Ćwiczenie Nr 6

Temat ćwiczenia: Alkacymetria

1. Cel ćwiczenia
   
   Otrzymanie 0,1M roztworu kwasu solnego i mianowanie go za pomocą węglanu sodowego. Oznaczanie wodorotlenku sodu zmianowanym roztworem kwasu solnego.
   
   
   
   

2. Opis wykonanych eksperymentów/metodyka badań
   
   W celu wykonania ćwiczenia używamy stężonego kwasu solnego (36%), roztworu wodorotlenku sodu i węglanu sodowego. Eksperyment polegał na początkowym otrzymaniu 0.1M roztworu HCl. W tym celu pod dygestorium odmierzamy 8,51 cm³ stężonego kwasu solnego, a następnie wlewamy go do kolby miarowej o pojemności 1 dm³ i uzupełniamy wodą destylowaną. Krokiem następnym było zmianowanie otrzymanego roztworu kwasu solnego roztworem węglanu sodowego. W celu sporządzenia 0,05M roztworu węglanu sodowego w naczynku odważamy 1,3252 g soli, rozpuszczamy w niewielkiej ilości wody, przenosimy do kolby miarowej o poj. 250 cm³ i uzupełniamy kolbę wodą destylowaną do kreski. Następnie odmierzamy trzykrotnie 25 cm³ otrzymanego roztworu i umieszczono w trzech kolbach stożkowych erlenmajerkach. Do każdej z nich wlewamy po 3 krople oranżu metylowego.
   Kolejno za pomocą biurety miareczkujemy roztworem HCl aż do zmiany barwy z żółtej na czerwoną. Do zabarwienia potrzebne było 25 cm^3. Ostatnią częścią ćwiczenia było oznaczenie wodorotlenku sodu. W tym celu do 3 kolb o poj. 100 cm³ wlewamy 5 cm³ NaOH i uzupełniamy wodą destylowaną o 20cm³ , zabarwiamy każdy z osobna 3 kroplami fenoloftaleiny, a następnie miareczkujemy kwasem solnym aż do odbarwienia się roztworu. Do odbarwienia potrzeba było 55,5 cm³ HCl.
   
   
   

Obliczenia:

Ilość potrzebnego HCl do sporządzenia 0,1M roztworu:

Dane:

V_r=1dm³

Cm=0,1

Cp=36%

d=1,19g/cm³

1 mol _ 36,46 g

0,1 mol _ x

x=3,646g (Hcl)

1,19g _ 1 cm³

3,64 g _ y

y=3,064 cm³

3,064 cm³ _ 0,36

x cm³ _ 1,0

x= 3,064/0,36= 8,51 cm³

Ilość potrzebnego Na₂CO₃ do sporządzenia 0,05M roztworu:

Cm=0.05M

V=0,25dm³

M_na2CO3=106g

1 dm³ _ 10 cm³

0,25 dm³ _ 250 cm³

250 cm³= V₁ Na₂CO₃

0,05 M= Cm₁ Na₂CO₃

0,05 mola Na₂CO₃ _ 1 dm³

x _ 0,25 dm³

x=0,05 *0,25/1=0,01 dm³

M_na2CO3= 106 g/ mol

m=x * M= 1,3252 g

3. Wyniki przeprowadzonych badań
   
   Eksperyment 1:
   
   Na₂CO₃ + 2 HCl -> 2NaCl + H₂O + CO₂
   
   I próba – 27 cm³ HCl
   II próba – 13 cm³ HCl (wynik nie właściwy)
   III próba – 23 cm³ HCl

   Średnia uzyskanych wyników to : 25 cm³
   
   Obserwacje : zmiana barwy z żółtej na czerwoną.

Obliczenia:

1 mol Na₂CO_{3 __} 2 mol HCl

0,0125 mol Na₂CO₃ __ x mol HCl

x= (0,0125 mol * 2 mol) /1mol = 0,0025 mol HCl

x= 0,0025 mol HCl

Cm_HCl= 0,0025 mola / 0,0250 cm³= 0,1 M

Tak otrzymany wynik stężenia średniego porównujemy z wynikiem teoretycznym:

C_{mol HCl} (T) ~ C_{mol HCl} (Śr)

0,1 mol/ dm³ = 0,1 mol/ dm³

Eksperyment 2:

NaOH + HCl -> NaCl + H₂O

I próba – 61 cm³ HCl
II próba – 83 cm³ HCl (przemiareczkowane)
III próba – 50 cm³ HCl

Średnia wyników to: 55,5 cm³

Obserwacje: odbarwienie malinowego roztworu.

Obliczenie m_NaOH

V_HCl=55,5cm³

Cm_HCl=0,1

Cm=n/v

Cm*v=n

n= 0,1 mola* 0,0555dm³=5,55*10^-3 mola

m_NaOH= 40g/mol*0,00555 mola= 0,2220 g

Dyskusja oraz wnioski:

W wyniku przeprowadzonych eksperymentów udowodniono skuteczność działania węglanu sodowego w mianowaniu roztworu kwasu solnego. Dwie z trzech wykonanych próbek okazały się poprawnie wykonane, jedna próba została źle wykonana. Zaobserwowano zmianę barwy wskaźnika. Także kolejna część ćwiczenia zakończyła się powodzeniem. Poprawnie oznaczono roztwór wodorotlenku sodu kwasem solnym. Zaobserwowano odbarwienie roztworu.

Alkacymetria jest jednym z ważniejszych działów analizy miareczkowej, zwanej też analiza objętościową, w którym ustala się dokładne stężenie kwasów lub zasad poprzez miareczkowanie roztworów z użyciem odpowiednio zasad lub kwasów. W trakcie miareczkowania alkacymetrycznego zachodzi reakcja zobojętniania, która prowadzi do zmian pH mieszaniny. Zmiany te rejestruje się z użyciem chemicznych wskaźników pH lub pH-metrów.

Metody alkacymetryczne stosuje się powszechnie do oznaczania kwasów i zasad, zarówno organicznych jak i nieorganicznych. Metodę tę cechuje szybkość i prostota wykonania. Alkacymetria stanowi podstawę kontroli analitycznej produkcji kwasu siarkowego, azotowego, fosforowego, wodorotlenku sodu i innych produktów wielkoprzemysłowych. Wiele materiałów ze względu na późniejsze zastosowanie nie może zawierać kwaśnych składników. Oznaczanie ich metodami alkalimetrycznymi pozwala wydać opinię, czy dany produkt nadaje się do określonego zastosowania.