем пропорцию, получаем, что нужно взять 62 грамма сульфата магния 7-водного.
Смешиваем 938 грамм воды и 62 грамма сульфата магния 7-водного, получаем нужный результат.