|
Politechnika Śląska Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii |
Sprawozdanie Z CHEMII OGÓLNEJ
Laboratorium
|
|
TEMAT: Oznaczanie kwasu i zasady metodą miareczkowania alkacymetrycznego i określanie pH roztworów za pomocą papierków wskaźnikowych.
|
|
Uwagi prowadzącego:
|
|
Data przyjęcia:
Podpis prowadzącego: |
Imię i nazwisko:
|
|
Grupa: ZIP 12 Sekcja: III |
Ćwiczenie nr 5a:
Temat ćwiczenia:
Oznaczanie kwasu i zasady metodą miareczkowania alkacymetrycznego.
Wprowadzenie:
Alkacymetria to metoda służąca do oznaczenia stężeń kwasów przez miareczkowanie zasadą oraz oznaczenia stężeń zasad przez miareczkowanie kwasem. Jest na szeroką skalę stosowana, gdyż jest prosta w wykonaniu.
Jest to metoda zaliczana do analizy ilościowej i polega na dokładnym oznaczeniu ilości substancji badanej przy pomocy roztworu minowanego, czyli substancji o dokładnie znanym stężeniu. Stężenie roztworu mianowanego najczęściej podajemy w jednostkach g/dm3.
Proces w którym oznaczamy stężenie badanej substancji, poprzez powolne dozowanie roztworu mianowanego z biurety nazywamy miareczkowaniem.
Podczas miareczkowania alkacymetrycznego zachodzi reakcja zobojętnienia według ogólnego równania:
KWAS + ZASADA = SÓL + WODA
W przypadku tego ćwiczenia reakcja ta przebiega następująco:
HCl + NaOH = NaCl + H2O
W przypadku miareczkowego oznaczania kwasu za pomocą zasady następuje stopniowe zwiększanie wartości pH roztworu, natomiast przy miareczkowaniu zasady kwasem stopniowo zmniejsza się pH. W pobliżu punktu neutralizacji raptownie zmienia się pH. Tę zmianę wartości pH sygnalizują nam w wskaźniki (indykatory) wprowadzane do analizowanej substancji. W przypadku tego ćwiczenia rolę indykatora spełnia oranż metylowy.
W reakcjach kwasu z zasadą mol jonów wodorotlenowych zasady reaguje zawsze z molem jonów wodorowych kwasu. Jeżeli np. zasada zawiera dwie grupy wodorotlenowe, to mol jonów takiej zasady reaguje z dwoma molami jonów jednoprotonowego kwasu, np.:
Ca(OH)2 + 2 HCl = CaCl + H2O
Miareczkując odmierza się z biurety objętość roztworu zawierającego stechiometrycznie równą ilość substancji oznaczanej. Objętość dodanego roztworu z biurety określa się na podstawie różnicy początkowego i końcowego poziomu roztworu w biurecie. W początkowej fazie miareczkowania roztwór mianowany dozuję się z biurety dość szybko, a w miarę zbliżania się do punktu końcowego miareczkowania - powoli.
Sposób wykonania ćwiczenia:
1. Oznaczanie NaOH za pomocą mianowanego roztworu HCl.
Z otrzymanej do analizy próbki roztworu wodorotlenku sodu odpipetować 10 cm3, wlać do kolbki stożkowej, rozcieńczyć wodą do około 100 cm3, dodać ok. 3-4 krople oranżu metylowego i mieszając miareczkować roztworem mianowanego kwasu, aż do zmiany barwy wskaźnika z żółtej na czerwoną. Następnie należy określić objętość zużytego do miareczkowania kwasu i obliczyć jego masę. Na podstawie równania neutralizacji wodorotlenku sodu kwasem chlorowodorowym należy obliczyć stężenie NaOH w analizowanej próbce. (Miareczkowanie powtórzyć trzykrotnie.)
2. Oznaczanie HCl za pomocą mianowanego roztworu NaOH.
Z otrzymaną próbką HCl postąpić podobnie jak z próbką NaOH z tym, że do miareczkowania użyć należy mianowanego roztworu wodorotlenku sodu.
3.Obserwacje i obliczenia
Próbka: NaOH
Miar.: HCl + fenoloftalina
Obserwacje: Zmiana koloru na malinowy po dolaniu ok. 12cm3 mianowanego HCl.
Wnioski:
Próba 1 - 12 cm3 HCl
Próba 2 - 12,5 cm3 HCl
Próba 3 - 11,3 cm3 HCl
Reakcja: NaOH + HCl = NaCl + H2O
Próbka: NaOH
Miar.: HCl + oranż metylowy
Obserwacje: Zmiana koloru na żółty po dolaniu ok. 11cm3 mianowanego HCl.
Wnioski:
Próba 1 - 11 cm3 HCl
Próba 2 - 11,6 cm3 HCl
Próba 3 - 11,1 cm3 HCl
Reakcja: NaOH + HCl = NaCl + H2O
Średnia objętość dodanego roztworu = 11,6 cm3
VNaOH = 10 cm3= 0,01 dm3
VHCl = 11,6 cm3=0,0116 dm3
Cm(HCl) = 0,1 mol/ cm3
1 dm3 - 0,1 mola HCl
0,0116 dm3- n HCl
n HCl = 0,00116 mola
NaOH + HCl = NaCl + H2O
1mol : 1mol
Jeden mol NaOH reaguje z jednym molem HCl z tego wynika że:
nNaOH = nHCl
nNaOH = 0,00116 mol
Obliczamy stężenie molowe zgodnie ze wzorem:
Cm = n/Vr [mol/ dm3]
Cm - stężenie molowe
n - liczba moli
Vr - objętość roztworu
CmNaOH = 0,00116 / 0,01 [mol/ dm3]
CmNaOH = 0,116 mol/ dm3
MNaOH=40g
nNaOH=0,00116 mol
Obliczamy masę zgodnie ze wzorem:
m=n*M [g]
m - masa
n - liczba moli
M-masa molowa
m=0,00116*40 [mol*gram/mol]
m=0,0464 [g]
Próbka: HCl
Miar.: NaOH + fenoloftaleina
Obserwacje: Zmiana koloru na bezbarwny po dolaniu ok. 8 cm3 mianowanego NaOH.
Wnioski:
Próba 1 - 9,1 cm3 NaOH
Próba 2 - 6,9 cm3 NaOH
Próba 3 - 8 cm3 NaOH
Reakcja: NaOH + HCl = NaCl + H2O
Próbka: HCl
Miar.: NaOH + oranż metylowy
Obserwacje: Zmiana koloru na czerwony po dolaniu ok. 6,25 cm3 mianowanego NaOH.
Wnioski:
Próba 1 - błąd grupy
Próba 2 - 5,8 cm3 NaOH
Próba 3 - 6,7 cm3 NaOH
Reakcja: NaOH + HCl = NaCl + H2O
Średnia objętość dodanego roztworu = 7,3 cm3
VHCl = 10 cm3= 0,01 dm3
VNaOH = 7,3 cm3= 0,0073 dm3
Cm(NaOH) = 0,1 mol/ cm3
1 dm3 - 0,1 mola NaOH
0,0073 dm3- n NaOH
n NaOH = 0,00073 mola
NaOH + HCl = NaCl + H2O
1mol : 1mol
Jeden mol NaOH reaguje z jednym molem HCl z tego wynika że:
nNaOH = nHCl
nHCl = 0,00073 mol
Obliczamy stężenie molowe zgodnie ze wzorem:
Cm = n/Vr [mol/ dm3]
CmHCl = 0,00073 / 0,01 [mol/ dm3]
CmHCl = 0,073 mol/ dm3
MHCl=36,5g
nNaOH=0,00073 mol
Obliczamy masę zgodnie ze wzorem:
m=n*M [g]
m - masa
n - liczba moli
M-masa molowa
m=0,00073*36,5 [mol*gram/mol]
m=0,0266 [g]
Wnioski:
Metoda miareczkowania alkacymetrycznego pozwala w bardzo prosty i szybki sposób oznaczyć kwas lub zasadę. W oznaczaniu kwasu lub zasady opieramy się na równaniu neutralizacji. Dzięki znanemu stężeniu roztworu mianowanego i jego i objętości zużytej do neutralizacji za pomocą kwasu możemy oznaczyć zasadę lub odwrotnie.
Literatura:
- Saternus M., Fornalczyk A., Dankemyer-Łączny J.: Chemia ogólna dla metalurgów, Pol. Śl., Gliwice, 2007.
- Skrypt nr 2270 pod redakcją D. Krupkowej Pt. ”Ćwiczenia z chemii ogólnej dla studentów inżynierii materiałowej i metalurgii”.
Ćwiczenie nr 5b:
Temat ćwiczenia:
Określanie pH roztworów za pomocą papierków wskaźnikowych.
Wprowadzenie:
Woda należy do najsłabszych elektrolitów, a dysocjując na jon wodorowy i wodorotlenowy może być zaliczona zarówno do bardzo słabych kwasów i bardzo słąbych zasad:
H2O = H+ +OH-
Oznaczanie kwasowości roztworu wodnego można przeprowadzić różnymi sposobami, z których najprostrzy polega na zastosowaniu wskaźników (indykatorów) substancji które zmieniają swą barwę w zależności od stężenia jonów wodorowych.
Do pospolitych wskaźników stosowanych w praktyce laboratoryjnej należą: oranż metylowy, czerwień metylowa, i fenoloftaleina.
Wskaźniki stosuje się w postaci roztworów dodawanych do badanych cieczy lub w postaci papierków wskaźnikowych. Papierki wskaźnikowe są to paski bibuły filtracyjnej nasycone roztworem wskaźnika i wysuszone. Uniwersalne papierki wskaźnikowe są nasycone mieszaniną różnych wskaźników dzięki czemu można nimi badać pH roztworów w zakresie od 1 do 11. Pomiar pH za pomocą papierków wskaźnikowych ma charakter orientacyjny. Dokładne pomiary pH przeprowadza się metodą kolorymetryczną oraz potencjometryczną.
Za miarę kwasowości lub zasadowości roztworów przyjęto uważać stężenie jonów wodorowych. Dla uproszczenia zamiast stężenia jonów wodorowych stosuje się ujemny logarytm dziesiętny stężenia jonów wodorowych - pH:
pH = -logcH
Ujemny logarytm stężenia jonów OH- jest nazywany pOH:
pOH = -logc OH-
Między pH roztworu i pOH istnieje zależność:
pH + pOH = 14
Roztwory kwaśne mają pH <7, a roztwory zasadowe pH>7, a roztwory obojętne pH=7.
Sposób wykonania ćwiczenia:
Na suchej szklanej płytce położyć 5 papierków wskaźnikowych. Za pomocą szklanej bagietki nanieść na te papierki krople wody destylowanej i roztworów. Po 30 sekundach porównać barwę papierków ze wzorcową skalą barw załączoną do kompletu papierków i odczytać wartość pH danych roztworów.
Obserwacje i obliczenia:
- H2O
Obserwacje (pH i odczyn roztworu) : kolor żółty - 6; odczyn lekko kwaśny z powodu zanieczyszczeń wody.
Wnioski: Woda ma obojętne pH.
- HCl
Obserwacje (pH i odczyn roztworu) : kolor mocno czerwony - 1; odczyn kwaśny.
Wnioski: HCl to mocny kwas całkowicie zdysocjowany.
- CH3COOH
Obserwacje (pH i odczyn roztworu) : pomarańczowy - 4; odczyn kwaśny.
Wnioski: Jest to słaby kwas, słabo zdysocjowany.
- NaOH
Obserwacje (pH i odczyn roztworu) : kolor ciemny niebieski - 14; odczyn zasadowy.
Wnioski: NaOH jest silną zasadą silnie zdysocjowaną.
- NH4OH
Obserwacje (pH i odczyn roztworu) : kolor zielony - 8; odczyn lekko zasadowy.
Wnioski: Wodorotlenek amonu jest słabą zasadą słabo zdysocjowaną.
Wnioski:
W tym ćwiczeniu dowiedzieliśmy się jak za pomocą prostych indykatorów (papierków wskaźnikowych) zbadać współczynnik pH danego roztworu. Jest to wygodna, a zarazem szybka metoda która umożliwia zbadanie pH bez konieczności stosowania specjalistycznego sprzętu stosowanego do badania odczynu.
Literatura:
- Saternus M., Fornalczyk A., Dankemyer-Łączny J.: Chemia ogólna dla metalurgów, Pol. Śl., Gliwice, 2007.
- Skrypt nr 2270 pod redakcją D. Krupkowej Pt. ”Ćwiczenia z chemii ogólnej dla studentów inżynierii materiałowej i metalurgii”.
Wyszukiwarka