Как правильно приготовить цементный раствор для фундамента. Способы приготовления растворов Как сделать цементный раствор своими руками
Комментариев:
До сих пор ни одно строительство или ремонт не обходится без использования цемента. Решая, как приготовить цементный раствор, нужно в первую очередь учитывать, что используемый для кирпичной кладки, стяжки пола или финишной отделки стен и потолка может значительно отличаться как по составу, так и по способу приготовления.
При изготовлении бетонной смеси цемент служит вяжущим веществом, обеспечивающим ее застывание.
Основные компоненты цементного раствора
Строительный раствор бывает двух видов — цементный и бетонный. Несмотря на схожесть в компонентах (в бетонный, помимо трех общих компонентов, дополнительно добавляется щебень или гравий) и способе приготовления, это два совершенно разных продукта, призванных решать разные строительные задачи.
Классический цементный раствор состоит всего из трех компонентов, смешанных между собой в определенной пропорции: цемента, песка и воды. Цемент должен быть сухим и не иметь твердых комков. Песок лучше всего использовать речной, хотя на практике чаще берут обычный, карьерный, но предварительно просеивают его, чтобы отделить мусор и примеси.
Для затворения смеси лучше использовать чистую воду, имеющую комнатную температуру или чуть теплее — 21-23°С.
Оптимальными пропорциями считаются: 1 часть цемента на 3 части песка. Вода добавляется в готовящийся раствор цемента по мере необходимости, ее количество может варьироваться от 80 до 95% от объема используемого цемента (т. е. на 10 л цемента должно расходоваться от 8 до 9,5 л воды).
Таким раствором можно как выгонять кирпичную кладку, так и выполнять штукатурные работы. Однако он имеет ряд недостатков — излишнюю жесткость и ограниченное время (1-1,5 часа) для использования приготавливаемого раствора, что существенно затрудняет работу с ним.
Поэтому профессиональные строители предпочитают при приготовлении цементного раствора добавлять в его состав различные вещества, делающие его более пластичным и продлевающие время его твердения в 2-3 раза. Самый распространенный вариант улучшения такой смеси — добавление в ее состав известкового молока.
Такая смесь обладает почти такими же вяжущими способностями, как и чистый цементный раствор, но время ее использования повышается до 3-4 часов.
Второй вариант — приготовить раствор цемента с добавлением небольшого количества моющего средства — из расчета 50-100 г на каждые 10 л смеси (зависит от качества моющего).
Такая добавка позволяет значительно повысить ее пластичность.
Вернуться к оглавлению
Марки раствора и их использование
Как и подавляющее большинство строительных материалов, приготовленный цементный раствор тоже имеет свою маркировку. Бывают растворы М10, М25, М50, М75, М100, М125, М150, М200, М250, М300, но в частном строительстве обычно используются марки от М75 до М150.
Маркировка готового раствора не зависит напрямую от марки используемого для его приготовления цемента, как ошибочно полагает большинство непрофессионалов. На самом деле смесь одной марки можно приготовить из разных марок цемента.
Например, смесь М100 можно получить из цемента М300, М400, М500, причем во всех случаях количество используемого для ее приготовления цемента будет одинаковым. Зато изменяется количество песка: при использовании цемента М300 соотношение песка и цемента будет 3:1; при применении М400 — 4:1; а при использовании М500 — 5:1.
При использовании цементного раствора профессиональные строители советуют применять состав той же марки, что и используемый для строительства материал. Т.е. если для заливки фундамента используется бетонный раствор М75, то для стяжки цоколя нужно применять цементную смесь той же марки. Если для выгонки стен используется кирпич М100, то и смесь для выполнения кладки должна соответствовать этой марке.
Но на практике такое возможно далеко не всегда. Например, используя при выгонке стен кирпич М300, нет смысла брать для его укладки раствор той же марки — с таким раствором трудно работать, да и финансовые затраты на его изготовление очень большие. Вполне подойдут для работы марки в диапазоне от М100 до М150. На практике такую кладку чаще всего выполняют, используя смесь песка и цемента М400 в пропорции 3,5:1, т.е. приблизительно М115.
Вернуться к оглавлению
Как правильно сделать цементный раствор
Существует несколько способов приготовить качественную цементную смесь. Но, независимо от выбранного способа, для ее приготовления понадобятся инструменты:
- емкость для смешивания компонентов;
- совковая лопата;
- кельма;
- ведра.
Самый распространенный классический способ приготовления смеси — сначала всухую смешиваются цемент и песок до получения однородного состава, а затем эту смесь разбавляют до нужной консистенции водой. Воду следует добавлять не всю сразу, а 80-85% от требуемого количества, и уже в процессе готовки смеси понемногу добавлять ее в состав, добиваясь нужной густоты.
Особенно это правило должно соблюдаться, если готовится не чистая цементно-песчаная смесь, а цементно-известковая. В этом случае сначала нужно приготовить жидкоразведенную известь, разбавив известковое тесто водой до состояния негустой сметаны. Затем приготовление раствора происходит так же, как и в первом варианте, но вместо недостающей воды на заключительном этапе в него добавляют известковое молоко.
Второй способ придуман народными умельцами для приготовления раствора вручную. Фактически он является почти зеркальным отражением первого: сначала в емкость заливается вода (приблизительно 4/5 нужного количества), затем в нее добавляется жидкое мыло или другое моющее средство. После этого воду в течение 4-5 минут нужно интенсивно взбалтывать, чтобы моющее полностью в ней растворилось и образовало максимальное количество пены.
Затем в емкость засыпается половина нужного объема песка и весь объем цемента. После этого все компоненты перемешиваются между собой. Особой тщательности в перемешивании на этом этапе еще не требуется, главное, чтобы в результате смесь получилась более-менее однородной по составу. Затем в смесь добавляется недостающий песок, и здесь уже небрежность в перемешивании недопустима — вымешивать нужно до тех пор, пока смесь не станет однородной. Наличие в ней участков чистого, без цемента, песка недопустимо.
Основное преимущество этого способа в том, что в жидком состоянии песок и цемент смешиваются намного быстрее и качественнее, чем в сухом. Но, чтобы правильно сделать раствор цемента, в конце приготовления нужно понемногу подливать недостающую воду, доведя раствор до нужной густоты.
Вернуться к оглавлению
Маленькие хитрости при приготовлении раствора
Несмотря на кажущуюся простоту процесса, даже опытным строителям не всегда удается сразу правильно приготовить цементный раствор. Поэтому приготовленный раствор делится на 3 вида:
- тощий;
- нормальный;
- жирный.
Чтобы определить вид приготовленной смеси, не нужны никакие специальные инструменты. Достаточно вытянуть из нее используемую для смешивания лопату или (в случае с бетономешалкой) немного помешать готовую смесь кельмой. Если рабочая поверхность инструмента остается почти чистой, то приготовленная смесь тощая, поскольку в ней не хватает связующего вещества — цемента. Если же поверхность инструмента вся скрыта под слоем приготовленной смеси, то в последней цемента слишком много, она жирная.
Для работы годится только нормальный раствор, в котором правильно выдержаны пропорции цемента, песка и воды. Если раствор получился тощим, то в него нужно подсыпать цемент, а если жирным — добавлять песок и воду, доводя его до нормального состояния. Подсыпать компоненты надо понемногу, иначе ничего не стоит превратить тощий раствор в жирный и наоборот.
Воды первоначально всегда нужно наливать чуть меньше нормы.
Дело в том, что ее количество зависит от впитывающей способности песка — сухой песок впитывает воды намного больше, чем влажный. Поэтому, налив ее по норме и засыпав чуть влажный песок, вы рискуете получить жидкий раствор.
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.
Цементно-песчаный раствор является основой, как для фундамента, так и для кладки стен. Очень часто из-за некачественного раствора постройка через считанные годы начинает разрушаться под действием деформаций. Сейчас мы поговорим о том, как правильно сделать раствор для фундамента своими руками, а так же рассмотрим требования к составляющим раствора.
Требования к составляющим цементно-песчаного раствора
Основными составляющими цементно-песчаного раствора являются вода, цемент (вяжущее) и песок (заполнитель). Так же в зависимости от различных условий, в которых изготавливается цементно-песочный раствор, рекомендуется добавлять всякого рода утвердители и другие вспомогательные добавки. Для того, что бы раствор был прочным и качественным, первым делом необходимо правильно выбрать его основные составляющие.
Во-первых, вода. Она должна быть чистой, вода из-под крана подойдет. В воде не должно быть масляных и кислотных примесей, строительного мусора и прочих загрязнителей.
Что касается песка, то к нему тоже предъявляются особые требования. Песок не должен быть смешан с глиной либо другими породами. Лучше всего использовать речной песок.
Цемент необходимо выбирать исходя из предназначения раствора. Если в дальнейшем он будет служить для заливки фундамента, то рекомендуется выбирать цемент не ниже марки М300, а то и М400. Цемент в бумажных мешках не имеет плохой славы, поэтому его и рекомендуется использовать. Очень важное требование к цементу – покупать его за 1-2 недели до начала строительства, т.к. при длительных сроках хранения он начинает затвердевать и становится непригодным. Если вы все же покупаете цемент за длительный срок до начала постройки, его необходимо тщательно окутать полиэтиленовой пленкой, что бы предотвратить влияние влажного воздуха на материал.
Если вы решили сделать не цементно-песчаный, а бетонный раствор своими руками, то к нему необходимо добавить еще одну важную составляющую – щебень. Предназначение щебня – еще один заполнитель раствора, который не только значительно сэкономит расход цемента, но и сделает раствор более прочным. К щебню предъявляется следующее требование – размеры частиц должны быть не слишком маленькие, но и не слишком большие. Наиболее идеальный вариант – частицы диаметром 2,5 – 3,5 см.
К примеру, что бы сделать раствор более эластичнее, добавляют моющее средство не очень высокой цены.
Так же одной из популярных добавок в цементно-песчаный раствор для кладки стен являются красители. Их предназначение – сделать шов более темным либо более светлым, по желанию владельца постройки. В качестве наиболее простой добавки применяют сажу, но с ней необходимо быть осторожным, т.к. ее чрезмерное количество снижает прочность цементного раствора.
Это мы вам предоставили наиболее важные требования к составляющим цементно-песчаного раствора, теперь перейдем к тому, какие пропорции цементно-песчаного раствора являются наиболее подходящими.
Наиболее подходящие пропорции цементно-песчаного раствора
Что бы цементно-песчаный раствор был прочным, необходимо правильно выбрать и рассчитать его пропорции. Для кладки стен необходимо создать марку цементно раствора М100. Для этого можно взять цемент марки М400 и сделать пропорцию цемента с песком 1:4. Для создания других марок раствор пользуемся этим же методом, к примеру, что бы получить цементно-песчаный раствор марки М200, смешиваем 2 ведра песка 1 ведро цемента М400.
Следует отметить, что создание прочного раствора (М300 – М350) не всегда является целесообразным, т.к. это влечет за собой повышенный расход цемента (а значит, и более высокие материальные затраты), а так же не обеспечит прочность на порядок выше.
Так же обращаем ваше внимание на то, что наиболее удачной пропорцией для дачных строительных работ является соотношение цемента и песка 1:3.
Для черновой кладки стен допускается добавлять в раствор глину, которая придаст эластичности раствору и снизит затраты на стройматериалы.
Как правильно сделать цементно-песчаный раствор своими руками?
Прежде всего, необходимо выбрать вариант замешивания раствора – бетономешалкой либо вручную, разберем оба варианта.
Понятное дело, что замешивание раствора при помощи бетономешалки заметно сэкономит и здоровье и силы и, конечно же, время строительства. Единственная проблема заключается в том, что строительство само по себе требует много материальных затрат и не всегда остаются деньги на то, что бы приобрести совсем не дорогую но полезную бетономешалку. В этом случае мы уже предоставляли статью о том, как легко и быстро сделать функциональную .
Итак, вернемся к процессу замешивания бетономешалкой. Первым делом заливаем воду, не слишком много, но и не мало, приблизительно 60-70% от общего количества необходимо воды.
Далее в воду доливаем около 100 граммов моющего средства и ждем, пока оно тщательно перемешается с водой (около 2 минут).
После этого добавляем половину количества песка и весь необходимый для раствора цемент. Раствор так же должен тщательно перемешаться, при необходимости в него добавляется понемногу вода.
Как только раствор станет однородным, добавляем в него оставшееся количество песка и ждем, пока все полностью перемешается.
Воды необходимо добавлять столько, что бы в результате получилась консистенция жидкой сметаны.
Следует отметить, что слишком густой раствор будет неудобен в работе, собственно как и слишком редкий. Тем более что в последнем случае раствор потеряет свои прочностные свойства.
Теперь перейдем к варианту замешивания цементно-песчаного раствора вручную. Для этого сначала подготавливаем емкость, где будем перемешивать (корыто подойдет).
Далее в корыто засыпаем всю сухую массу (цемент и песок) и тщательно перемешиваем до однородной консистенции. После этого в смесь добавляется вода (понемногу) и перемешивается до образования сметанной густоты.
Очень важный момент заключается в том, что цементно-песчаный раствор быстро схватывается, поэтому если вы будете работать в одиночку, то замешивайте не более 30 литров раствора.
Так же следует обратить внимание на то, что в зимнее время воду необходимо немного подогревать, что бы раствор не так быстро схватывался, иначе воды замерзнет, и прочность фундамента либо кладки заметно снизится.
В летнее время наоборот, необходимо использовать холодную воду (как из-под крана). Если будет слишком жарко, залитый раствор необходимо по несколько раз в день намачивать вручную, иначе фундамент растрескается.
Это, собственно и все, что хотелось рассказать о том, как сделать цементно-песчаный раствор своими руками. Надеемся, что статья вам пригодилась, и желаем удачи в создании дачных
построек своими руками!
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.
Растворы
Приготовление растворов солей
Техника определения концентрации растворов.
Определение концентрации денсиметрией
Определение концентрации титриметрически.
Основные понятия и термины титриметрического анализа.
Схема титриметрического определения.
Шесть правил титрования.
Условия титриметрического определения концентрации вещества
Приготовление титрованного раствора по точной навеске исходного вещества
Установка титра раствора при помощи установочного вещества
Вычисления в объемном анализе.
Список использованной литературы
РАСТВОРЫ
1. Понятие растворы и растворимость
Как в качественном, так и в количественном анализе основная работа проводится с растворами. Обычно, употребляя название «раствор», мы имеем в виду истинные растворы. В истинных растворах растворенное вещество в виде отдельных молекул или ионов распределено среди молекул растворителя.
Раство́р - гомогенная (однородная) смесь, состоящая из частиц растворённого вещества, растворителя и продуктов их взаимодействия. При растворении твердого вещества в воде или другом растворителе молекулы поверхностного слоя переходят в растворитель и в результате диффузии распределяются по всему объему растворителя, затем в растворитель переходит новый слой молекул и т. д. Одновременно с растворителем происходит и обратный процесс - выделение молекул из раствора. Чем выше концентрация раствора, тем в большей степени будет происходить этот процесс. Повышая концентрацию раствора, не меняя других условий, мы достигаем состояния, при котором за единицу времени из раствора будет выделяться столько же молекул растворенного вещества, сколько и растворяться. Такой раствор называется насыщенным. Если добавить к нему хотя бы небольшое количество растворенного вещества, оно останется нерастворенным.
Раствори́мость - способность вещества образовывать с другими веществами однородные системы - растворы, в которых вещество находится в виде отдельных атомов, ионов, молекул или частиц. Количество вещества в насыщенном растворе определяет растворимость вещества при данных условиях. Растворимость различных веществ в тех или иных растворителях различна. В определенном количестве каждого растворителя может быть растворено не более определенного количества данного вещества. Растворимость выражают количеством граммов веществав 100 г растворителя в насыщенном растворе, при данной температуре. По способности растворяться в воде вещества делят на:1)хорошо растворимые (едкий натр, сахар); 2)малорастворимые (гипс, бертолетова соль); 3) практически нерастворимые (сульфит меди). Практически нерастворимые вещества часто называют нерастворимыми, хотя абсолютно нерастворимых веществ нет. «Нерастворимыми обычно называют такие вещества, растворимость которых чрезвычайно мала (1вес.ч. вещества растворяется в 10000 частей растворителя).
Обычно растворимость твердых веществ увеличивается с повышением температуры. Если приготовить при нагревании раствор, близкий к насыщенному, а затем быстро, но осторожно охладить его, образуется так называемый пересыщенный раствор. Если в такой раствор бросить кристаллик растворенного вещества или перемешать его, то из раствора начнут выпадать кристаллы. Следовательно, в охлажденном растворе вещества содержится больше, чем это возможно для насыщенного раствора при данной температуре. Поэтому при внесении кристалла растворенного вещества весь излишек вещества выкристаллизовывается.
Свойства растворов всегда отличаются от свойств растворителя. Раствор кипит при более высокой температуре, чем чистый растворитель. Температура замерзания, наоборот, у раствора ниже, чем у растворителя.
По характеру растворителя растворы делятся на водные и неводные. К последним принадлежат растворы веществ в таких органических растворителях, как спирт, ацетон, бензол, хлороформ и т. д.
Растворы большинства солей, кислот, щелочей готовятся водные.
2. Способы выражения концентрации растворов. Понятие грамм- эквивалента.
Каждый раствор характеризуется концентрацией растворенного вещества: количеством вещества, содержащегося в определенном количестве раствора. Концентрация растворов может выражаться в процентах, в молях на 1 л раствора, в эквивалентах на 1 л раствора и титром.
Концентрацию веществ в растворах можно выразить разными способами.:
Массовая доля растворённого вещества w(B) - это безразмерная величина, равная отношению массы растворённого вещества к общей массе раствора m
или иначе называют: процентная концентрация раствора - определяется количеством граммов вещества в 100 г раствора. Например, 5% раствор содержит 5 г вещества в 100 г раствора, т. е. 5 г вещества и 100-5 = 95 г растворителя.
Молярная концентрация C(B) показывает, сколько моль растворённого вещества содержится в 1 литре раствора.
C(B) = n(B) / V = m(B) / (M(B) · V),
где М(B) - молярная масса растворенного вещества г/моль.
Молярная концентрация измеряется в моль/л и обозначается "M". Например, 2 M NaOH - двумолярный раствор гидроксида натрия; одномолярные (1 М) растворы содержат 1 моль вещества в 1 л раствора, двумолярные (2 М) - 2 моля в 1 л и т. д.
Для того чтобы установить, какое количество граммов данного вещества находится в 1 л раствора заданной молярной концентрации, необходимо знать его мольную массу, т. е. массу 1 моля. Мольная масса вещества, выраженная в граммах, численно равна молекулярной массе данного вещества. Например, молекулярная масса NaCl равна 58, 45, следовательно, мольная масса тоже равна 58, 45 г. Таким образом, 1 М раствор NaCl содержит 58, 45 г хлорида натрия в 1 л раствора.
Нормальность раствора обозначает число грамм-эквивалентов данного вещества в одном литре раствора или число миллиграмм-эквивалентов в одном миллилитре раствора.
Грамм - эквивалентом
вещества называется количество граммов вещества, численно равное его эквиваленту.
Эквивалент сложного вещества - называют такое его количество, которое в данной реакции соответствует (эквивалентно) 1 молю водорода.
Фактор эквивалентности определяется:
1) природой вещества,
2) конкретной химической реакцией.
а) в обменных реакциях;
Величина эквивалента кислот определяется числом атомов водорода, которые могут быть замещены в молекуле кислоты на атомы металла.
Пример 1. Определить эквивалент для кислот: а) НСl, б) Н 2 SO 4 , в) Н 3 РО 4 ; г) Н 4 .
Решение.
В случае многоосновных кислот эквивалент зависит от конкретной реакции:
а) H 2 SO 4 + 2KOH → K 2 SO 4 + 2H 2 O.
в этой реакции в молекуле серной кислоты замещается два атома водорода, следовательно, Э= М.М/2
б) H 2 SO 4 + KOH → KHSO 4 + H 2 O.
В этом случае в молекуле серной кислоты замещается один атом водорода Э= М.М/1
Для фосфорной кислоты, в зависимости от реакции, значения а) Э= М.М/1
б) Э= М.М/2 в) Э= М.М/3
ОСНОВАНИЯ
Эквивалент основания определяется числом гидроксильных групп, которые могут быть замещены на кислотный остаток.
Пример 2. Определить эквивалент оснований: а) КОН; б) Cu(OH) 2 ;
Решение.
Значения эквивалента солей определяются по катиону.
Величина на которую должна быть разделена М.Мв случае солей равна q·n , где q – заряд катиона металла, n – число катионов в формуле соли.
Пример 3. Определить эквивалент солей: а) KNO 3 ; б) Na 3 PO 4 ; в) Cr 2 (SO 4) 3;
Решение.
а) q·n = 1 б) 1·3 = 3 в) z = 3·2 = 6, г) z = 3·1 = 3
Значение факторов эквивалентности для солей зависит также и от
реакции, аналогично зависимости его для кислот и оснований.
б) в окислительно-восстановительных реакциях для определения
эквивалента используют схему электронного баланса.
Величина на которую должна быть разделена М.М для вещества в этом случае равно числу принятых или отданных электронов молекулой вещества.
К 2 Cr 2 O 7 + HCl → CrCl 3 + Cl 2 + KCl + H 2 O
для прямой 2Сr +6 +2·3 е →2Cr 3+
реакции 2Cl - - 2·1 е →Cl 2
для обратной 2Cr+3-2·3 е →Cr +6
реакции Cl2-2 е →2Cl
(K 2 Cr 2 O 7)=1/6
(Cr)=1/3 (HCl)=1 (Cl)=1) (Cl2)=1/2 (Cl)=1
Нормальная концентрация обозначается буквой N (в расчетных формулах) или буквой «н» - при обозначении концентрации данного раствора. Если в 1л раствора содержится 0,1 эквивалента вещества, он называется децинормальным и обозначается 0,1 н. Раствор, содержащий 0,01 эквивалента вещества в 1 л раствора, называется сантинормальным и обозначается 0,01 н. Поскольку эквивалент является тем количеством любого вещества, которое в данной реакции. соответствует 1 молю водорода, очевидно, эквивалент любого вещества должен в данной реакции соответствовать эквиваленту всякого другого вещества. А это означает, что в любой реакции вещества реагируют в эквивалентных количествах.
Титрованными называют растворы, концентрация которых выражается титром, т. е. количеством граммов вещества, растворенного в 1 мл раствора. Очень часто в аналитических лабораториях титры раствора пересчитывают непосредственно на определяемое вещество. Тогда титр раствора показывает, какому количеству граммов определяемого вещества соответствует 1 мл данного раствора.
Для приготовления растворов молярной и нормальной концентрации навеску вещества отвешивают на аналитических весах, а растворы готовятся в мерной колбе. При приготовлении растворов кислот нужный объем концентрированного раствора кислоты отмеряют бюреткой со стеклянным краном.
Навеска растворяемого вещества подсчитывается с точностью до четвертого десятичного знака, а молекулярные массы берутся с точностью, с которой они приведены в справочных таблицах. Объем концентрированной кислоты подсчитывается с точностью до второго десятичного знака.
При приготовлении растворов процентной концентрации вещество отвешивают на техно-химических весах, а жидкости отмеривают мерным цилиндром. Поэтому навеску вещества рассчитывают с точностью до 0,1 г, а объем 1 жидкости с точностью до 1 мл.
Прежде чем приступить к приготовлению раствора, необходимо произвести расчет, т. е. рассчитать количество растворяемого вещества и растворителя для приготовления определенного количества раствора заданной концентрации.
3. Расчеты при приготовлении растворов солей
Пример 1. Надо приготовить 500 г 5% раствора нитрата калия. 100 г такого раствора содержат 5 г KN0 3 ; Составляем пропорцию:
100 г раствора-5 г KN0 3
500 » - х » KN0 3
5*500/100 = 25 г.
Воды нужно взять 500-25 = 475 мл.
Пример 2. Надо приготовить 500 г 5% раствора СаСI из соли СаС1 2 .6Н 2 0. Вначале производим расчет для безводной соли.
100 г раствора-5 г СаС1 2
500 » » - х г СаС1 2
5*500/ 100 = 25 г
Мольная масса СаС1 2 = 111, мольная масса СаС1 2 6Н 2 0 = 219. Следовательно,
219 г СаС1 2 *6Н 2 0 содержат 111 г СаС1 2 . Составляем пропорцию:
219 г СаС1 2 *6Н 2 0 -- 111 г СаС1 2
х » СаС1 2 -6Н 2 0- 25 » CaCI 2 ,
219*25/ 111= 49,3 г.
Количество воды равно 500-49,3=450,7 г, или 450,7 мл. Так как воду отмеривают мерным цилиндром, то десятые доли миллилитра в расчет не принимают. Следовательно, нужно отмерить 451 мл воды.
4. Расчеты при приготовлении растворов кислот
При приготовлении растворов кислот необходимо учитывать, что концентрированные растворы кислот не являются 100% и содержат воду. Кроме того, нужное количество кислоты не отвешивают, а отмеривают мерным цилиндром.
Пример 1. Нужно приготовить 500 г 10% раствора соляной кислоты, исходя из имеющейся 58% кислоты, плотность которой d=l,19.
1. Находим количество чистого хлористого водорода, которое должно быть в приготовленном растворе кислоты:
100 г раствора -10 г НС1
500 » » - х » НС1
500*10/100= 50 г
Для расчета растворов процентной концентрации мольную массу округляют до целых чисел.
2. Находим количество граммов концентрированной кислоты, в котором будет находиться 50 г НС1:
100 г кислоты-38 г НС1
х » » - 50 » НС1
100 50/38 = 131,6г.
3. Находим объем, который занимает это количество кислоты:
V = 131,6/ 1,19= 110, 6 мл. (округляем до111)
4. Количество растворителя (воды) равно 500-131,6 = 368,4 г, или 368,4 мл. Так как необходимое количество воды и кислоты отмеривают мерным цилиндром, то десятые доли миллилитра в расчет не принимают. Следовательно, для приготовления 500 г 10% раствора соляной кислоты необходимо взять 111 мл соляной кислоты и 368 мл воды.
Пример 2. Обычно при расчетах для приготовления кислот пользуются стандартными таблицами, в которых указаны процент раствора кислоты, плотность данного раствора при определенной температуре и количество граммов этой кислоты, содержащееся в 1 л раствора данной концентрации. В этом случае расчет упрощается. Количество приготовляемого раствора кислоты может быть рассчитано на определенный объем.
Например, нужно приготовить 500 мл 10% раствора соляной кислоты, исходя из концентрированного 38% раствора. По таблицам находим, что 10% раствор соляной кислоты содержит 104,7 г НС1 в 1 л раствора. Нам нужно приготовить 500 мл, следовательно, в растворе должно быть 104,7:2 = 52,35 г Н С1.
Вычислим, сколько нужно взять концентрированной кислоты. По таблице 1 л концентрированной НС1 содержит 451,6 г НС1. Составляем пропорцию:
1000 мл-451,6 г НС1
Х мл - 52,35 » НС1
1000*52,35/ 451,6 =115,9 мл.
Количество воды равно 500-116 = 384 мл.
Следовательно, для приготовления 500 мл 10% раствора соляной.кислоты нужно взять 116 мл концентрированного раствора НС1 и 384мл воды.
Пример 1. Сколько граммов хлорида бария необходимо для приготовления 2 л 0,2 М раствора?
Решение. Молекулярная масса хлорида бария равна 208,27. Следовательно. 1л 0,2 М раствора должен содержать 208,27*0,2= = 41,654 г ВаСI 2 . Для приготовления 2 л потребуется 41,654*2 = 83,308 г ВаСI 2 .
Пример 2. Сколько граммов безводной соды Na 2 C0 3 потребуется для приготовления 500 мл 0,1 н. раствора?
Решение. Молекулярная масса соды равна 106,004; эквивалентная масса Na 2 C0 3 =М: 2 = 53,002; 0,1 экв. = 5,3002 г.
1000 мл 0,1 н. раствора содержат 5,3002 г Na 2 C0 3
500 »» » » » х
» Na 2 C0 3
х= 2,6501 г Na 2 C0 3 .
Пример 3. Сколько концентрированной серной кислоты (96%: d=l,84) требуется для приготовления 2 л 0,05 н. раствора серной кислоты?
Решение. Молекулярная масса серной кислоты равна 98,08. Эквивалентная масса серной кислоты Н 2 so 4 =М: 2=98,08: 2 = 49,04 г. Масса 0,05 экв. = 49,04*0,05 = 2,452 г.
Найдем, сколько H 2 S0 4 должно содержаться в 2 л 0,05 н. раствора:
1 л-2,452 г H 2 S0 4
2 »- х » H 2 S0 4
х = 2,452*2 = 4,904 г H 2 S0 4 .
Чтобы определить, сколько для этого надо взять 96,% раствора H 2 S0 4 , составим пропорцию:
в 100 г конц. H 2 S0 4 -96 г H 2 S0 4
У » » H 2 S0 4 -4,904 г H 2 S0 4
У= 5,11 г H 2 S0 4 .
Пересчитываем это количество на объем:5,11:1.84=2.77
Таким образом, для приготовления 2 л 0,05 н. раствора надо взять 2,77 мл концентрированной серной кислоты.
Пример 4. Вычислить титр раствора NaOH, если известно, что его точная концентрация равна 0,0520 н.
Решение. Напомним, что титром называется содержание в 1 мл раствора вещества в граммах. Эквивалентная масса NaOH=40. 01 г Найдем, сколько граммов NaOH содержится в 1 л данного раствора:
40,01*0,0520 = 2,0805 г.
1итр раствора содержит 1000мл.
Т=0,00208 г/мл. Можно воспользоваться также формулой:
Т=Э N/1000 г/л
где Т - титр, г/мл; Э - эквивалентная масса; N - нормальность раствора.
Тогда титр данного раствора:40,01 0,0520/1000=0,00208 г/мл.
Пример 5 Вычислить нормальную концентрацию раствора HN0 3 , если известно, что титр данного раствора равен 0,0065 Для расчета воспользуемся формулой:
Т=Э N/1000 г/л, отсюда:
N=Т1000/Э 0,0065.1000/ 63,05= 0,1030 н.
Пример 6. Какова нормальная концентрация раствора, если известно, что в 200 мл этого раствора содержится 2,6501 г Na 2 C0 3
Решение.
Как было вычислено в примере 2: ЭNа 2 со 3 =53,002.
Найдем, сколько эквивалентов составляет 2,6501 г Na 2 C0 3:
2,6501: 53,002 = 0,05 экв.
Для того чтобы вычислить нормальную концентрацию раствора, составим пропорцию:
1000 » » х »
В 1 л данного раствора будет содержаться 0,25 эквивалентов, т. е. раствор будет 0,25 н.
Для такого расчета можно воспользоваться формулой:
N =Р 1000/Э V
где Р - количество вещества в граммах; Э - эквивалентная масса вещества; V - объем раствора в миллилитрах.
ЭNа 2 со 3 =53,002, тогда нормальная концентрация данного раствора
2,6501* 1000 / 53,002*200=0,25
5.Перерасчет концентрации из одного вида в другой .
В лабораторной практике часто приходится проводить пересчет концентрации имеющихся растворов из одних единиц в другие. При пересчете процентной концентрации в молярную и наоборот необходимо помнить, что процентная концентрация рассчитывается на определенную массу раствора, а молярная и нормальная - на объем, поэтому для пересчета необходимо знать плотность раствора.
Плотность раствора приводится в справочниках в соответствующих таблицах или измеряется ареометром. Если мы обозначим: С - процентная концентрация; М - молярная концентрация; N - нормальная концентрация; d - плотность раствора;Э - эквивалентная масса; m - мольная масса, то формулы для пересчета из процентной концентрации в молярную и нормальную будут следующими:
Пример 1. Какова молярная и нормальная концентрация 12% раствора сернойкислоты, плотность которого d=l,08 г/см??
Решение. Мольная масса серной кислоты равна 98. Следовательно,
Э н 2 so 4 =98:2=49.
Подставляя необходимые значения в формулы, получим:
1) молярная концентрация 12% раствора серной кислоты равна
М=12*1,08 *10/98=1,32 М;
2) нормальная концентрация 12% раствора серной кислоты равна
N = 12*1,08*10/49= 2,64 н.
Пример 2. Какова процентная концентрация 1 н. раствора соляной кислоты, плотность которого 1,013?
Решение. Мольная масса НСI равна 36,5, следовательно, Энс1= 36,5. Из приведенной выше формулы (2) получим:
следовательно, процентная концентрация 1 н. раствора соляной кислоты равна
36,5*1/ 1,013*10 =3,6%
Иногда в лабораторной практике приходится пересчитывать молярную концентрацию в нормальную и наоборот. Если эквивалентная масса вещества равна мольной массе (например, КОН), то нормальная концентрация равна молярной концентрации. Так, 1 н. раствор соляной кислоты будет одновременно 1 М раствором. Однако для большинства соединений эквивалентная масса не равна мольной и, следовательно, нормальная концентрация растворов этих веществ не равна молярной концентрации. Для пересчета из одной концентрации в другую мы можем пользоваться формулами:
М = (NЭ)/m ; N=M(m/Э)
Пример 3. Нормальная концентрация 1М раствора серной кислоты Ответ-2М
Пример 4, Молярная концентрация 0,5 н. раствора Na 2 CО 3 Ответ-0.25Н
При пересчете процентной концентрации в молярную и наоборот, необходимо помнить, что процентная концентрация рассчитывается на определенную массу раствора, а молярная и нормальная - на объем, поэтому для пересчета необходимо знать плотность раствора. Если мы обозначим: с - процентная концентрация; M - молярная концентрация; N - нормальная концентрация; э - эквивалентная масса, r - плотность раствора; m - мольная масса, то формулы для пересчета из процентной концентрации будут следующими:
M = (c · p · 10) / m
N = (c · p · 10) / э
Этими же формулами можно воспользоваться, если нужно пересчитать нормальную или молярную концентрацию на процентную.
Иногда в лабораторной практике приходится пересчитывать молярную концентрацию в нормальную и наоборот. Если эквивалентная масса вещества равна мольной массе (Например, для HCl, KCl, KOH), то нормальная концентрация равна молярной концентрации. Так, 1 н. раствор соляной кислоты будет одновременно 1 M раствором. Однако для большинства соединений эквивалентная масса не равна мольной и, следовательно, нормальная концентрация растворов этих веществ не равна молярной концентрации.
Для пересчета из одной концентрации в другую можно использовать формулы:
M = (N · Э) / m
N = (M · m) / Э
Закон смешения растворов
Количества смешиваемых растворов обратно пропорциональны абсолютным разностям между их концентрациями и концентрацией получившегося раствора.
Закон смешения можно выразить математической формулой:
mA/mB =С-b/а-с,
где mA,mB –количества растворов А и В, взятые для смешения;
a, b, c-соответственно концентрации растворов А и В и раствора, полученного в результате смешения. Если концентрация выражена в %, то количества смешиваемых растворов нужно брать в весовых единицах; если концентрации взяты в молях или нормалях, то количества смешиваемых растворов нужно выражать только в литрах.
Для облегчения использования правила смешивания применяют правило креста:
m1 / m2 = (w3 – w2) / (w1 – w3)
Для этого по диагонали из большего значения концентрации вычитают меньшую, получают (w 1 – w 3), w 1 > w 3 и (w 3 – w 2), w 3 > w 2 . Затем составляют отношение масс исходных растворов m 1 / m 2 и вычисляют.
Пример
Определите массы исходных растворов с массовыми долями гидроксида натрия 5% и 40%, если при их смешивании образовался раствор массой 210 г с массовой долей гидроксида натрия 10%.
5 / 30 = m 1 / (210 - m 1)
1/6 = m 1 / (210 – m 1)
210 – m 1 = 6m 1
7m 1 = 210
m 1 =30 г; m 2 = 210 – m 1 = 210 – 30 = 180 г
Основные понятия и термины титриметрического анализа.
Титрант - раствор реагента известной концентрации (стандартный раствор).
Стандартный раствор – по способу приготовления различают первичные вторичные стандартные растворы. Первичный готовят растворением точного количества чистого химического вещества в определенном количестве растворителя. Вторичный готовят приблизительной концентрации и определяют его концентрацию по первичному стандарту.
Точка эквивалентности – момент, когда в добавленном объеме рабочего раствора содержится количество вещества эквивалентное количеству определяемого вещества.
Цель титрования - точное измерение объемов двух растворов, в которых содержится эквивалентное количество вещества
Прямое титрование – это титрование определенного вещества «А» непосредственно титрантом «Б». Его применяют в том случае, если реакция между «А» и «Б» протекает быстро.
Растворы
Понятие растворы и растворимость
Способы выражения концентрации растворов. Понятие грамм- эквивалента.
Расчеты при приготовлении растворов солей и кислот
Перерасчет концентрации из одного вида в другой.
Смешение и разбавление растворов.Закон смешения растворов
Техника приготовления растворов.
Приготовление растворов солей
Приготовление растворов кислот
Приготовление растворов оснований
Приготовление рабочего раствора из фиксанала.
