Большинство реактивов, которые продаются в химических магазинах, находятся в сухом виде. Однако используются они обычно в виде растворов. Поэтому один из самых частых вопросов от наших покупателей – как из сухого вещества сделать раствор нужной концентрации.

Напоминаем, что все работы с химическими веществами следует проводить с соблюдением необходимых мер безопасности! Используйте средства индивидуальной защиты органов дыхания, глаз и кожных покровов! 

В зависимости от способа и методики приготовления растворы можно разделить на приблизительные и точные. Вторые можно приготовить только в лабораторных условиях с использованием дорогостоящего оборудования и посуды.

С другой стороны, «точности» приблизительных растворов вполне достаточно для проведения домашних опытов, удаления ржавчины или загрязнения, очистки или обеззараживания воды в аквариуме или в бассейне, для таких хобби, как химическая металлизация, печать фотографий, выращивание кристаллов, изготовления мыла и свечей  и многих других.

Растворение химических веществ может производится в разных средах — воде, спирте, кислотах и т.д. В этой статье мы будем говорить только о растворении в воде.

Что такое концентрация раствора?

Концентрацию раствора выражают в процентах, например 10% раствор или 0,5% раствор. Эта цифра показывает, сколько частей вещества приходится на 100 частей раствора.

Так, в 100 граммах 10%-го раствора поваренной соли находится 10 грамм соли и 90 грамм воды. А в 500 граммах 30%-го раствора гидроксида натрия содержится 150 грамм NaOH и 350 грамм воды. Один килограмм 0,2%-го раствора нитрата серебра состоит из 2 грамм нитрата серебра и 998 грамм воды.

Отметим, что существует значимая разница между массовой концентрацией и объемной концентрацией растворов. Поэтому для приготовления 1 килограмма раствора и 1 литра раствора какого-либо вещества одной и той же концентрации понадобится разное количество этого вещества.

Например, чтобы приготовить 1 килограмм 15%-го раствора NaCl нужно смешать 150 грамм соли и 850 грамм воды. Для приготовления же 1 литра 15%-го раствора NaCl понадобится уже 177,6 грамм NaCl и 1000 грамм воды (при растворении соли в воде объём раствора практически не увеличится).

Объясняется такая разница тем, что плотность солевого раствора выше, чем плотность чистой воды.

В этой статье, для упрощения, речь всегда будет идти о массовой концентрации раствора.

Приготовление водного раствора из сухого безводного реактива

Прежде всего, определитесь — какой вес раствора вам понадобится. Если раствор этого вещества нестабилен или он вам нужен для какой-то разовой работы — готовьте столько раствора, сколько нужно сейчас. Если же раствор хорошо хранится и используется время от времени, можно приготовить его с запасом.

Теперь рассчитаем количество вещества, которое нужно взять для приготовления определенной массы раствора определённой концентрации:

Масса вещества в граммах = (концентрация раствора в процентах) * (масса раствора в граммах/100)
Соответственно, масса воды вычисляется как разница между общей массой раствора и массой сухого вещества.

Пример 1: приготовим 5%-й раствор гидроксида натрия (NaOH) массой 500 грамм.
Масса NaOH = (5) * (500 гр/100) = 25 гр.
Масса воды = 475 гр.

Пример 2: приготовим 37%-й раствор аммония фосфорнокислого (NH4H2PO4)  массой 750 грамм.
Масса (NH4H2PO4) = (37) * (750 гр/100) = 277,5 гр.
Масса воды = 472,5 гр.  

Остаётся растворить навеску сухого реактива в рассчитанном объёме воды.

Приготовление раствора из водных солей (кристаллогидратов)

Если вам нужно приготовить раствор из вещества, содержащего кристаллизационную воду (например, медный купорос CuSO4*5H2O, хромокалиевые квасцы KCr(SO4)2*12H2O и тому подобное), то методика расчетов меняется, чтобы учесть уже имеющуюся в веществе воду.

Опять же, начинаем с определения массы раствора, который мы хотим приготовить. Затем вычисляем, сколько вещества должно содержаться в растворе такой массы нужной нам концентрации — формула та же, что и при использовании безводных реактивов.

Масса вещества в граммах = (концентрация раствора в процентах) * (масса раствора в граммах/100) 

Далее, пересчитываем массу вещества на кристаллогидрат. Для этого в справочниках находим молярные массы безводной формы этого вещества и кристаллогидрата и вычисляем соотношение — сколько вещества в безводной форме содержится в кристаллогидрате. Так, если молярная масса кристаллогидрата 150 грамм/моль, а безводная форма этого вещества имеет молярную массу 70 грамм/моль, это значит, что в 150 грамм кристаллогидрата содержатся 70 грамм безводной формы вещества.

Определив, какое количество кристаллогидрата вещества нам нужно растворить, вычисляем необходимую массу воды.

Пример 1. Приготовим 500 грамм 15%-го раствора карбоната натрия 10-водного Na2CO3∙ 10H2O

Определяем массу карбоната натрия в 500 граммах 15%-го раствора:
Na2CO3 = (15) * (500 гр/100) = 75 грамм

Делаем пересчет массы 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.

Нам нужно, чтобы в растворе оказалось 75 грамм карбоната натрия безводного. Составляем пропорцию и получаем, что нужно взять 202 грамма карбоната натрия 10-водного.

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 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.

Вычисляем, что для того, чтобы получить в растворе 30 грамм сульфата магния нужно взять 62 грамма сульфата магния 7-водного.

Смешиваем 938 грамм воды и 62 грамма сульфата магния 7-водного, получаем нужный результат.