Приготовление растворов веществ. Как сделать раствор. Что нужно знать: состав и свойства

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.

Растворы - однородные системы, образованные двумя или большим числом компонентов. Компонент, содержание которого в растворе преобладает, обычно называют растворителем; компонент с меньшим содержанием называют растворенным веществом.

Способы выражения концентрации растворов

Количественное содержание компонента раствора, отнесенное к определенной массе или к определенному объему раствора или растворителя, называется концентрацией этого компонента. При этом содержание растворенного вещества обычно выражают в единицах массы, в молях или в эквивалентах.

Процентная концентрация (по массе) - это число единиц массы растворенного вещества, содержащихся в 100 единицах массы раствора. (Ниже процентная концентрация обозначена С%.) Так, 20% водный раствор КОН содержит 20 единиц массы КОН и 80 единиц массы воды.

Молярная концентрация (молярность) выражается числом молей растворенного вещества в 1 л раствора и обозначается буквой М или См.

Моль - единица количества вещества. Моль - это количество вещества системы, содержащее столько молекул, атомов, ионов, электронов или других структурных единиц, сколько содержится атомов в 0,012 кг изотопа углерода 12С (6,022*10 в 23). Масса вещества, содержащаяся в 1 моле данного простого или сложного вещества, называется мольной массой. Мольная масса вещества, выраженная в граммах на моль, имеет то же численное значение, что и его относительная молекулярная масса.

Число молей простого или сложного вещества n находят из отношения массы m этого вещества в рассматриваемой системе к его мольной массе М:

Произведение объема раствора, выраженного в миллилитрах, на его молярность равно числу миллимолей растворенного вещества.

Эквивалентная концентрация (нормальность) выражается числом эквивалентов растворенного вещества в 1 л раствора и обозначается буквами N, н. или Сн.

Эквивалентом вещества называется такое его количество, которое в данной реакции равноценно (эквивалентно) 1 молю атомов водорода (1,0079 г). Масса 1 эквивалента называется эквивалентной массой.

Выражение концентрации растворов в единицах нормальности значительно упрощает вычисление объемов растворов количественно реагирующих друг с другом веществ. Эти объемы обратно пропорциональны их концентрациям, выраженным в единицах нормальности:

Произведение объема раствора, выраженного в миллилитрах, на его нормальность равно числу миллиэквивалентов растворенного вещества.

Концентрацию растворов выражают также через титр, т. е. массой (в г или мг) вещества, содержащегося в 1 мл раствора, и обозначают буквой Т. Найденную величину называют титром по растворенному (рабочему) веществу. В аналитической практике пользуются также титром по анализируемому веществу, т. е. массой (в г или мг) анализируемого вещества, эквивалентной тому количеству реагента, которое содержится в 1 мл раствора.

Например, титр 0,1 н H2SO4 (эквивалентная масса H2SO4 = 49,04 г/моль) равен:

При титровании этим раствором NaOH титр H2SO4, выраженный по анализируемому веществу NaOH (эквивалентная масса NaOH = 40,01 г/моль) равен:

Концентрацию растворов часто выражают в единицах моляльности - числом молей вещества, растворенного в 1 кг растворителя. Моляльность обозначают буквой m.

Формулы перехода от одних выражений концентрации растворов к другим

Примем следующие условные обозначения концентрации:

С% - процентная концентрация по массе;
А - число единиц массы растворенного вещества на 100 единиц массы растворителя;
Б - масса растворенного вещества в 1 л раствора;
Сн - число эквивалентов растворенного вещества в 1 л раствора (нормальность);
См - число молей растворенного вещества в 1 л раствора (молярность);
m - число молей растворенного вещества на 1000 г растворителя (моляльность);
Э - эквивалентная масса растворенного вещества, г/моль;
М - мольная масса растворенного вещества, г/моль;
d - относительная плотность.

Растворимость

Растворимость - величина, характеризующая способность вещества образовывать с данным растворителем однородную систему. Количественно растворимость газа, жидкости или твердого тела в жидком растворителе измеряется концентрацией насыщенного раствора при данной температуре.

Обычно растворимость твердых и жидких веществ выражают коэффициентом растворимости, т. е. массой вещества, растворяющегося при данных условиях в 100 единицах массы растворителя с образованием насыщенного раствора. (Насыщенным называется раствор, находящийся в равновесии с избытком растворяемого вещества.)

Каждой температуре соответствует определенная растворимость данного вещества в данном растворителе. Сведения о растворимости приводятся в справочниках.

Растворимость газов в жидкостях повышается с увеличением давления и, в большинстве случаев, с понижением температуры.

Растворимость жидких веществ в жидкостях может быть неограниченной, когда жидкие компоненты смешиваются друг с другом в любых отношениях (этиловый спирт - вода) и ограниченной в случае несмешивающихся жидкостей. В последнем случае расслаивание жидких компонентов системы зависит от температуры; обычно взаимная растворимость компонентов возрастает с температурой. Выше некоторой температурной точки, называемой критической точкой растворимости, взаимная растворимость компонентов системы становится неограниченной (расслаивания нет).

Растворимость твердых веществ в жидкостях может изменяться в широких пределах. Обычно она возрастает с повышением температуры. Однако некоторые вещества не подчиняются этому правилу: растворимость их или понижается с повышением температуры, или повышается только до некоторого предела, выше которого растворимость уменьшается.

Техника приготовления растворов

По точности выражения концентрации растворы делят на приблизительные, точные и эмпирические.

Растворы кислот и оснований приблизительной концентрации служат в качестве вспомогательных реагентов при выполнении аналитических, препаративных и других работ. Концентрацию подобных растворов рассчитывают либо по степени разбавления исходных веществ (растворов), либо по массе вещества (взвешивается на технических весах), растворенного в известной массе растворителя. Часто приблизительную концентрацию растворов определяют по величине плотности.

Растворы с точной, заранее установленной концентрацией, называемые рабочими, стандартными или титрованными растворами, служат для определения точной концентрации других растворов.

Концентрации многих растворов вспомогательных веществ (индикаторы, специфические реактивы и др.) устанавливаются эмпирически и приводятся в соответствующих прописях.

Независимо от того, какие по точности концентрации приготовляют растворы, применять следует только чистые исходные вещества и воду высокой степени очистки, а в ряде случаев (для растворов NaOH, Na2S2O3) - очищенную от CO2.

Следует иметь в виду, что скорость растворения твердого вещества зависит от размера его частиц (тонкоизмельченное растворяется быстрее).

Некоторые вещества не смачиваются водой и плавают на ее поверхности, образуя тонкую пленку. Для приготовления водных растворов подобных веществ рекомендуют порошок вначале облить небольшим количеством этилового спирта (если он инертен по отношению к компонентам раствора), а уже затем приливать воду.

Сосуды для растворения и хранения растворов оснований должны быть снабжены хлоркальциевыми трубками, заполненными аскаритом или натронной известью, чтобы защитить раствор от СO2. В некоторых случаях растворы следует хранить в атмосфере инертного газа (N2, СO2). Растворы веществ, разлагающихся под действием света, например AgNO3, следует хранить в сосудах из коричневого стекла или покрытых черным лаком (в крайнем случае обернутых в черную бумагу).

Приготовление водных растворов кислот приблизительной концентрации

Водные растворы кислот (H2SO4, HCl, HNO3) обычно приготовляют соответствующим разбавлением исходных химически чистых концентрированных кислот. Разбавление проводят из расчета на объем, так как жидкость всегда легче отмерить, чем взвесить. Чтобы получить разбавленную кислоту (например, 1:5), к 5 объемам воды прибавляют 1 объем кислоты.

Процентное содержание концентрированных кислот контролируют по плотности, определяемой большей частью ареометром. Значения концентрации кислот в зависимости от плотности см. в справочниках.

Обращаться с концентрированными кислотами следует осторожно, так как они сильно действуют на кожу, разрушают одежду и обувь, портят полы и столы. При работе с концентрированными кислотами необходимо пользоваться резиновыми перчатками и защитными очками.

При приготовлении разбавленных растворов кислот (в особенности H2SO4) следует приливать кислоту в воду тонкой струей при непрерывном перемешивании стеклянной палочкой. Если при этом смесь сильно разогрелась, то ее охлаждают, после чего приливают следующую порцию кислоты.

Кислоту, попавшую на обувь или одежду, необходимо незамедлительно смыть большим объемом воды, нейтрализовать аммиаком или NaHCO3 и снова обмыть водой. Кислоту, разлитую на столе или на полу, засыпают песком, нейтрализуют Na2CO3, СаО, Са(ОН)2, СаСО3 и лишь после этого производят уборку.

При приготовлении разбавленных растворов из более концентрированных или путем смешения растворов разных концентраций, для расчета соотношения объемов удобно пользоваться так называемым правилом креста или смешения. Это правило может быть иллюстрировано схемой получения 5% (по массе) раствора разбавлением 20% раствора:

Правило креста распространяется и на случай, когда концентрация смешиваемых водных растворов выражена через плотность. Пусть дан водный раствор плотностью 1,57 г/см3. Нужно из него приготовить раствор с плотностью 1,20 г/см3. По правилу креста составляем схему:

отсюда следует, что нужно смешать 20 см3 раствора с р = 1,57 г/см3 с 37 частями по массе воды.

Расчет концентрации по правилу креста не отличается точностью, и пользоваться этим методом можно лишь для приготовления растворов приблизительной концентрации.

Приготовление безводного раствора хлорной кислоты

Раствор хлорной кислоты в безводной уксусной кислоте широко применяют в качестве титранта для кислотно-основного титрования в неводной среде.

Промышленность выпускает хлорную кислоту различной концентрации (от 42 до 70%), чаще всего в виде 57% водного раствора с плотностью около 1,50.

Избыточную воду из хлорной кислоты удаляют уксусным ангидридом:

Предварительно определив содержание воды в хлорной кислоте, последнюю растворяют в ледяной уксусной кислоте и рассчитывают, какой объем V1 (в мл) уксусного ангидрида необходим для удаления из хлорной кислоты избыточной воды:

где 100 - А - содержание воды в исходном растворе НСlO4, %; V - объем НСlO4, взятый для приготовления раствора, мл; р - плотность применяемого раствора HClO4, г/см3; p1 - плотность уксусного ангидрида, г/см3; 102 - молекулярная масса уксусного ангидрида; 18 - молекулярная масса воды.

Определенный объем HClO4 V постепенно, при непрерывном перемешивании, вливают в 800 мл ледяной уксусной кислоты, прибавляют V1 мл уксусного ангидрида, тщательно перемешивают, доводят объем раствора ледяной уксусной кислотой до 1 л и снова перемешивают. Через сутки раствор готов.

Приготовление растворов щелочей

При растворении NaOH или КОН необходимо пользоваться резиновыми перчатками и защитными очками. Щелочи вызывают химический ожог кожи, разрушают одежду и обувь. Брать твердую щелочь руками запрещается.

Водные растворы NaOH и КОН. При растворении твердых NaOH и КОН в воде происходит сильное разогревание; поэтому насыщенные растворы щелочей приготовляют в термостойкой стеклянной или, лучше, в фарфоровой посуде, постепенно добавляя твердую щелочь при перемешивании, чтобы избежать местного перегрева.

На воздухе NaOH и КОН поглощают воду и СO2. Образующиеся карбонаты мало растворимы в концентрированном растворе щелочей и постепенно выпадают в осадок.

Концентрированные растворы щелочей при хранении в стеклянной посуде разрушают стекло, выщелачивая из него кремневую кислоту. Поэтому лучше хранить их в сосудах из полиэтилена.

Из концентрированных растворов получают разбавленные растворы щелочей, концентрацию которых контролируют по плотности. Ориентировочное значение объемов разбавляемого раствора щелочи и воды можно рассчитать и по правилу креста.

Приготовление 50% раствора NaOH, не содержащего карбонатов (по ГОСТ 4517-75), производят следующим образом: в фарфоровом стакане растворяют при постепенном добавлении и перемешивании 250 г NaOH в 250 мл дистиллированной воды. После охлаждения раствор переливают в полиэтиленовый сосуд, закрывают пробкой и выдерживают 2-3 недели, до полного осаждения NaCO3. Затем прозрачный раствор сифонируют стеклянной трубкой и соответственно разбавляют водой, не содержащей СO2.

Спиртовый раствор КОН. Растворимость NaOH и КОН в метиловом спирте выше, чем в этиловом. Однако поскольку метиловый спирт очень токсичен и огнеопасен, обычно используют этанольные растворы NaOH и КОН. Растворимость NaOH в этиловом спирте при 28 °С составляет 14,7%, а КОН - 27,9%.

Для приготовления раствора КОН применяют этиловый ректификованный спирт, предварительно очищенный от альдегидов.

Наиболее эффективен следующий способ очистки: раствор из 2 г AgNO3 в 5 мл дистиллированной воды вливают в 1200 мл этилового спирта, находящегося в склянке с притертой пробкой, и тщательно перемешивают. Отдельно растворяют 5 г КОН в 25 мл горячего этилового спирта, раствор охлаждают и вливают в спиртовой раствор AgNO3. Выпадает осадок Ag2O, которому дают осесть, фильтруют и отгоняют спирт. Этиловый спирт, очищенный этим способом, остается бесцветным несколько лет.

Спиртовой раствор КОН при хранении часто приобретает слабо-желтую окраску, вызываемую осмолением примесей. Для приготовления растворов КОН, не окрашивающихся при длительном хранении, рекомендуют спирт предварительно обработать бутилатом алюминия (5 г на 1 л спирта). Смеси дают постоять 3-4 недели при комнатной температуре, после чего спирт декантируют и растворяют в нем КОН.

Приготовление водного раствора аммиака

Поступающий в продажу водный раствор аммиака плотностью 0,901-0,907 г/см3 при 20 °С, содержит 25-27% NH3. Препарат и его разбавленные растворы вполне пригодны для выполнения большинства препаративных и вспомогательных лабораторных работ.

Газообразный аммиак вызывает раздражение глаз и слизистой оболочки носа, тошноту и головные боли. Все работы с аммиаком должны проводиться в вытяжном шкафу.

Из баллонного аммиака. Собирают установку (рис. 63). Баллон с аммиаком 1 устанавливают и закрепляют на подставке 2. Баллон соединяют с пустой промежуточной склянкой 3, к которой присоединены две поглотительные склянки 4 с раствором NaOH для поглощения СO2. Аммиак, очищенный от СO2, поступает в приемник 5, где находится дважды перегнанная дистиллированная вода, не содержащая СO2. Насыщение аммиаком проводят до достижения плотности раствора в приемнике 0,907 г/см3, что соответствует 25% раствору аммиака.

Для получения более концентрированного раствора приемник охлаждают водой со льдом в бане 8.

Склянка 6 - брызгоуловитель; склянка 7, содержащая раствор NaOH, предохраняет от попадания СO2 из воздуха в приемник.

Из водного аммиака. 500 мл водного аммиака помещают в круглодонную колбу вместимостью 1 л и осторожно прибавляют свежеприготовленную кашицу из 10 г СаО и воды.

Колбу соединяют с вертикально поставленным обратным холодильником, верхний конец которого закрывают трубкой с натронной известью, и оставляют раствор в покое на 18-20 ч. Затем собирают установку (рис. 64). Колбу 2 с водным аммиаком ставят на водяную баню 1 так, чтобы холодильник был направлен вверх под углом 45°, и соединяют верхний его конец через промежуточную колбу 4 с приемником - колбой 5, содержащей 300-400 мл воды, и закрытой трубкой с натронной известью 6. При нагревании водного аммиака на водяной бане газообразный аммиак поступает в приемник и полностью поглощается водой. Насыщение аммиаком проводят до достижения плотности раствора в приемнике 0,907 г/см3, что соответствует 25% раствору аммиака.

Приготовление рабочих растворов точной концентрации

Приготовление раствора из навески стандартного вещества. Взятую с точностью до 0,0002 г навеску высушенного стандартного вещества, которая приблизительно соответствует рассчитанной для получения определенного объема раствора заданной концентрации, аккуратно переносят в мерную колбу и растворяют в небольшом объеме дистиллированной воды, не содержащей СO2. Полученный раствор при периодическом взбалтывании разбавляют водой, доводя объем раствора в мерной колбе несколько ниже метки. Затем колбу с раствором выдерживают 15-20 мин при 20°С и осторожно добавляют воду до метки. Колбу закрывают пробкой и содержимое взбалтывают в течение 15-30 мин.

Зная массу исходного вещества и объем раствора, вычисляют его концентрацию.

Для упрощения последующих расчетов удобно пользоваться поправкой на нормальность (или коэффициентом нормальности) К. Эта поправка представляет собой отношение нормальности приготовленного раствора к заданной нормальности раствора, выраженной целыми, десятыми или сотыми долями нормальности. Например, нормальность приготовленного раствора оказалась равной 0,1036 н., а заданная 0,1 н. В этом случае

При умножении объема пошедшего на титрование раствора на эту поправку К получают эквивалентный объем заданной концентрации (в данном случае 0,1 н.).

В табл. 3 приведены некоторые твердые стандартные вещества, с помощью которых точно устанавливается концентрация наиболее часто применяемых рабочих растворов.

Приготовление растворов из фиксаналов. Фиксаналы, или стандарт-титры, представляют собой точно отвешенное количество реактива или его раствора, запаянного в стеклянную ампулу. Как правило, в каждой ампуле содержится 0,1 эквивалента вещества. При количественном перенесении содержимого подобной ампулы в мерную колбу на 1 л и доведении объема раствора водой до метки при 20 °С получаются точно 0,1 н. растворы.

Выпускаются фиксаналы HCl, H2SO4, NaOH, КОН, Na2CO3, NaCl, Na2C2O4, H2C2O4-2H2O, K2Cr2O7, K2C2O4, Na2S2O3-5H2O, KMnO4, AgNO3, NH4SCN, KSCN, NaSCN, BaCl2-2H2O, (NH4)2C2O4-H2O, Na2B4O7-10H2O, KCl, K2CO3, NH4Cl, I2 и др.

Вначале теплой водой смывают надпись на ампуле и хорошо обтирают ее чистым полотенцем. В мерную колбу вместимостью 1 л вставляют воронку с вложенным в нее стеклянным бойком (обычно прилагается к каждой коробке фиксанала), острый конец которого должен быть обращен вверх (рис. 65). Ампуле с фиксаналом дают свободно падать так, чтобы тонкое дно ампулы разбилось при ударе об острый конец бойка. После этого другим стеклянным бойком пробивают боковое углубление ампулы и дают содержимому вытечь. Не меняя положения ампулы, в образовавшееся верхнее отверстие вставляют оттянутый в капилляр и изогнутый вверх конец трубки промывалки и сильной струей промывают ампулу изнутри. Затем струей воды из промывалки хорошо промывают наружную поверхность ампулы и воронку с бойком. Удалив ампулу из воронки, доводят уровень жидкости в колбе до метки. Колбу плотно закрывают и тщательно перемешивают раствор.

При пользовании фиксаналом 0,1 н. йода перед вскрытием ампулы необходимо поместить в мерную колбу 30-40 г KI для полного растворения йода.

Ампулы с фиксаналами твердых веществ (H2C2O4-2H2O, NaCl, KMnO4 и др.) вскрывают так же, как описано выше, но воронка должна быть совершенно сухая. Когда ампула разбита, содержимое ее осторожным встряхиванием высыпают в колбу, ампулу и воронку тщательно промывают дистиллированной водой.

Фиксанал AgNO3 при обычных условиях хранения через 2-3 года темнеет. Фиксаналы большинства других твердых веществ и кислот могут храниться неопределенно долгое время.

Фиксаналы NaOH, КОН пригодны только в течение 6 месяцев со дня их выпуска. Помутнение щелочных растворов - признак их порчи.

Рабочие растворы с точной концентрацией должны быть по возможности свежеприготовленными. Исключение составляют растворы KMnO4, титр которых следует устанавливать не ранее чем через 3-4 дня после их приготовления.

При хранении рабочих растворов следует периодически проверять их концентрацию. Рабочие растворы щелочей и тиосульфата натрия следует защищать от действия СО2 (хлоркальциевые трубки с натронной известью или аскаритом).

Сосуды с рабочими растворами должны иметь четкие надписи с указанием вещества, нормальности, поправочного коэффициента, даты изготовления и даты проверки концентрации.

Цементные растворы делятся на следующие категории:

для кладки кирпичей, обустройства стяжек полов, штукатурки стен и прочих строительных работ;
для заливки бетонных фундаментов.

Каждый вид цемента вызывает различную прочность и обозначается определенной маркой.

Классическая «рецептура» строительных смесей включает цемент, песок и воду. В состав смесей для фундаментов вводят дополнительный компонент – щебень.
Как правильно сделать раствор? Для этого нужно использовать только качественные составляющие, а также смешивать их в строго определенных пропорциях. Это тем более важно, если хозяин намеревается построить дом самостоятельно, не прибегая к услугам специалистов.

Основные характеристики цемента

К ним относятся:
морозостойкость;

сульфатостойкость;

водостойкость;

тонкость помола;

прочность.

Морозостойкость отвечает за способность материала без последствий переносить многократные циклы замерзания-оттаивания. Определяется маркой цемента и повышается путем введения специальных добавок – мылонафта (нафтената натрия) и ССБ – сульфитно-спиртовой барды (остаточного продукта, получаемого при упаривании щелока). Данные вещества вводятся в незначительных количествах в раствор на этапе его приготовления: концентраты ССБ – 0,15-0,2% от общего объема сухого вещества, мылонафт – 0,05-0,1%.
Сульфатостойкость обеспечивает устойчивость материала к постоянному коррозионному воздействию морской воды, богатой сульфат-ионами. Водостойкий цемент применяется для заделки швов бетонных конструкций, находящихся в воде. Тонкость помола определяет время схватывания смеси, а также положительно влияет на ее прочность. Однако слишком тонкий помол способен спровоцировать чрезмерное водопоглощение, значительно снизив тем самым качество бетона.

Марки цемента, оптимально подходящие для большинства строительных работ и производства бетонных смесей, – М 400 и М 500. Маркировка означает, что данный вид материала способен выдержать нагрузки до 400 и 500 кг на см² соответственно. Эти строительные материалы отличаются оптимальными показателями морозоустойчивости, водостойкости и прочности.
Вернуться к оглавлению

Что еще нужно знать о компонентах

Цемент лучше приобретать прямо перед заливкой фундамента или прочими строительными работами у доверенных производителей. Предпочтительнее покупать его в мешках, а не рассыпной. Определить качество можно, зачерпнув немного и просеяв через пальцы. Некачественный залежавшийся цемент будет образовывать комки. Храниться он должен исключительно в сухом помещении с хорошей вентиляцией, однако следует помнить, что даже при идеальных условиях хранения за год он теряет примерно треть прочности.

Песок должен быть чистым, просеянным вручную или через механические сита и не содержать глины. Используется речной или карьерный песок (в идеале – кварцевый). В раствор из цемента для заливки фундаментов добавляется еще один важный компонент – щебень средних фракций с размерами зерен в 25-40 мм. Перед использованием щебень также следует хорошо промыть. Для повышения прочности фундаментов в цементный раствор добавляют гравийный или гранитный отсев: берут 2 части отсева вместо 1 части песка и 1 часть щебня.

Вода, используемая для приготовления раствора цемента, должна быть абсолютно чистой, без сторонних примесей и масел. Летом используют охлажденную воду, зимой – подогретую. В случае приготовления фундаментных смесей расход воды на 1 м³ бетона составляет примерно 125 л. Добавлять воду следует с большой осторожностью, поскольку цемент впитает столько воды, сколько ему требуется – не больше и не меньше. Излишки же влаги останутся в готовом бетоне, образуя пустоты и каверны, зимой превращаясь в лед и тем самым снижая прочность фундамента.

Чтобы получить цементный раствор максимального качества, используют пластификаторы, повышающие подвижность и эластичность смесей. Гидроизоляторы используются для создания водонепроницаемых бетонных стяжек, штукатурных и кладочных смесей. В фундаментные смеси кладут дополнительные армирующие добавки – армирующую полипропиленовую фибру. Чтобы окрасить раствор, применяют органические и минеральные пигменты – специальные порошковые красители. В основном они используются для окрашивания кладочных швов печей и каминов.

Вернуться к оглавлению

Пропорции фундаментных, кладочных и строительных смесей

Для заливки фундаментов частных жилых зданий используются бетоны М 300 и М 400. Соотношение различных компонентов, которые необходимы, чтобы сделать раствор, определяются маркой цемента:

для бетона М 300: 1 ч цемента М 400, 1,9 ч песка, 3,7 ч щебня;

для бетона М 400: 1 ч цемента М 400, 1,2 ч песка, 2,7 ч щебня;

для бетона М 300: 1 ч цемента М 500, 2,4 ч песка, 4,3 щебня;

для бетона М 400: 1 ч цемента М 500, 1,6 ч песка, 3,2 щебня.

Как и в случае с фундаментными растворами, соотношение компонентов в кладочных и строительных смесях определяется маркой цемента:

для раствора М 100: 1 ч цемента М 400, 4 ч песка;

для раствора М 100: 1 ч цемента М 500, 5 ч песка;

для раствора М 200: 1 ч цемента М 400, 2 ч песка;

для раствора М 200: 1 ч цемента М 500, 3 ч песка.

В составы для оштукатуривания вводится известь. Такие растворы применяются для отделки помещений с повышенной влажностью. Пропорции ингредиентов таковы:

1 ч цемента М 400, 3 ч песка, 0,1 ч извести.

Для кладки плитки в целях лучшего ее сцепления с поверхностью используются «тощие» растворы, отличающиеся повышенным содержанием песка. Тут пропорции будут следующие: для цемента М 400 берутся 4 части песка, для М 500 – 6 частей.

Растворы с известной концентрацией, которые служат для определения концентрации других растворов, называются стандартными или рабочими. Это некоторые растворы кислот, щелочей, солей.

Метод точной навески. Предполагает работу с растворами, которые не меняют свою молекулярную массу и объем при взаимодействии с воздухом. К таким веществам относятся щавелевая кислота, сода, бура (Na 2 B 4 O 7 ·10H 2 O), бихромат калия и ряд других веществ. На аналитических (погрешность таких весов составляет 0,0002г) весах точно взвешивают вещество и переносят в мерную колбу для растворения, доводят до метки растворителем (водой) и тщательно перемешивают.

Растворы точной навески можно приготовить лишь для немногих веществ. Эти вещества должны отвечать следующим требованиям:

Чистое вещество

Постоянный состав

Устойчивость вещества на воздухе и в растворе.

Такие соединения называются установочными. К ним относятся: щавелевая кислота (Н 2 С 2 О 4 · 2Н 2 О), тетраборат натрия (бура) (Na 2 B 4 O 7 · 12H 2 O), дихромат калия (K 2 Cr 2 O 7). Для всех других веществ растворы готовят из неточной навески или разбавлением.

Фиксанальный метод. Предполагает приготовление растворов из фиксаналов. Фиксанал - ампула с сухим веществом или раствором с точно известной концентрацией. Фиксанал разбивают и переносят в колбу для растворения. Этот метод считается наиболее точным.

Метод приблизительной навески. Предполагает работу с растворами, которые меняют свою массу на воздухе, например, перманганат калия. Работать с такими растворами нельзя, поэтому перед применением их в качестве стандартных, необходимо оттитровать другим раствором с точно известной концентрацией.

Метод разбавления. Из раствора с точно известной концентрацией готовят разбавлением раствор другой концентрации. Концентрация полученного раствора зависит от концентрации исходного.

1.5.Решение задач на приготовление растворов с массовой долей (%) концентрации.

Задача 1. Как приготовить 500 г раствора С 6 Н 12 О 6 с массовой долей равной 10% ?

Дано: Решение:

m (р-ра С 6 Н 12 О 6) = 500 г

ωС 6 Н 12 О 6 = 10% 1. Определяем массу С 6 Н 12 О 6 согласно

Формуле: m (в-ва) =

Найти: m (С 6 Н 12 О 6) = ? m (С 6 Н 12 О 6) =

2. Определяем массу воды согласно формуле:

m (р-ра) = m (р-ля) + m (вещ-ва), m (Н 2 О) = m (р-ра) – m (в-ва),

m (H 2 O) = 500 – 50 = 450 г.

Согласно формуле: , где ρ – плотность раствора, m – масса раствора, V – объём раствора. Определяем V (H 2 O) = .

Ответ: чтобы приготовить 500 г раствора глюкозы с массовой долей 10%, необходимо отвесить на весах 50 г глюкозы, отмерить любой мерной склянкой 450 мл воды, поместить этот раствор в любую подходящую посуду и перемешать.

Задача 2. Как приготовить 800 мл раствора NaCl с массовой долей равной 12% и плотностью равной 1,1 г/мл?

Дано: Решение:

V (р-ра) = 800 мл

ρ = 1,1 г/мл 1. Определяем массу р-ра NaCl согласно

Формуле: m (р-ра)=800 мл · 1,1г/мл = 880 г

Найти: m (NaCl) = ? m (H 2 O) = ?

2. Определяем массу NaCl согласно формуле: m (в-ва) =

3. Определяем массу воды согласно формуле:

m (Н 2 О) = m (р-ра) – m (в-ва),), m (Н 2 О) = 880 – 105,6 = 774,4 г или 774,4 мл, т.к. плотность воды равна 1 г/мл.

Ответ: для приготовлшения 800 мл раствора хлорида натрия с массовой долей равной 12 %, необходимо отвесить на весах 105,6 г NaCl, отмерить любой мерной склянкой 774,4 мл воды, поместить все это в любую подходящую посуду и перемешать.

Задача 3 Приготовить 100 г ра-ра MgSO 4 c ω = 2 % из р-ра MgSO 4 c ω = 10 % ?

Дано: Решение:

ω 1 (MgSO 4) = 10 %

m 2 (MgSO 4) р-ра = 100 г

ρ = 1,1 г/мл 1. Определяем массу чистого MgSO 4

Содержащегося в 100 г 2 % р-ра MgSO 4

Найти: m 1 (MgSO 4) = ? m (в-ва) = ,

m (H 2 O) = ? m (MgSO 4) =

2. Определяем массу р-ра MgSO 4 (исходного) с ω = 10 % содержащего 2 г чистого MgSO 4 , m 1 (MgSO 4) =

3. Определяем объём исходного (первого) р-ра MgSO 4 с ω = 10 %

V р-ра = , V р-ра (MgSO 4) =

4. Определяем массу Н 2 О, которая необходима для разбавления исходного раствора MgSO 4 .

m (H 2 O) = 100 – 20 = 80 г или для чистой воды 80 мл.

Ответ: для приготовления 100 г раствора MgSO 4 с массовой долей равной

2 % из раствора MgSO 4 с массовой долей 10 % и ρ = 1,1 г/мл, необходимо отмерить из бюретки 18,2 мл 10 % р-ра MgSO 4 , поместить их в колбу, добавить туда цилиндром 80 мл воды и перемешать.

В процессе строительства редко кто обходится без использования цементного раствора. Такой материал для строительных работ может присутствовать в составе различных отделочных комплексов. Цемент является веществом, которое не добывают в природных ресурсах, – его создают путем воздействия высокой температуры на компоненты, их измельчения и добавления примесей. Сама по себе работа по изготовлению цемента не является высокотехнологичной. Если есть определенные навыки, то раствор можно изготовить даже своими руками, но для начала нужно узнать, как сделать цементный раствор и в чем будет заключаться его правильное приготовление.

Что нужно знать: состав и свойства

Цементные составы для применения в процессе строительства можно не только приобрести, но и сделать самому. Для этого потребуется смешать составляющие, такие как песок и цемент, в нужных для вашей работы соотношениях.

Следует помнить о том, что создание раствора на основе цемента – задача утомительная , а иногда ее выполнить даже невозможно по причине неопытности в равномерном распределении составляющих.

Практичным решением может стать использование бетономешалки, при этом приобретать ее необязательно – можно просто взять агрегат напрокат или позаимствовать у знакомых.

Самым востребованным цементом является тот, что может быть использован в работе с кирпичными кладками. Чаще всего с этой целью применяют растворы цементного и цементно-известкового типа. Первый вариант используется с целью возведения несущих стен. Что касается второго, то он применяется для того, чтобы проводить работы по кладке стен внутри, и в его состав вносят только малую долю цемента.

В том случае, если раствор будет использоваться в зимний период, в его состав потребуется добавить специальную противоморозную добавку, которая не даст консистенции замерзнуть. Однако, несмотря на этот компонент, специалисты утверждают, что при температурном показателе -20 градусов делать цементную массу не рекомендуется, так как составляющие теряют свои качества. Если все же в приготовлении есть необходимость, то важно получить такой раствор, который будет обладать подвижностью и эластичностью.

Опытные строители для повышения показателя пластичности рекомендуют добавлять шампунь: на кубометр массы потребуется пол-литра этого ингредиента. Многие предпочитают в качестве противоморозной добавки использовать соль, однако делать этого не стоит, так как есть риск появления высолов.

Если цементную консистенцию использовать в качестве основания для создания монолитных очагов с открытым источником огня, для топливника или сооружения печи, нужно использовать огнестойкие и жаропрочные растворы, которые включают в себя определенный состав и четкие пропорции. Так, для отделки открытого очага огня потребуется марка цемента с показателем не ниже 400. В смесь даже добавляется щебень, который включает в свой состав кирпич красного типа, в пропорции 1 к 2. Далее в состав вносят две части шамотного песка мелкого помола. Если работа будет касаться топливника, то здесь состав будет идентичным, а пропорции следующими: 1: 2: 2: 0,33.

Инструменты и материалы

Прежде чем начать замешивать цементный раствор, нужно ознакомиться с некоторыми параметрами, которые являются основополагающими в процессе создания смеси в домашних условиях. Разводить консистенцию нужно с помощью таких компонентов, которые несложно достать, чтобы позже не искать по городу тот материал, который когда-то был приобретен только потому, что он эксклюзивен. По причине отсутствия того или иного компонента можно и вовсе отказаться от раствора.

После того как все материалы будут подготовлены, нужно ознакомиться с технологией создания цементного раствора. Лучше не отдавать предпочтение сложным рецептурам, которые человек, не обладающий достаточным уровнем мастерства в строительстве, не сможет повторить.

Первое, что следует запомнить при изготовлении, – это то, что, даже если будут применяться бюджетные материалы и примитивная технология создания, цемент должен получиться надежным и крепким.

Для приготовления потребуются:

пластмассовая или металлическая тара (ведро, корыто тазик);
миксер строительного типа;
мелкое сито;
вода;
влажный песок;
сухой цемент.

Следует отметить то, что в списке присутствует сито. Оно понадобится с той целью, чтобы провести предварительное просеивание ингредиентов, в результате которого можно получить лучшее качество замеса.

Как правильно замесить: подготовка компонентов

Перед тем как заняться своими руками приготовлением цементного состава, все компоненты нужно подготовить. Подготовка – это важный этап, который станет решающим в получении качественного состава, поэтому нужно знать, что может потребоваться от специалиста на этом этапе. Прежде чем замешивать ингредиенты, нужно подготовить емкость. Ее объем должен подходить по расходным показателям для работы.

Если подготовленная тара будет меньше объема полученной консистенции, то материал, который был получен при замешивании, будет выливаться на пол или землю. Если же подобранная емкость, наоборот, больше требуемого объема, велика вероятность того, что мастер не сможет получить равномерную массу: она будет образовывать комочки, в результате чего вид получится неряшливым, да и полученная постройка будет технический опасной. Ко всему прочему подобранная тара должна устойчиво стоять на своей платформе и иметь повышенную прочность.

Перед тем как начать рабочий процесс, обязательно нужно сделать просеивание порошка, из которого будет готовиться смесь. Кроме того, следует знать еще и о том, что готовить раствор на свежем воздухе не рекомендуется: цемент стандарт может поглотить влагу из окружающей среды, вследствие чего он потеряет свои основные качества. Если есть возможность, лучше проводить замес в помещении.

Приготовление раствора

Итак, после того как все материалы и инструментарий приготовлены, можно начать делать раствор своими руками.

В емкость засыпается 1 слой цемента, затем слой песка, после чего все слои чередуются. Количество таких слоев должно быть не менее 6. Таким образом все компоненты получится развести более качественно. Песок и цемент должны быть насыпаны в виде грядки. Общая высота должна составлять не более 300 мм.
Компоненты, насыпанные в емкость, нужно перемешать несколько раз лопатами до того момента, пока не получится однородная масса. Не забывайте, что от процесса перемешивания будет зависеть качество готовой смеси и дальнейшей работы. После того как все будет правильно смешано, специалисты рекомендуют еще раз просеять состав через сито с ячейками 3х3 мм. Однородная масса должна быть абсолютной.
После смешивания сухих компонентов добавлять сразу воду или другие составляющие, например, жидкое стекло, нельзя. Добавление жидкости должно осуществляться постепенно и аккуратно. Воду нужно добавлять очень медленно, таким образом можно контролировать процесс приобретения нужной плотности консистенции. Если запас жидкости большой, именно постепенное добавление не позволит сделать массу слишком жидкой.

Не менее важным показателем для приготовления является температура жидкости: она не должна быть ни низкой, ни высокой. Старайтесь пользоваться такой водой, температура которой будет приближена к окружающей среде. Немаловажную роль играет и температура окружающей среды: разводить готовые цементные смеси нужно при температуре воздуха не ниже +5 градусов.

Что же касается консистенции цементного раствора, то здесь все будет зависеть от того, в какой сфере он будет использоваться. Например, для кладки потребуется густой материал, для заливки – жидкий.

Старайтесь не делать сразу большое количество раствора, особенно если в составе находится влажный песок. В любом случае всегда будет возможность сделать замес еще раз.

Для стяжки

Правила приготовления раствора зависят от того, с какой целью он будет использован. Например, для стяжки готовить смесь проще, чем для организации фундамента. Здесь не потребуется щебень, а пропорции остальных составляющих будут следующими: цемент марки М400 и песок в пропорции 1 к 3.

Чтобы правильно приготовить консистенцию, выполняйте действия в следующем порядке:

постелите на пол лист из металла;
высыпьте на поверхность 1/3 песка и 1/3 цемента, перемешайте до однородной массы, повторяйте это действие до того, как составляющие не закончатся;
из получившейся сухой смеси сделайте кучку, а в ней выемку;
в эту «емкость» налейте немного воды и все хорошо перемешайте.

Смесь делается по мере использования, то есть после окончания одного раствора готовят следующий.

Для фундамента

Что касается приготовления смеси для фундамента, то здесь процесс сложнее, и лучшим решением будет воспользоваться таким приспособлением, как бетономешалка.

Начинают процесс замешивания с добавления воды. Определяют нужное количество по соотношению 1: 4. Специалисты рекомендуют изначально заливать меньше воды, так как добавить ее можно в любое время. Во время приготовления цементной смеси для фундамента очень важно следить за консистенцией. Лучше, чтобы она была жидкой, но водой нужно пользоваться аккуратно. Если есть необходимость в густоте, добиться этого показателя можно уже после того, как процесс замеса будет завершен.

Для отделки

Цементная смесь используется и при отделке помещений. Необходимость в ней появляется тогда, когда требуется провести качественное оштукатуривание поверхности.

Использование компонентов, которые находятся в составе цемента, дает возможность получить требуемую консистенцию. Обратите внимание, что для этой работы раствора нужно больше. Если есть необходимость в ошкуривании маленькой площади, можно воспользоваться ручным замесом, но в любом случае бетономешалка сделает этот процесс быстрее.

Для того чтобы понять, правильная ли перед вами консистенция, нанесите ее на мастерок: она должна плавно с него соскальзывать при наклоне.

Применение

Итак, первым шагом была подготовка инструментария и всех необходимых рабочих материалов, чтобы сделать цемент, вторым шагом – создание раствора, остался третий – применение полученной консистенции в работе. Для любого строителя очевиден тот факт, что такой раствор – это тот материал, который нельзя хранить длительное время после проведения работ. Это связано с тем, что он обладает повышенной вязкостью и очень быстро застывает, а это значит, что его дальнейшее использование будет невозможным.