Растворы – гомогенные (однородные) системы переменного состава, содержащие два или несколько компонентов. Компонент, агрегатное состояние которого не изменяется при образовании раствора, принято называть растворителем , а другой компонент – растворенным веществом . При одинаковом агрегатном состоянии компонентов растворителем считают обычно то вещество, которое преобладает в растворе. Растворы бывают твердыми (сплавы металлов), жидкими и газообразными (смеси газов). В медицине наиболее распространены жидкие (чаще водные) растворы.
Концентрация раствора – величина, измеряемая количеством растворенного вещества в определенном объеме или массе раствора или растворителя. Существуют различные способы выражения концентрации растворов:
Процентная концентрация по массе С % (массовая доля) показывает число единиц массы растворенного вещества (г, кг) в 100 единицах массы раствора (г, кг) и рассчитывается по формуле:
С % =m в-ва · 100% / m р-ра (1),
где m р-ра - масса раствора, в котором содержится масса вещества m в-ва. Следовательно, физиологический раствор (0,9% NaCl) содержит 0,9г NaCl в 100г раствора.
Молярная концентрация С М (молярность) показывает число молей растворенного вещества в 1л (1дм 3) раствора. Согласно определению С М = ν/V, где количество вещества ν=m/M, а объем раствора V выражен в литрах. Таким образом получаем формулу:
С М =m / М·V (2),
где m-масса вещества, г; М-молярная масса вещества, г/моль; V – объем раствора, л.
Например, 5М раствор глюкозы содержит 5моль С 6 Н 12 О 6 в 1л раствора.
Нормальная концентрация С N (нормальность, молярная концентрация эквивалента) показывает, сколько эквивалентов вещества находится в 1л (1дм 3) раствора. Эквивалент Э (эквивалентная масса, молярная масса эквивалента) –это реальная или условная частица вещества, которая в данной реакции реагирует с одним атомом или ионом водорода, или одним электроном. Эквивалент зависит от типа реакции, в которой участвует данное вещество. В рамках нашего курса не рассматривается образование кислых, основных солей, а также более сложных продуктов, поэтому эквивалент кислоты находится делением молярной массы кислоты на ее основность (число атомов водорода в формуле), эквивалент основания – делением молярной массы на кислотность (число ОН групп), эквивалент соли равен молярной массе, деленной на произведение степени окисления металла на число его атомов в формуле. Например, Э(Н 2 SO 4)= 98/2=49 (г/моль), Э(Са(ОН) 2)=74/2=37 (г/моль), Э(Al 2 (SO 4) 3)=342/3·2=57 (г/моль). Для реагентов, используемых в окислительно-восстановительных реакциях, эквивалент находят делением молярной массы на число участвующих в превращении электронов.
Нормальную концентрацию рассчитывают по формуле:
С N =m /Э ·V (3),
где m-масса вещества, г; Э-эквивалент, г/моль; V – объем раствора, л. Запись 0,1N HCl (или 0,1н. HCl) означает, что 1л раствора содержит 0,1 эквивалента HCl.
Зная нормальность раствора, можно найти молярность, и наоборот. Так как масса растворенного вещества m=С N · Э · V= С M · M · V, то после сокращения объема получаем:
С N · Э = С M · M (4).
Моляльная концентрация С m (моляльность) показывает число молей растворенного вещества в 1 кг (1000г) растворителя.
С m = ν в-ва / m р-ля = m в-ва / М · m р-ля (5),
где ν в-ва - число моль вещества; m в-ва - масса вещества, г; m р-ля - масса растворителя, кг; М- молярная масса вещества, г/моль.
Например, 0.3С m раствор NaOH содержит 0,3моль вещества на 1000г воды.
Титр Т - это масса вещества (г) в 1мл (1см 3) раствора. Согласно определению Т=m/V (6),
где m –навеска вещества, г; V – объем раствора, мл.
Титр также может быть найден по формуле:
Т=Э · С N /1000 (7),
где Э-эквивалент вещества, г/моль; С N – нормальная концентрация, N; 1000 -коэффициент для пересчета размерности (в 1л 1000мл).
Мольная доля компонента – это отношение числа молей данного вещества к общему числу молей всех веществ в растворе. Если раствор содержит два компонента (1-растворенное вещество, 2- растворитель), то мольные доли находятся следующим образом:
Х 1 =ν 1 /(ν 1 + ν 2);
Х 2 =ν 2 /(ν 1 + ν 2) (8),
где ν 1 – число моль растворенного вещества, ν 2 – число моль растворителя. В сумме Х 1 + Х 2 =1.
Процентная концентрация считается приблизительной, остальные рассмотренные концентрации являются точными и широко применяются в медико-биологических исследованиях, химическом и фармакопейном анализе.
Примеры решения задач
Пример 1 .
10мл сыворотки крови взрослого человека содержат 0.015 г холестерина (C 27 H 47 O). Найдите процентную концентрацию по массе (массовую долю) и молярность, если принять плотность сыворотки ρ ≈1 г/мл.
Решение:
Процентную концентрацию C % можно найти следующим образом:
Где m(раствора) = V(раствора) · ρ =10 мл · 1г/мл = 10г, тогда C % =0.015·100/10=0.15%;
или воспользуемся определением процентной концентрации, которая показывает число грамм вещества в 100г раствора:
если 0.015г (холестерина) - в 10 г (сыворотки)
то X г (холестерина) - в 100 г (сыворотки),
и получаем такой же ответ: X=C % = 0.015 · 100 / 10 = 0.15 г = 0.15%
Молярная концентрация показывает число моль холестерина в 1 л раствора (сыворотки). Найдем сначала молярную(=молекулярную)массу: Mr(холестерина)= 27·Ar(C)+47·Ar(H)+1·Ar(O)=27·12+47·1+1·16=387;
М=387 г/моль, затем вычислим число моль вещества в данной пробе раствора (в 10мл): n = 0.015 / 387 = 0.0000388 (моль), наконец находим число моль вещества в 1л раствора: C M = 0.0000388 моль / 0.01 л = 0.00388 моль/л = 3.88 мМ.
Ответ: 0.15%; 3.88 мМ.
Пример 2 .
Как приготовить 400мл 25% раствора магнезии (MgSO 4) с плотностью ρ =1.2 г/мл из более концентрированного 5 М раствора?
Решение:
Найдем массу раствора, который мы собираемся приготовить:
m=V·ρ=400 ·1.2=480 (г)
В соответствии с определением процентной концентрации этот раствор должен содержать
25г (MgSO 4) в 100г(раствора),
или X г (MgSO 4) в 480г(раствора),
таким образом находим X=25·480 / 100 = 120 (г). Однако по условию задачи у нас нет кристаллического MgSO 4 , который мы могли бы взвесить для приготовления раствора: нужно разбавить более концентрированный раствор, который содержит 5 моль (MgSO 4) в 1л, или это m (MgSO 4)= n· M=5моль · 120 г/моль = 600 г.
Следовательно, найдем объем 5M раствора, который содержит 120 г MgSO 4:
600г(MgSO 4) – в 1000 мл
120г(MgSO 4) – в X мл, тогда X= 200 мл.
Таким образом, мы отбираем 200мл 5M раствора MgSO 4 , помещаем в мерную колбу на 400мл, добавляем необходимое количество дистиллированной воды до метки (фактически раствор должен быть разбавлен в 2 раза).
Существует множество других способов решения этого задания. Например, можно использовать формулы или найти сначала число моль MgSO 4 , необходимое для приготовления раствора: n=120/120=1 моль, ...и т.д.].
Ответ: 200мл 5М р-ра разбавить до 400мл.
Пример 3 .
Раствор MgSO 4 , приготовленный в предыдущем задании, был проверен фармацевтом. Обнаружено, что точная концентрация раствора равна 2.5M. Найдите нормальность, титр, моляльность и мольную долю вещества, если плотность раствора равна 1.2 г / мл.
Каков курс лечения данным препаратом (сколько дней), если пациенту назначили инъекции по 5мл один раз в день и суммарная (кумулятивная) доза должна составить 125 ммоль?
Решение:
Для нахождения нормальной концентрации C N
можно воспользоваться формулой C N ·Э = C M ·M, которая позволяет быстро перейти от молярности к нормальности (и наоборот). Для соли эквивалент равен: Э= 
,
поэтому C N ·M / 2 = C M ·M, после сокращения получаем C N = 2· C M = 2· 2.5 = 5 (N, н., моль/л)
Титр может быть найден следующим образом:
T=Э · C N / 1000 = 60 ·5 / 1000 = 0.3000 (г/мл)
Моляльная концентрация µ показывает число мольMgSO 4 в 1 кг растворителя, поэтому найдем сначала массу 1л раствора, затем массу MgSO 4 , и наконец массу воды:
m(раствора) = ρ ·V = 1.2 ·1000 = 1200 (г),
m(MgSO 4) = n · M = 2.5 · 120 = 300 (г),
m(H 2 O) = m(раствора) – m (MgSO 4) = 1200-300 = 900 (г)
Если 2.5 моль (MgSO 4) – в 900 г (воды),
то µ моль(MgSO 4) – в 1000 г(воды), получаем µ=2.5·1000/900 = 2.78 (моль/кг)
Для нахождения мольной доли X найдем число моль воды:
n (H 2 O) = m / M = 900 / 18 = 50 (моль),
затем найдем отношение X(MgSO 4) = 
=0.048
Если раствор магнезии используется в качестве лекарственного препарата, то с разовой дозой 5мл пациент получает следующее число моль MgSO 4:
2.5моль(MgSO 4) – в 1000 мл(раствора)
X моль(MgSO 4) - в 5 мл(раствора), тогда X=0.0125моль=12.5ммоль
ммоль(в день) · число дней = ммоль(суммарная доза)
12.5 · число дней = 125, => число дней = 10
Курс лечения 10 дней.
Ответ: 5н., 0.3000 г/мл, 2.78 моль/кг, 0.048; 10дней.
Задачи для самостоятельного решения
1. Физиологический раствор для внутривенных инфузий, который является 0.9% раствором NaCl в воде, имеет плотность ρ≈ 1г/мл. Сколько граммов NaCl нужно взвесить для приготовления 400мл раствора?
2. Витамин B 6 (пиридоксина гидрохлорид) обычно используется в виде 5% раствора для инъекций. Сколько миллиграммов витамина содержит одна ампула объемом 1cм 3 , если плотность раствора ρ ≈ 1г/мл?
3. Какая масса адреналина попала в организм, если ввели 1мл 0.1% раствора? (Считайте плотность ρ=1г/мл).
4. Найдите молярную концентрацию физиологического раствора, принимая плотность равной 1г/мл.
5. Рассчитайте молярную концентрацию 10% CaCl 2 , если плотность ρ=1.1 г/см 3 .
6. Найдите нормальную концентрацию и титр 0.1M H 2 SO 4 . (При условии полного замещения атомов водорода в предстоящей реакции H 2 SO 4).
7. Один моль фруктозы растворили в 500 г воды. Найдите моляльную концентрацию и мольную долю фруктозы в растворе.
8. 10% CaCl 2 назначен внутривенно по 10мл, 2 раза в день. Сколько моль CaCl 2 получит пациент после 10-дневного курса лечения? (Плотность раствора не учитывать).
9. Рассчитайте молярность 5% раствора глюкозы с плотностью ρ= 1.06 г/мл.
10. Как найти молярную концентрацию и титр 0.1N раствора Ba(OH) 2 ? (При условии полного замещения OH-групп в предстоящей реакции Ba(OH) 2).
11. Как приготовить 200мл 10% раствора NaCl (ρ=1.1 г/мл) из более концентрированного 5M раствора?
12. Один литр молока содержит около 10г кальция в виде Ca 2+ . Какова молярность Ca 2+ в молоке?
13. Найдите число моль и массу вещества в каждом из растворов:
а) 0.1л сыворотки крови с концентрацией холестерола (C 27 H 46 O), равной
5.04·10 -3 M (нормальный средний показатель человеческой крови).
b) 0.5 л моющего средства с концентрацией аммиака (NH 3) 0.5 M.
c) 393.6 мл антифриза с концентрацией этиленгликоля (C 2 H 4 (OH) 2) 9.087 M.
d) 1.0 л чистящего средства с концентрацией изопропанола (C 3 H 7 OH) 9.74 M
e) 325 мл питьевой воды с концентрацией сульфата железа (FeSO 4) 1.8·10 -6 M
(минимальное количество, которое можно различить на вкус).
14. Найдите молярность следующих растворов:
а) 1.82 кг H 2 SO 4 на литр концентрированной серной кислоты
b) 1.9·10 -4 г NaCN на 100 мл крови (минимальная летальная доза цианида).
c) 27 г глюкозы (C 6 H 12 O 6) в 500 мл раствора для внутривенных инъекций.
d) 2.2 кг формальдегида (CH 2 O) в 5.5 л формалина для хранения
анатомических препаратов
e) 0.029 г йода в 0.1 л раствора (растворимость I 2 в воде при 20˚C).
15. Найдите моляльность следующих растворов:
а) 69 г гидрокарбоната натрия (NaHCO 3) в 1 кг воды (насыщенный при 0˚C
раствор).
b) 583 г H 2 SO 4 в 1.5 кг воды (используется в автомобильных аккумуляторах).
c) 120 г NH 4 NO 3 в 250г воды (используется для приготовления охлаждающей
смеси в медицинских «ледяных пакетах»).
d) 0.86 г NaCl в 100г воды (используется при внутривенных инфузиях).
e) 46.85 г кодеина (C 18 H 21 NO 3) в 125.5 г этанола (C 2 H 5 OH).
16. Найдите мольную долю растворенного вещества и растворителя в каждом из растворов упражнения 15.
17. Какая масса концентрированной серной кислоты (95% раствор H 2 SO 4 по массе) требуется для приготовления 500 г 10% раствора?
18. Какая масса 3% раствора KOH содержит 5.1 г щелочи?
19. Какая масса HCl содержится в 45.0 мл 37.21% раствора HCl с плотностью 1.19 г/мл?
20. Какая масса твердого NaOH (97.0% NaOH по массе) требуется для приготовления 1.0 л 10% раствора? Плотность 10% раствора равна 1.109 г/см 3 .
21. Максимально допустимое содержание кадмия (Cd 2+) в питьевой воде составляет 0.01мг/л. Какова соответствующая молярная концентрация кадмия?
22. Концентрация глюкозы (C 6 H 12 O 6) в нормальной спинномозговой жидкости 75 мг/100г. Какова соответствующая моляльная концентрация?
23. Какой объем 0.2 M раствора Li 2 SO 4 содержит 5.7 г сульфата лития?
24. 1.577 M раствор AgNO 3 имеет плотность 1.22 г/см 3 . Найдите моляльность раствора.
25. Какой объем раствора серной кислоты (удельный вес 1.07, содержание H 2 SO 4 10% по массе) содержит 18.5 г чистого вещества при температуре 25˚C? Плотность воды при 25˚C составляет 0.99709 г/мл.
26. 15% раствор K 2 CrO 4 имеет плотность 1.129 г/см 3 . Найдите молярность раствора.
27. Газообразный раствор содержит 25% H 2 , 20% CO и 55% CO 2 по массе. Какова мольная доля каждого компонента?
28. Образец стекла приготовлен сплавлением 20.0 г оксида кремния, SiO 2 и 80.0 г оксида свинца(II), PbO. Найдите мольную долю SiO 2 и PbO в стекле.
29. Найдите мольную долю метанола, CH 3 OH, этанола, C 2 H 5 OH, и воды в растворе, содержащем 50% метанола, 30% этанола, 20% воды по массе.
30. Концентрированная соляная кислота содержит 37.0% HCl по массе и имеет удельный вес 1.19 при 25˚C. Плотность воды 0.997 г/мл. Найдите: (a) молярность раствора, (b) моляльность раствора, и (c) мольную долю HCl и H 2 O.
31. Рассчитайте: (a) процентную концентрацию и (b) моляльность водного раствора сахарозы, C 12 H 22 O 11 , если мольная доля сахарозы 0.0677.
32. Какой объем 10.00 M азотной кислоты, HNO 3 , требуется для приготовления 1л 0.05 M раствора?
33. Какой объем серной кислоты с концентрацией 96.0 % по массе и удельным весом 1.84 при 25˚C требуется для приготовления 8.0 л 1.5 M раствора? Плотность воды при 25˚C составляет 0.997 г/мл.
34. Какой объем 0.2 M азотной кислоты, HNO 3 , можно приготовить из 250 мл 14.5 M раствора?
35. Какой объем 0.75M HBr требуется для приготовления 1.0л 0.33M раствора?
36. Какой объем 3.5% KOH (плотность 1.012 г/мл) может быть приготовлен из 0.15 л 30.0 % раствора (плотность 1.288 г/мл)?
37. Газообразный водород растворяется в палладии, при этом атомы водорода распределяются между атомами металла. Найдите молярность, моляльность, процентную концентрацию (по массе) водородных атомов в растворе (плотность 10.8 г/см 3) при растворении 0.89 г водородных атомов в 215 г металлического палладия.
38. Сколько литров HCl(г) при 25˚C и 1.26 атм. требуется для приготовления 2.5 л 1.5 M раствора HCl ?
39. Найдите процентную концентрацию и моляльность раствора Na 2 SO 4 при растворении 11.5 г кристаллогидрата Na 2 SO 4 ·10H 2 O в 0.1 кг воды. Не забудьте учесть кристаллизационную воду.
40. Рассчитайте объем концентрированной кислоты и воды для приготовления 0.525 л 0.105 M азотной кислоты разбавлением 10.0 M раствора. Изменением объема при растворении пренебречь.
41. 0.75 л раствора H 3 PO 4 приготовили из 35.08г P 4 O 10 . Найти молярность.
42. 0.25 л раствора карбоната натрия приготовили из 2.032 г кристаллогидрата Na 2 CO 3 ·10H 2 O. Найдите молярность этого раствора.
43. 0.05% раствор нитрата серебра (AgNO 3) часто используется при лечении хронического гастрита и язвенной болезни желудка. Как приготовить 1л этого раствора из более концентрированного 0.1M AgNO 3 ?
44. Как приготовить 800мл 0.1% раствора CaCl 2 , используя чистое вещество? Используя более концентрированный 0.3M раствор? Плотность не учитывать.
45. Сколько граммов H 2 SO 4 (M=98 г/моль) нужно для приготовления 250мл 0.3N раствора?(Считать, что атомы водорода серной кислоты будут полностью замещены в предстоящей аналитической реакции.) Чему равна молярная концентрация такого раствора?
46. Сколько граммов CaCl 2 (M=111 г/моль) нужно для приготовления 150мл 0.4M раствора? Чему равна нормальная концентрация этого раствора?
47. Сколько граммов KF (M=58 г/моль) нужно для приготовления 500мл 2.5M раствора? Чему равна нормальная концентрация этого раствора?
48. Найдите молярную и процентную концентрации, если 20г MgSO 4 (M=120 г/моль) использовали для приготовления 200 мл водного раствора с плотностью 1.04 г/мл. Найдите мольную долю воды в таком растворе.
49. Концентрация ионов калия (К +) в сыворотке крови составляет примерно 16мг на 100г. Найдите молярность и процентную концентрацию, если плотность сыворотки 1.025 г/мл.
50. Имеются 3 склянки с серной кислотой (H 2 SO 4): 0.1M, 0.1N, 0.1%. Выбрать наиболее концентрированный раствор.
Тестовые задания
раствор для наружного применения
Владелец/регистратор
ФАРМЦЕНТР ВИЛАР, ЗАО
Международная классификация болезней (МКБ-10)
C84.0 Грибовидный микоз L40 Псориаз L63 Гнездная алопеция L81 Другие нарушения пигментацииФармакологическая группа
Фотосенсибилизирующий препарат
Фармакологическое действие
Фотосенсибилизирующее средство. Сенсибилизирует кожу к действию света: при облучении УФ-лучами стимулирует образование меланоцитами эндогенного пигмента кожи меланина. Применение совместно с УФ-облучением способствует восстановлению пигментации кожи при витилиго.
В качестве фотосенсибилизирующего средства в сочетании с УФО:
Витилиго;
Гнездная и тотальная алопеция;
Грибовидный микоз;
Псориаз.
Гиперчувствительность;
Острый гастрит;
Язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки;
Панкреатит;
Гепатит;
Цирроз печени;
Сахарный диабет;
Кахексия;
Артериальная гипертензия;
Декомпенсированные эндокринные заболевания;
Тиреотоксикоз;
Туберкулез;
Заболевания крови;
Хроническая серденчая недостаточность;
Злокачественные и доброкачественные опухоли;
Беременность;
Период лактации;
Катаракта;
Множественные пигментные невусы.
C осторожностью - детский возраст (до 5 лет), пожилой возраст (старше 60 лет).
Головная боль, головокружение, сердцебиение, кардиалгия, диспепсия, тошнота, гастралгия. При передозировке солнечного и искусственного УФО - острый дерматит (гиперемия кожи, отек, пузыри).
Особые указания
При депигментации кожи (лейкодермии), связанной с деструкцией меланоцитов, неэффективен.
Необходимо предупреждать больных о возможности развития буллезных дерматитов при сочетании облучения очагов поражения ртутно-кварцевой лампой и воздействия солнечной радиации. Следует строго соблюдать предписанный режим облучения.
В летние месяцы во избежание суммированного действия искусственной и естественной УФ-радиации рекомендуется сочетать лечение с дозированным облучением солнечным светом.
Наилучший эффект отмечается у лиц молодого возраста, при небольшой давности заболевания, у брюнетов и лиц, склонных к загару.
Лечение должно проводиться под тщательным врачебным наблюдением.
При нарушении функций печен
Противопоказано при гепатите и циррозе печени.
Пожилым
C осторожностью - пожилой возраст (старше 60 лет).
Применение при беременности и кормлении грудью
Противопоказано к применению при беременности и в период лактации.
В сочетании с облучением (длинноволновые УФ-лучи 320-390 нм).
Наружно 0.3% раствор наносят на очаги поражения за 1 ч до облучения. При псориазе процедуры проводят 4 раза в неделю (понедельник, вторник, четверг, пятница), при других заболеваниях - 3-4 раза в неделю. УФ-облучение начинают с 1/2 биодозы, постепенно увеличивают до 5-6 биодоз, что соответствует продолжительности облучения от 1-2 до 10-15 мин. Общее количество облучений - 15-20.
Внутрь, после еды, запивая молоком, в дозе 0.8 мг/кг (высшая разовая доза - 80 мг) однократно за 2 ч до УФ-облучения.
Весовая процентная концентрация показывает, какой процент от общего веса раствора составляет растворенное вещество.
■ 18. Сколько нитрата калия нужно взять для приготовления 300 г 2% раствора соли?
19? Сколько воды и сахара требуется для приготовления 250 г 10% раствора?
20. Сколько хлорида бария потребуется для приготовления 50 г 0,5% раствора?
В лабораторной практике часто приходится иметь дело с кристаллогидратами - солями, содержащими кристаллизационную воду, например CuSО 4 ·5H 2 O, FeSО 4 · 7H 2 О и т. д. В этом случае следует уметь учитывать кристаллизационную воду.
Пример 2. Сколько кристаллогидрата медного купороса нужно взвесить, чтобы получить 200 г 5% раствора сульфата меди? Сколько воды нужно для этого взять? |
|
Дано: 200 г 5% CuSO 4 | Решение: Сначала требуется определить, сколько сульфата меди CuSО4 нужно для приготовления заданного количества раствора: (200 · 5) :100 = 10 г. CuSO 4 . 160 г CuSO 4 - в 250 г CuSO 4 · 5H 2 О 10» CuSО 4 - » х » CuSO 4 · 5Н 2 О X=(250 · 10) : 160 = 15,625 г. Воды для приготовления раствора требуется 200- 16,6 15= 184,375 г. |
CuSO 4 · 5H 2 O (г) ? |
|
■ 21. Сколько кристаллогидрата Na 2 SO 4 · 10H 2 O понадобится для приготовления 2 кг 34 раствора Na 2 SО 4 ?
22. Сколько кристаллогидрата железного купороса FeSO4·7H2O потребуется для приготовления 30 кг 0,5% раствора FeSO 4 ?
23. Сколько кристаллогидрата CaCl 2 · 6H 2 O потребуется для приготовления 500 г 10% раствора СаСl 2 ?
24. Сколько кристаллогидрата ZnSO 4 · 7H 2 O потребуется для приготовления 400 г 0,1 % раствора ZuSО 4 ?
Иногда приходится приготовлять растворы определенной процентной концентрации, пользуясь для этого другими, более концентрированными растворами. Особенно часто с этим приходится сталкиваться в лаборатории при получении растворов кислот разной концентрации.
Пример 3. Сколько требуется 80% серной кислоты для приготовления 200 г 10% раствора этой кислоты?. Обозначим массу первого раствора m 1 , массу второго - m 2 , концентрацию первого раствора С 1 , концентрацию второго раствора C 2 . |
|
Дано: m 1 = 200г C 1 = 10% C 2 = 80% | Прежде всего нужно выяснить, сколько чистой безводной серной кислоты потребуется для приготовления 200 г. 10% раствора: (200 · 10) : 100 = 20 г. Определяем, в каком количестве 80% серной кислоты содержится 20 г чистой кислоты, рассуждая так: в 100 г 80% H 2 SО 4 - 80 г чистой H 2 SО 4 » х » 80% H 2 SО 4 -20 » »H 2 SО 4 . Отсюда х = (100 · 20) : 80 = 25 г 80% раствора. Следовательно, для нашей цели нужно 25 г 80% раствора H 2 SО 4 и 200-25 = 175 г воды. |
m2 (г) ? |
|
■ 25. Сколько потребуется 80% фосфорной кислоты для приготовления 2 кг 5% раствора?
26. Сколько потребуется 20% щелочи для приготовления 5 кг. 1 % раствора?
27. Сколько потребуется 15% азотной кислоты для приготовления 700 г 5% раствора?
28. Сколько потребуется 40% серной кислоты для приготовления 4 кг 2% раствора?
29. Сколько потребуется 10% соляной кислоты для приготовления 500 г 0,5% раствора?
Однако произвести правильный расчет - это для лаборанта еще не все. Нужно уметь не только рассчитать, но и приготовить раствор кислоты. Но кислоты нельзя взвешивать на весах, их можно только отмерять при помощи мерной посуды. Мерная же посуда предназначена для измерений объема, а не веса. Поэтому нужно суметь вычислить объем найденного количества раствора. Этого нельзя сделать, не зная удельного веса (плотности) раствора.
Обратимся снова к примеру 3, приведен ному на стр 67. Из таблицы (приложение III, п. 3, стр. 394) видно, что 80% имеет плотность d
=1,7, а масса раствора Р
=25 г. Следовательно, по формуле
V = P: d находим: V = 25: 1,7 = 14,7 мл.
Плотность воды практически считаем равной единице. Следовательно, 175 г воды займут объем 175 мл. Таким образом, чтобы приготовить 200 г 10% раствора из 80% серной кислоты, следует взять 175 мл воды и налить в нее 14,7 мл 80% серной кислоты. Смешивание можно производить в любой химической посуде.
■ 30. Сколько миллилитров 50% серной кислоты следует взять для приготовления 2 кг 10% раствора этой кислоты?
31. Сколько миллилитров 40% серной кислоты следует взять для приготовления 5 л 4% серной кислоты?
32. Сколько миллилитров 34% едкого кали потребуется для приготовления 10 л 10% раствора?
33. Сколько миллилитров 30% соляной кислоты потребуется для приготовления 500 мл 2% соляной кислоты?
Примеры расчетов, которые мы разбирали до сих пор, были посвящены определению веса или объема раствора, а также количества , содержащегося в нем. Однако бывают случаи, когда нужно определить концентрацию раствора. Рассмотрим простейший случай.
■ 34 Смешано 25 г соли и 35 г воды. Какова процентная концентрация раствора?
35. Смешано 5 г кислоты и 75 г воды. Какова процентная концентрация раствора?
Довольно часто приходится разбавлять, упаривать и смешивать растворы, после чего определять их концентрацию.
■ 36. К 2 кг 20% раствора прилили 500 г воды. Какой стала концентрация раствора?
37. К 5 а 36% соляной кислоты прилили 1 л воды. Какой стала концентрация раствора?
38. Смешали 40 кг 2% и 10 кг 3% растворов одного и того же вещества. Какой стала концентрация полученного раствора?
39. Смешали 4 л 28% серной кислоты и 500 мл 60% серной кислоты. Какова концентрация полученного раствора?
40. 3 кг 20% раствора едкого натра упарили до 2 кг. Какова концентрация полученного раствора?
41. Сколько воды нужно прибавить к 500 мл 30% раствора (плотность 1,224 г/см 3), чтобы получить 5% раствор?
Для определения, в каком соотношении следует смешать растворы разных концентраций, чтобы получить раствор искомой концентрации, можно применять так называемое «правило смешивания», или «диагональную
схему»
■ 42. Рассчитайте по диагональной схеме, в каком соотношении следует смешать растворы:
а) 20% и 3% для получения 10%;
б) 70% и 17% для получения 25%;
в) 25% и воду для получения 6%
Объемная концентрация растворов. Молярная концентрация
При определении объемной концентрации растворов расчеты производят применительно к 1 л раствора. Молярная концентрация, например, показывает сколько грамм-молекул (молей) растворенного вещества содержится в 1 л раствора.
Если вы не помните, что такое грамм-молекула, обратитесь к приложению на стр. 374.
Например, если в 1л раствора содержится 1 моль вещества, такой раствор называется одномолярным (1 М), если 2 моля, двумолярным(2 М), если 0,1 моля, тo раствор децимолярный (0,1 М), если 0,01 моля, то раствор сантимолярный (0,01 М) и т. д. Для приготовления растворов молярной концентрации необходимо знать формулу вещества.
Пример 7. Сколько нужно взять едкого натра, чтобы приготовить 200 мл 0,1 М раствора едкого натра NaOH. |
|
Дано: V = 200 мл С = 0,1 М | Решение: Прежде; всего вычислим вес грамм-молекулы едкого натра NaOH. 23 + 16 + 1 = 40 г. Так как раствор 0,1 М, то в 1 л раствора содержится 0,1 грамм-молекулы NaOH, т. е. 4 г, а в 200 мл или в 0,2 л, раствора будет содержаться неизвестное количество NaOH. Составляем пропорцию: в 1 л 0,1 М раствора - 4 г NaOH » 0.2 » » - х » NaOH Отсюда 1: 0,2 = 4: x x = (4 · 0,2) : 1 = 0,8 г. т. е. для приготовления 200 мл 0,1 М раствора нужно 0,8 г NaOH. |
m NaOH (г)? |
|
Молярная концентрация очень удобна тем, что в равных объемах растворов с одинаковой молярностью содержится одинаковое количество молекул, так как в грамм-молекуле любого вещества содержится одно и то же число молекул.
Готовят раствор молярной концентрации в мерных колбах определенного объема. На шейке такой колбы имеется отметка, точно ограничивающая нужный объем, а надпись на колбе указывает, на какой объем рассчитана данная мерная колба.
■ 43. Рассчитайте, какое количество вещества требуется для приготовления следующих растворов:
а) 5 л 0,1 М раствора серной кислоты;
б) 20 мл 2 М раствора соляной кислоты;
в) 500 мл 0,25 М раствора сульфата алюминия;
г) 250 мл 0,5 М раствора хлорида кальция.
Растворы кислот молярной концентрации нередко приходится готовить из процентных растворов.
■ 44. Сколько потребуется 50% азотной кислоты для приготовления 500 мл 0,5 М раствора.
45. Какой объем 98% серной кислоты необходим для приготовления 10 л 3 М раствора?
46. Вычислите молярность следующих растворов:
а) 20% серной кислоты;
б) 4% едкого натра;
в) 10% азотной кислоты;
г) 50% едкого кали.
Нормальная концентрация растворов
Нормальная выражается количеством грамм-эквивалентов растворенного вещества в 1 л раствора. Для того чтобы произвести расчет для Приготовления раствора нормальной концентрации, нужно знать, что такое эквивалент. Слово «эквивалентный» означает «равноценный».
Эквивалентом называется весовое количество элемента, которое может соединяться с 1 весовой частью водорода или замещать ее в соединениях.
Если в молекуле воды Н 2 О содержится два атома водорода, весящих в сумме 2 у. е., и один атом кислорода, весящий 16 у. е., то на 1 у. е. водорода приходится 8 у. е. кислорода, что и будет эквивалентом кислорода. Если мы возьмем какой-нибудь окисел, например закись железа FeO, то в нем водорода нет, но зато есть , а мы нашли из предыдущего расчета, что 8 у. е. кислорода эквивалентны 1 у. е. водорода. Следовательно, достаточно найти количество железа, способное соединиться с 8 у. е. кислорода, и это также будет его эквивалентом. Атомный вес железа 56. В окисле 56 у. е. Fe приходится на 16 у. е. кислорода, а на 8 у. е. кислорода железа придется вдвое меньше.
Можно найти эквивалент и для сложных веществ, например для серной кислоты H 2 SО 4 . В серной кислоте на 1 у. е. водорода приходится половина молекулы кислоты (включая, конечно, и ), так как кислота двухосновная, т. е. эквивалент серной кислоты равен ее молекулярному весу (98 у. е.), деленному на 2, т. е. 49 у. е.
Эквивалент для основания можно найти, разделив его на металла Например, эквивалент NaOH равен молекулярному весу (40 у. е.), деленному на 1, т. е. на натрия. Эквивалент NaOH равен 40 у. е. Эквивалент кальция Са(ОН) 2 равен молекулярному весу (74 у. е.), деленному на кальция, а именно на 2, т. е. 37 у, е.
Для того чтобы найти эквивалент для какой-нибудь соли, нужно ее разделить на валентность металла и количество его атомов. Так, сульфата алюминия Al 2 (SO 4)3 равен 342 у. е. Эквивалент его равен: 342: (3 · 2) = 57 у.е. где 3 - валентность алюминия, а 2 - количество атомов алюминия.
■ 47. Рассчитайте эквиваленты следующих соединений; а) фосфорной кислоты; б) бария; в) сульфата натрия;г) нитрата алюминия.
Грамм-эквивалентом называется количество граммов вещества, численно равное эквиваленту.
Если в 1 л раствора содержится 1 грамм-эквивалент (г-экв) растворенного вещества, то раствор является одно-нормальным (1 н.), если 0,1 грамм-эквивалента, то деци-нормальным (0,1 н.), если 0,01 грамм-эквивалента, то сантинормальным (0,01 н.) и т. д. Для расчета нормальной концентрации растворов также необходимо знать формулу вещества.
Растворы нормальной концентрации, как и молярные, готовят в мерных колбах.
■ 48. Сколько серной кислоты необходимо для приготовления 2 л 0,1 н. раствора?
49. Сколько нужно взять нитрата алюминия, чтобы приготовить 200 мл 0,5 н. раствора?
Нередко приходится готовить растворы нормальной концентрации из концентрированных растворов процентной концентрации. Это делается так же, как и при приготовлении растворов молярной концентрации, но рассчитывается не грамм-молекулярный, а грамм-эквивалентный вес.
Препарат Фурацилин (таблетки, порошок, готовый раствор) давно известен в медицинской практике благодаря своим замечательным антисептическим свойствам. Противомикробным средством обрабатывают не только гнойные воспаления и раневые поверхности, но и слизистые при различных воспалительных заболеваниях.
Для лечения воспалений следует знать, как приготовить раствор Фурацилина, поскольку в аптечной сети препарат чаще продается в виде таблеток. При ангине целебным раствором полощут горло, чтобы остановить процесс размножения бактерий, препятствовать развитию осложнений из-за их попадания в бронхо-легочную систему.
Фурацилин и его свойства
Особенность воздействия Фурацилина в его способности блокировать механизм воспроизведения возбудителя при попадании на поверхность, осемененную микробами. Независимо от того, раневая это поверхность или слизистая рта, средство успешно разрушает белковые структуры вредоносных микроорганизмов, среди которых кокковые бактерии, вызывающие ангину.
Адаптации стафилококков к действию вещества не происходит. Если средство приготовлено правильно, оно долгое время сохраняет антимикробный эффект при следующих условиях:
- Для хранения раствора выбирают посуду из темного стекла и место вдали от солнечных лучей
- Изменение цвета жидкости с желтого на коричневатый указывает на то, что пользоваться жидкостью не стоит
Приготовленный раствор Фурацилина считается не только профилактическим средством. Им обрабатывают наружные повреждения кожного покрова при экземе, а также царапины, порезы, ссадины, трещинки, даже ожоги и пролежни.
С раствором Фурацилина на спирту ставят компрессы, закапывают в ухо при заболеваниях среднего уха (отит). Водным раствором пользуются для промываний (раны, гайморовы пазухи, глаза при конъюнктивите), полощут горло при всех видах ангины, используют для полоскания рта при стоматологических заболеваниях.
Препарат обычно не вызывает аллергического ответа. При появлении раздражения или покраснения кожи его отменяют.
Особенности приготовления раствора
Когда нужно приготовить полоскание, готовую жидкость на основе действующего вещества нитрофурал не всегда удается купить, порошковый состав также большая редкость. Однако таблетированная форма Фурацилина в аптеке есть всегда, а сделать из таблеток «болтушку» не так сложно, зная, как и для чего именно готовить.
Раствор на спирту
Препарат в таблетках имеет дозировку 0,02 и 0,1 г активного вещества нитрофурал. Спиртовой раствор должен иметь 0, 066% концентрацию (1:1500), поэтому потребуется 100 граммов медицинского аптечного спирта и 3 таблетки Фурацилина. Измельченные таблетки развести в емкости со спиртом, оставив растворяться на три часа.
Желательно пользоваться свежеприготовленным теплым раствором, но можно определить на хранение в холодильник, подогревая перед использованием. Спиртовую настойку допустимо применять длительное время. Если смесь приготовлена по всем правилам, хранить ее можно довольно долго.
Не всем известно, что раствор Фурацилина обладает эффективным анальгезирующим действием. Поэтому препарат с успехом применяют при стоматологических проблемах для лечения воспалительных процессов в деснах, купирования внезапной зубной боли. Для этого вместо интенсивных полосканий анальгезирующую жидкость держат во рту три минуты. Средство не только избавляет от боли, но устраняет отечность, препятствует распространению инфекции.
Водный раствор Фурацилина
Для наружного применения (орошения, полоскания, смачивания) пользуются раствором 0,02% концентрации (1:5000) на воде. Как готовить жидкость для полоскания рта:
- Две таблетки Фурацилина дозировкой по 0,02 г отдельно измельчить
- Всыпав в стакан горячей кипяченой воды, развести до полного растворения
- После остывания до комфортной температуры, раствор процедить, чтобы избавиться от нерастворенных частиц
- Для смягчения слизистой и уменьшения боли, полоскать полость рта в течение дня теплой болтушкой
- Остаток жидкости светло-желтого цвета для полоскания хранят на холоде, но не более 10-ти дней
Водный раствор (0,02%) можно сделать стерильным. Для этого его готовят на физрастворе или дистиллированной воде, но в тех же пропорциях – 1:5000, то есть одна таблетка нитрофурала дозировкой 0,02 г на полстакана жидкости.
Если стерильный раствор приходится разводить на обычной воде, жидкость придется кипятить тридцать минут. Таблетки считаются одними из самых дешевых медикаментов для лечения ангины, поэтому нестерильную «болтушку» для процедуры надежнее делать непосредственно перед ее проведением.
Чем усилить полоскание Фурацилином?
- Для полоскания горла при гнойной форме ангины в стакан жидкости с фурацилином можно добавить две чайные ложечки трехпроцентной перекиси водорода. Средство эффективно также при гнойных воспалениях слизистой рта (стоматит, гингивит)
- Чтобы поскорее избавиться от воспаления и болей горла, раствор Фурацилина добавляют к лечебным полосканиям. Если это отвар противовоспалительных трав, таблетки Фурацилина растворяют непосредственно в настое ромашки, эвкалипта, календулы, зверобоя
- В случае спиртовых настоек и эфирных масел, их добавляют в готовое полоскание, причем им лечат не только заболевания горла, но и носа. При насморке у детей, гайморите у взрослых перед процедурой прочищают носовые пазухи, а попавшую в рот жидкость сплевывают
Предостережения
- Беременным
Если Фурацилином лечат ангину у ребенка или беременной женщины, комбинации препарата с другими лекарственными формами опасны. Это может привести к аллергической реакции, а при неправильной дозировке и применении средства – к ожогу чувствительной поверхности слизистых.
- Малышам
Новорожденным малышам, правильно приготовленным раствором Фурацилина на воде, промывают воспаленную область вокруг глаз. Для безопасности эффективного средства маленьким детям положено «болтушку» делать менее концентрированной – одну желтую таблетку растворяют в стакане теплой воды (кипяченой), затем процеживают.
Несмотря на высокую эффективность и широту областей применения, перед использованием Фурацилина не следует упускать из виду некоторые ограничения на процедуры с ним. Препаратом нельзя лечиться при:
- кровотечениях
- повышенной чувствительности к активному веществу нитрофурал
- хронических формах аллергических дерматозов
При полосканиях глотки и носа раствор глотать запрещается.
Приготовление растворов. Раствором называют однородные смеси двух или более веществ. Концентрацию раствора выражают по-разному:
в весовых процентах, т.е. по количеству граммов вещества, содержащегося в 100 г раствора;
в объемных процентах, т.е. по количеству единиц объема (мл) вещества в 100 мл раствора;
молярностью, т.е. количеством грамм-молей вещества, находящегося в 1 л раствора (молярные растворы);
нормальностью, т.е. количеством грамм-эквивалентов раствореного вещества в 1 л раствора.
Растворы процентной концентрации. Процентные растворы готовят как приблизительные, при этом навеску вещества отвешивают на технохимических весах, а объемы отмеривают измерительными цилиндрами.
Для приготовления процентных растворов пользуются несколькими приемами.
Пример. Необходимо приготовить 1 кг 15%-ного раствора хлористого натрия. Сколько необходимо для этого взять соли? Расчет проводится согласно пропорции:
Следовательно воды для этого необходимо взять 1000-150 = 850 г.
В тех случаях, когда надо приготовить 1 л 15%-ного раствора хлористого натрия, необходимое количество соли рассчитывают другим способом. По справочнику находят плотность этого раствора и, умножив ее на заданный объем, получают массу необходимого количества раствора: 1000-1,184 = 1184 г.
Тогда следует:
Следовательно, необходимое количество хлористого натрия различно для приготовления 1 кг и 1 л раствора. В тех случаях, когда приготовляют растворы из реактивов, содержащих в составе кристаллизационную воду, следует ее учитывать при расчете необходимого количества реактива.
Пример. Необходимо приготовить 1000 мл 5%-ного раствора Na2CO3 плотностью 1,050 из соли, содержащей кристаллизационную воду (Na2CO3-10H2O)
Молекулярная масса (вес) Na2CO3 равна 106 г, молекулярная масса (вес) Na2CO3-10H2O равна 286 г, отсюда рассчитывают необходимое количество Na2CO3-10H2O для приготовления 5%-ного раствора:
Методом разбавления растворы приготовляют следующим образом.
Пример. Необходимо приготовить 1 л 10%-ного раствора HCl из раствора кислоты относительной плотностью 1,185 (37,3%). Относительная плотность 10%-ного раствора 1,047 (по справочной таблице), следовательно, масса (вес) 1 л такого раствора равна 1000X1,047 = 1047 г. В этом количестве раствора должно содержаться чистого хлористого водорода
Чтобы определить, сколько необходимо взять 37,3%-ной кислоты, составляем пропорцию:
При приготовлении растворов путем разбавления или смешивания двух растворов для упрощения расчетов применяют способ диагональной схемы или «правило креста». На пересечении двух линий пишется заданная концентрация, а у обоих концов слева - концентрация исходных растворов, для растворителя она равна нулю.
