Концентрация растворов
В химической практике обычно приходится работать с растворами строгой концентрации. Например, приготовление лекарственных растворов требует строго заданного количества действующего вещества, иначе не будет достигнут лечебный эффект или раствор будет вреден для здоровья. Также большая часть химических реакций проводится в растворах, а для корректного протекания реакции требуется использовать вещества строгой концентрации. Одна ошибка — и реакция выйдет из-под контроля, и хорошо еще, если не нанесет вред химику и его имуществу.
Именно поэтому всегда указывается концентрация участвующих в реакции веществ. Одним из способов указания насыщенности растворов — это массовая доля, которая представляет собой массу растворенного вещества к общей массе раствора. Формула массовой доли выглядит следующим образом:
w = (m1 / m) × 100%,
где m1 — масса активного вещества, m — масса раствора.
Например, маринад для домашней капусты представляет собой раствор, который готовится по рецепту: 10 г поваренной соли на 1 литр воды. На первый взгляд кажется, что такой маринад имеет концентрацию соли в 1%, однако это не так. Если к 1 литру чистой воды, который весит 1000 г, добавить 10 г соли, то масса раствора составит 1,01 кг. Следовательно, концентрация маринада составит:
w = 10 / 1010 = 0,9%
Разница невелика, но в химических опытах такое различие может сыграть решающую роль. Поэтому при приготовлении растворов по рецептам из химических справочников вначале добавляют в мензурку действующее вещество, а затем доливают растворитель до заданной отметки.
Массовая концентрация вещества также носит название процентной концентрации, однако в некоторых случаях гораздо удобнее пользоваться другой мерой насыщенности — молярной концентрацией.
Молярная концентрация
При разбавлении раствора изменяется его объем и концентрация, но количество вещества остается статичным. Моль в химии — это количества вещества, в котором присутствует 6,022 × 1023 структурных частиц. Такое значение выбрано не случайно. Итальянский химик Амадео Авогадро принял моль в качестве единицы измерения, но не задавал для него определенного количества: он лишь знал, что это количество несоизмеримо большее. Позднее нобелевский лауреат Жан Батист Перрен задал для моля количество вещества, равное количеству атомов, которое содержится в 12 граммах изотопа углерод-12.
Молярная масса — это масса одного моля химического вещества, которое легко определяется по таблице Менделеева: достаточно суммировать атомные массы элементов, входящих в состав соединения. Например, 1 моль кислорода O2 имеет массу 32 грамма, так как каждый атом кислорода характеризуется атомной массой в 16 единиц.
Молярная концентрация — это количество молей активного вещества на 1 литр раствора. Представим, что в колбу добавлено 790 грамм марганцовки. Перманганат калия, он же марганцовка, имеет формулу KMnO4. Молярная масса вещества рассчитывается как сумма атомных масс элементов: 39 + 55 + 16 × 4 = 158 г/моль. Таким образом, в колбу добавлено 790 / 158 = 5 моль перманганата калия. Если мы добавим в колбу дистиллированную воду ровно до отметки 2 л, то получим раствор перманганата калия с концентрацией 2,5М или 2,5 моль/литр.
А теперь представим, что в колбу добавлено 360 г соляной кислоты. Один моль соляной кислоты имеет массу 36 г, следовательно, в колбу добавлено 10 моль вещества. Плотность хлористого водорода составляет 1,19 г/см³, следовательно, кислота занимает объем:
360 / 1,19 = 302,5 см³ или 0,3025 литра
Если добавим в колбу дистиллированную воду до отметки 2 литра, то получим раствор 5М. Но если заранее отмерить 2 литра воды и влить их в колбу, то молярная концентрация раствора изменится, так как теперь в колбе не 2 л раствора, а 2,3025 литра. Следовательно, молярная концентрация такого раствора составляет 10/2,3025 = 4,34 моль/литр.
Во избежание подобных казусов используется моляльная концентрация — количество растворенного вещества на 1 кг растворителя. Так как мы добавляли воду, то 2 л воды имеет массу 2 кг, следовательно, моляльная концентрация соляной кислоты составит 5м. В случае использования других растворителей (уайт-спирит, ацетон, скипидар) вначале потребовалось бы вычислить их массу по формуле:
m = V × p,
где p — плотность растворителя.
Если добавить еще больше растворителя, то молярная и моляльные концентрации снизятся.
Калькулятор разбавления растворов
Полученные выше растворы легко разбавлять при помощи растворителей или растворов меньшей концентрации. Разбавление происходит по простой формуле:
M1 × V1 = M2 × V2,
где M1 и V1 — концентрация и объем раствора до разбавления, а M2 и V2 — после разбавления.
Данная формула заложена в наш онлайн-калькулятор, при помощи которого легко рассчитать полученный раствор после разбавления и количество необходимого растворителя.
Пример из реальной жизни
Разбавление раствора
Пусть есть 2 литра раствора этанола с концентрацией 5М. Сколько нужно добавить дистиллированной воды, чтобы концентрация раствора снизилась до 1М? Итак, у нас есть все необходимые данные для расчета — их достаточно добавить в соответствующие ячейки калькулятора и получить ответ:
- Объем после разбавления (V2): 5,0000 L
- Объем добавленного растворителя (V): 3,0000 L
Заключение
Разбавление растворов — типичная задача не только в лаборатории, но и на кухне, в быту или профессиональной деятельности. Разбавлять концентрированные растворы веществ приходится поварам, аптекарям, уборщикам, автомобилистам, парфюмерам и представителям многих других профессий. Используйте наш калькулятор для проверки своих расчетов.
Источник: BBF.ru
Коррекция показаний спиртометра (ареометра)
Калькулятор предназначен только для спиртометров с калибровкой 20 °С.
Для получения актуальных значений необходимо провести замер температуры дистиллята и ввести показания ареометра. Также калькулятор имеет погрешности, чем «дальше» значение температуры измеряемого дистиллята от 20 °С , тем выше погрешность.
Какую воду использовать для разбавления спирта
Излишне говорить, что вода должна быть питьевой, чистой и прозрачной, все это очевидные и простые правила, которые лежат в основе качественного алкоголя.
Основным показателем воды является жесткость. Жесткость это количество кальция (Ca) и магния (Mg) в воде. Измеряется она в мг-экв/л. Для разбавления необходимо использовать воду с наименьшими показателями жесткости, иными словами мягкую воду. Иначе раствор помутнеет и потеряет во вкусовом качестве.
Согласно изданию «Технология спиртового и ликеро-водочного производства» (М. «Пищевая промышленность», 1973г.) для приготовления ликеро-водочных изделий должна использоваться вода с жесткостью менее 1 мг-экв/л для естественной воды и менее 0,36 мг-экв/л для умягченной воды.
Коротко об источниках воды:
- Водопроводная вода
Самый худший вариант. Жесткость такой воды может достигать 7 мг-экв/л. К тому же в ней содержится хлор, который имеет свой ярко выраженный запах.
- Родниковая вода
Часто рекомендуемая вода для различных видов алкоголя. На деле не все так просто. Как правило, родниковая вода очень вкусная, но без специального анализа невозможно определить ее химические свойства. К тому же ее показатели могут сильно меняться от времени года, обильных дождей или засухи.
- Покупная бутилированная вода
На покупных бутылях пишут химический состав и жесткость воды, поэтому нам остается лишь подобрать подходящую для наших целей воду. Идеальный вариант для любых видов алкоголя.
- Дистиллированная вода
Очищенная вода, практически не содержащая примесей и посторонних включений. Получают перегонкой в специальных аппаратах — дистилляторах.
Такая вода абсолютно безвкусна и не может быть использована в алкоголях, где вкус воды играет ключевую роль, например, водка. В тоже время дистиллированная вода подходит для различных настоек, наливок, в общем, везде, где вкус определяется в первую очередь входящими в нее ингредиентами.
Как измерить жесткость воды
- Самый точный метод
Сдать ее на анализ в лабораторию. Например, в Санэпидемстанцию. СЭС проверит не только концентрацию солей жесткости, но и зафиксирует нитраты, пестициды, уровень содержания железа, сероводород, органические примеси и другие вещества, которые часто встречаются в грунтовых водах.
- Самый быстрый метод
Использовать тест-полоски для определения жесткости воды. Они продаются в зоомагазине или в магазине с кофе-машинами, иногда – в фирменных магазинах бытовой техники. Такой тест покажет примерную жесткость. На бумагу нанесен реагент, который при контакте с водой меняет окрас. Полоска опускается на время в воду, и интенсивность ее окраса будет меняться в зависимости от концентрации вещества в воде.
Основные недостатки такого метода: низкая точность и то, что интерпретировать результат теста бывает сложно. Придется сначала на глаз определить интенсивность окраса, сравнив с «палитрой» возможных результатов. А затем указанные на палитре численные значения жесткости переводить из европейских градусов в российские. Качественные тест-полоски обычно зарубежного производства.
Технология смешивания спирта и воды
В различной литературе, да и на многих сайтах пишут, что правильно лить спирт в воду. Дескать, необходимо более тяжелую жидкость (плотность воды 1г/мл) лить в более легкую (плотность спирта 0,8 г/л), так они быстрее смешиваются, и проходит правильно химическая реакция.
Но в то же время, часто встречается обратная ситуация. И в некоторой литературе также приводят технологию, по которой воду добавляют в спирт.
Например, в книге «Технологическая инструкции по ликеро-водочному производству», 1971г. на стр. 65 говорится:
«В подготовленный сортировочный чан наливают через мерник рассчитанное количество спирта, затем воды»
В справочнике «Рецептуры ликеро-водочных изделий», 1981г издания, на странице 9 о приготовлении водки указано следующее:
«Воду добавляют в купаж и доводят объем заданного по мерному стеклу купажного чана»
Получается, что оба варианта смешивания верны, главное придерживаться следующих правил:
- Перед смешиванием спирт и воду необходимо охладить. Спирт можно положить в морозилку, а воду в холодильник.
- Вливать можно как спирт в воду, так и наоборот, главное влить как можно быстрее и сразу же хорошенько перемешать.
Разбавленный водой спирт называется сортировкой. Только что приготовленная сортировка к употреблению не годится. Ей нужно некоторое время, чтобы завершились все проходящие химические реакции. Поэтому перед употреблением ее нужно отстоять хотя бы пару дней, а лучше неделю. Плотно закройте бутылку пробкой и спрячьте в холодильник или погреб.
Нашли ошибку или есть что добавить? Выделите текст и нажмите CTRL + ENTER или нажмите сюда. Спасибо за ваш вклад в развитие сайта!
Источник: vzboltay.com
Калькулятор разбавления спирта водой
Определяет количество воды, которое нужно добавить для получения спирта заданной крепости.
Калькулятор смешивания двух спиртосодержащих жидкостей
Позволяет рассчитать крепость, объем и вес смеси из двух спиртосодержащих жидкостей при указанной температуре. Калькулятор может использоваться и для расчета параметров разбавления самогона водой, для этого достаточно задать крепость воды равной нулю.
Расчет параметров сахарной браги
Калькулятор определяет правильные пропорции браги и максимально возможное содержание спирта в ней после окончания брожения.
Внимание! Учитывайте толерантность (концентрацию спирта в браге, при которой дрожжи погибают) своего штамма дрожжей! Для большинства штаммов этот показатель не превышает 16%.
Замена сахара глюкозой или фруктозой
После брожения из глюкозы или фруктозы получается на 5% меньше спирта, чем из сахарозы, но более высокого качества. Калькулятор рассчитывает, сколько нужно глюкозы, чтобы выход самогона был как с 1 кг сахара.
Спирт в браге до и после брожения
Для рефрактометра со шкалой Brix Wort SG.
Калькулятор рассчитывает, насколько эффективным было брожение (переработали ли дрожжи весь сахар в спирт).
Калькулятор дистилляции до воды
Ориентируясь по объему браги и содержанию в ней спирта, сервис рассчитывает предполагаемый выход самогона и объем барды в перегонном кубе, который останется после дистилляции.
Калькулятор чистого спирта и отбора голов
Рассчитывает количество спирта в дистилляте первой перегонки и определяет объем «голов» в зависимости от указанного процента. Крепость напитка желательно измерять при температуре 20 °C.
Оптимальная кислотность сусла
Среда кислотностью 4,0-4,5 рН помогает брожению и препятствует развитию нежелательных бактерий. Коррекцию сусла делают перед внесением дрожжей. Для этого можно использовать лимонную кислоту или сок (5 грамм кислоты эквивалентно соку одного среднего лимона). Для определения начальной кислотности сусла нужен хотя бы самый простой pH-метр.
Коррекция показаний ареометра в зависимости от температуры
Замерять крепость самогона (дистиллята) нужно строго при температуре 20 °C, иначе ареометр покажет неправильное значение, таков физический принцип его работы. Калькулятор позволяет узнать реальную крепость при другой температуре самогона.
На данный момент лучшим калькулятором для самогонщиков в виде приложения для операционных систем семейства «Windows» является программа авторства Rudy, которая распространяется бесплатно. Скачать CalcSam v4.3.
Источник: alcofan.com
Процентная концентрация раствора выражает отношение массы растворенного вещества к массе раствора в целом. Если станем разбавлять раствор прибавлением к нему растворителя, масса растворенного вещества останется без изменения, а масса раствора увеличится. Отношение же этих масс (концентрация раствора) уменьшится и во столько раз, во сколько увеличится масса раствора. Если же мы станем концентрировать раствор путем испарения растворителя, масса распора будет уменьшаться, а масса растворенного вещества останется без изменения. Отношение масс (концентрация раствора) увеличится и во столько раз, во сколько уменьшится масса раствора. Отсюда следует, что масса раствора и процентная концентрация обратно пропорциональны друг другу, что в математической форме можно выразить так: л. Эта закономерность лежит в основе вычислений при разбавлении и концентрировании растворов. Пример 1. Имеется 90-процентный раствор. Какое количество его нужно взять, чтобы приготовить 500 кг 20-про-центного раствора? Решение. Согласно зависимости между массой и процентной концентрацией раствора Отсюда Следовательно, надо взять 111 кг 90-процентного раствора и прибавить к нему столько растворителя, чтобы масса раствора стала равной 500 кг. Пример 2. Имеется 15-процентный раствор. До какой массы надо упарить 8,50 т этого раствора, чтобы получить 60-процентный раствор? Решение. Если количества растворов даны в объемных единицах, их нужно перечислить на массы. В дальнейшем расчет вести по изложенной выше методике. Пример 3. Имеется 40-процентный раствор гидроокиси натрия плотностью 1,43 кг/л. Какой объем этого раствора нужно взять, чтобы приготовить 10 л 15-процентного раствора плотностью 1,16 кг/л? Ранение» Вычисляем массу 15-процентного раствора: кг п массу 40-процентного раствора: Определяем объем 40-процентного раствора: Пример 4. Имеется 1 л 50-процентного раствора серной кислоты плотностью 1,399 кг/л. До какого объема нужно разбавить этот раствор, чтобы получить 8-процентный раствор плотностью 1,055 кг/л ? Решение. Находим массу 50-процентного раствора: кг и массу 8-процентного раствора: Рассчитываем объем 8-процентного раствора: V — — 8,288 -. = 8 л 288 мл Пример 5. 1 л 50-процентного раствора азотной кислоты, плотность которого 1,310 г/лм, разбавили 690 мл воды. Определить концентрацию полученного раствора *. Решение. Находим массу 50-процентного раствора: твоя = г и массу разбавленного раствора: Вычисляем концентрацию разбавленного раствора: 1 Примеры №5,6,7 взяты из книги Я Л. Голъдфарба, Ю. В. Хо-лакова «Сборник задач и упражнений по химии». М., «Просвещение», 1968ь Пример в. Имеется 93,6-процентный раствор кислоты плотностью 1,830 г/мл. Сколько требуется этого раствора, чтобы приготовить 1,000 л 20-процентного раствора плотностью 1,140 г/мл, и сколько требуется для этого воды? Решение. Определяем массу 20-процен и массу 93,6-процентного раствора, требуемую для приготовления 20-процентного раствора: Высчитываем массу воды, требуемую для приготовления разбавленного раствора: Находим объем 93,6-процентного раствора: Пример 7. Сколько миллилитров серной кислоты плотностью 1,84 г/мл необходимо для приготовления 1,000 л аккумуляторной кислоты плотностью 1,18 г/мл} Процентная концентрация раствора и плотность его находятся в определенной зависимости, зафиксированной в специальных справочных таблицах. Пользуясь ими, можно установить концентрацию раствора по его плотности. Согласно этим таблицам серная кислота плотностью 1,84 г/мл является 98,72-процентной, а плотностью 1,18 г/мл — 24,76-
Источник: natalibrilenova.ru
