4.11.2011r.

Sprawozdanie

Temat: Reaktywność metali (Al, Sn, Zn, Cu, Fe, Pb), kataliza homogeniczna, krystalizacja z roztworu przesyconego.

Grupa 2/1

Wydział GiG

Rok akademicki 2011/2012

Wstęp teoretyczny

Reaktywność metali

Reaktywność metali zależy od elektroujemności. Im większa elektroujemność (mniejszy promień), tym atom mocniej przyciąga elektrony i tym samym jest bardziej reaktywny. Reaktywność pierwiastków wzrasta w kierunku zarówno lewego dolnego rogu jak i prawego górnego rogu układu okresowego. Jednak reaktywność metali jest inna od reaktywności niemetali. Z tego względu wprowadzono pojęcie charakteru metalicznego i charakteru niemetalicznego. Charakter metaliczny wzrasta wraz z reaktywnością metali, a spada ze wzrostem aktywności niemetali. Charakter niemetaliczny zachowuje się odwrotnie. Analogicznie wraz ze wzrostem charakteru metalicznego wzrasta reaktywność metali, a przy wzroście charakteru niemetalicznego coraz bardziej reaktywne są niemetale.

Reaktywność metali przedstawia szereg aktywności metali:

Kataliza homogeniczna

Katalizator- to substancja, która przyspiesza przebieg reakcji chemicznych, nie zmieniając swojego składu.

Kataliza homogeniczna- katalizator może stanowić jeden ze składników jednorodnej fazy (gazowej lub ciekłej) w której zachodzi reakcja - mówimy wówczas o katalizie homogenicznej, jednorodnej, jednofazowej.

Kinetyka chemiczna- dział chemii zajmujący się szybkością reakcji chemicznej oraz badaniem mechanizmów reakcji.

Krystalizacja z roztworu przesyconego

Roztwór przesycony - roztwór o większej, względem roztworu nasyconego, zawartości substancji rozpuszczonej.

Jak otrzymać roztwór przesycony?

Roztwór przesycony można otrzymać przygotowując najpierw roztwór nasycony w temperaturze wyższej, następnie pozbawiając go pozostałej stałej substancji rozpuszczanej (żeby nie było zarodów krystalizacji), a następnie ostrożne oziębiając ten roztwór. Znanym z życia codziennego przykładem takiego roztworu jest miód.

Proces krystalizacji

Krystalizacja polega na wydzieleniu z mieszaniny lub roztworu składnika w postaci krystalicznej.

Dla wytworzenia zarodków krystalizacji niezbędne jest dość znaczne przesycenie roztworu. Można je uzyskać poprzez: obniżenie jego temperatury, usunięcie z niego części rozpuszczalnika, równoczesne zastosowanie obydwu czynników, reakcje chemiczne, w czasie których powstaje związek o małej rozpuszczalności. W czasie krystalizacji następuje porządkowanie bezładnie poruszających się atomów lub cząsteczek. Wiążą się one siłami wzajemnego przyciągania i zajmują w sposób uporządkowany miejsca w przestrzeni, tworząc siatkę krystaliczną. Krystalizacja zachodzi w dwóch etapach. W pierwszym tworzą się zarodki krystaliczne, w drugim następuje narastanie zarodków. W celu ułatwienia krystalizacji, bezpośrednio przed jej rozpoczęciem do roztworu wprowadza się zarodki kryształków. Jest to tzw. szczepienie.

.

Wykonywane czynności

Zadanie 1.

Badanie reaktywności metali (Al, Sn, Zn, Cu, Fe, Pb).

1. Do 6 probówek wlałyśmy za pomocą pipety miarowej po ok. 3 ml 6M HCl. Następnie odpowiednio do kolejnych probówek dodawałyśmy miedziany pręt, żelazny gwóźdź, płytkę glinu i kawałki cynku, ołowiu i cyny.

Obserwacje:

Nr probówki	Metal	Obserwacje
1	Cu	reakcja nie zachodzi
2	Fe	reakcja nie zachodzi
3	Zn	reaguje (powstają bąbelki)
4	Al	reaguje (początkowo słabo, potem bardzo mocno buzuje, następuje zmiana zabarwienia na ciemnoszary, powstaje biała piana na wierzchu, która unosi się do góry; następuje zauważalny wzrost temperatury)
5	Pb	reakcja nie zachodzi
6	Sn	reakcja nie zachodzi

Niektóre reakcje nie zaszły, więc podałyśmy te próbówki ogrzewaniu do wrzenia.

Nr probówki	Metal	Obserwacje
1	Cu	nie wydzielają się bąbelki, roztwór zmienia kolor na żółty
2	Fe	wydzielają się bąbelki, zmiana zabarwienia na bladożółty
5	Pb	reakcja nie zachodzi
6	Sn	reakcja nie zachodzi

2. Do 6 probówek wlałyśmy za pomocą pipety miarowej po ok. 3 ml 6M NaOH. Następnie odpowiednio do kolejnych probówek dodawałyśmy miedziany pręt, żelazny gwóźdź, płytkę glinu i kawałki cynku, ołowiu i cyny.

Obserwacje:

Nr probówki	Metal	Obserwacje
1	Cu	reakcja nie zachodzi
2	Fe	reakcja nie zachodzi
3	Zn	reakcja nie zachodzi
4	Al	reaguje (roztwór zmętniał, zrobił się biały, bardzo mocno buzuje, zmiana temperatury niezauważalna)
5	Pb	reakcja nie zachodzi
6	Sn	reakcja nie zachodzi

Niektóre reakcje nie zaszły, więc podałyśmy te próbówki ogrzewaniu do wrzenia.

Nr probówki	Metal	Obserwacje
1	Cu	reakcja nie zachodzi
2	Fe	reakcja nie zachodzi
3	Zn	reakcja nie zachodzi
5	Pb	reakcja nie zachodzi
6	Sn	reakcja nie zachodzi

Praktyczne zastosowanie procesów:

1. W roztworze NaOH po wrzuceniu glinu można czyścić wyroby srebrne, miedziane i mosiężne.

Reakcje:

Zn+2HCl ZnCl₂+H₂

2Al + 6HCl2AlCl₃ + 3H₂

Fe+ 2HClFeCl₂+H₂

2Al + 2NaOH + 6 H₂O 2 Na[Al(OH)₄] + 3H₂ + ciepło

reszta metali nie reaguje

Zadanie 2.

Kataliza homogeniczna

Do 3 probówek za pomocą pipety miarowej wlałyśmy po ok. 5 ml 3% siarczanu(VI) amonu i żelaza(III). Barwa roztworu w probówkach miała pomarańczowy kolor. Następnie do kolejnych probówek dolewałyśmy za pomocą pipety miarowej odpowiednie substancje:

Nr probówki	Dodawana substancja	Ilość dodawanej substancji	Obserwacje (zmiana barwy)
1	3% tiosiarczan sodu	5 ml	Szybka zmiana barwy na ciemnobrązowy
2	5% siarczan (VI) miedzi	1 kropla	Barwa się nie zmienia
	3% tiosiarczan sodu	5 ml	Po dodaniu reagenta zmiana barwy na cytrynowo-żółty
3	3% tiosiarczan sodu	5 ml	Barwa zmienia się na jasnobrązową
	5% siarczan (VI) miedzi	1 kropla	Po dodaniu 1 kropli roztwór powoli zmienia barwę na żółtą

Reakcje:

Zadanie 3.

Krystalizacja z roztworu przesyconego

1. Do przygotowanego wcześniej roztworu CH₃COONa zawierającego 160 g CH₃COONa· H₂O oraz 30 ml wody, znajdującego się w kolbie stożkowej wrzuciłyśmy 2 małe kryształki CH₃COONa· H₂O.

Obserwacje:

Roztwór zaczyna krystalizować do powierzchni roztworu. Zauważalna jest zmiana temperatury towarzysząca temu procesowi.

2. Następnie po zakończeniu procesu umieściłyśmy kolbę stożkową na płycie grzejnej i przykryłyśmy szkiełkiem zegarkowym.

Obserwacje:

Kryształki się rozpuszczają. Tworzy się klarowny roztwór.

Rozpuszczalność:
w wodzie: 1190 g/l (20°C)

Praktyczne zastosowanie:

1. Efekt uwalniania ciepła podczas szybkiej krystalizacji z roztworu przesyconego znajduje zastosowanie w ogrzewaczach dłoni.