Politechnika Gdaoska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”

Projekt „Przygotowanie i realizacja kierunku inżynieria biomedyczna – studia międzywydziałowe”
współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.

SKRYPT DO LABORATORIUM

CHEMIA

DWICZENIE 10: ROZDZIELANIE SUBSTANCJI, PROCESY

STRĄCANIA OSADÓW

autor:

dr Jolanta Szczygelska-Tao

Gdaosk, 2010

Politechnika Gdaoska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”

2

CHEMIA, J. Szczygelska-Tao

1. Wymagania wstępne

1.1.Ustawienia

Umiejętnośd doboru odpowiedniego sprzętu laboratoryjnego potrzebnego do przeprowadzenia

sublimacji, krystalizacji, sączenia. Znaczenie i zastosowanie destylacji, krystalizacji i sublimacji w

preparatyce chemicznej. Ponadto student zna rodzaje destylacji, krystalizacji oraz sprzęt laboratoryjny

potrzebny do przeprowadzenia tych operacji laboratoryjnych.

Cele dwiczenia:

Celem doświadczenia jest zapoznanie się studentów z różnymi technikami laboratoryjnymi

pozwalającymi na rozdzielenie dwóch różnych substancji z mieszaniny lub wyodrębnienie jednego

związku z mieszaniny złożonej.

Spodziewane efekty kształcenia - umiejętności i kompetencje:

Umiejętne posługiwanie się szkłem laboratoryjnym, nabranie wprawy przy wykonywaniu różnych

operacji laboratoryjnych. Umiejętnośd wyciągania wniosków co do doboru metody rozdzielania

substancji na podstawie znajomości właściwości fizycznych i chemicznych poszczególnych składników

mieszaniny. Umiejętnośd pisania prostych reakcji z udziałem związków nieorganicznych.

Metody dydaktyczne:

Praktyczna realizacja zadao teoretycznie opisanych w instrukcji. Dyskusja otrzymanych wyników-

odniesienie do wiedzy teoretycznej.

Zasady oceniania/warunek zaliczenia dwiczenia

Warunkiem zaliczenia dwiczenia jest poprawnie napisana kartkówka lub zadowalająca odpowiedź
ustna oraz dokładnośd wykonania dwiczenia i umiejętnośd pisania odpowiednich reakcji chemicznych.

Wykaz literatury podstawowej do dwiczenia:

1. J. Minczewski. Z. Marczenko: Chemia Analityczna, Warszawa PWN 1997.

2. Chemia ogólna – dwiczenia laboratoryjne pod red. E. Lubych, M. Bocheoskiej, J.F. Biernata,

Politechnika Gdaoska (rozdział pt. Rozdzielanie substancji na drodze krystalizacji

3. M.J. Korohoda, J.R. Paśko: „Dwiczenia z analizy i preparatyki organicznej” Wydawnictwa

Naukowe Akademii Pedagogicznej, Kraków 2005.

Politechnika Gdaoska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”

3

CHEMIA, J. Szczygelska-Tao

2. Przebieg dwiczenia

L.p.

Zadanie

1.

Sprawdzenie znajomości teoretycznej metod rozdzielania różnych substancji chemicznych oraz
zasad strącania trudno rozpuszczalnych osadów

2.

Wprowadzenie prowadzącego, informacja o warunkach bezpieczeostwa, przydzielenie
określonych zadao podgrupom studentów

3.

Realizacja zadao zgodnie z instrukcją do dwiczenia i podanymi uszczegółowieniami

4.

Sprawdzenie uzyskanych wyników i dyskusja

UWAGI!

2. Wprowadzenie do dwiczenia

Wstęp teoretyczny

Rozdzielanie substancji

W przyrodzie i w życiu codziennym rzadko spotykamy się z pojedynczymi substancjami chemicznymi.

Przykładem mieszaniny jest mleko, herbata z cukrem, woda morska, powietrze itd.

Rozdzielanie substancji jest jednym z najważniejszych problemów w pracy laboratoryjnej. Problem ten

ma istotne znaczenie zarówno dla preparatyki, jak i dla analizy chemicznej. Dlatego niezbędne jest

poznanie podstawowych metod rozdzielania substancji. W większości wykorzystuje się różnice

właściwości chemicznych i fizycznych rozdzielanych indywiduów chemicznych w celu zagęszczenia

poszczególnych składników układu. Możliwe są następujące rodzaje mieszanin:

1. ciało stałe – ciecz,

2. ciało stałe - gaz,

3. ciało stałe - ciało stałe,

4. ciecz - ciecz,

5. ciecz - gaz,

6. mieszanina gazów.

Układy te mogą składad się z jednej lub wielu faz. Rozdzielanie układów ciało stałe – gaz i ciecz - gaz na

ogół nie sprawia trudności, gdyż często rozdział taki następuje samorzutnie. Wyjątek stanowią ciała

stałe o dużej powierzchni ponieważ może nastąpid adsorpcja gazu, lub takie układy ciecz - gaz, w

których tworzy się aerozol. W praktyce laboratoryjnej najczęściej spotykanym układem jest układ ciało

stałe - ciecz. Rozdzielanie takiego układu można prowadzid stosując następujące metody:

1. odparowanie składnika ciekłego

2. odsączenie lub odwirowanie składnika stałego

Politechnika Gdaoska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”

4

CHEMIA, J. Szczygelska-Tao

3. dekantacja cieczy znad osadu.

W przypadku układu ciecz - ciecz, gdy ciecze nie mieszają się ze sobą, rozdzielenie jest proste i można

to wykonad przy pomocy rozdzielacza. W przypadku jednofazowego układu mieszających się ze sobą

cieczy rozdzielanie bywa kłopotliwe, ale jest możliwe przy pomocy destylacji frakcjonowanej pod

warunkiem, że nie tworzy się mieszanina azeotropowa. Rozdzielanie układu ciało stałe - ciało stałe

może byd dokonane różnymi metodami przy wykorzystaniu odmiennych właściwości składników

mieszaniny. Najczęściej stosowanymi metodami są: sublimacja, flotacja, sedymentacja, metody

wykorzystujące różnice we właściwościach magnetycznych, metody chromatograficzne lub metody

chemiczne.

Sublimacja

Sublimacja jest metodą, za pomocą której można wyodrębnid i oczyścid stałe substancje organiczne.

Sublimacja jest procesem, który polega na przejściu określonej substancji chemicznej ze stanu stałego

w stan gazowy w procesie ogrzewania. Po oziębieniu pary przechodzą w fazę stałą pomijając stan

cieczy. Proces sublimacji wykorzystuje się m. in. do wyizolowania substancji z produktów roślinnych.

Na rysunku przedstawiony został aparat do sublimacji. Woda jako medium chłodzące krąży w układzie

co

pozwala

sublimowanej

substancji

osadzad

się

na

nim

po

ochłodzeniu.

Po raz pierwszy najdokładniej proces ten opisał nieznany alchemik średniowieczny w XII w. W

następnych wiekach sublimacja stała się procesem powszechnie stosowanym w laboratoriach

chemicznych.

W procesie sublimacji pary substancji kondensując się, układają się w regularną sied krystaliczną -

sublimat. Procesowi temu można poddad większośd substancji, które charakteryzują się określoną

prężnością pary, zwaną prężnością sublimacji. Jest ona uzależniona od ciśnienia zewnętrznego oraz

temperatury. Sublimacji ulegają substancje wykazujące dużą prężnośd pary w temperaturze niższej od

1

. Dopływ wody chłodzącej

2. Odpływ wody chłodzącej
3. Połączenie z pompą próżniową
4. Komora sublimacyjna
5. Zestalona substancja
6. Sublimowana substancja
7. Zewnętrzne źródło ciepła

Politechnika Gdaoska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”

5

CHEMIA, J. Szczygelska-Tao

ich temperatury topnienia. Proces sublimacji wykorzystuje się m. in. do wyizolowania substancji z

produktów roślinnych. Sublimację wykorzystuje się w laboratoriach i w przemyśle do oczyszczania lub

wydzielania z mieszanin substancji, takich jak: jod, kamfora, salmiak, kwas bursztynowy, kwas

salicylowy, naftalen, antracen i inne.

W trakcie dwiczeo wykonamy najprostszą wersję otrzymywania monokryształów ze składnika

obecnego w fazie gazowej przez sublimację – resublimację.

Filtracja

Filtracja polega na przelewaniu mieszaniny niejednorodnej (cieczy i ciała stałego) przez warstwę

filtrującą, którą może byd sączek wykonany z bibuły i umiejscowiony na szklanym lejku. Proces

przedstawiony został na rysunku. Ciało stałe pozostaje na sączku, a klarowna ciecz (przesącz) spływa

do naczynia znajdującego się pod lejkiem. Sączek powinien szczelnie przylegad do ścianek lejka i nie

wystawad poza jego krawędzie. Nóżka lejka powinna lekko dotykad ścianki zlewki, do której spływa

przesącz.

Często filtrację można zastąpid poprzez dekantację cieczy z nad osadu. Oddzielenie ciała stałego

(osadu) od cieczy następuje poprzez zlanie klarownej cieczy z nad osadu. Często dekantacja

poprzedzona jest procesem sedymentacji. Zlewanie cieczy należy przeprowadzad ostrożnie i po

bagietce. Przykładem filtracji jest rozdzielenie mieszaniny niejednorodnej zawierającej na przykład

drobiny kredy zawieszone w wodzie. Oddzielenie ciała stałego od cieczy można dokonad na drodze

wirowania. Przykładem może byd również zawiesina kredy w wodzie. Wirowanie odbywa się w

wirówkach. W wyniku oddziaływania siły odśrodkowej zawiesina kredy zostaje przemieszczona w

kierunku dna naczynia. Po odwirowaniu, ciecz należy zdekantowad a osad usunąd z dna naczynia.

Politechnika Gdaoska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”

6

CHEMIA, J. Szczygelska-Tao

Destylacja

Metoda ta jest używana do oczyszczania albo rozdzielania substancji ciekłych. Destylacja opiera się na

wykorzystaniu różnicy temperatur wrzenia cieczy rozdzielanych lub substancji ciekłej i zanieczyszczeo

(w przypadku stosowania tej metody do oczyszczania). Ciecz bardziej lotna ulega przemianie w parę, a

następnie jest skraplana. Związki nielotne pozostają w postaci ciekłej. W szczególnych przypadkach

powstają roztwory, których nie da się rozdzielid przy pomocy destylacji, są to tzw. roztwory

azeotropowe. Wydajnośd tej metody rozdzielania mieszanin jest uzależniona od specyfiki aparatury,

szybkości zachodzącego procesu oraz wielu innych czynników. Temperatura wrzenia zależy ściśle od

panującego ciśnienia zewnętrznego, jest właściwością fizyczną charakterystyczną dla określonej

substancji. Dokładny pomiar temperatury wrzenia przeprowadza się w ebuliometrze, zazwyczaj

temperatury wrzenia zmierzona poprzez umieszczenie termometru w cieczy różni się od wartości

tablicowej. Jeżeli w wyniku destylacji chce się zebrad daną frakcję należy znad zakres temperatury

wrzenia. Im mniejszy jest ten zakres, tym substancja ciekła będzie czystsza. Stała temperatura wrzenia

świadczy o braku zanieczyszczeo. W praktyce jednak zawsze mamy do czynienia z przedziałem

temperatury wrzenia.

Z uwagi na palnośd, toksycznośd a nawet wybuchowośd substancji chemicznych, bardzo ważne jest

zachowanie bezpieczeostwa podczas przeprowadzenia procesu destylacji. Bezpośrednie ogrzewanie

ciekłej substancji w kolbie może doprowadzid do przegrzania miejscowego (wskutek

nierównomiernego ogrzewania), co powoduje pękniecie naczynia, a następnie do wywołania pożaru.

Aby zapobiec takiemu zdarzeniu stosuje się odpowiednio dobrane zależnie od wartości temperatury

wrzenia chłodnice oraz kamyczki wrzenne (stanowią je niewielkie kawałki fajansu albo porowatej

porcelany).

Często stosowaną techniką jest także destylacja pod zmniejszonym ciśnieniem. Zmiana warunków

destylacji pozwala na rozdzielenie substancji ciekłych, które w normalnych warunkach są wybuchowe

albo rozkładają się w temperaturze wrzenia bądź niższej.

Politechnika Gdaoska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”

7

CHEMIA, J. Szczygelska-Tao

Krystalizacja

Stałe związki organiczne, bezpośrednio wydzielone w reakcji, nie są zazwyczaj czyste, lecz zawierają

niewielkie ilości innych związków (tzw. zanieczyszczeo) powstających jednocześnie z pożądanym

produktem reakcji. Oczyszcza się je zazwyczaj przez krystalizację z odpowiedniego rozpuszczalnika lub

z mieszaniny rozpuszczalników. Operacja ta polega z reguły na rozpuszczeniu w podwyższonej

temperaturze (zwykle w temperaturze wrzenia) zanieczyszczonego związku w odpowiednio

dobranym rozpuszczalniku, oddzieleniu od gorącego roztworu nierozpuszczonych zanieczyszczeo

(jeśli takie są) i ochłodzeniu roztworu. W niskiej temperaturze roztwór staje się przesycony - wytrąca

się z niego częśd rozpuszczonych na gorąco kryształów, przede wszystkim związku głównego a

zanieczyszczenia pozostają w roztworze. Należy jednak pamiętad, że bezpośrednia krystalizacja

surowego produktu reakcji nie zawsze jest wskazana, gdyż niektóre zanieczyszczenia mogą opóźniad

krystalizację, a nawet czasem całkowicie uniemożliwid tworzenie się kryształów; ponadto krystalizacja

może w tych warunkach prowadzid do dużych strat substancji oczyszczanej.

Oczyszczanie substancji stałych przez krystalizację oparte jest na różnicy ich rozpuszczalności w

odpowiednim rozpuszczalniku lub w mieszaninie rozpuszczalników.

Wyróżnid można dwie metody zatężania roztworów:

1. Ochładzanie - powoduje zmniejszenie rozpuszczalności

2. Odparowywanie rozpuszczalnika

Zwykle proces krystalizacji przebiega w trzech częściach zwanych fazami:

2. kolba
3. nasadka destylacyjna
4.termometr,
5. chłodnica,
6. oliwka wlotowa wody,
7. oliwka wylotowa wody,
8. odbieralnik,
9. oliwka próżniowa (gazu
obojętnego),
10. łącznik destylacyjny

Politechnika Gdaoska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”

8

CHEMIA, J. Szczygelska-Tao



pierwsza to nukleacja - powstawanie zarodków krystalizacji, czyli miejsc, od których kryształy

zaczynają powstawad



druga to swobodny wzrost pojedynczych kryształów zwany propagacją krystalizacji



trzecia faza to zlepianie się pojedynczych kryształów w większe struktury i powstawanie tzw.

mikrostruktury krystalicznej.

Krystalizacja z fazy ciekłej

Krystalizacja z fazy ciekłej jest powszechnie występującym zjawiskiem w naturze. Większośd związków

chemicznych ma ściśle określoną temperaturę, w której ulega krystalizacji. W przypadku mieszanin

temperatura krystalizacji zależy od składu mieszaniny.

Krystalizacja z fazy ciekłej ma ogromne znaczenie technologiczne przy obróbce cieplnej takich

materiałów jak metale, tworzywa sztuczne, sztuczne i naturalne włókna, oraz szkło.

Krystalizacja z roztworu

Proces krystalizacji z roztworu przeprowadza się zwykle w celu wyodrębnienia i oczyszczenia

wybranego związku chemicznego. Każdy układ rozpuszczalnik - związek chemiczny ma pewne

graniczne stężenie, zwane stężeniem nasycenia, od którego rozpoczyna się krystalizacja. Stężenie to z

reguły maleje ze spadkiem temperatury. Krystalizację z roztworu przeprowadza się poprzez

schłodzenie roztworu lub odparowanie rozpuszczalnika. Można też przeprowadzad krystalizację

dodając stopniowo do roztworu ciecz, w której nie rozpuszcza się jeden z jego składników.

Strącanie i rozdzielanie osadów

Reakcje strącania osadów polegają na tworzeniu trudno rozpuszczalnych związków w środowisku

wodnym. Zachodzą one pomiędzy jednym lub wieloma składnikami roztworu a odczynnikiem

strącającym. Po procesie strącania powstaje układ, który składa się z fazy stałej i nasyconego roztworu

zawierającego pewną ilośd jonów trudno rozpuszczalnego związku.

Po wytrąceniu osadu trudno rozpuszczalnego związku A

n

B

m

, pomiędzy roztworem nasyconym a

osadem ustali się stan równowagi dynamicznej, którą możemy wyrazid następująco:

A

n

B

m

= nA

m+

+ mB

n-

Stan równowagi takiego układu zwykle opisuje się, wykorzystując pojęcie iloczynu rozpuszczalności.

Iloczyn rozpuszczalności jest wielkością charakteryzującą tworzenie się osadów trudno

rozpuszczalnych soli AB, znajdujących się w stanie równowagi z jonami A

+

i B¯, pochodzącymi z

dysocjacji tej soli. Równowagi odwracalnych reakcji tworzenia i dysocjacji trudno rozpuszczalnych

związków przebiegających zgodnie z równaniem:

Politechnika Gdaoska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”

9

CHEMIA, J. Szczygelska-Tao

M

+

+ A¯ MA (↓)

można opisad za pomocą stałych równowagi. Stała K

so

nazywana jest iloczynem rozpuszczalności.

Przyjmując wartośd [AB] jako stałą (osad stanowi fazę stałą), wzór na iloczyn rozpuszczalności

upraszcza się do postaci:

K

so

= [M

+

] [A

¯

]

Iloczyny rozpuszczalności są wielkościami stałymi dla danego rozpuszczalnika i określonej

temperatury.

W przypadku reakcji typu:

mA

n+

+ nB

m-

A

m

B

n

(↓)

iloczyn rozpuszczalności trudno rozpuszczalnego związku wyraża się wzorem:

K

so

= [A

n+

]

m

[B

m-

]

n

Ze wzoru tego można korzystad charakteryzując roztwory trudno rozpuszczalnych substancji o niskiej

sile jonowej, ponieważ współczynniki aktywności jonów są bliskie wartości 1. Jeżeli jednak reakcja

tworzenia trudno rozpuszczalnego osadu zachodzi w roztworze o wysokiej sile jonowej (zawierającym

obce jony o znacznym stężeniu molowym), należy wówczas posługiwad się termodynamicznym

(aktywnościowym) iloczynem rozpuszczalności

K

so

a

= [A

n+

]

m

[B

m-

]

n

f

A+

m

f

B-

n

Rozpuszczalnośd substancji trudno rozpuszczalnych może byd określona nie tylko za pomocą

iloczynu rozpuszczalności (K

so

), ale również za pomocą rozpuszczalności (R), którą podaje się

zazwyczaj w g/dm

3

.

Wnioski:

1. strącanie osadu soli trudno rozpuszczalnych zaczyna się po przekroczeniu takich stężeo jonów,

których iloczyn ma wartośd K

so

tej soli

2. jeżeli w roztworze obecne są różne jony tworzące trudno rozpuszczalne osady z tym samym

czynnikiem strącającym, to w pierwszej kolejności strąca się sól, której iloczyn rozpuszczalności

jest najmniejszy, a następne sole strącają się w kolejności wzrastających wartości K

so

3. zmiana stężenia jednego z jonów pozostającym w równowadze z osadem powoduje

odpowiednią zmianę stężenia drugiego jonu, aby ich iloczyn pozostał stały

4. wzrost siły jonowej wynikający z obecności elektrolitów nie mających jonów wspólnych z

osadem powoduje wzrost stężenia jonów A

n+

i B

m-

, czyli wzrost rozpuszczalności.

Politechnika Gdaoska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”

10

CHEMIA, J. Szczygelska-Tao

W przypadku porównywania rozpuszczalności czy przewidywania kolejności wytrącania związków

różnych typów konieczne jest przeprowadzenie odpowiednich obliczeo.

Reakcje strącania trudno rozpuszczalnych osadów wykorzystuje się w analizie chemicznej do

rozdzielania jonów, oznaczania stężenia metodami wagowymi lub miareczkowymi strąceniowymi.

Warunkiem przeprowadzenia strąceniowego miareczkowania oznaczanego jonu jest powstawanie

trudno rozpuszczalnego związku oznaczanego składnika z dodawanym z biurety odczynnikiem oraz

możliwośd wyznaczenia punktu koocowego miareczkowania. Największe znaczenia wśród

miareczkowao strąceniowych ma oznaczanie jonów Cl

-

lub Ag

+

za pomocą mianowanych roztworów

odpowiednio AgNO

3

lub NaCl.

CZĘŚD PRAKTYCZNA

Ćwiczenie 2: Sublimacja kofeiny z kawy (teofiliny z herbaty i teobrominy z kakao)

Kofeina: R

1

= R

2

= R

3

= CH

3

Teobromina: R

1

= H, R

2

= R

3

= CH

3

Teofilina: R

1

= R

2

= CH

3

, R

3

= H

NAZWA

R

1

R

2

R

3

NOMENKLATURA IUPAC

WYSTĘPOWANIE

KOFEINA

CH

3

CH

3

CH

3

1,3,7-trimetylo-1H-puryno-
2,6(3H,7H)-dion

Kawa, guarana,
yerba mate,
herbata

TEOBROMINA

H

CH

3

CH

3

3,7-dihydro-3,7-dimetylo-1H-
puryno-2,6-dion

czekolada, yerba
mate

TEOFILINA

CH

3

CH

3

H

1,3-dimetylo-7H-puryno-2,6-
dion

herbata

KSANTYNA

H

H

H

3,7-dihydro-puryno-2,6-dion

rośliny, zwierzęta

Aparatura i szkło: parowniczka, krążek bibuły filtracyjnej, lejek, wata.

Odczynniki: kawa, herbata, kakao.

Politechnika Gdaoska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”

11

CHEMIA, J. Szczygelska-Tao

Parowniczkę, w której znajduje się kawa (herbata, kakao) przykryd krążkiem bibuły filtracyjnej, a

następnie lejkiem, tak by brzegi jego wychodziły poza brzegi parowniczki. Lejek obłożyd wilgotną watą.

Cały zestaw wolno ogrzewad przy pomocy palnika. Substancje wyizolowane z produktów poddanych

procesowi sublimacji krystalizują na powierzchni bibuły filtracyjnej. Są to kofeina, teofilina i

teobromina (pochodne ksantyny).

Ćwiczenie 2: Oczyszczanie jodu przez sublimację.

Aparatura i szkło: kolba okrągłodenna o pojemności 100 ml, zlewka.
Odczynniki: jod zanieczyszczony piaskiem.

Odważyd 1g zanieczyszczonego jodu i umieścid próbkę w czystej zlewce. Na zlewce ustawid kolbę

okrągłodenną z kilkoma kawałkami pokruszonego lodu. Cały zestaw ogrzewad w łaźni piaskowej

płomieniem palnika aż do pojawienia się fioletowych par jodu. Zaobserwowad zachodzące zjawisko.

Wysublimowany jod znajduje się na powierzchni kolby. Jod zebrad z kolby za pomocą metalowej

łopatki na szkiełko zegarkowe.

Ćwiczenie 3: Zastosowanie sublimacji do hodowli monokryształów.

Bezwodnik ftalowy jest to związek organiczny, bezwodnik kwasu ftalowego

Właściwości fizyczne: białe, krystaliczne igły, dobrze rozpuszczalny w rozpuszczalnikach organicznych

(alkohol etylowy, eter etylowy), nierozpuszczalny w wodzie. Poniżej temperatury wrzenia (285

o

C)

ulega sublimacji.

Zastosowanie: substrat do produkcji wypełniaczy do polimerów, barwników oraz plastyfikatorów.

a) Otrzymywanie kryształów bezwodnika ftalowego

Bezwodnik ftalowy (10 g) umieszczamy na dnie zlewki, którą przykrywamy przekłutą w wielu

miejscach bibułą filtracyjną. Całośd nakrywamy odwróconą drugą zlewką. Ogrzewamy dolną zlewkę od

dołu na płytce za pomocą palnika gazowego. Po pewnym czasie na bibule filtracyjnej zaobserwujemy

kryształy bezwodnika ftalowego.

b) Otrzymywanie kryształów siarki ze stopu
W parowniczce ogrzad sproszkowaną siarkę (10 g) do stopienia. Nie należy zbytnio przekraczad

temperatury topnienia (115ºC)! Odstawiamy palnik i czekamy do uformowania na powierzchni

„skorupy” kryształów. Następnie przebijamy tę warstwę bagietką i szybko wylewamy stopioną siarkę z

Politechnika Gdaoska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”

12

CHEMIA, J. Szczygelska-Tao

parowniczki. Po usunięciu wierzchniej „pokrywy” obserwujemy stosunkowo dobrze uformowane

monokryształy wyrastające z dna parowniczki.

Ćwiczenie 4: Rozdzielenie soli ołowiu(II) i srebra(I)

Odczynniki i sprzęt laboratoryjny:

Azotan ołowiu(II) Pb(NO

3

)

2

, azotan srebra AgNO

3

, 2M kwas solny HCl, 2M kwas azotowy HNO

3

, 2M

roztwór amoniaku NH

3

aq, roztwór jodku potasu KI; zlewki o objętości 100 ml, 250 ml, probówki,

zestaw do sączenia.

Mieszaninę soli 2,4 g Pb(NO

3

)

2

i 0,8 g AgNO

3

umieścid w zlewce o poj. 100 ml i rozpuścid w 15 ml wody

destylowanej. Do otrzymanego roztworu dodad 6 ml 2M HCl, zawartośd zlewki ogrzad do wrzenia i

szybko przesączyd do suchej zlewki przez podgrzany lejek. Osad AgCl przemyd na sączku gorącą wodą i

wysuszyd. Osad AgCl ciemnieje pod wpływem światła z powodu powstającego wolnego srebra

(reakcja fotochemiczna).

Wykrywanie AgCl.

Przenieśd bagietką małą ilośd osadu AgCl do probówki i rozpuścid w roztworze amoniaku.

AgCl + 2NH

3

→*Ag(NH

3

)

2

]Cl

Z roztworu chlorku diaminasrebra(I) można wytrącid z powrotem chlorek srebra w reakcji z kwasem

azotowym

[Ag(NH

3

)

2

]Cl + HNO

3

→ AgCl + NH

4

NO

3

PbCl

2

nie rozpuszcza się w amoniaku.

Wykrywanie PbCl

2

Kilka kropli przesączu otrzymanego po oddzieleniu AgCl przenieśd do probówki i rozcieoczyd 5 ml

wody destylowanej, wymieszad i dodad ok.0,5 ml roztworu KI. Osad jodku ołowiu(II) PbI

2

posiada

intensywnie żółte zabarwienie i rozpuszcza się po ogrzaniu probówki płomieniem palnika. Po

schłodzeniu powstają ponownie kryształy PbI

2

. Osad jodku srebra AgI posiada jasnożółte zabarwienie,

ciemnieje na świetle oraz praktycznie nie rozpuszcza się w gorącej wodzie.

Politechnika Gdaoska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”

13

CHEMIA, J. Szczygelska-Tao

Ćwiczenie 5: Oddzielenie niklu od żelaza w obecności winianów

Nie jest możliwe bezpośrednie strącenie jonów niklu przy pomocy dimetyloglioksymu w obecności

jonów żelaza(III), ponieważ przy wartościach pH ilościowego strącania się dimetyloglioksymianu niklu

w środowisku amoniakalnym wydzielają się jony żelaza w postaci wodorotlenku żelaza Fe(OH)

3

.

Dodanie kwasu winowego do badanego roztworu przeprowadza jony żelaza w rozpuszczalny

kompleks winianowy trwały w środowisku amoniakalnym. Zachodzi reakcja maskowania jonów

żelaza(III). Strącona w tych warunkach sól niklu nie jest zanieczyszczona żelazem.

Sposób wykonania

Badany kwaśny roztwór zawierający sole niklu i żelaza (III), rozcieoczyd wodą do 150 ml objętości,

dodad 2 g kwasu winowego i ogrzad roztwór do około 70ºC. Do klarownego roztworu dodad

alkoholowy roztwór dimetyloglioksymu i amoniaku. Osad odsączyd i przemyd.

Ćwiczenie 6: Oddzielanie żelaza (III) od manganu (II) za pomocą zawiesiny ZnO

Roztwór wodny pozostający w równowadze z zawiesiną tlenku cynku ma pH około 5,5. W obecności

zawiesiny ZnO, żelazo(III) przechodzi do fazy stałej jako wodorotlenek Fe(OH)

3

, a mangan(II) pozostaje

w roztworze w postaci jonów Mn

2+

.

Sposób wykonania

Kwaśny roztwór zawierający jony Fe

3+

i Mn

2+

, doprowadzid do pH 2-3 za pomocą rozcieoczonego

roztworu NaOH. Dodawad małymi porcjami zawiesiną tlenku cynku do momentu aż dodana porcja

przestanie w całości rozpuszczad się. Ogrzewad roztwór z zawiesiną w temp. 70-80 ºC w ciągu około 20

min. Odsączyd osad i przemyd go gorącą wodą. Oddzielony osad zawiera żelazo(III), które można

oznaczad miareczkowo lub kolorymetrycznie po rozpuszczeniu osadu w odpowiednim kwasie.

Ćwiczenie 7: Oznaczanie chlorków metodą argentometrycznego miareczkowania (metoda

Mohra)

Chlorki miareczkuje się mianowanym roztworem azotanu srebra AgNO

3

wobec chromianu potasu

K

2

CrO

4

jako wskaźnika w środowisku o pH 6,5-10. W roztworze obojętnym lub słabo zasadowym

azotan srebra strąca najpierw biały osad chlorku srebra i po całkowitym strąceniu jonów chlorkowych,

jon srebrowy Ag

+

reaguje z chromianem potasu, wytrącając czerwonobrunatny osad chromianu

srebra:

Ag

+

+ Cl

-

→

AgCl ↓

Politechnika Gdaoska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”

14

CHEMIA, J. Szczygelska-Tao

biały osad

2Ag

+

+ CrO

4

2-

→

Ag

2

CrO

4

↓

czerwony osad

(roztwór ma zabarwienie brunatne)

Zmiana zabarwienia z białego na żółtobrunatne świadczy o całkowitym zmiareczkowaniu jonów

chlorkowych.

Metoda Mohra polega na bezpośrednim miareczkowaniu obojętnego roztworu zawierającego chlorki

mianowanym roztworem AgNO

3

w obecności jonów chromianowych. Dodawany azotan srebra strąca

trudno rozpuszczalny osad chlorku srebra AgCl. W koocu miareczkowania, gdy stężenie jonów Ag

+

w

roztworze stanie się odpowiednio wysokie, zaczyna się wytrącad brunatno-czerwony osad chromianu

srebra i pojawia się brunatne zabarwienie pochodzące od Ag

2

CrO

4

, które wskazuje na koniec

miareczkowania.

Sposób wykonania:

Roztwór badany znajdujący się w kolbie stożkowej o pojemności 250 ml, zawierający około 70-100 mg

jonów chlorkowych, doprowadzid do odczynu obojętnego i rozcieoczyd wodą do około 100 ml. Dodad

1 ml 5% roztworu K

2

CrO

4

i miareczkowad 0,1M roztworem AgNO

3

, dobrze mieszając zawartośd kolby,

do wystąpienia zawiesiny o brunatnej barwie. Oznaczoną zawartośd chlorków (w molach) obliczyd ze

wzoru:

x= υ·C

M

gdzie: υ, C

M

- objętośd (ml) i stężenie molowe roztworu AgNO

3

Metodą Mohra można miareczkowad roztwory chlorków o pH 6,5-10,5. Chromian srebra, jako sól

słabego kwasu, rozpuszcza się w kwaśnym roztworze. W środowisku alkalicznym (pH>10,5) chromian

srebra przechodzi w trudniej rozpuszczalny tlenek Ag

2

O. Jeśli roztwór wyjściowy jest kwaśny to

zobojętnia się go najpierw wodorotlenkiem sodu wobec fenoloftaleiny, a następnie dodaje się

rozcieoczonego kwasu octowego do odbarwienia się roztworu. Oznaczaniu chlorków metodą Mohra

mogą przeszkadzad jony węglanowe, fosforanowe oraz inne aniony, które z jonami Ag

+

tworzą trudno

rozpuszczalne związki.

Metodą Mohra można oznaczad również jony bromkowe.