background image

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 

background image

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.  
 

 

 

background image

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 

background image

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 

 

background image

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. 

background image

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. 

background image

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  

 

background image

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

= 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  ,  pochodzącymi  z 

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

związków przebiegających zgodnie z równaniem:  

background image

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+

 B

m-

czyli wzrost rozpuszczalności. 

background image

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

R

R

NOMENKLATURA IUPAC 

WYSTĘPOWANIE 

KOFEINA 

CH

CH

CH

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

Kawa, guarana, 
yerba mate, 
herbata 

TEOBROMINA 

CH

CH

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

czekolada, yerba 
mate 

TEOFILINA 

CH

3

  CH

3

 

1,3-dimetylo-7H-puryno-2,6-
dion 

herbata 

KSANTYNA 

3,7-dihydro-puryno-2,6-dion 

rośliny, zwierzęta 

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

 

Odczynniki: kawa, herbata, kakao. 

background image

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 

background image

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. 

background image

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

wobec  chromianu  potasu 

K

2

CrO

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 ↓  

background image

Politechnika Gdaoska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA” 

14

 

CHEMIA, J. Szczygelska-Tao 

biały osad  

2Ag

+

 

+ CrO

4

2-

 

 

Ag

2

CrO

↓  

           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

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.