background image

 

Numer 

ćwiczenia: 

Dział analizy i temat ćwiczenia: 

Analiza miareczkowa – alkacymetria. 

Oznaczanie HCl. 

Data wykonania 

ćwiczenia: 

22.04.13 r. 

Data oddania 

sprawozdania: 

29.04.13 r. 

Grupa: 

A3 

Imię i nazwisko: 

Przemysław Kołoczek 

Nazwisko 

sprawdzającego: 

Uwagi: 

 
 

Ocena: 

 
 

 

background image

 

1.  Wstęp. 

Kwas solny jest kwasem mocnym. Miareczkując go mocną zasadą (NaOH) można 
stosować wiele wskaźników do detekcji punktu końcowego, m. in. wskaźnik „5,1”. 
Stanowi on mieszaninę 0,1% roztworów zieleni bromokrezolowej i czerwieni metylowej, 
zmieszanych w stosunku 3:2. Wskaźnik ten zmienia barwę przy pH równym 5,1. 
Oznaczenie polega na zmiareczkowaniu próbki HCl za pomocą mianowanego roztworu 
NaOH wobec wskaźnika „5,1” do zmiany barwy roztworu z czerwonej na zieloną. 
Reakcja zachodząca podczas oznaczenia: 
HCl + NaOH → NaCl + H

2

O. 

 

2.  Część doświadczalna. 

a)  Sprzęt i odczynniki. 

–  Zlewka 50 cm

3

–  mianowany roztwór NaOH 

–  kolba miarowa 100 cm

3

  (0,1276 ± 0,0008) mol/dm

3

–  pipeta miarowa 20 cm

3

–  wskaźnik „5,1”, 

–  biureta 50 cm

3

–  woda destylowana. 

–  kolby stożkowe, 
–  mały lejek, 
–  szkiełka zegarkowe, 
–  tryskawka, 
–  gruszka 
–  łapa metalowa, 
–  statyw, 
–  wkraplacz, 

 

b) Wykonanie. 

Otrzymaną próbkę w zlewce 50 cm

3

 przeniesiono ilościowo do skalibrowanej kolby 

miarowej 100 cm

3

 z pomocą lejka, kilkakrotnie opłukując zlewkę i lejek. Roztwór 

uzupełniono wodą destylowaną do kreski i wymieszano poprzez kilkakrotne 
odwrócenie zamkniętej korkiem kolby do góry dnem. Następnie odmierzono 3 porcje 
przygotowanego roztworu do odpowiednich kolb stożkowych, dodano do każdej 2 
krople wskaźnika i przykryto szkiełkami zegarkowymi. Zamontowaną biuretę na 
statywie przepłukano i uzupełniono mianowanym roztworem NaOH. Każdy z 
roztworów zmiareczkowano, aż do zmiany barwy roztworu z czerwonej na zieloną, za 
każdym razem uzupełniając biuretę mianowanym roztworem NaOH. 
 

3.  Wyniki. 

 

(𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

)

1

= 9,7 𝑐𝑚

3

 

(𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

)

2

= 9,6 𝑐𝑚

3

 

(𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

)

3

= 9,6 𝑐𝑚

3

 

 

4.  Opracowanie wyników. 

a)  Obliczenia. 

Ponieważ pierwszy (największy) wynik odbiega od pozostałych przeprowadzono dla 
niego test Grubbsa, aby sprawdzić czy jest on obarczony błędem grubym. W tym celu 
skorzystano ze wzoru: 

background image

 

𝐺

𝑚𝑎𝑥

=

|𝑥

𝑚𝑎𝑥

− -𝑥|

𝑠

𝑥

 

 
gdzie: 
𝐺

𝑚𝑎𝑥

 – wartość krytyczna testu Grubbsa dla największego wyniku, 

𝑥

𝑚𝑎𝑥

 – największy wynik, 

𝑥 – średnia arytmetyczna wyników, 
𝑠

𝑥

 – odchylenie standardowe wyników. 

 
𝐺

𝑚𝑎𝑥

= 1,16 

 
Wartość tablicowa dla 3 wyników oraz poziomu istotności 5% wynosi 1,15. Wynika 
stąd, że wynik ten jest obarczony błędem grubym i należy go odrzucić. 
 
Obliczono średnią objętość zużytego titranta na podstawie wzoru: 
 

𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

=

1
𝑛

∑(𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

)

𝑖

𝑛

𝑖=1

 

 
gdzie: 
𝑛 – liczba wyników, 

(𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

)

𝑛

 – n-ty wynik objętości zużytego mianowanego roztworu NaOH [cm

3

]. 

 
𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

= 9,6 𝑐𝑚

3

 

 
Obliczono masę HCl w otrzymanej próbce na podstawie wzoru: 
 

𝑚

𝐻𝐶𝑙

=

𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

∙ 𝐶

𝑁𝑎𝑂𝐻

∙ 𝑀

𝐻𝐶𝑙

∙ 𝑊

1000

 

 
gdzie: 
𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

 – średnia zużyta objętość mianowanego roztworu NaOH [cm

3

], 

𝐶

𝑁𝑎𝑂𝐻

 – stężenie mianowanego roztworu NaOH [mol/dm

3

], 

𝑀

𝐻𝐶𝑙

 – masa molowa HCl [g/mol], 

𝑊 – współczynnik współmierności skalibrowanej kolby i pipety. 
 
𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

= 9,6 𝑐𝑚

3

 

𝐶

𝑁𝑎𝑂𝐻

= 0,1276 𝑚𝑜𝑙/𝑑𝑚

3

 

𝑀

𝐻𝐶𝑙

= 36,461 𝑔/𝑚𝑜𝑙 

𝑊 = 4,976 
 
𝑚

𝐻𝐶𝑙

= 0,2222 𝑔 

 

b) Niepewności pomiarowe. 

Niepewność rozszerzoną masy HCl obliczono na podstawie wzoru: 
 

background image

 

𝑈(𝑚

𝐻𝐶𝑙

) = 𝑘 ∙ 𝑢

𝑐

(𝑚

𝐻𝐶𝑙

 
gdzie: 
𝑘 – współczynnik rozszerzenia, 
𝑢

𝑐

(𝑚

𝐻𝐶𝑙

) – złożona niepewność standardowa wyznaczonej masy HCl [g]. 

 
Ponadto, do powyższego wzoru wstawiono następujące zależności: 
 

1) 𝑢

𝑐

(𝑚

𝐻𝐶𝑙

) = 𝑚

𝐻𝐶𝑙

∙ √(

𝑢

𝑐

(𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

)

𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

)

2

+ (

𝑢

𝑐

(𝐶

𝑁𝑎𝑂𝐻

)

𝐶

𝑁𝑎𝑂𝐻

)

2

+ (

𝑢

𝑐

(𝑊)

𝑊

)

2

 

 
gdzie: 
𝑢

𝑐

(𝑚

𝐻𝐶𝑙

) – złożona niepewność standardowa wyznaczonej masy HCl [g], 

𝑚

𝐻𝐶𝑙

 – wyznaczona masa HCl [g], 

𝑢

𝑐

(𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

) – złożona niepewność standardowa objętości zużytego titranta [cm

3

], 

𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

 – średnia objętość zużytego roztworu titranta [cm

3

], 

𝑢

𝑐

(𝐶

𝑁𝑎𝑂𝐻

) – złożona niepewność standardowa stężenia titranta [mol/dm

3

], 

𝐶

𝑁𝑎𝑂𝐻

 – stężenie roztworu titranta [mol/dm

3

], 

𝑢

𝑐

(𝑊) – złożona niepewność standardowa współczynnika współmierności kolby i 

pipety, 
𝑊 – współczynnik współmierności kolby i pipety. 
 

2) 𝑢

𝑐

(𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

) = √𝑢

1

2

(𝑉) + 𝑢

2

2

(𝑉) + 𝑢

3

2

(𝑉) + 𝑢

4

2

(𝑉) + 𝑢

5

2

(𝑉) 

 
gdzie: 
𝑢

𝑐

(𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

) – złożona niepewność standardowa objętości zużytego titranta [cm

3

], 

𝑢

1

(𝑉) – standardowa niepewność kalibracji biurety [cm

3

], 

𝑢

2

(𝑉) – standardowa niepewność objętości kropli [cm

3

], 

𝑢

3

(𝑉) – standardowa niepewność odczytu na skali biurety [cm

3

], 

𝑢

4

(𝑉) – standardowa niepewność poprawki temperaturowej szkła [cm

3

], 

𝑢

5

(𝑉) – odchylenie standardowe średniej objętości zużytego titranta [cm

3

]. 

 

3) 𝑢

1

(𝑉) =

𝑢

𝑘𝑏

√3

 

 
gdzie: 
𝑢

1

(𝑉) – standardowa niepewność kalibracji biurety [cm

3

], 

𝑢

𝑘𝑏

 – niepewność kalibracji biurety [cm

3

], 

 

4) 𝑢

2

(𝑉) =

𝑉

𝑘𝑟

√3

 

 
gdzie: 
𝑢

2

(𝑉) – standardowa niepewność objętości kropli [cm

3

], 

𝑉

𝑘𝑟

 – objętość kropli [cm

3

]. 

background image

 

5) 𝑢

3

(𝑉) =

𝑢

𝑜𝑡

√3

 

 
gdzie: 
𝑢

3

(𝑉) – standardowa niepewność odczytu na skali biurety [cm

3

], 

𝑢

𝑜𝑡

 – niepewność odczytu na skali biurety [cm

3

]. 

 

6) 𝑢

4

(𝑉) =

𝑝

𝑡𝑜𝑠

√3

 

 
gdzie: 
𝑢

4

(𝑉) – standardowa niepewność poprawki temperaturowej szkła [cm

3

], 

𝑝

𝑡𝑜𝑠

 – poprawka temperaturowa objętości szkła [cm

3

]. 

 

7) 𝑢

5

(𝑉) = 𝑠(𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

) = √

1

𝑛(𝑛 − 1)

∑((𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

)

𝑖

− 𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

)

2

𝑛

𝑖=1

 

 
gdzie: 
𝑢

5

(𝑉) = 𝑠(𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

) – odchylenie standardowe średniej objętości zużytego titranta 

[cm

3

], 

 

8) 𝑢

𝑐

(𝐶

𝑁𝑎𝑂𝐻

) =

𝑈(𝐶

𝑁𝑎𝑂𝐻

)

𝑘

 

 
gdzie: 
𝑢

𝑐

(𝐶

𝑁𝑎𝑂𝐻

) – złożona niepewność standardowa stężenia titranta [mol/dm

3

], 

𝑈(𝐶

𝑁𝑎𝑂𝐻

) – rozszerzona niepewność standardowa stężenie titranta [mol/dm

3

], 

𝑘 – współczynnik rozszerzenia. 
 

9) 𝑢

𝑐

(𝑊) =

𝑈(𝑊)

𝑘

 

 
gdzie: 
𝑢

𝑐

(𝑊) – złożona niepewność standardowa współczynnika współmierności kolby i 

pipety, 
𝑈(𝑊) – rozszerzona niepewność standardowa współczynnika współmierności kolby i 
pipety, 
𝑘 – współczynnik rozszerzenia. 
 
Po przekształceniach otrzymano wzór: 
 

𝑈(𝑚

𝐻𝐶𝑙

) = 𝑚

𝐻𝐶𝑙

∙ √

𝑘

2

∙ (𝑢

𝑘𝑏

2

+ 𝑉

𝑘𝑟

2

+ 𝑢

𝑜𝑡

2

+ 𝑝

𝑡𝑜𝑠

2

+ 3𝑠

2

(𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

))

3 ∙ (𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

)

2

+ (

𝑈(𝐶

𝑁𝑎𝑂𝐻

)

𝐶

𝑁𝑎𝑂𝐻

)

2

+ (

𝑈(𝑊)

𝑊

)

2

 

 
 

background image

 

𝑘 = 2 

𝑚

𝐻𝐶𝑙

= 0,2222 𝑔 

𝑢

𝑘𝑏

= 0,1 𝑐𝑚

3

 

𝑉

𝑘𝑟

= 0,044 𝑐𝑚

3

 

𝑢

𝑜𝑡

= 0,05 𝑐𝑚

3

 

𝑝

𝑡𝑜𝑠

= 0,0025 𝑐𝑚

3

 

𝑠(𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

) = 0 𝑐𝑚

3

 

𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

= 9,6 𝑐𝑚

3

 

𝑈(𝐶

𝑁𝑎𝑂𝐻

) = 0,0008 𝑚𝑜𝑙/𝑑𝑚

3

 

𝐶

𝑁𝑎𝑂𝐻

= 0,1276 𝑚𝑜𝑙/𝑑𝑚

3

 

𝑈(𝑊) = 0,0098 

𝑊 = 4,9759 
 
𝑈(𝑚

𝐻𝐶𝑙

) = 0,0035 𝑔 ⇒ 1,59% 

 

c)  Wynik końcowy. 

Masa HCl w badanej próbce: (0,2222 ± 0,0035) g. 
 

5.  Podsumowanie. 

Wyznaczona masa HCl została oceniona pozytywnie przez osobę sprawdzającą, 
aczkolwiek wynik odbiegał znacząco od założonego, o czym świadczy otrzymana 
ocena (dostateczny plus). Może to być spowodowane błędną kalibracją naczyń 
miarowych. Niepewność wyznaczonej masy różni się od niej samej o 2 rzędy wielkości. 
Niepewność rozszerzona stanowi 1,59% wyniku. Największy wpływ na końcową 
niepewność miały tutaj niepewności związane z odczytem objętości zużytego titranta. 
Niepewność współczynnika współmierności kolby i pipety oraz niepewność stężenia 
NaOH nie mają tutaj tak dużego wpływu na końcową niepewność.