Точность расчетов при приготовлении растворов зависит оттого, какой готовят раствор: приблизительный или точный. При расчетах приблизительных растворов атомные и молекулярные массы округляют до трех значащих цифр. Так, например, атомную массу хлора принимают равной 35,5 вместо 35,453, атомную массу водорода — 1,0 вместо 1,00797 и т. п. Округление ведут обычно в большую сторону.

При приготовлении стандартных растворов вычисления проводят с точностью до пяти значащих цифр. Атомные массы элементов берут с такой же точностью. При расчетах пользуются пятизначными или четырехзначными логарифмами. Растворы, концентрацию которых будем затем устанавливать титрованием, готовят, как и приблизительные.

Растворы могут быть приготовлены растворением твердых веществ, жидкостей или разбавлением более концентрированных растворов.

Расчеты при приготовлении растворов нормальной концентрации

Навеску вещества (г) для приготовления раствора определенной нормальности рассчитывают по формуле:

m_н=ЭNV/1000,

где Э — химический эквивалент растворяемого вещества;

N — требуемая нормальность раствора, г-экв/л;

V — объем раствора, мл.

Навеску вещества обычно растворяют в мерной колбе. Разбавленные приблизительные растворы можно готовить, растворяя навеску вещества в объеме растворителя, равном объему раствора. Этот объем может быть отмерен мерным цилиндром или мензуркой.

Если раствор готовят из навески кристаллогидрата вещества, то в расчетное уравнение для определения навески подставляют величину химического эквивалента кристаллогидрата.

При приготовлении раствора с определенной нормальной концентрацией путем разбавления более концентрированного раствора объем концентрированного раствора (мл) рассчитывают по формуле:

V_к=ЭNV/Т_к,

где Т_к — концентрация концентрированного раствора, г/л, или:

V_к=NV/N_к,

где N_к — нормальность концентрированного раствора, или:

V_к=ЭNV/10 p_кd_к,

где p_к — процентная концентрация концентрированного раствора;

Концентрированные растворы разбавляют в мерных колбах. При приготовлении точных растворов (например, эталонных растворов из более концентрированного стандартного раствора) концентрированные растворы отмеривают пипетками или приливают их из бюреток. При приготовлении приблизительных растворов разбавление можно делать путем смешивания концентрированного раствора с объемом воды, равным разности между объемами разбавленного и концентрированного растворов:

V_H2O=V-V_k

Расчеты при приготовлении растворов, концентрация которых выражена в граммах на 1 л

Величину навески вещества (г) для таких растворов рассчитывают по формуле:

m_н=TV/1000,

где Т — концентрация раствора, г/л;

V — объем раствора, мл.

Растворение вещества обычно ведут в мерной колбе с доведением объема раствора после растворения до метки. Приблизительные растворы можно готовить путем растворения навески в объеме воды, равном объему раствора.

Если раствор готовят из навески кристаллогидрата, а концентрация раствора выражена из расчета на безводное вещество, навеску кристаллогидрата вычисляют по формуле:

m_н=TVM_k/1000M,

где M_k — молекулярная масса кристаллогидрата;

М —молекулярная масса безводного вещества.

При приготовлении растворов путем разбавления более концентрированных объем концентрированного раствора определяют по формуле:

V_к=VT/T_k,

где T_k — концентрация концентрированного раствора, г/л, или:

V_к=100VT/1000p_kd_k,

где p_k — процентная концентрация концентрированного раствора;

d_k — плотность концентрированного раствора, г/см³;

или:

V_к=VT/ЭN_k,

где N_k — нормальная концентрация концентрированного раствора; Э — химический эквивалент вещества.

Растворы готовят так же, как и при приготовлении растворов определенной нормальной концентрации путем разбавления более концентрированных растворов.

Для приближенных расчетов, связанных с приготовлением растворов путем разбавления более концентрированных, можно пользоваться правилом разбавления («правилом креста»), которое гласит, что объемы смешиваемых растворов обратно пропорциональны разностям концентраций смешиваемых и полученного при смешивании растворов. Это выражают схемами:

или:

где N₁, Т₁, N₃, T₃ — концентрации смешиваемых растворов;

N₂, Т₂ — концентрации раствора, полученного при смешивании;

V₁, V₃ — объемы смешиваемых растворов.

Расчеты при приготовлении растворов определенной процентной концентрации

Массу навески (г) рассчитывают по формуле:

m_н=pQ/100,

где p — процентная концентрация раствора;

Q — масса раствора, г.

Если задан объем раствора V, массу раствора определяют:

Q=dV,

где d — плотность раствора, г/см³ (может быть найдена в справочных таблицах).

Массу навески при заданном объеме раствора рассчитывают:

m_н=pdV/100.

Массу воды для растворения навески определяют:

m_H2O=Q-m,

Так как масса воды численно приблизительно равна ее объему, то воду обычно отмеривают мерным цилиндром.

Если раствор готовят растворением кристаллогидрата вещества, а концентрация раствора выражена в процентах безводного вещества, то массу кристаллогидрата рассчитывают по формуле:

m_н=pQM_k/100M,

где М_k — молекулярная масса кристаллогидрата;

М — молекулярная масса безводного вещества.

Приготовление растворов разбавлением более концентрированных удобно производить путем отмеривания определенных объемов растворов и воды, при этом объем концентрированного раствора вычисляют по формуле:

V_к=pdV/p_kd_k,

где d_k — плотность концентрированного раствора.

Растворы определенной процентной концентрации готовят как приблизительные, а поэтому навески веществ с точностью до двух-трех значащих цифр взвешивают на технических весах, а для отмеривания объемов пользуются мензурками или мерными цилиндрами.

Если раствор получают смешиванием двух других растворов, один из которых имеет большую концентрацию, а другой —меньшую, то массу исходных растворов можно определить, пользуясь правилом разбавления («правилом креста»), которое для растворов определенной процентной концентрации гласит: массы смешиваемых растворов обратно пропорциональны разностям процентных концентраций смешиваемых и получаемого растворов. Это правило выражают схемой:

Например, для получения раствора в концентрации p₂=10% из растворов концентрации p₁=20% и р₃=5% нужно смешать количество исходных растворов: m₁=10-5=5г 20%-ного раствора и m₃=20-10=10г 5%-ного раствора. Зная плотность растворов, можно легко определить требуемые для смешивания объемы.