Wydział Budownictwa i Architektury

Katedra Inżynierii Sanitarnej

Zespół Inżynierii Sanitarnej i Systemów Ochrony Środowiska

Kierunek studiów:	Budownictwo
Rok akademicki:	2010/2011
Nazwa przedmiotu:	Chemia Budowlana
Tytuł ćwiczenia:	Oznaczanie zawartości wapna czynnego w wapnie budowlanym.
Data wykonania:	20.10.2010
Skład zespołu z podpisami osób wykonujących ćwiczenie:	Sprawozdanie opracowane przez:
	Katarzyna Smentek Grzegorz Skorupiński
	Członkowie zespołu:
	Martyna Srokowska Mateusz Stefański

lista sprawdzająca

Nr.		TAK/NIE^*
	Sprawozdanie zostało wydrukowane z ponumerowanymi stronami.
	Po wydrukowaniu sprawozdanie zostało przeczytane.
	Do sprawozdania dołączono jego poprzednią wersję z zaznaczonymi, przez prowadzącego, błędami.
	Wszystkie zawarte w sprawozdaniu informacje dotyczą tego ćwiczenia, które wymienianie jest na stronie tytułowej.
	Zamieszczono wykaz źródeł i materiałów, które stanowiły źródło treści zamieszczonych w sprawozdaniu
	Fragmenty cytowane – w tym z innych sprawozdań – zostały zaznaczone z podaniem źródła i autora oryginalnej treści
	W powielanych fragmentach sprawozdania poprawione zostały, zaznaczane wcześniej przez prowadzącego, błędy.
	Strona tytułowa zawiera komplet informacji.
	Na stronie tytułowej znajduje się lista i podpisy osób wykonujących to ćwiczenie
	Znana jest mi treść instrukcji dotyczącej tego ćwiczenia i określony w niej zakres opracowania wyników i wniosków.
	Sprawozdanie zawiera krótki wstęp z podstawowymi informacjami dotyczącymi badanego procesu i syntetyczny opis wykonania ćwiczenia.
	W sprawozdaniu podano wyniki własnych pomiarów i sprawdzono ich zgodność z notatkami z zajęć.
	W sprawozdaniu umieszczono wszystkie dane i wielkości pomierzone.
	Zakres wykonanych przeliczeń jest zgodny z instrukcją
	Sprawozdanie zawiera, czytelnie zebrane, wyniki wszystkich wymaganych przeliczeń (zgodnie z instrukcją)
	Sprawozdanie zawiera wszystkie wymagane wykresy (zgodnie z instrukcją)
	Zakres wniosków jest zgodny z wymaganiami podanymi w instrukcji

^*wpisać odpowiednio TAK lub NIE

Jeśli, w którejś z rubryk wpisano „NIE” niżej należy podać wyjaśnienie:

Nr	Wyjaśnienie

Podpis(y) przygotowujących sprawozdanie.......................................................................

1. Wstęp teoretyczny:

Ćwiczenie wykonane przez nasz zespół polegało na określeniu zawartości wapna czynnego w wapnie budowlanym hydratyzowanym CL 90-S i porównaniu otrzymanych wyników z wartościami normowymi, określonymi dla tego rodzaju wapna budowlanego.

Zgodnie z normą PN-EN 459-1 zdefiniujemy kilka istotnych pojęć:

- wapno jest to „materiał zawierający fizyczne i chemiczne odmiany tlenku wapnia i/lub tlenku magnezu (CaO i MgO) i/lub wodorotlenków (Ca(OH)₂ i Mg(OH)₂)”,

- wapno budowlane jest to „wapno stosowane w budownictwie oraz inżynierii lądowej i wodnej”,

- wapno hydratyzowane (S) jest to „wapno powietrzne, wapno wapniowe lub wapno dolomitowe, otrzymywane w wyniku kontrolowanego gaszenia wapna palonego. Wytwarzane jest w postaci suchego proszku lub ciasta, lub jako zawiesina”.

Przed przystąpieniem do samego badania zapoznaliśmy się ze sprzętem, wyposażeniem laboratorium (zlewki, kolby, pipety, gruszki gumowe do pipet, wagi elektroniczne, cylindry miarowe, tryskawki).

Nauczyliśmy się także precyzyjnie odmierzać objętości roztworów, sporządzać roztwory o ściśle określonym stężeniu, ważyć oraz miareczkować. Ustaliliśmy podstawowe wielkości potrzebne do wykonania ćwiczenia - dostosowaliśmy:

- objętość miareczkowanej próbki,

- ilość powtórzeń oznaczenia,

- objętość przygotowywanego roztworu,

- stężenie roztworu kwasu i objętość biurety,

- wielkość naważki

do naszych potrzeb i możliwości wykonania ćwiczenia.

Istotną rolę w doświadczeniu odgrywają reakcje pomiędzy cukrami i tlenkami wapna, kiedy to tworzą się nietrwałe rozpuszczalne w wodzie związki. Sacharoza tworzy z tlenkiem wapnia sól wapniową sacharozy 3CaO * C₁₂H₂₂O₁₁. Odważoną ilość wapna trzeba rozpuścić w roztworze sacharozy. Otrzymany roztwór, po wymieszaniu i przesączeniu, miareczkuje się z roztworem kwasu solnego. Reakcje przebiegają według poniższego schematu:

3 CaO+ C₁₂H₂₂O₁₁ -> 3CaO * C₁₂H₂₂O₁₁

3 CaO * C₁₂H₂₂O₁₁ + 6 HCl -> C₁₂H₂₂O₁₁ + 3CaCl₂ + 3H₂O

Użyta w reakcji objętość kwasu musi być przeliczona dokładnie na masę CaO. Wyliczoną ilość CaO trzeba będzie odnieść procentowo w stosunku do masy wapna.

W trakcie doświadczenia zachodziła jednak poniższa reakcja:

MgO + H₂SO₄ -> MgSO₄ + H₂0

1. Obliczenia wstępne:

CaO + 2HCl → CaCl₂ + H₂O

Obliczenie masy naważki wapna:

- poszukujemy ilości moli HCl jakiej zużyjemy dolewając 10ml titr anta HCl o stężeniu 0, 5 mol/dm³:

0, 5mol/dm³ = 0, 5mol/1000cm³ = 0, 0005mol/cm³

0, 0005mol/cm³ • 10cm³ = 0, 005mol HCl

- wiemy, że w reakcji zobojętniania, bierze udział dwa razy mniej moli CaO:

0, 005mol : 2 = 0, 0025mol CaO

- obliczam potrzebną ilość masy naważki CaO:

1mol_CaO  − 56g

0, 0025mol_CaO x

$$x = \frac{56g \bullet 0,0025\text{mol}_{\text{CaO}}\ }{1\text{mol}_{\text{CaO}}} = 0,14g$$

Na 10ml roztworu kwasu przypada 0,14g CaO, potrzebujemy 5-ciu takich porcji: 0, 14g • 5 = 0, 7g

Obliczenie masy naważki sacharozy:

- ma jej być 10-cio krotnie więcej niż naważki CaO:

0, 7g • 10 = 7g

1. Założenia i wyniki obliczeń wstępnych:

Parametr	Wartość	Jednostka
Pojemność biurety	10	ml
Titrant	HCl
Stężenie titr anta	0,5	mol/dm^3
Ilość powtórzeń oznaczenia	4
Objętość próbki	50	ml
Objętość roztworu	250	ml
Masa CaO odpowiadająca 1ml użytego roztworu kwasu	0,014	g
Obliczona masa naważki wapna	0,7	g
Obliczona masa naważki sacharozy	7	g

1. Wyniki pomiarów:

Parametr	Wartość	Jednostka
Odważona masa wapna	0,7023	g
Rodzaj wapna	Wapno budowlane hydratyzowane EN 459-1 CL 90-S
Wyniki miareczkowania:
1.	8,05	ml
2.	8,1	ml
3.	8,15	ml
4.	8,1	ml

1. Obliczenia:

Średnia ilość zużytego titrantu na próbkę:

$$\frac{8,05ml + 8,1ml + 8,15ml + 8,1ml}{4} = 8,1ml$$

Ilość moli zużytego kwasu na miareczkowaną próbkę:

$$\frac{1ml\ roztworu\ kwasu}{8,1ml\ roztworu\ kwasu} = \frac{0,5mmol\ kwasu}{x}$$

$$x = \frac{0,5mmol \bullet 8,1ml}{1ml} = 4,05mmol\ kwasu$$

Ilość moli CaO w miareczkowanej próbce (2 razy mniej kwasu):

$$\frac{4,05mmol}{2} = 2,025mmol$$

Masa CaO w miareczkowanej próbce:

$$\frac{{1000mmol}_{\text{CaO}}}{{2,025mmol}_{\text{CaO}}} = \frac{{56g}_{\text{CaO}}}{x_{\text{CaO}}}$$

$$x_{\text{CaO}} = \frac{{56g}_{\text{CaO}} \bullet {2,025mmol}_{\text{CaO}}}{{1000m\text{mol}}_{\text{CaO}}} = {0,1134g}_{\text{CaO}}$$

Masa CaO w przygotowanym roztworze:

0, 1134g_CaO • 5 = 0, 567g_CaO

Procentowa zawartość CaO w wapnie:

$$\frac{0,567g}{0,7023g} \bullet 100\% = 80,73\%$$

1. Wyniki obliczeń:

Parametr	Wartość	Jednostka
Masa CaO w miareczkowanej próbce	0,1134	g
Masa CaO w przygotowanym roztworze	0,567	g
Procentowa zawartość CaO w wapnie	80,73	%
Normowa zawartość CaO+MgO w analizowanym wapnie	≥90	%

1. Wnioski:

Przeprowadzone badanie pozwoliło nam określić zawartość CaO w wapnie budowlanym hydratyzowanym CL 90-S , która zgodnie z naszymi obliczeniami wynosi 80,73%. Porównując nasz wynik z wymaganiami chemicznymi dotyczącymi wapna budowlanego, zawartymi w normie PN-EN 459-1, możemy stwierdzić, iż badane wapno nie spełnia normowego kryterium. Zawartość CaO+MgO powinna stanowić ≥90% masy wapna, a samego MgO ≤5% masy wapna. Przy założeniu, że w badanym wapnie znajduje się maksymalna normowa ilość MgO stanowiąca 5% masy, otrzymamy CaO+MgO równe 85,73%, co klasyfikuje je do rodzaju wapna budowlanego określonego zapisem CL 80-S.

1. Źródła:

Norma PN-EN 459-1

Materiały Pomocnicze do przedmiotu „Chemia Budowlana”, aut.: dr inż. Jacek Mazur