Анализ литературы по вопросу техники приготовления растворов

Введение
Химический анализ занимает одно из ведущих мест в различных отраслях промышленности: химической, пищевой, металлургической. Он основан на использовании химических реакций, которые позволяют обнаружить и определить то или иное вещество. Методы и методики, которые применяются для достижения целей химического анализа, постоянно совершенствуются и пополняются. Объем знаний и навыков, которыми должны владеть химики–аналитики, также расширяется. Химический анализ имеет особое значение, проведение его требует, в первую очередь, качественно приготовленных растворов. Таким образом, приготовление растворов всегда очень актуально и должно находиться в поле зрения химиков-аналитиков. Правильно приготовлены растворы есть за порука успеха проведения анализа и получения требуемых результатов.
Таким образом, тема: « Техника приготовления растворов» есть актуальной и требует тщательного анализа.
Целью работы является комплексный анализ литературы по вопросу техники приготовления раствора, как стержневого процесса любого химического анализа.
В соответствии с поставленной целью решались следующие основные задачи:
- рассмотрение природы растворов ;
- изучение вопроса расчета концентрации раствора, как основного момента процесса приготовления растворов;
- проанализировать использования специальной химической посуды ;
- изучить вопрос техники приготовления растворов;
- освоить порядок приготовления растворов;
1.Общие представления о растворах
Классификация раствора может быть представлена схемой:

168465517081500
Рис.1 Схема классификации растворов
Разница между данными растворами заключается в размерах частиц и однородности систем. Компонентами, составляющими раствор, являются растворитель и растворенные вещества. Условно принято считать растворителем компонент, агрегатное состояние которого не изменяется при приготовлении раствора, и которого содержится в большем количестве. Растворители могут быть как жидкими, так и твердыми, а растворяемые вещества могут находится в любом агрегатном состоянии (жидкое, твердое, газообразное)[1].
Истинные растворы — термодинамически устойчивые однофазные однородные гомогенные системы, состоящие из двух или большего числа компонентов, размер частиц в пределах 10-10 – 10-9 м.
Коллоидные системы — дисперсные системы, промежуточные между растворами и взвесями (грубодисперсные системы), в которых размер частиц имеет размер в пределах от 10-9 м до 10-7 м.
Коллоидные растворы — промежуточное состояние между истинным раствором и суспензией.
Суспензия — гетерогенная смесь двух компонентов, частицы одного из которых по размеру больше, чем другого, который взвешен в среде первого. По истечению некоторого времени частицы суспензии оседают на дне сосуда.
Коллоиды включают в себя 2 фазы:
Прерывная фаза (дисперсная)
Непрерывная фаза (дисперсионная среда)
Диаметр частиц варьируется в диапазоне 10-9 - 5‧10-7 м. они не склонны к осаждению и их нельзя отделить от дисперсионной среды центрифугированием и фильтрованием.
Виды коллоидов Таблица №1
Название коллоида Дисперсная фаза Непрерывная фаза Примеры
Аэрозоль Жидкая Газообразная Туман, облака, дымка, распылённые краски и инсектициды
Твердая Газообразная Дым, пыль
Пена Газообразная Жидкая Взбитые сливки, мыльная пена
Золь Твердая Жидкая Краски, взвесь гидроксида магния
Твердый золь Твердая Твердая Сплавы
Твердая пена Газообразная Твердая Полиуретан
Эмульсия Жидкая Жидкая Молоко, майонез
Гель Жидкая Твердая Желе, желатин
В лаборатории чаще всего стоит задача приготовления раствора из твердых веществ. Если взять одинаковый объемы воды и растворять в них разные соли, например, сульфат бария, квасцы и хлорид кальция, можно заметить, что растворяются они в разной степени. Сульфат бария совсем не переходит в раствор, квасцы растворяются лучше, но сильнее всего раствориться хлорид кальция. Кроме того, при добавлении новых порций соли можно заметить, что после определенного количества она больше не растворяется, сколько её не перемешивай.
Количество твердого вещества, которое можно растворить в данном количестве воды, имеет предел, который зависит от свойств конкретно взятого вещества. При достижении данного предела получаем насыщенный раствор. Концентрация насыщенного раствора называется растворимостью.
Во многих случаях растворимость можно повысить, если раствор нагревать. Растворимость дихромата калия K2Cr2O7 при различной температуре (в граммах на 100 мл воды):
0C 10C 20C 30C 40C 50C 80C 100C
4,7 7,8 12,5 18,2 25,9 35,0 73,0 100

Не все соли подчиняются данному правилу.
Растворимость сульфата натрия Na2SO4 в 100 г раствора при различной температуре:
0C 10C 20C 30C 40C 50C 70C 90C 100C
— — — 33,5 32,5 32 30,5 30 29,9
Каждой температуре соответствует определенная растворимость вещества

. Если охладить насыщенный раствор, растворимость которого с температурой повышается, то растворенное вещество выпадет в осадок в том количестве, что раствор будет насыщенным при той температуре, до которой его охладили. При медленном охлаждении растворенное вещество не выделяется, но данное состояние неустойчиво. Достаточно пылинке попасть в раствор, чтобы избыток соли выпал в осадок.
Скорость растворения твердого вещества зависит от степени измельчения. Чем крупнее частицы, тем медленнее они растворяются. В связи с этим перед растворением твердое вещество нужно измельчить в ступке с пестиком, и отвешивать только мелкодисперсное вещество. Растворение таких порошков проходит значительно легче, но имеются свои особенности. Обуславливается это тем, что некоторые порошки при высыпании в воду (или приливании воды к ним) не смачиваются и плавают на поверхности, образуя тонкую пленку. В таких случаях порошок вначале обрабатывают небольшим количеством чистого спирта, а затем приливают воду или высыпают порошок в нее. Целесообразно применять спирт только в тех случаях, когда он не оказывает химического воздействия на вещество, либо его раствор.
2.Концентрации растворов и способы их выражения
Концентрация — важнейшая характеристика любого растворы; определяет содержание вещества в единице массы или объема раствора (иногда растворителя)[2]
Используют следующие концентрации:
массовая доля,
молярная концентрация,
нормальная концентрация (или концентрация эквивалента),
моляльная концентрация,
титр,
молярная доля.
Способы выражения концентрацииТаблица 2
Способ выражения концентрации Формула
Название Обозначение и единицы измерения
Массовая доля– число граммов растворенного вещества в 100 г раствора ω,%
ω=m1m2⋅100%
Молярная доля — число моль растворенного вещества в 1 литре раствора CM, мольл
CM=m1M⋅V
Эквивалентная (нормальная) – число моль эквивалентов растворенного вещества в 1 литре раствора CH,мольл
CH=m1Mэ⋅V
Титр – число граммов растворенного вещества, содержащихся в 1 мл раствора T,гмл
T=m1V⋅1000
Моляльная концентрация — количество растворенного вещества в 1000 г растворителя Cm,молькгH2O
Cm=m1⋅1000M1⋅mH2O
Мольная доля — отношение количества растворенного вещества к сумме количеств всех веществ, находящихся в растворе N, в долях 1
N1=n1n1+n2
Массовая концентрация — отношение массы растворенного вещества к объему раствора C,гл
C=m1V
Растворимость — концентрация насыщенного раствора вещества, выраженная в граммах вещества, приходящихся на 100 г воды L,г100 мл H2O
L=m1⋅100mH2O
Жесткость воды — концентрация ионов Са2+ и Mg2+ (в моль экв/л) в 1 л воды ЖH2o,моль эквл
ЖH2O=CHCa2+,Mg2+⋅1000
, где
m1 – масса растворенного вещества, г
m2 – масса раствора, г
М – молярная масса, г/моль
МЭ – молярная масса эквивалентов, г/моль экв
- плотность раствора, г/см3 (г/мл)
n – количество вещества, моль
m(Н2О) – масса воды, г
V – объем раствора, л
3.Этапы приготовления растворов

Приготовление растворов можно условно разделить на два этапа. Первый этап – подготовительный . Подготовительный этап –очень ответственный, поскольку, неточность допущенная на этом этапе сведет на нет всю последующую работу. Таким образом, необходимо, четко представить раствор какого соединения требуется приготовить, какой концентрации, провести правильный расчет навески соединения соответствующей концентрации раствора. Следующий важный момент этого этапа – подбор необходимой химической посуды.
Большое внимание в процессе приготовления растворов уделяется химической посуде, и в первую очередь, мерной [3].
В свою очередь мерную посуду делят на точную мерную посуду (мерные колбы, пипетки и бюретки) и неточную мерную посуду (вся остальная посуда, предназначенная для измерения объема жидкости). В аналитической лаборатории наиболее широкое применение имеют следующие виды посуды: мерная колба, пипетка, бюретка, мерный цилиндр, мензурка, химический стакан, коническая колба, воронка, бюкс.(рис.2)
Рис.2 Мерная посуда
Мерные колбы служат для приготовления раствора точной концентрации и представляют собой плоскодонные колбы с длинным и узким горлом, на котором нанесена тонкая черта. Эта отметка показывает границу жидкости, которая при определенной температуре занимает указанный на колбе объем. Горло мерной колбы делают узким, поэтому сравнительно небольшое изменение объема жидкости в колбе заметно отражается на положении мениска