Строительство является частью жизни многих граждан, особенно тех, кто проживает в частном секторе. Оно окружает людей повсюду. На сегодняшний день очень активно развивается частное строительство. Известно, что наиболее часто используемыми строительными материалами являются дерево, бетон, кирпич, цемент. Цемент занимает важное место в данной отрасли. С его помощью строятся дороги, фундаменты для домов и гаражей и некоторые другие конструкции. Чтобы приготовить цементный раствор, необходимо иметь под рукой все его составляющие. Многие не знают, как сделать цемент своими руками.
Для приготовления самого простого цемента понадобится мел и каолин.
Цементная смесь состоит из трех основных частей: песка, воды и цементного порошка. Это во многом отличает его от бетона. В бетоне же, кроме всех перечисленных составляющих, имеется еще один – крупнозернистый материал. Он может быть представлен щебнем или гравием. Важно, что цемент бывает разным. Марка смеси определяется видом проводимых работ и основными требованиями к прочности конструкции. Рассмотрим более подробно основные этапы работы по приготовлению цементного раствора в домашних условиях.
Разновидности цементного раствора
Чтобы самостоятельно сделать цементно-песчаную смесь, необходимо определиться с ее типом. В настоящее время выделяют тощие, нормальные и жирные растворы. Все они имеют свои преимущества и недостатки. Если в нормальном растворе доля цементного порошка не превышает норму, то жирные содержат много цемента. Все это способствует тому, что такая смесь после затвердения быстро потрескается. Что же касается тощих растворов, то они содержат больше песка, нежели цементного порошка. Это делает их менее прочными. Кроме того, в строительном деле существует такое понятие, как марка цемента и самого раствора.
Марка определяет прочность раствора на сжатие после затвердения. Наиболее часто используемыми в строительстве являются марки раствора 25, 50, 75, 100, 150 и 200. Чтобы сделать цемент своими руками, нужно правильно его подобрать. При этом учитывается характер работ. Например, для кладочных и штукатурных работ часто используется цементная смесь марки 100 или 150. Для возведения блоков рекомендуется использовать раствор марки 100. Что же касается пропорций основных компонентов, то они могут быть разными. Это во многом зависит от качества цементного порошка. Песчано-цементные растворы могут быть кладочными, строительными или штукатурными.
Вернуться к оглавлению
Этапы приготовления цементного раствора
Когда делают цементную смесь, необходимо помнить основные этапы работы. Они включают в себя:
- правильный подбор марки смеси и марки цементного порошка;
- подготовку воды, песка и различных добавок;
- непосредственно приготовление.
В ряде случаев строителям требуется определить марку полученного раствора. Это делается довольно просто. Нужно разделить марку цементного порошка на количество песка (в ведрах). Например, если использовался основной компонент марки 400, а песка было 4 ведра, то полученный раствор будет марки 100. Первый этап включает в себя выбор цементного порошка. Марка определяет качество материала. Чем она выше, тем прочнее будет смесь и вся конструкция.
Интересен тот факт, что для одного и того же раствора можно применять разные марки цемента. Различие будет в объеме используемого цемента. Соответственно, чем выше марка порошка, тем его потребуется меньше. В идеале марка смеси должна совпадать с маркой материала (если проводятся штукатурные или кладочные работы). Это необходимо для того, чтобы вся конструкция имела одну прочность.
Вернуться к оглавлению
Подготовка песка для смеси
Второй очень важный и ответственный этап – это подготовка всех остальных компонентов. В первую очередь, это песок. Чтобы сделать цемент качественным, нужно использовать речной песок. Он обязательно должен быть очищен и достаточно просушен. В противном случае излишек влаги может изменить водо-цементное соотношение. Очень серьезно нужно подходить к выбору песка для лицевой кладки. Такой песок не должен содержать глиняных частиц. Все дело в том, что при эксплуатации сооружения глина будет уходить из раствора. Все это приведет в итоге к формированию дефектов: трещин, дыр, пустот.
Качество песка можно определить невооруженным глазом. Речной песок имеет несколько сероватый цвет, тогда как глина придает песку желтый оттенок. Неочищенный песок тоже можно использовать в строительстве, но не для лицевой кладки. Он подходит для забутовочной кладки. Количество имеющегося песка должно соответствовать объему работ. Желательно, чтобы непосредственно перед использованием песок несколько дней смог полежать. Его нужно беречь от влаги и хранить в сухом месте.
Вернуться к оглавлению
Подготовка воды для раствора
Перед тем как сделать цемент, потребуется запастись водой. Используется только чистая вода. Чаще всего применяются грунтовые подземные воды. Нежелательно использовать соленую воду. Для большего удобства можно протянуть шланг для подвода воды. Сколько необходимо воды? Объем воды зависит от марки требуемого раствора и качества цемента. Объем воды при приготовлении смеси примерно равен объему цементного порошка. Если берется ведро порошка, то и воды требуется столько же. Большое внимание уделяется тому, какого качества песок.
Если он влажный и содержит много воды, то ее количество нужно уменьшить. Раствор не должен получиться слишком жидким. В идеале по консистенции он напоминает сметану. Большое значение имеет и то, что вода заливается в бетономешалку первой. Это обеспечивает оптимальное перемешивание. Воду лучше всего поделить на 2 порции. Сперва добавляется одна, а в самом конце вторая (если смесь получилась густой).
Вернуться к оглавлению
Другие компоненты
Цемент состоит не только из цементного порошка, воды и песка. Нередко в него добавляются и другие ингредиенты. Это различные моющие средства. Для чего они нужны? Любой цемент обладает такими характеристиками, как пластичность и подвижность. Наиболее простое решение – добавить в смесь мыло в жидком виде или любое другое моющее средство. Объем моющего средства составляет 50-100 мл. Оно придаст раствору хорошую пластичность. Необходимо помнить, что данный компонент добавляется сразу после воды, то есть в самом начале. Воду и моющее средство нужно тщательно перемешать, чтобы образовалась небольшая пена.
Если переборщить с этим компонентом, то смесь потеряет свою прочность, а конструкция будет недолговечной. Сегодня на рынке имеются специальные добавки, которые позволяют улучшить качество цемента. К ним относятся различные пластификаторы и гидрофобизаторы.
Если жидкий цемент будет использоваться для кирпичных швов, то целесообразно использовать красители. Нужно помнить, что при более высокой марке жидкого цемента раствор получается темнее.
К добавкам также относится эластификатор. Он применяется для изготовления раствора для плитки. Хороший эффект дают суперпластификаторы. С их помощью удается снизить объем используемого порошкообразного цемента.
В строительной сфере успешно применяются латексные и армирующие добавки. Последние повышают прочность цемента. В условиях низких температур рекомендуется вносить добавки, которые повышают морозостойкость раствора.
Вернуться к оглавлению
Смешивание основных компонентов
Приготовить жидкий цемент можно без привлечения специалистов. Делается это вручную или при помощи бетономешалки. Бетономешалка позволяет сэкономить силы, а также получить наиболее однородную массу. Первым делом в бетономешалку выливается вода. Она используется не вся, часть ее оставляется напоследок. Затем к воде добавляется моющее средство или другие жидкие добавки. Чтобы раствор хорошо растворился и перемешался с водой, необходимо подождать около 3-5 минут и только потом добавлять сыпучие компоненты. Первым кладется песок. Требуется добавлять только 50% нужного объема песка.
На следующем этапе работы кладут весь цементный порошок. После это смесь нужно очень тщательно перемешать и только потом добавлять остатки песка. Чтобы получить качественный жидкий цемент, потребуется очень точно рассчитать соотношение основных компонентов. Если планируется приготовить раствор марки 100 при наличии цементного порошка марки 500, то соотношение цемента к песку должно быть 1:5. Это означает, что на 1 ведро цементного порошка понадобится 5 ведер песка. Если же марка цементного порошка 400, то соотношение будет 1:4. Для приготовления смеси марки 200 соотношение будет равным 1:2 (при наличии цемента 400). Воду нужно добавлять до получения смеси нужной консистенции.
Крепкий цементный раствор необходим для кладки стен, каминов, печей и заливки стяжки пола, к которым предъявляются повышенные требования по прочности и износостойкости, а также крепкий раствор понадобится для оштукатуривания внутренних поверхностей бань и наружных поверхностей зданий и сооружений.
С чего начать?
- В первую очередь следует купить качественное, свежее связующее (цемент) марки М400 или М500, которое отвечает заявленной производителем марке. Практика строительных работ показывает, что цемент производимый компаниями ЗАО «Осколцемент» и ОАО «Новоросцемент» в полной мере отвечает всем заявленным показателям прочности. Также можно использовать специальный само расширяющийся цемент, применяемый на буровых станциях;
- Во вторую очередь необходимо провести тщательную подготовку наполнителя – речного или карьерного песка. В песке не должно содержаться никаких посторонних примесей. В речном песке – ракушек и камешков. В карьерном песке – примесей глины и грунта. В связи с этим речной песок достаточно просеять через мелкое сито, а карьерный придется промыть водой и просушить;
- В третью очередь следует провести армирование раствора. Как правило, для этого используют мелкий асбест – 0,1 или 1 часть к 1 части цемента. Раньше для этих целей использовали отходы шерстомоек вкупе с куриными яйцами. Эту «адскую» смесь добавляли в кладочный или штукатурный раствор при строительстве православных храмов. Получалась настолько крепкая конструкция, что ее не брали тяжелые немецкие снаряды и бомбы.
Рецепты крепкого цементного раствора
- Оштукатуривание влажных помещений: цемент М400-500 – 1 часть, известковое тесто – 0,5 части, очищенный песок – 2 или 4 части, мелкий асбест – 1 часть;
- Оштукатуривание гидросооружений (бассейнов, кессонов, кладка керамической плитки и т.п.): цемент М400-500 – 1 часть, глина – 0,1-0,2 части, церезит – 0,12 части, песок от 2 до 3-х частей;
- Оштукатуривание сухих помещений: цемент М400-500 – 1 часть, древесные опилки – 3 части, песок – 1 часть, затворитель – известковое молоко;
- Кладочный раствор: 1 часть цемента М400-500 и 2 части подготовленного песка. Сооружение, построенное на таком растворе способно выдержать мощный взрыв.
Подводя итог надо отметить что «нет предела совершенству». Другими словами «крепкий цементный раствор» стоит гораздо дороже стандартного цементно-песчаного раствора обще применяемой марки. Поэтому прежде чем тратить дополнительные деньги на «крепость раствора», стоит взвешенно оценить необходимость подобного шага и посоветоваться со специалистами в области строительных технологий вашего региона.
Цемент – это востребованный стройматериал, используемый в процессе выполнения различных работ. Из него получается бетон, применяемый в процессе возведения или ремонта сооружений, при создании фундамента или иных объектов. Именно цемент выступает главным компонентом для формирования бетонного раствора. Поэтому надо точно знать, как правильно создать данную смесь, чтобы она обладала нужной консистенцией и однородностью. Итак, давайте рассмотрим, как правильно разводить цемент.
Важно! От качества и иных параметров бетонного раствора зависит прочность, надежность, срок службы и стойкость полученных конструкций перед разными воздействиями.
Особенности использования цемента
Цемент – это специальное сцепляющее вещество, используемое для создания разных смесей или растворов. Наиболее часто изготавливается бетонный раствор, в состав которого входят компоненты:
- подходящая марка цемента;
- чистая вода;
- разные наполнители, в качестве которых может использоваться песок или щебень.
Количество раствора, качество компонентов и их пропорции полностью зависят от того, для каких целей создается смесь, так как она может использоваться для кладки стен или для их оштукатуривания (чем штукатурить газобетон). Применяется она для заливки фундамента или иных аналогичных целей.
Основные правила создания качественного раствора
К основным правилам, используемым в процессе создания качественной смеси, относится:
- допускается смешивать компоненты и заливать их водой в таре из металла или пластика;
- размер емкости зависит от объема раствора, который надо получить в итоге;
- первоначально смешиваются сухие компоненты, а именно песок и цемент, причем их заранее необходимо просеять через мелкое сито, чтобы в них полностью отсутствовали какие-либо крупные примеси и вкрапления;
- далее добавляется в эту смесь чистая вода, причем желательно, чтобы она была холодной;
- во время добавления воды необходимо смесь тщательно перемешивать, чтобы получилась оптимальная консистенция, похожая на сметану;
- определить нужную густоту достаточно легко, так как смесь должна держаться на шпателе, и при этом нельзя, чтобы она стекала с него.
Важно! Если используется грязный песок, то перед использованием необходимо замочить его в воде, после чего он хорошо перемешивается, вода сливается и песок просушивается.
Полученный раствор обладает оптимальными параметрами в течение полутора часов, поэтому необходимо воспользоваться им по назначению в течение данного времени, а если этого сделать не получится, то придется делать новую смесь.
В каких пропорциях разводить цемент?
Правильные пропорции могут значительно отличаться для различных смесей. Поэтому перед замешиванием необходимо определиться, для каких целей будет применяться конкретный раствор.
Важно! От пропорций компонентов изменяется консистенция раствора.
Наиболее популярными растворами, для которых требуется цемент, являются:
- Смесь для оштукатуривания стен. Для ее приготовления рекомендуется использовать 1 часть цемента и 3 части песка. Объем воды обычно равен части цемента, но ее нельзя добавлять сразу, поэтому она вливается в сухую смесь небольшими порциями, чтобы получить нужную консистенцию. Если нужно проводить внутренние штукатурные работы, то выбирается марки М150 или М200, а если планируется штукатурить фасад, то подойдет марка М300.
- Раствор для кладки из кирпича. Здесь используется 1 часть цемента и 4 части песка. Оптимальными марками для этих работ считаются М300 и М400. Нередко в такую смесь добавляется еще гашеная известь, выступающая вяжущим компонентом. Ее количество рассчитывается как 0,2 части на 1 часть цемента. За счет данного вещества получается пластичный раствор, работать с которым достаточно легко и удобно. Количество воды может отличаться, так как она добавляется постепенно до того момента, пока не будет получен раствор нужной плотности. Важно сделать смесь, которая не будет стекать со шпателя, наклоненного под углом 40 градусов.
- Смесь, предназначенная для создания стяжки пола. Обычно для нее используются пропорции: 1 часть цемента к трем частям песка. Оптимальной считается марка М400. Вода добавляется в объеме ½ от количества цемента. Чтобы сделать редкий раствор, рекомендуется постепенно добавлять воду, так как важно, чтобы смесь хорошо тянулась, что гарантирует заполнение всех пустот на основании.
- Бетон. Для создания бетона используется 1 часть цемента, 2 части песка и 4 части гравия. Если делается этот раствор для формирования фундамента строения, то необходимо приобретать материал марки М500. Количество воды равно ½ от части цемента. Вода должна быть чистой и питьевой, а размешивать состав рекомендуется бетономешалкой (как выбрать бетономешалку для дома и дачи). Надо использовать весь раствор в течение часа после его получения.
Важно! Если требуется получить смесь, количество которой будет достаточно для формирования фундамента строения, то понадобится довольно большое ее количество, для чего используется спецтехника, представленная бетономешалкой.
Нередко приобретаются готовые растворы на заводе, а в этом случае надо убедиться, что смесь создается непосредственно перед отправкой заказчику. Перед покупкой изучаются все документы к смеси, чтобы знать, из каких компонентов она состоит, а также какими параметрами обладает.
Необходимо выбирать правильные марки материала для формирования различных растворов. Если смесь предназначается для создания кирпичной кладки, то можно пользоваться марками М50 или М100, а если требуется сделать фундамент, то желательно выбирать марки от М300 до М500. Чем выше марка материала, тем более прочным и надежным будет раствор.
Видео: как правильно замешивать цементный раствор
Разводить цемент можно с разными компонентами, причем их количество и назначение зависят от того, для каких целей будет применяться конечный раствор. Важно пользоваться только качественными и чистыми материалами, а также смешивать их в правильной последовательности. Рекомендуется для размешивания применять бетономешалку или строительный миксер, так как ручное замешивание не обеспечивает равномерного распределения всех компонентов. При грамотном следовании всем рекомендациям гарантируется получение качественного и оптимального раствора для конкретных целей. На этом все, надеемся данная статья - «Как правильно разводить цемент» была вам полезна.
Любое строительство не обходится без цемента.
Приготовление цементного раствора – важный этап, так как от него напрямую зависит крепость конструкции, прочность кладки, долговечность строения в целом.
Перед тем как приступить к замесу нужно понять, как правильно сделать цементный раствор требуемого качества.
Поэтому знать, как приготовить цемент правильно, какие марки следует использовать, какая должна быть консистенция, последовательность смешивания элементов и пропорции, должен каждый уважающий себя строитель. Делать принято из:
- цемента;
- песка;
- воды;
- добавок и пластификаторов.
Сначала нужно смешать сухие ингредиенты – цемент и песок в бетономешалке в пропорции 1:3.
В зависимости от последних принято выделять сульфатостойкий, гидрофобный, быстрозастывающий, пластифицированный, белый или цветной, пуццолановый, строительный и другие цементы. Кроме того, материал выпускается разных марок, от М100 до М600. Чем выше марка, тем прочнее и крепче будет раствор. Однако совсем не обязательно, чтобы сделать М200, приобретать цемент М200. В строительстве применяется технология смешивания цемента и песка. Разные пропорции составляющих помогут изготовить различные марки смеси.
Марка определяется как марка цемента, которую нужно поделить на количество песка. Например, имеется цемент М400. Если смешать ведро такого материала с 4 ведрами песка (пропорция 1:4), то марка приготавливаемого раствора определяется как 400/4=100 (марка цемента/количество песка=марка смеси). Чтобы сделать цементный состав той же марки из цемента М500, потребуется уже 5 ведер песка (500/5=100). Данная формула позволяет правильно определить исходные пропорции цементной смеси для различных марок. Теперь возникает вопрос: какая же марка раствора применяется в строительстве? Правильно ответить на него можно, только учитывая несколько факторов: марки строительных материалов и функциональное назначение смеси.
Применение смесей
Если добавить слишком много воды, цементный раствор получится жидким, соответственно прочность будет ниже, чем у густого.
Стандартно марка стройматериалов равняется марке цементного раствора. То есть для кирпичей М100 требуется цементный состав М100. Данное сочетание позволит сделать практически монолитную кладку. Но существуют и нюансы. Например, есть лицевая кладка из кирпича М350. Соответствующий раствор станет просто бессмысленным перерасходом материалов и средств, так как для лицевой кладки вполне достаточно сделать состав М115, смешать цемент и песок в пропорции 2:7. Такая смесь, если она приготовлена правильно, способна обеспечить достаточную устойчивость к осадкам и ветру, которые больше всего влияют на фасадные конструкции. Вместе с тем раствор М115 довольно прочный и подходит для швов, в него даже можно вбивать гвозди.
Если стены приходится делать из различных блоков, для соединения больше всего подойдет состав М100. Для забутовочной кладки, когда в расход идет кирпич М75, правильно делать раствор М75 (1 ведро цемента смешивается с 5,3 ведрами песка). Важно максимально точно соблюдать пропорции, иначе нехватка песка чревата быстрым высыханием смеси, а избыток – осыпанием. Вода не выводится отдельной пропорцией, но также имеет очень большое значение в консистенции и характеристиках. В зависимости от ее количества выделяют:
Таблица с инструкцией по приготовлению
- жирный состав – в нем слишком мало воды, раствор быстро застывает, но после высыхания дает трещины, недолговечный;
- нормальный – все компоненты смешаны правильно, пропорции соблюдены, застывает небыстро, зато в нем не появляются трещины, очень крепкий и надежный,
- тощий – слишком много воды, такой не схватится.
Вода обычно берется в половине объема цемента, но значение это условное. Добавлять воду нужно небольшими порциями, постепенно, постоянно следя за консистенцией смеси. Разница в хорошем и плохом – всего в 2% воды. Поэтому очень важно все делать постепенно, без спешки и по технологии, ведь от цементного раствора напрямую зависит качество и надежность конструкции.
Сегодня вместо добавок и пластификаторов многие строители предпочитают использовать обычное моющее средство. Добавление 50-100 г делает состав более пластичным и удобным в работе. Итак, определившись с маркой смеси, компонентами и пропорциями, пора приступать к самому важному – приготовлению раствора.
Приготовление цементного состава
Прибор для определения подвижности
Делать смесь можно как вручную, так и в бетономешалке. Второй способ гораздо удобнее, быстрее и эффективнее, особенно если речь идет о больших объемах. Крайне важно тщательно перемешать компоненты, чтобы добиться полной однородности, с мешалкой делать это гораздо легче. Классический рецепт предполагает залить в машину воду (примерно половину смеси), по необходимости она добавляется позже. В воду добавляется моющее средство. Затем в мешалку засыпается цемент и песок. Воды должно хватить на то, чтобы раствор равномерно перемешался. Самым удобным представляется сначала сделать пожиже, чтобы он хорошо перемешался, постепенно добавляя в него компоненты. Пропорции должны строго соблюдаться.
Обратите внимание, что моющее средство должно целиком раствориться в воде и образовать пену, равномерно распределяясь по всей смеси. Лучше всего песок и цемент смешиваются в жидком состоянии, поэтому самым разумным представляется высыпать в мешалку моющее средство, цемент, половину песка и примерно столько же воды, в конце замеса отрегулировав густоту. Вода с моющим средством мешается 3-5 минут, до образования однородной пенной массы. Половина песка и весь цемент мешаются еще 1-3 минуты. Добавляем оставшийся песок, регулируем воду. Последний замес длится еще 3-5 минут. Как показывает практика, в мешалку строители могут засыпать компоненты и в другом порядке, принципиально большого значения порядок не имеет. Главное, чтобы смесь получилась однородной, без комков, уплотнений и воздушных пузырьков.
Цемент в мешках различается по видам и на каждом из них стоит маркировка.
При смешивании вручную первыми идут песок и цемент, их мешают в сухом состоянии. Когда смесь становится ровного серого цвета, вся масса сгребается в одну грядку, на вершине которой делается углубление. В него небольшими порциями добавляется вода, с краев смесь подгребается и вымешивается. Операция повторяется несколько раз, пока раствор не достигнет нужной консистенции. Мешать состав лучше всего на доске или железном листе, но не на земле, чтобы в смесь не попали посторонние компоненты. Качественный цементный состав по консистенции напоминает сметану, не жидкий, но и не густой. След на поверхности такой смеси от руки или лопаты остается четкий, не расплывчатый.
Приблизительные растворы. При приготовлении приблизительных растворов количества веществ, которые должны быть взяты для этого, вычисляют с небольшой точностью. Атомные веса элементов для упрощения расчетов допускается брать округленными иногда до целых единиц. Так, для грубого подсчета атомный вес железа можно принять равным 56 вместо точного -55,847; для серы - 32 вместо точного 32,064 и т. д.
Вещества для приготовления приблизительных растворов взвешивают на технохимических или технических весах.
Принципиально расчеты при приготовлении растворов совершенно одинаковы для всех веществ.
Количество приготовляемого раствора выражают или в единицах массы (г, кг), или в единицах объема (мл, л), причем для каждого из этих случаев вычисление количества растворяемого вещества проводят по-разному.
Пример. Пусть требуется приготовить 1,5 кг 15%-ного раствора хлористого натрия; предварительно вычисляем требуемое количе-ство соли. Расчет проводится согласно пропорции:
т. е. если в 100 г раствора содержится 15 г соли (15%), то сколько ее потребуется для приготовления 1500 г раствора?
Расчет показывает, что нужно отвесить 225 г соли, тогда воды иужио взять 1500 - 225 = 1275 г. ¦
Если же задано получить 1,5 л того же раствора, то в этом случае по справочнику узнают его плотность, умножают последнюю на заданный объем и таким образом находят массу требуемого количества раствора. Так, плотность 15%-нoro раствора хлористого натрия при 15 0C равна 1,184 г/см3. Следовательно, 1500 мл составляет
Следовательно, количество вещества для приготовления 1,5 кг и 1,5 л раствора различно.
Расчет, приведенный выше, применим только для приготовления растворов безводных веществ. Если взята водная соль, например Na2SO4-IOH2O1 то расчет несколько видоизменяется, так как нужно принимать во внимание и кристаллизационную воду.
Пример. Пусть нужно приготовить 2 кг 10%-ного раствора Na2SO4, исходя из Na2SO4 *10H2O.
Молекулярный вес Na2SO4 равен 142,041, a Na2SO4*10H2O 322,195, или округленно 322,20.
Расчет ведут вначале па безводную соль:
Следовательно, нужно взять 200 г безводной соли. Количество десятиводной соли находят из расчета:
Воды в этом, случае нужно взять: 2000 - 453,7 =1546,3 г.
Так как раствор не всегда готовят с пересчетом на безводную соль, то на этикетке, которую обязательно следует наклеивать на сосуд с раствором, нужно указать, из какой соли приготовлен раствор, например 10%-ный раствор Na2SO4 или 25%-ный Na2SO4*10H2O.
Часто случается, что приготовленный ранее раствор нужно разбавить, т. е. уменьшить его концентрацию; растворы разбавляют или по объему, или по массе.
Пример. Нужно разбавить 20%-ный раствор сернокислого аммония так, чтобы получить 2 л 5%-иого раствора. Расчет ведем следующим путем. По справочнику узнаем, что плотность 5%-ного раствора (NH4)2SO4 равна 1,0287 г/см3. Следовательно, 2 л его должны весить 1,0287*2000 = 2057,4 г. В этом количестве должно находиться сернокислого аммония:
Учитывая, что при отмеривании могут произойти потери, нужно взять 462 мл и довести их до 2 л, т. е. добавить к ним 2000-462 = = 1538 мл воды.
Если же разбавление проводить по массе, расчет упрощается. Но вообще разбавление проводят из расчета на объем, так как жидкости, особенно в больших количествах, легче отмерить по объему, чем взвесить.
Нужно помнить, что при всякой работе как с растворением, так и с разбавлением никогда не следует выливать сразу всю воду в сосуд. Водой ополаскивают несколько раз ту посуду, в которой проводилось взвешивание или отмеривание нужного вещества, и каждый раз добавляют эту воду в сосуд для раствора.
Когда не требуется особенной точности, при разбавлении растворов или смешивании их для получения растворов другой концентрации можно пользоваться следующим простым и быстрым способом.
Возьмем разобранный уже случай разбавления 20%-ного раствора сернокислого аммония до 5%-ного. Пишем вначале так:
где 20 - концентрация взятого раствора, 0 - вода и 5"--требуемая концентрация. Теперь из 20 вычитаем 5 и полученное значение пишем в правом нижнем углу, вычитая же нуль из 5, пишем цифру в правом верхнем углу. Тогда схема примет такой вид:
Это значит, что нужно взять 5 объемов 20%-ного раствора и 15 объемов воды. Конечно, такой расчет не отличается точностью.
Если смешивать два раствора одного и того же вещества, то схема сохраняется та же, изменяются только числовые значения. Пусть смешением 35%-ного раствора и 15%-ного нужно приготовить 25%-ный раствор. Тогда схема примет такой вид:
т. е. нужно взять по 10 объемов обоих растворов. Эта схема дает приблизительные результаты и ею можно пользоваться только тогда, когда особой точности не требуется.Для всякого химика очень важно воспитать в себе привычку к точности в вычислениях, когда это необходимо, и пользоваться приближенными цифрами в тех случаях, когда это не повлияет на результаты работы.Когда нужна большая точность при разбавлении растворов, вычисление проводят по формулам.
Разберем несколько важнейших случаев.
Приготовление разбавленного раствора . Пусть с - количество раствора, m%-концентрация раствора, который нужно разбавить до концентрации п%. Получающееся при этом количество разбавленного раствора х вычисляют по формуле:
а объем воды v для разбавления раствора вычисляют по формуле:
Смешивание двух растворов одного и того же вещества различной концентрации для получения раствора заданной концентрации. Пусть смешиванием а частей m%-ного раствора с х частями п%-ного раствора нужно получить /%-ный раствор, тогда:
Точные растворы. При приготовлении точных растворов вычисление количеств нужных веществ проверят уже с достаточной степенью точности. Атомные весы элементов берут по таблице, в которой приведены их точные значения. При сложении (или вычитании) пользуются точным значением слагаемого с наименьшим числом десятичных знаков. Остальные слагаемые округляют, оставляя после запятой одним знаком больше, чем в слагаемом с наименьшим числом знаков. В результате оставляют столько цифр после запятой, сколько их имеется в слагаемом с наименьшим числом десятичных знаков; при этом производят необходимое округление. Все расчеты производят, применяя логарифмы, пятизначные или четырехзначные. Вычисленные количества вещества отвешивают только на аналитических весах.
Взвешивание проводят или на часовом стекле, или в бюксе. Отвешенное вещество высыпают в чисто вымытую мерную колбу через чистую сухую воронку небольшими порциями. Затем из промывалки несколько раз небольшими порциями воды обмывают над воронкой бнже или часовое стекло, в котором проводилось взвешивание. Воронку также несколько раз обмывают из промывалки дистиллированной водой.
Для пересыпания твердых кристаллов или порошков в мерную колбу очень удобно пользоваться воронкой, изображенной на рис. 349. Такие воронки изготовляют емкостью 3, 6, и 10 см3. Взвешивать навеску можно непосредственно в этих воронках (негигроскопические материалы), предварительно определив их массу. Навеска из воронки очень легко переводится в мерную колбу. Когда навеска пересыпается, воронку, не вынимая из горла колбы, хорошо обмывают дистиллированной водой из промывалки.
Как правило, при приготовлении точных растворов и переведении растворяемого вещества в мерную колбу растворитель (например, вода) должен занимать не более половины емкости колбы. Закрыв пробкой мерную колбу, встряхивают ее до полного растворения твердого вещества. После этого полученный раствор дополняют водой до метки и тщательно перемешивают.
Молярные растворы. Для приготовления 1 л 1 M раствора какого-либо вещества отвешивают на аналитических весах 1 моль его и растворяют, как указано выше.
Пример. Для приготовления 1 л 1 M раствора азотнокислого серебра находят в таблице или подсчитывают молекулярную массу AgNO3, она равна 169,875. Соль отвешивают и растворяют в воде.
Если нужно приготовить более разбавленный раствор (0,1 или 0,01 M), отвешивают соответственно 0,1 или 0,01 моль соли.
Если же нужно приготовить меньше 1 л раствора, то растворяют соответственно меньшее количество соли в соответствущем объеме воды.
Нормальные растворы готовят аналогично, только отвешивая не 1 моль, а 1 грамм-эквивалент твердого вещества.
Если нужно приготовить полунормальный или децинормальный раствор, берут соответственно 0,5 или 0,1 грамм-эквивалента. Когда готовят не 1 л раствора, а меньше, например 100 или 250 мл, то берут1/10 или 1/4 того количества вещества, которое требуется для приготовления I л, и растворяют в соответствующем объеме воды.
Рис 349. Воронки для пересыпания навески а колбу.
После приготовления раствора его нужно обязательно проверить титрованием соответствующим раствором другого вещества с известной нормальностью. Приготовленный раствор может не отвечать точно той нормальности, которая задана. В таких случаях иногда вводят поправку.
В производственных лабораториях иногда готовят точные растворы «по определяемому веществу». Применение таких растворов облегчает расчеты при анализах, так как достаточно умножить объем раствора, пошедший на титрование, на титр раствора, чтобы получить содержание искомого вещества (в г) во взятом для анализа количестве какого-либо раствора.
Расчет при приготовлении титрованного раствора по определяемому веществу ведут также по грамм-эквиваленту растворяемого вещества, пользуясь формулой:
Пример. Пусть нужно приготовить 3 л раствора марганцовокислого калия с титром по железу 0,0050 г/мл. Грамм-эквивалент KMnO4 равен 31,61., а грамм-эквивалент Fe 55,847.
Вычисляем по приведенной выше формуле:
Стандартные растворы. Стандартными называют растворы с разными, точно определенными концентрациями, применяемые в колориметрии, например растворы, содержащие в 1 мл 0,1, 0,01, 0,001 мг и т. д. растворенного вещества.
Кроме колориметрического анализа, такие растворы бывают нужны при определении рН, при нефелометрических определениях и пр. Иногда стандартные растворы" хранят в запаянных ампулах, однако чаще приходится готовить их непосредственно перед применением. Стандартные растворы готовят в объеме не больше 1 л, а ча ще - меньше. Только при большом расходе стандартного раствори можно готовить несколько литров его и то при условии, что стандартный раствор не будет храниться длительный срок.
Количество вещества (в г), необходимое для получения таких растворов, вычисляют по формуле:
Пример. Нужно приготовить стандартные растворы CuSO4 5H2O для колориметрического определения меди, причем в 1 мл первого раствора должно содержаться 1 мг меди, второго - 0,1 мг, третьего -0,01 мг, четвертого - 0,001 мг. Вначале готовят достаточное количество первого раствора, например 100 мл.
