X
تبلیغات
شیمی

تازه های شیمی

 
جدول تناوبی
http://www.ptable.com
جدول تناوبی انلاین


:: موضوعات مرتبط: اموزشی
نويسنده : dalton


تعیین سختي كل آب

تعیین سختي كل آب                         

وسایل :
پيپت حجم سنجي ، ارلن ، استوانه مدرج ، بشر ، بورت ، قيف ، پايه ، گيره ، پی ست ، كاغذ صافي
مواد :
بافر 10، معرف اريو كروم بلاك T ، محلول 0.1مولار EDTA ، سود 50% معرف مور اكسيد ،يك نمونه از آب شهر
مقدمه و تئوري:
سختي آب : ناشي از املاح كلسيم و منيزيم و به ميزان كمتر ناشي از املاح آلومينيم ، روي ، منگنز، آهن و .. است.
آب طبیعی به علت خاصیت حل کنندگی خوبی که دارد معمولا دارای حجم بالایی از نمکهای محلول در آب می‌شود. CO2 هوا به خاطر انحلال در آب و تولید اسید کربنیک ضعیف ، خاصیت خورندگی آب را بهبود می‌بخشد. بنابراین آب هنگام عبور از محیط‌های گوناگون مخصوصا محیط‌های آهکی مقداری از کربناتها را در خود حل می‌کند که این کربناتها همراه یونهایی مثل کلسیم ، منیزیم و … باعث ایجاد سختی موقت می‌شود که با جوشاندن از بین می‌رود. البته یونهای منیزیم و کلسیم و سایر یونهای فلزی با سولفات و نیترات و کلرو ایجاد سختی دائم می‌کنند. سختی آب باعث رسوب کردن صابون در آب می‌شود (خاصیت کف کنندگی صابون را از بین می‌برد). اثرات زيانبخش ناخالصيهاي آب در صنعتآب در شیمی یکی از مهمترین حلالها می‌باشد و معمولا از آن به عنوان حلال عمومی نام می‌برند و بنابراین کاربرد اساسی در صنعت دارد که برخی از کاربردهای مهم به این شرح می‌باشد:۱- به عنوان حلال ۲- به عنوان ماده اولیه برای شرکت در واکنشهای شیمیایی تهیه محصول ۳- به عنوان ماده واسطه برای خارج کردن مواد ناخواسته ۴- به عنوان بستر یا محیط واکنش
وجود ناخالصیها در آب باعث ایجاد رسوب در دستگاههای حرارتی و دیگ بخار می‌شود که این عمل باعث کاهش عمر مفید دستگاه می‌گردد. بخاری که از آبهای ناخالص تولید می‌شود دارای کیفیت بسیار پایینی می‌باشد به عنوان مثال سیلیس همراه بخار خارج شده و در اثر سرد شدن روی پره‌های توربین رسوب می‌کند. خوردگی بویلرها و تأسیسات حرارتی و لوله‌ها ، اتلاف مواد شیمیایی و باقی گذاشتن لکه روی محصولات غذایی و نساجی از عوارض دیگر آبهای ناخالص می‌باشد.
بهترین آب برای استفاده در صنعت آب بدون یون است اما هزینه تولید آب بدون یون بسیار بالاست. بنابراین در اکثر آزمایشگاهها و واحدهای صنعتی از آب مقطر استفاده می‌کنند همچنین در مناطق کویری و خشک که منابع آب آشامیدنی محدود می‌باشد. از روش تقطیر آب دریا برای تولید آب آشامیدنی استفاده می‌شود
آب سخت
هيچکدام از ما در پاکي تميزي آب باران شک نداريم، آبي که تمام مواد آن محلول و معلق آن طی تشکيل ابر جدا شده حين نزول بصورت باران مقداری از CO2 هوا را در خود حل ميکند و بصورت يک اسيد ضعيف که pH آن از 7 کمتر است در ميآيد.اين آب هنگام عبور از سنگهاي زيرزمينی يونهايي مانند Ca2+، Mg2+ و Fe2+ را در خود حل میکند که باعث آلوده شدن طبيعی آب ميشود
وجود املاح گفته شده در آب باعث ميشود صابون معمولي در آن کف نکند، از اينرو اين آب ها را آب سخت نامگذاری کردند
آب سخت آبی است که حاوی نمك‌هاي معدني از قبيل ترکیبات کربنات‌های هیدروژنی و کلسیم ومنیزیم و ... استعناصر ایجاد کننده سختی آب صابون عمدتا توسط کلسیم و منیزیم قابل ترسیب است، ولی به غیر از آنها فلزات دیگری نظیر آلومینیوم ، آهن ، منگنز ، استرانسیم و روی نیز در ایجاد سختی آب شرکت می‌کنند، ولی از این نظر که دو عنصر اولی در مقادیر زیاد در آبهای طبیعی وجود دارند، لذا سختی آب بطور عمده بر اساس این دو سنجیده می‌شود. ولی با وجود این ، اگر مقادیر فلزات دیگر قابل توجه باشد، باید آنها را نیز محسوب داشت.تغییرات سختی آببر حسب آنکه آب در موقع نفوذ در زمین از قشرهای آهکی و منیزیمی و گچی گذشته و یا نگذشته باشد سختی آب کم یا زیاد می‌شود. آبهای نواحی آهکی سختی زیادتری تا آبهای نواحی گرانیتی و یا شنی دارند. سختی آب در عرض سال هم ممکن است تغییر نماید. معمولاً سختی آبها در فصل باران کم و در فصل خشکی زیاد می‌شود. و بعضی مواقع هم در فصول پر باران و مرطوب مثل غار ها ایجاد شود.
اهمیت سختی آب
مقدار سختی آب ، علاوه بر اینکه در آبهای صنعتی اهمیت وافر دارد، از نظر بهداشت عمومی نیز اهمیت خاصی دارد. کلسیم که یکی از عوامل سختی آب است، در رشد استخوان و حفظ تعادل بدن دخالت داشته، ولی به همان اندازه ، سولفات کلسیم به علت کمی قابلیت هضم ، ناراحتی هایی در دستگاه هاضمه بوجود می‌آورد.
گاهی توصیه می‌شود که جهت تامین بهداشت و سلامت مصرف کنندگان ، آهک به آب آشامیدنی افزوده شود. بعضی دانشمندان معتقدند، بهتر است کلسیم و منیزیم لازم بدن توسط غذا تامین شود و حتی‌الامکان از آبهای سبک برای شرب استفاده شود. باید توجه داشت که بدن نسبت به سنگینی موجود در آب مورد مصرف خود حساسیت دارد، چنانچه این نوشیدنی تغییر یابد، ممکن است در دستگاه گوارش ایجاد اخلال نماید و این موضوع را به اصطلاح آب به آب شدن می‌گویند.
فواید آب سخت
آب سخت برای انسان مضر نیست بلکه مفید است و معمولاً شکستگی استخوانهای آنهایی که آب سخت می‌آشامند زودتر بهبودی حاصل می‌کند و بیماری راشیتیسم کمتر در این اشخاص دیده می‌شود.
زيانهای سختی آب:
1- ایجاد سوء هاضمه.
2- کدر کردن آب جوش.
3- گوارایی آب را کم میکند.
4- دیر شدن پخت و پز به ویژه در مورد حبوبات و سبزیجات.
5- سختی آب در واکنش با صابون، رسوبهایی ایجاد میکند که در منافذ پوست باقی می‌ مانند و باعث زبری پوست میشوند
6- ایجاد رسوب و اتلاف انرژی در لوله و دستگاههایی که آب گرم دارند.
7- مصرف پاک کننده بیشتر برای شستشو.
علیرغم فواید آب سخت برای بدن سختی بیش از حد آب نیز مضراتی دارد که مهمترین آن تشدید پدیده تولید سنگ کلیه به دلیل رسوب بونهای معلق در کلیه میشود. آب سخت برای رختشویی و مصرف در کارخانجات مناسب نیست. آب سخت موجب از دست دادن طعم و مزه خوب چایی و قهوه می‌شود. پخته نشدن حبوبات با آب سخت ضرر رساندن به جداره دیگهای بخار و ایجاد قشر آهکی بر روی جداره دیگ خوب کف نکردن صابون و موجب افزایش مصرف صابون مزاحمت در هنگام شستن نسوج و دستها رفع سختی آب در تجارت تعداد زیادی مواد شیمیایی برای رفع سختی آب به فروش می‌رسد که دارای کربنات سدیم هستند. این مواد را قبل از ورود آب در دیگها سختی آنرا می‌گیرند و یا در دیگ بر اثر افزودن این مواد آهک و گچ را رسوب می‌دهند و دیگر این رسوب محکم به جدار دیگ نمی‌چسبد بطوری که می‌توان آنرا به آسانی پاک نمود .
اگر اسید به طور آهسته به آب اضافه شده و ph آب برای هربار افزودن یادداشت شود ، منحنی تیتراسیون به دست می آید .
تغییر انحناهای این منحنی که تقریباً درphهای 3/8 و 5/4 اتفاق می افتد از اهمیت خاصی برخوردار است . تبدیل کربنات به بی کربنات در ph برابر 3/8 تقریباً کامل است . در عین حال ، به دلیل اینکه بیکربنات نیز نوعی از قلیائیت است برای خنثی کردن کامل باید مقدار مساوی اسید اضافه شود . بنابراین خنثائی کربنات در ph برابر 3/8 فقط نیمه کامل است . به علت اینکه تبدیل هیدروکسید به آب در ph برابر 3/8 کامل است ، تمام هیدروکسید و یک دوم کربنات در phبرابر 3/8 اندازه گرفته شده است . در ph برابر 5/4 تمام کربنات به اسید کربنیک تبدیل شده است . که شامل بی کربنات ناشی از واکنش اسید و کربنات نیز می شود . بدین طریق ، مقدار اسید لازم برای تیتراسیون نمونه آب تا pH برابر 5/4 معادل قلیائیت کل آب است . این نکته در مثال زیر شرح داده شده است .
منابع
یونهای فلزی چند ظرفیتی که به حد وفور در آب طبیعی یافت می شوند کلسیم و منیزیم می باشند . از دیگر یونها ، آهن و منگنز در حالت احیا ، استرانسیوم و آلومینیوم را می توان نام برد . دو یون آخری معمولاً در مقادیر بسیار کمتری از کلسیم و منیزیم یافت می شود و در عمل سختی به صورت جمع یونهای کلسیم و منیزیم نمایش داده می شود .
اثرات
مصرف صابون به وسیله آبهای سخت دارای زیان اقتصادی برای مصرف کننده آب است . صابونهای سدیمی با کاتیونهای چند ظرفیتی فلزی ، واکنش کرده و تولید رسوب می کند ، و بدین طریق خاصیت کشش سطحی اش را از دست می دهد .
تنها بعد از رسوب همه یونهای سختی است که کف کردن (Lathering) صابون اتفاق می افتد ، و در این زمان گفته می شود که آب به وسیله صابون « نرم » شده است . رسوب متشکل از سختی و صابون به دیواره وان حمام ، دستشویی و ماشین ظرفشویی چسبیده و ممکن است لباسها ، ظروف و دیگر اقلام را لکه دار کند . باقیمانده های رسوب سختی و صابون ممکن است در منافذ باقی بماند و حالت خشن نامساعد بر پوست باقی بگذارد . در سالهای اخیر ، این مشکلات با پیدایش صابونها و شوینده هایی که با سختی واکنش نمی کند تا حد زیادی رفع شده است .
جرم گرفتن دیگ بخار در نتیجه رسوب سختی کربنات ممکن است موجب زیان اقتصادی قابل توجهی از طریق گرفتگی آبگرمکن ها و لوله های آب داغ شود . تغییرات ph در شبکه های آبرسانی نیز ممکن است باعث ایجاد رسوب شود . بیکربناتها در pH بالای 9 شروع به تبدیل شدن به کربناتها (که قابلیت حل شوندگی کمتری دارد ) می کند . سختی منیزیم ، خصوصاً سختی مربوط به یون سولفات ، برای کسانی که به آن عادت ندارند اثر مسهلی دارد . غلظت منیزیم کمتر از mg/L 50 در آبهای آشامیدنی مطلوب است ، اگرچه بسیاری از منابع آبی همگانی از این مقدار تجاوز می کند . سختی کلسیم مشکل سلامتی ایجاد نمی کند . در حقیقت آب سخت ظاهراً برای سیستم گردش خون انسان مفید است .
اندازه گیری
سختی را می توان به وسیله روشهای اسپروکتروفتومتری یا تیتراسیون شیمیایی برای تعیین مقادیر یونهای کلسیم و منیزیم در یک نمونه اندازه گیری کرد .
همچنین می توان مستقیماً با تیتراسیون کردن به وسیله EDTA (ethylenediamine tetraacetic acid ) و استفاده از EBT ( eriochrome black T ) به عنوان معرف اندازه گیری کرد .EBT با کاتیونهای فلزی دو ظرفیتی واکنش کرده و کمپلکسی را که به رنگ قرمز است تشکیل می دهد . EDTA جایگزین EBT در این کمپلکس می شود و وقتی که این جایگزینی کامل شد ، محلول از قرمز به آبی تغییر رنگ می دهد . اگر EDTA ۰.۰۱M استفاده شود ، ۱.۰mL از تیتر کننده ، یک میلیگرم سختی بر حسب CaCO۳ را اندازه گیری می کند .
فلوراید
فلوراید در طبیعت به طور کلی درچند نوع سنگ های رسوبی یا آتشفشانی یافت می شود و به ندرت در مقادیر زیاد در آبهای سطحی پیدا شده و فقط در چند نقطه جغرافیایی در آبهای زیرزمینی مشاهده می شود و مقدار زیاد فلوراید برای انسانها و حیوانات سمی است ، در صورتی که غلظتهای کم می تواند مفید باشد . غلظتهای حدود ۱ mg/L در آب آشامیدنی به جلوگیری از پوسیدگی دندانها در اطفال کمک می کند . به هنگام تشکیل دندانهای دائمی ، فلوراید با مینای دندان به طریق شیمیایی ترکیب شده و باعث ایجاد دندان سخت تر و قویتری می شود که در برابر فساد مقاوم است . اگر به طور طبیعی فلوراید در آب جهت تشکیل دندانهای سالم وجود نداشته باشد این ماده به منابع آب اضافه می شود .
مصرف بیش از حد فلوراید منجر به بی رنگ شدن دندان می شود . بیرنگی قابل توجهی موسوم به خالدارشدن (Mottling ) در مواقعی که غلظت فلوراید در آب آشامیدنی بیش از ۲mg/L است ، به طور نسبی معمول است ، ولی در غلظتهای کمتر از ۱.۵mg/L نادر است . دندانهای بزرگسالان از اثر فلوراید مصون است ، اگرچه اثرات مفید و مضر فلوراید در سالهای تشکیل دندانها تا بزرگسالی ادامه پیدا می کند . میزان فلوراید بیش از حد می تواند باعث ایجاد اختلالاتی در استخوانها نیز گردد . غلظت کمتر از ۵mg/L مشکلی ایجاد نمی کند و غلظتهای بالاتر از این مقدار نیز بجز بروز لکه های سیاه (خال زدگی) عارضه ای ایجاد نمی نماید . به فرض مصرف آب بیشتر در مناطق گرمسیری ، استانداردهای EPA براساس دماهای معمولی وضع شده است .
فلزات
همه فلزات تا حدی قابل حل در آب هستند . اگرچه مقدار زیادی هر فلزی ممکن است سلامتی را به خطر اندازد ، ولی فقط آنهایی که در مقادیر نسبتاً کم ، مضر هستند سمی قلمداد شده اند و دیگر فلزات در رده غیر سمی قرار می گیرند . منابع فلزات در آبهای طبیعی شامل انحلال از رسوبات طبیعی و تخلیه های فاضلاب شهری ، صنعتی یا کشاورزی می باشد . اندازه گیری فلزات درآب معمولاً به وسیله نورسنجی اتمی صورت می گیرد .
فلزات غیر سمی
علاوه بر یونهای سختی ، کلسیم و منیزیم ، دیگر فلزات غیرسمی که معمولاً در آب یافت می شوند شامل سدیم ، آهن ، منگنز ، آلومینیوم ، مس و روی است . سدیم بیشتر از دیگر فلزات غیرسمی در آبهای طبیعی وجود دارد ، در پوسته زمین فراوان است و نسبت به دیگر عناصر خیلی واکنش پذیر است . نمکهای سدیم به مقدار زیاد در آب قابل حل هستند . غلظتهای زیاد باعث ایجاد طعم تلخ در آب شده و سلامتی بیماران قلبی و کلیوی را به خطر می اندازد . سدیم همچنین خاصیت خورندگی (Corrosive ) بر سطح فلزات دارد و در غلظتهای زیاد برای گیاهان سمی می باشد .
آهن و منگنز در اکثر موارد با یکدیگر یافت می شود و در غلظتهای عادی در آبهای طبیعی خطری برای سلامتی ندارد . آهن به مقدار ۰.۳mg/L و منگنز به میزان ۰.۰۵mg/L می تواند باعث ایجاد مشکل رنگ شود . به علاوه ، بعضی از باکتری ها از آهن و منگنز به عنوان منبع انرژی استفاده می کنند و رشد توده لجن (Slime ) ایجاد شده ممکن است مشکلات طعم و بو بوجود آورد .
مقادیر زیاد آهنی که در بعضی مواقع در سیستم آب طبیعی یافت می شود ، معمولاً از نوع آنیونهای کلرور(FeCl۲ ) ، بیکربنات ۲ (HCO۳ )Fe یا سولفات (SO۴ )Fe و در حالت احیا شده می باشد . در حضور اکسیژن ، یون فروس (Fe۲+ ) به یون فریک (Fe۳+ )اکسید شده و با هیدروکسید یک ترکیب نامحلول { ۳ (OH )Fe }تشکیل می دهد . بدین طریق ، معمولاً مقادیر زیاد آهن فقط در سیستمهایی همچون آبهای زیرزمینی یا در لایه های پایینی دریاچه طبقه بندی شده ، یافت می شوند . همین طور ، یونهای منگنز Mn۲+ و Mn۴+ از نوع کلرور ، نیترات و سولفات حل شونده هستند ، در صورتی که ترکیبات اکسید شده (Mn۳+ و Mn۵+ )تقریباً نامحلول می باشند . در عین حال ممکن است اسیدهای آلی که از گیاهان تجزیه شده مشتق می شوند با آهن و منگنز کی لیت (Chelate )شوند و بدین طریق از اکسید شدن و در نتیجه رسوب آنها در آبهای طبیعی جلوگیری به عمل آید .
دیگر فلزات غیر سمی معمولاً در مقادیر بسیار کمی در سیستم آبهای طبیعی یافت می شوند و اکثر آنها قبل از رسیدن به حد غلظت سمی مشکلات طعم ایجاد می کنند . در عین حال ، مس و روی اثر تشدیدکنندگی دارند و در مواقعی که هر دو موجودند ، حتی در مقادیر کم ، برای بسیاری از گونه های بیولوژیکی سمی هستند
عناصر ایجاد کننده سختی آب :
صابون عمدتا توسط کلسیم و منیزیم قابل ترسیب است، ولی به غیر از آنها فلزات دیگری نظیر آلومینیوم ، آهن ، منگنز ، استرانسیم و روی نیز در ایجاد سختی آب شرکت می‌کنند، ولی از این نظر که دو عنصر اولی در مقادیر زیاد در آبهای طبیعی وجود دارند، لذا سختی آب بطور عمده بر اساس این دو سنجیده می‌شود. ولی با وجود این ، اگر مقادیر فلزات دیگر قابل توجه باشد، باید آنها را نیز محسوب داشت.
مقدار سختی آب ، برحسب اکی‌والانهای کربنات کلسیم آنها محاسبه و بیان می‌شود.

کلسیم کربنات:

نام ترکیب

کربنات کلسیم

فرمول شیمیایی

CaCO3

شکل ظاهری

جامد سفید

ساختار کریستالی

کلسیت و آراگونیت

Hf

-1154kj/mol

HI

-1207kj/mol

وزن مولکولی

100.1gr

دانسیته

2.7gr/cm3

نقطه جوش

در 899 درجه سانتیگراد تجزیه می‌شود.

نقطه ذوب

تحت فشار بالا در دمای 1339 درجه سانتیگراد



مشخصات
کربنات کلسیم جامد سفید رنگی است که بطور فراوان در ترکیب صخره‌ها در تمام نقاط جهان یافت می‌شود. مهمترین کانیهای آن ، آراگونیت ، سنگ آهک ، ماربل و تراورتن است. به مقدار بسیار کم در آب حل می‌شود. اما در آبی که CO2 محلول داشته باشد، بطور کامل حل شده ، ایجاد کربنات کلسیم می‌کند. انحلال کربنات کلسیم در آبهای جاری که مقداری CO2 محلول دارند، باعث ایجاد سختی در آب می‌شود.

صابون در آبهای جاری بخوبی کف نمی‌کند، اما سختی حاصل از کربنات و بی‌کربنات کلسیم ، موقت بوده ، با جوشاندن آب رفع می‌شود. آستالاگمیت و آستالاگتیت‌های درون غارها از واکنش سنگ آهک با آبهای حاوی CO2 ایجاد شده است. کربنات کلسیم به دو شکل کریستالی یافت می‌شود که کلسیت به شکل هگزا گونال و آراگونیت به صورت رومبو هیدرال است.
کاربردها
کربنات کلسیم در اثر حرارت با از دست دادن CO2 به آهک تبدیل می‌شود که از آن در کارهای ساختمانی ، در صنعت استخراج آهن و تولید فولاد به‌عنوان کمک ذوب و برای تهیه کاربید کلسیم استفاده می‌شود. از آهک در کشاورزی برای اصلاح خاک و تنظیم PH آن استفاده می‌شود. کربنات کلسیم در پزشکی به‌عنوان آنتی اسید برای خنثی کردن اسید معده بکار می‌رود. کربنات کلسیم یک ماده شیمیایی بی‌خطر یا بسیار کم‌خطر است که تنفس یا خوردن آن و یا تماس با پوست و چشم (البته در مدت زمان کم) خطری ایجاد نمی‌کند.
نرم کردن آب سخت:
با توجه به زيانهای آب سخت در زندگی روزمره و تاثيرات سوء آن بر اندامهای حياتي، انسان همواره به دنبال روشهايي بوده که سختی آب را کاهش دهد. همانطور که گفته شد سختی موقت آب با گرم کردن آن از بين ميرود، اما آنچه مهم است سختي دايم آب هاست که براحتی از بين نميرود استفاده از سديم کربنات با وجود ارزاني آن به دليل وقت گير بودن و وسيع بودن امکانات آن در منازل و مراکز صنعتي کوچک به صرفه نيست، از اينرو برای نرم کردن آب از دستگاهي به نام تبادلگر يوني استفاده ميکنند. در اين دستگاه آب سخت با عبور از روی بستري که حاوي يونهای سديم است کاتيونهای عامل سختي خود را با کاتين سديم جايگزين ميکند.
برای برطرف کردن سختی آب ، با جوشاندن کربنات‌های هیدروژنی محلول به کلسیم نامحلول تبدیل شده و تشکیل رسوب می‌دهند. این رسوب در مناطق دارای آب سخت درون کتری‌ها دیده‌می‌شود. سختی دایمی یافت می‌شود.
یکی از اجسام گیرنده سختی آب تری ناتریم فسفات Na۳PO می‌باشد که با اسم آلبرت‌تری بکار می‌رود.
یون کلسیم موجود در آب بر اثر ناتریم فسفات تبدیل به "تری فسفات کلسیم" می‌گردد و رسوب می‌نماید.
اخیرا به مقدار زیاد از صمغ‌های مصنوعی که قادرند تعویض یون کنند برای رفع سختی آب استفاده می‌کنند. صمغ لواتیت در آلمان و آمبرلیت و دووکس در آمریکا استعمال می‌گردد. در صنعت از ستونهای تبادل یونی برای کاهش سختی استفاده می شود (ستونهای رزینی - آنیونی - کاتیونی )در پیشرفته ترین تکنولوژی ار فرآیند اسمز معکوس (Reverse Osmosis)برای کاهش سختی ،EC(هدایت الکتریکی یا شوری ) و TDS (کل جامدات محلول )آب استفاده می شود که فواید بسیاری از جمله مطئن بودن آن و هزینه های جاری بسیار پایین دارد . این فرآیند در ایران به دلیل اینکه اولین بار برای کاهش EC (شوری) آب استفاده شد به آب شیرین کن معروف است .
درجه سختی
آب درجه سختی آب را از روی مقدار کلسیم و منیزیم موجود در آن تعیین می‌کنند. در آلمان اگر آبی ده میلی گرم CaO در یک لیتر داشته باشد می‌گویند درجه سختی آب یک است. در فرانسه اگر آبی در یک لیتر ده میلی گرم کربنات کلسیم یا همسنگ آن کربنات منیزیم داشته باشد می‌گویند که یک درجه سختی دارد. در انگلستان اگر آبی ده میلی گرم کربنات کلسیم و یا همسنگ آن کربنات منیزیم در ۰.۷ لیتر داشته باشد یک درجه سختی دارد.
برای تعیین سریع سختی آب کارخانه شیمیایی واقع در آلمان قرصهایی ساخته است. در یک لوله آزمایش مخصوص و مدرج آب مورد آزمایش را تا خط نشان لوله پر می‌نمایند و به‌وسیله معرفی که همراه بسته قرصهاست رنگ این آب را قرمز می‌کنند و آگاه آنقدر از این قرصها در آن می‌اندازند تا رنگ آب سبز گردد. شماره قرصهای ریخته شده در لوله آزمایش برابر درجه سختی آب می‌باشد. دقت این روش تا نیم درجه استاهمیت سختی آب
مقدار سختی آب ، علاوه بر اینکه در آبهای صنعتی اهمیت وافر دارد، از نظر بهداشت عمومی نیز اهمیت خاصی دارد. کلسیم که یکی از عوامل سختی آب است، در رشد استخوان و حفظ تعادل بدن دخالت داشته، ولی به همان اندازه ، سولفات کلسیم به علت کمی قابلیت هضم ، ناراحتیهایی در دستگاه هاضمه بوجود می‌آورد.
گاهی توصیه می‌شود که جهت تامین بهداشت و سلامت مصرف کنندگان ، آهک به آب آشامیدنی افزوده شود. بعضی دانشمندان معتقدند، بهتر است کلسیم و منیزیم لازم بدن توسط غذا تامین شود و حتی‌الامکان از آبهای سبک برای شرب استفاده شود. باید توجه داشت که بدن نسبت به سنگینی موجود در آب مورد مصرف خود حساسیت دارد، چنانچه این نوشیدنی تغییر یابد، ممکن است در دستگاه گوارش ایجاد اخلال نماید و این موضوع را به اصطلاح آب به آب شدن می‌گویند.
طبقه بندی آب از نظر سختی
سختی آب (کربنات کلسیم mg/lit) نوع آب
55 - 5 سبک
100 - 56 سختی کم
200 - 101متوسط
500 - 201 خیلی سخت
در بعضی از طبقه بندیها حداکثر سختی آبهای قابل شرب ، 300 میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم تعیین شده است.
اهمیت سختی آب
مقدار سختی آب ، علاوه بر اینکه در آبهای صنعتی اهمیت وافر دارد، از نظر بهداشت عمومی نیز اهمیت خاصی دارد. کلسیم که یکی از عوامل سختی آب است، در رشد استخوان و حفظ تعادل بدن دخالت داشته، ولی به همان اندازه ، سولفات کلسیم به علت کمی قابلیت هضم ، ناراحتیهایی در دستگاه هاضمه بوجود می‌آورد.

گاهی توصیه می‌شود که جهت تامین بهداشت و سلامت مصرف کنندگان ، آهک به آب آشامیدنی افزوده شود. بعضی دانشمندان معتقدند، بهتر است کلسیم و منیزیم لازم بدن توسط غذا تامین شود و حتی‌الامکان از آبهای سبک برای شرب استفاده شود. باید توجه داشت که بدن نسبت به سنگینی موجود در آب مورد مصرف خود حساسیت دارد، چنانچه این نوشیدنی تغییر یابد، ممکن است در دستگاه گوارش ایجاد اخلال نماید و این موضوع را به اصطلاح آب به آب شدن می‌گویند.
تاثیر قلیائیت در سختی آب
اگر قلیائیت کل آب ، مساوی یا بیشتر از سختی کل باشد، تمام سختی آب به صورت سختی کربناتی خواهد بود. در صورتی که که قلیائیت کل ، کمتر از سختی باشد، سختی کربناتی آب معادل قلیائیت بوده و سختی دائم ، اختلاف بین سختی کل و قلیائیت است.
واحدهای بکار رفته در سختی آب
در صورتی که مقادیر کاتیونهای مختلف برحسب میلی گرم بر لیتر (ppm) در دست باشد، معمولا جهت سهولت ، به کمک فاکتورهایی که از تقسیم وزن مولکولی کربنات کلسیم به وزن اتمی هر یک از عناصر بدست آمده ، کلیه این مقادیر برحسب کربنات کلسیم محاسبه و بیان می‌گردد. سختی آب ، معمولا بر حسب ppm یعنی mg/lit بیان می‌شود. سختي آب را بر حسب ppm كربنات كلسيم ( ميلي گرم كربنات كلسيم در 1 ليتر آب ) گزارش مي دهند علاوه بر این ، واحدهای آلمانی ، انگلیسی ، فرانسوی ، آمریکایی را نیز در بیان آن بکار می‌برند؛
هر یک از درجات فوق به ترتیب برابر 17.9 و 14.3 و 10 و 17.2 میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم است.
سختي آب را بر حسب ppm كربنات كلسيم ( ميلي گرم كربنات كلسيم در 1 ليتر آب )
گزارش شهرهای با آب سخت
قم ، زاهدان ، گرمسار و سمنان از شهرهایی هستند که آب آنها از سختی بالایی برخوردار است. در زاهدان و سمنان سالانه چندین بار باید پوشالهای کولر را به علت اینکه مقدار فراوانی املاح روی آن رسوب کرده است تعویض کرد
روش کار :
مراحل بدست آوردن سختي كل (Mg²*+Ca²*) :
1- ارلن را شسته و 50 ميلي ليتر آب شهر را در ارلن ميريزيم.
2- 5 ميلي ليتر بافر PH=10 را به آن اضافه ميكنيم.
3-يك قطره محلول اريو كروم بلاك T اضافه كنيم ، رنگ محلول بنفش ميشود .
4- بورت را محلول 0.01مولار EDTAپر مي كنيم و هواگيري ميكنيم.
5- ارلن را توسط بورتEDTA تا تغيير رنگ از بنفش به آبي تيتر مي كنيم و حجم مصرفي را يادداشت ميكنيم .
6- مراحل بالا را دو بار تكرار كنيم.
مراحل اندازه گيري سختيCa²* :
1- ارلن را شسته و 50 ميلي ليتر آب شهر را در ارلن ميريزيم.
2- 2ميلي ليتر سود 50% را به آن اضافه ميكنيم تا PH حدود 12-13
3- 5 قطره معرف مور اكسيد اضافه كنيد رنگ نارنجي ميشود
4- بورت را محلول 0.01مولار EDTAپر مي كنيم و هواگيري ميكنيم.
5- ارلن را توسط بورتEDTA تا تغيير رنگ از نارنجي به بنفش تيتر مي كنيم و حجم مصرفي را يادداشت ميكنيم .
6- مراحل بالا را دو بار تكرار كنيم.
جدول حاصل از آزمایش:
حجم EDTA مصرفي سختي كل(ml ) حجم EDTA مصرفي براي سختيCa²*
20.2 11.1
20.7 11.2

نمونه محاسبات:

PPm=CM*V"*100000/ Vسختي

CM غلظت EDTA

2/20.7+20.2= 20.45: ميانگين EDTA مصرفي در كل

2/11.1+11.2=11.15: ميانگين EDTAمصرفي در كلسيم

50/0.01*20.45*100000=409ppm: سختي كل (Mg²*+Ca²*)

50/0.01*11.15*100000=223ppm: سختيCa²*

نتیجه گیری:

در اين آزمايش با استفاده از كمپلكسومتري توسط EDTA مي توان در PH متفاوت سختي كل (Mg²*+Ca²*) و سختيCa²* را بدست آورد.

منابع خطا :

در اندازه گیری PHدقيق كه باعث دخيل شدن سختي ها در يكديگر ميگردند.

 



:: برچسب‌ها: گزارشکار شیمی عمومی 1
نويسنده : dalton


Chemical reaction

 

Chemical reaction

 

A chemical reaction is a process that leads to the transformation of one set of chemical substances to

another.[1] Classically, chemical reactions encompass changes that only involve the positions of electrons in the forming and breaking of chemical bonds between atoms, with no change to the nuclei (no change to the elements present), and can often be described by a chemical equation. Nuclear chemistry is a sub-discipline of chemistry that involves the chemical reactions of unstable and radioactive elements where both electronic and nuclear changes may both occur.

The substance (or substances) initially involved in a chemical reaction are called reactants or reagents. Chemical reactions are usually characterized by a chemical change, and they yield one or more products, which usually have properties different from the reactants. Reactions often consist of a sequence of individual sub-steps, the so-called elementary reactions, and the information on the precise course of action is part of the reaction mechanism. Chemical reactions are described with chemical equations, which graphically present the starting materials, end products, and sometimes intermediate products and reaction conditions.

Chemical reactions happen at a characteristic reaction rate at a given temperature and chemical concentration, and rapid reactions are often described as spontaneous, requiring no input of extra energy other than thermal energy. Non-spontaneous reactions run so slowly that they are considered to require the input of some type of additional energy (such as extra heat, light or electricity) in order to proceed to completion (chemical equilibrium) at human time scales.

Different chemical reactions are used in combinations during chemical synthesis in order to obtain a desired product. In biochemistry, a similar series of chemical reactions form metabolic pathways. These reactions are often catalyzed by protein enzymes. These enzymes increase the rates of biochemical reactions, so that metabolic syntheses and decompositions impossible under ordinary conditions may be performed at the temperatures and concentrations present within a cell.

The general concept of a chemical reaction has been extended to non-chemical reactions between entities smaller than atoms, including nuclear reactions, radioactive decays, and reactions between elementary particles as described by quantum field theory.



نويسنده : dalton


واکنش شیمیایی

واکنش شیمیایی

    

واکنش شیمیایی (به انگلیسی: Chemical reaction)‏ فرآیندی است که در آن ساختار ذره‌های تشکیل دهندهٔ مواد اولیه دچار تغییر می‌شود؛ یعنی طی آن یک یا چند ماده شیمیایی به یک یا چند ماده شیمیایی دیگر تبدیل می‌شود.

محتویات

انواع تغییرات مواد

 

تغییراتی که در واکنشی بر روی مواد واکنش‌دهنده صورت می‌گیرد، بطور کلی به دو نوع تغییرات فیزیکی و شیمیایی تقسیم می‌شوند.

تغییرات فیزیکی

 

در تغییرات فیزیکی فقط حالت فیزیکی ماده تغییر می‌یابد نه ساختار ذره‌های تشکیل دهنده ماده. بنابراین تغییرات همهٔ حالات ماده مانند ذوب، انجماد، تبخیر، میعان، تصعید و چگالش و همچنین انحلال نمکها و بازها در آب، تغییر فیزیکی هستند.

تغییرات شیمیایی

 

در تغییرات شیمیایی اتصال اتمها به یکدیگر و آرایش الکترونی آن‌ها در واکنش دهنده‌ها تغییر می‌یابد. البته در یک واکنش شیمیایی، اتم‌ها نه بوجود می‌آیند و نه از بین می‌روند و تنها ترکیب، تجزیه یا بازآرایی می‌شوند. واکنش شیمیایی بیان یک تغییر شیمیایی است که ممکن است با آزاد کردن انرژی به صورت گرما، نور یا صوت همراه باشند و تولید گاز، تشکیل رسوب یا تغییر رنگ در پی داشته باشند.

روی دادن تغییر فیزیکی و تغییر شیمیایی بطور متوالی

 

مواردی وجود دارد که هر دو تغییر فیزیکی و شیمیایی بر روی یک پدیده، بطور متوالی اتفاق می‌افتند. برای نمونه، با حرارت دادن تکه‌ای قند در لوله آزمایش، ابتدا قند ذوب می‌شود که یک پدیده فیزیکی است. سپس به رنگ قهوه‌ای در می‌آید که نشان‌دهنده شروع تبدیل قند به کربن و یک پدیده شیمیایی است. در ادامه مقداری بخار آب به بالای لوله می‌رسد که نشانه تجزیه قند و ادامه پدیده شیمیایی پیشین است. سپس قطره‌های آب روی دیواره لوله آزمایش پدیدار می‌شود که نشان‌دهنده میعان بخار آب آزاد شده و یک پدیده فیزیکی است. در پایان، در لوله ماده‌ای سیاه رنگ، بی‌مزه و نامحلول در آب (برخلاف قند اولیه) باقی می‌ماند که این ماده ذغال است و با توجه به تغییر رنگ، مزه و حلالیت آن در آب نشان‌دهنده وقوع یک پدیده شیمیایی است.

انرژی شیمیایی

 

هر نوع پیوندی میان اتم‌های مختلف سازنده مولکولهای یک جسم، نوعی انرژی در انرژی شیمیایی دارد که مقدار آن به نوع اتم‌ها و نحوه قرار گرفتن آن‌ها در مولکول بستگی دارد. در یک واکنش شیمیایی، در واقع اتصال اتم‌ها به یکدیگر در واکنش‌ها تغییر می‌کند و در نتیجه انرژی شیمیایی فرآورده‌های واکنش با انرژی شیمیایی واکنش‌دهنده‌ها تفاوت پیدا می‌کند.

به عنوان مثال، واکنش گاز کلر با گاز هیدروژن را در نظر بگیریم. گاز کلر از مولکول‌های دو اتمی Cl2 و گاز هیدروژن از مولکول‌های دو اتمی H2 تشکیل شده‌اند. فرآورده واکنش، کلرید هیدروژن HCl خواهد بود که در مقایسه با واکنش‌دهنده، پیوندهای کاملا متفاوتی دارد و از این رو انرژی شیمیایی آنها متفاوت است.

اکنون این پرسش پیش می‌آید که با توجه به متفاوت بودن انرژی شیمیایی فرآورده‌ها و واکنش‌دهنده‌ها و قانون پایستگی انرژی، این اختلاف انرژی چطور ظاهر می‌شود؟

تغییرات گرماگیر و تغییرات گرمازا

 

مطابق قانون پایستگی انرژی در هر واکنش باید انرژی کل ثابت بماند. بنابراین در واکنش‌ها، اختلاف انرژی میان فرآورده‌ها و واکنش‌دهنده‌ها به صورت گرما ظاهر می‌شود. از این رو، واکنش‌هایی نظیر واکنش‌های سوختن متان که با تشکیل کلرید هیدروژن در آن‌ها، سطح انرژی فرآورده‌های واکنش از مواد واکنش‌دهنده پایین‌تر باشد، به علت تولید انرژی گرمایی، گرمازا می‌گوییم و در مقابل واکنش‌هایی که در آنها سطح انرژی شیمیایی فرآورده‌ها بیشتر از واکنش‌دهنده‌ها باشد، واکنش‌های گرماگیر نامیده می‌شوند و برای انجام چنین واکنشی باید مقداری گرما به اجزای واکنش‌دهنده داده شود، مانند تجزیه کردن کلرید آمونیوم جامد که با گرم کردن، به دو گاز آمونیاک و کلرید هیدروژن تبدیل می‌شود.

بنابراین در اندازه گیری و محاسبه انرژی واکنش‌های شیمیایی، چیزی که همیشه محسوس و قابل اندازه‌گیری است، تفاوت محتوای انرژی یا به عبارتی سطح انرژی مواد اولیه و محصولات عمل است که معمولاً به تغییر محتوای گرمایی، تغییر آنتالپی گفته می‌شود و با ΔH نمایش می‌دهند و در یک واکنش گرمازا داریم:

H1: سطح انرژی مواد واکنش دهنده

H2: سطح انرژی مواد حاصل

H2

به این ترتیب تغییر آنتالپی ΔH در یک واکنش انرژی‌ده، منفی است.

در یک واکنش گرماگیر داریم:

H2>H1→H2-H1>0→ΔH>0

پس تغییر آنتالپی، ΔH در یک واکنش انرژی‌گیر، مثبت است.

واکنش‌های شیمیایی برگشت‌پذیر و برگشت‌ناپذیر

 

واکنش‌های برگشت‌ناپذیر

 

در این قبیل واکنش‌ها، محصولات واکنش بر هم اثر شیمیایی ندارند. به همین دلیل واکنش فقط در جهت رفت انجام می‌گیرد و تا مصرف‌شدن کامل واکنش‌دهنده پیش می‌رود. مثلا اگر تکه‌ای نوار منیزیم را در ظرف محتوی HCl وارد کنیم، واکنش شدیدی میان منیزیم و اسید رخ می‌دهد و کم کم در اسید حل و ناپدید می‌شود و همزمان با ناپدیدشدن فلز، حباب‌های گاز هیدروژن درون اسید به چشم می‌خورند که از ظرف خارج می‌شوند.

بنابراین این واکنش یک‌طرفه است و فقط در جهت رفت پیش می‌رود. یعنی اگر مقداری گاز هیدروژن را در محلول کلرید وارد کنیم، هیچ واکنشی انجام نمی‌گیرد.

Mg + 2HCl → MgCl2 + H2

علاوه بر واکنش بالا سوختن انواع سوخت‌ها مانند بنزین، نفت، گاز طبیعی و... در مجاورت هوا، محکم شدن تدریجی سیمان، پختن تخم مرغ، مچاله شدن نایلون در برابر شعله، نمونه‌هایی از واکنش‌های برگشت‌ناپذیرند.

واکنش‌های برگشت‌پذیر

 

این واکنش‌ها در شرایط مناسب در هر دو جهت رفت و برگشت پیش می‌روند، مثلا اگر بخار آب را از روی گرد آهن داغ عبور دهند، اکسید آهن همراه با گاز هیدروژن پدید می‌آید.

(3Fe(s) + 4H2O(g) → Fe3O4(s) + 4H2(g

و اگر گاز هیدروژن را بر اکسید آهن (Fe3O4) عبور دهند، آهن و بخار آب تولید می‌شود. واکنش برگشت: (Fe3O4(s) + 4H2(g) → 3Fe(s) + 4H2O(l

واکنش رفت و برگشت در مجموع یک واکنش برگشت‌پذیر را تشکیل می‌دهند. در نتیجه واکنش اثر بخار آب بر آهن داغ برگشت‌پذیر است. در زندگی با موارد زیادی از واکنش‌های برگشت‌پذیر برخورد می‌کنیم، مانند شارژ دوبارهٔ باتری اتومبیل. مواد شیمیایی موجود در باتری خودرو هنگام تولید جریان برق به تدریج مصرف شده و به مواد دیگری تبدیل می‌شود. با شارژ مجدد باتری، واکنش‌های برگشت انجام می‌گیرند و مواد اولیه پدید می‌آیند.

مثالهایی از فرایندهای شیمیایی

 

همان طور که در پیش گفته شد، در تغییر شیمیایی ماهیت شیمیایی مواد تغییر می‌یابد و فرآورده‌های جدید با خواص متفاوت از مواد اولیه تولید می‌شود. بنابراین پدیده‌های زیر نمونه‌هایی از تغییرهای شیمیایی هستند:

  • سوختن انواع سوخت‌ها. مانند بنزین، نفت، گاز طبیعی و... در مجاورت هوا
  • زنگ زدن فلزات
  • گوارش غذا
  • رسیدن میوه
  • پختن غذا
  • فساد مواد
  • سفت شدن تدریجی سیمان
  • انحلال آمونیاک در آب. زیرا در اثر انحلال، قسمتی از مولکول‌های آمونیاک با مولکول‌های آب ترکیب شده و ماده جدیدی به نام هیدروکسیدآمونیوم تولید می‌نمایند. به همین دلیل که واکنش شیمیایی بین حلال و حل شونده رخ می‌دهد، حل شدن بیشتر جنبه شیمیایی دارد.
  • لخته شدن مواد کلوئیدی. در اثر لخته شدن پیوندهای جدیدی تشکیل می‌گردد که باعث تجمع مولکول‌های یک محلول کلوئیدی می‌شود.
  • ایجاد گاز (اکسیژن) در اثر حرارت اکسید جیوه

نويسنده : dalton


گزارشکار شیمی عمومی1

تتراسیون اسید وباز

 

 

مقدمه:

علم تجزیه به دو قسمت کمی و کیفی تقسیم می شود. تجزیه کیفی بر اساس شناخت اینکه چه گونه هایی در ترکیب موجود است استوار شده و از جمله آن می توان به آزمایشگاه شیمی عمومی 2 (شناسایی کاتیون های فلزی) اشاره کرد. شیمی تجزیه کمی نیز به پردازش اینکه چه میزان از گونه در نمونه موجود است می پردازد. یکی از راه های آن تیتراسیون ها می باشد.

تیتراسیون عبارت است از برابر کردن یک محلول با محلول دیگر از نظر شیمیایی. در تیتراسیون معمولا مقدار معینی از یک محلول را در یک بشر یا ارلن مایر ریخته و محلول دیگر را به آرامی روی آن می افزایند تا از نظر شیمیایی محلول ها یکی شوند، یعنی نقطه تعادل فرا رسد. برای تعیین نقطه تعادل از اندیکاتور (شناساگر) اسید و باز استفاده می شود. اندیکاتور یک جسم پیچیده آلی است که با تغییر غلظت یون هیدروژن، تغییر رنگ     می دهد.

بسیاری از اجسام طبیعی و سنتزی رنگهایی از خود نشان می دهند که به pH محلولی که این اجسام در آن حل شده اند بستگی دارد. بعضی از این اجسام که طی قرنها برای نشان دادن خاصیت قلیایی یا آب به کار برده شده اند، در سالهای اخیر به عنوان معرفهای اسیدی و بازی به کار می روند. در واقع یک شناساگر اسید – باز ، یک اسید یا باز آلی است که رنگ فرم تفکیک نشده آن با رنگ اسید یا باز مزدوج آن متفاوت است.

در این آزمایش پس از بدست آوردن اطلاعاتی درباره تیتراسیون ها و انواع آن با وسایل مورد استفاده و شناساگرهای مورد استفاده در تیتراسیون و همچنین مواد لازم در این آزمایش آشنا می شویم سپس به بحث استاندارد کردن مواد و استاندارد اولیه می پردازیم و در انتها بوسیله سوالات مطرح شده توسط استاد انجام آزمایش را انجام می دهیم.

 

 

 

 

 

هدف:

تیتر اسید و باز با باز معلوم العیار به همراه شناساگر چشمی

تئوری:

برای تیتراسیون تعاریف مختلفی ارائه شده است در تعریف اولیه می توان گفت تیتراسیون عبارتست از برابر کردن یک محلول با محلول دیگر از نظر شیمیایی. اما اگر بخواهیم به صورت علمی و دقیق آن را توضیح دهیم باید بگوییم تیتراسیون عبارتست از فرایندی که طی آن غلظت یا عیار یک واکنش دهنده مجهول( آنالیت ) را از طریق واکنش دادن آن با یک ماده معلوم العیار ( تیتران ) می سنجند. که با شمای زیر می توان آن را نمایش داد:

شکل1

برای اینکه از یک واکنش در تیتراسیون استفاده کرد باید چند شرط را در نظر گرفت اگر این شرطها در واکنش صدق کند می توان عمل تیتراسیون را روی این واکنش اعمال کرد:

1. معین بودن واکنش (نوشتن واکنش، موازنه آن)

2. کمی بودن واکنش (در انتها واکنش از مواد اولیه چیزی نمانده باشد)

3. سرعت واکنش بالا باشد.

4. روش تشخیص نقطه هم ارزی موجود باشد.

نقطه هم ارزی و نقطه پایان:

نقطه هم ارزی به نقطه ای از تیتراسیون می گویند که مقدار محلول استاندارد اضافه شده به آنالیت از نظر شیمیایی معادل با آنالیت گردد. نقطه هم ارزی در یک تیتراسیون یک مفهوم نظری است؛ در حقیقت موقعیت این نقطه را فقط می توان با مشاهده تغییرات فیزیکی مربوط به هم ارزی حدس زد. این تغییرات در نقطه پایانی آشکار می شوند. به هر طریق بین این دو نقطه تفاوت هایی وجود دارد که مربوط به نارسایی های تغییرات فیزیکی و عدم توانایی ما در مشاهده این تغییرات است، که خطای تیتراسیون محصول این عوامل می باشد. نقاط پایانی بر مبنای یک خاصیت فیزیکی استوار اند که در نقطه هم ارزی تیتراسیون یا در حوالی آن به نحو مشخصی تغییر می کند. معمول ترین نوع نقطه پایانی شامل یک تغییر رنگ در واکنش گر، در آنالیت، یا در یک ماده شناساگر است. سایر خواص فیزیکی مانند پتانسیل الکتریکی، رسانایی، دما و ضریب شکست نیز برای تعیین نقطه هم ارزی در تیتراسیون ها بکار رفته اند.

تفاوت نقطه ی هم ارزی با نقطه ی پایانی؟

نقطه پایانی ازروی تغییر رنگ شناساگر تعیین می شود اما نقطه هم ارزی از روی نمودار های سنجش حجمی تعیین می شود.

در نقطه هم ارزی اسید و باز بطور کامل همدیگر را خنثی کرده اند. در این نقطه نه اسید نه باز هیچکدام واکنش دهنده ی اضافی نیستند . در محلول نمک وآب وجود دارد.اما در نقطه پایانی امکان دارد اسید وباز همدیگر را کاملا خنثی نکرده باشند. زیر دامنه تغییر رنگ PH برای شناساگرها متفاوت است. در یک سنجش حجمی اگر از شناساگرهای متفاوت استفاده شود امکان دارد نقطه های پایانی یکسانی بدست نیاید اما نقطه هم ارزی همیشه یک نقطه است.

روش های تشخیص نقطه هم ارزی:

1.استفاده از شناساگر چشمی:

روش معمول برای تشخیص نقطه پایانی در تجزیه های حجمی عبارت است از استفاده از یک ترکیب شیمیایی ضمیمه، که در اثر تغییرات غلظت در نزدیکی نقطه هم ارزی تغییر رنگ می دهد چنان ماده ای را شناساگر   می گویند. شناساگرها ترکیباتی هستند که در واکنش های شیمیایی شرکت می کنند و هم خاصیت با نوع واکنش می باشند.

خاصیت این شناساگرها این گونه است که باید ترکیبات ضعیفی باشند تا بعد از اتمام آنالیت وارد واکنش شوند. همچنین باید از شناساگر به میزان بسیار کم (در حدود 2 الی3 قطره ) استفاده نمود تا با کمترین مقدار تیتران بعد از اتمام آنالیت وارد واکنش شود.(شکل 1)

علت تغییر رنگ شناساگرها:

چون در لایه ظرفیت این شناساگرها یک الکترون آزاد وجود دارد و سطوح اوربیتال اتمی یکسان نیست با تغییر طول موج شناساگر تغییر رنگ می دهد.

محدوده تغییر رنگ شناساگر چشمی از نظر تغییرات pH:

با توجه به این مسئله شناساگرهای چشمی نیز مشابه تمام اسیدهای تک ظرفیتی در pHهای کوچکتر از pka فرم اسیدی دارنددر حالی که در pHهای بالاتر از pka فرم آنیونی غالب است.

با توجه به منحنی توزیع معلوم می شود هرچه به pka از هر دو سو نزدیک می شویم غالب بودن فرم خاص تقریبا از بین می رود به بیان دیگر هر دو فرم حضور خواهند داشت پس در این نواحی با مخلوط رنگ ها سر و کار خواهیم داشت.

تجربه نشان داده چشم اکثر انسان ها زمانی که در یک مخلوط 2 رنگ یکی از آن ها کمتر از 10 برابر دیگری باشد آن را به فرم غالب می بیند.

2. روش های دستگاهی:

در این روش بجای استفاده از ارلن از بشر استفاده می کنیم و آنالیت داخل بشر ریخته می شود در این روش از بهم زن مغناطیسی استفاده می شود و از یک وسیله برای نمایش اعداد.

این وسیله می تواند به غلظت آنالیت حساس باشد که در نقطه تعادل این غلظت صفر می شود.

می تواند به غلظت تیتران حساس باشد و تازمانی که تعادل ایجاد نشود عدد مربوط به آن در دستگاه صفر خواهد بود.

می تواند به غلظت محصولات حساس باشد که روند آن در دستگاه به این صورت خواهد بود: ابتدا صفر سپس تا نقطه تعادل صعودی، بعد تعادل ثابت.

بنابراین دستگاه مورد استفاده بایستی حداقل به غلظت یکی از اجزای دخیل در تیتراسیون حساس باشد.

شکل2

انواع تیتراسیون ها:

تیتراسیون ها عموما به چهار دسته تقسیم می شوند که عبارتند از: تیتراسون رسوبی، تیتراسیون تشکیل کمپلکس، تیتراسیون خنثی شدن (اسید و باز)، تیتراسیون اکسایش و کاهش. که به اختصار به توضیح هر کدام از این موارد می پردازیم:

تیتراسون رسوبی: این تیتراسیون ها بر اساس تشکیل سریع رسوب می باشد و بیشتر برای تعیین غلظت هالوژن ها بکار می رود. در این صورت اغلب از نیترات نقره به عنوان عامل رسوب دهنده استفاده می شود به این تیتراسی.ک ها اغلب آرژانتومتری نیز می گویند. در این نوع تیتراسیون عموما از شناساگرهایی همانند کرومات، آلومینون، فلوئورسین و تیوسیانات استفاده می شود.

تعریف ظرفیت در واکنش رسوبی: بار کاتیونی که مستقیما وارد رسوب می شود.

تیتراسیون تشکیل کمپلکس: تعیین غلظت یک گونه(عمدتاً کاتیون فلزی) توسط تشکیل کمپلکس با یک لیگاند. شناساگر معمول آن اتیلن دی آمین تترا استیک اسید(EDTA)

تعریف ظرفیت در واکنش کمپلکسومتری: با توجه به پیچیدگی موجود در تعریف ظرفیت در واکنش تشکیل کمپلکس وبا عنایت به بکارگیری لیگند پر دندانه که تشکیل کمپلکس 1:1 را می دهد می توان در حل مسائل مربوط به این واکنش ها بجای نرمالیته از فرمالیته و مولاریته استفاده کرد.

تیتراسیون اکسایش و کاهش: طبق این واکنش ها غلظت یک آنالیت بر اساس خصلت دهندگی یا گیرندگی الکترون با تیتران قوی سنجیده می شود. شناساگر مورد استفاده ید محلول در آب( I3- )

تعریف ظرفیت در واکنش اکسایش و کاهش:

 

تیتراسیون خنثی شدن (اسید و باز): تیتراسیونهای خنثی‌شدن بطور گسترده در تعیین غلظت آنالیتهایی کاربرد دارند که یا اسید و یا باز هستند، یا با استفاده از روشهای مناسب به چنین گونه‌هایی تبدیل می‌شوند. آب، حلال معمول برای تیتراسیون خنثی‌شدن است، زیرا در دسترس و ارزان و غیرسمی است. پایین بودن ضریب انبساط دمایی آن یک خاصیت اضافی دیگر است. ولی بعضی از آنالیتها در محیط آبی قابل تیتر کردن نیستند، زیرا انحلال‌پذیری آنها بسیار پایین است، یا چون قدرتهای اسیدی یا بازی آن چندان زیاد نیست که نقاط پایان رضایت بخشی را فراهم کنند. غلظت چنین موادی را اغلب می‌توان با تیتر کردن آنها در حلال دیگر به غیر از آب تعیین کرد. در این تیتراسیون ها تیتران اسید یا باز قوی می باشد تا تیز ترین نقطه پایانی را بدست بدهد. شناساگرهای مورد استفاده در این نوع از تیتراسیون ها بسته به نوع واکنشگر متفاوت است در تیتراسیون اسید و باز قوی از هر شناساگری می توان استفاده نمود اما در سایر زیر شاخه های خنثی شدن (اسید ضعیف با باز قوی یا بالعکس، اسیدهای دو ظرفیتی و غیره) باید از شناساگری استفاده کرد که تغییرات pH در محدوده تغییر رنگ آن بیفتد. از جمله این شناساگرها میتوان به فنول فتالیین، متیل اورانژ اشاره کرد. جدول شناساگرها در انتهای گزارشکار آمده است.

اهمیت استفاده از شناساگر مناسب در تیتراسیون

با استفاده از انواع شناساگر، می‌توان PH یک محلول را تعیین کرد. برای این کار لازم است محدوده PH تغییر رنگ شناساگر را بدانیم. در تیتراسیونهای اسید و باز هم لازم است که PKa شناساگر مورد استفاده به PH محلول مورد نظر نزدیک باشد، در غیر اینصورت آزمایش همراه با خطا خواهد بود. اگر شناساگر قبل از نقطه هم‌ارزی تغییر رنگ دهد، حجم نقطه پایان کمتر از نقطه هم‌ارزی (خنثی شدن اسید یا باز) است و اگر شناساگر بعد از نقطه هم ارزی تغییر رنگ دهد، حجم نقطه پایان بیشتر از نقطه هم ارزی است.

در برخی از موارد مخلوطی از دو یا چند شناساگر در یک تیتراسیون مصرف می‌شود تا تغییر رنگ مشخصی در نقطه پایان رخ دهد. بعنوان مثال می‌توان متیلن آبی را با متیلن قرمز مخلوط کرده و یک شناساگر مخلوط بوجود آورد که در PH حدود 5.4 از بنفش به سبز تغییر رنگ می‌دهد. در این مورد، متیلن آبی حین تیتراسیون بدون تغییر رنگ می‌ماند. اما متیلن قرمز در PHهای ‌کمتر از حدود 5.4 قرمز و در PHهای بیشتر از حدود 5.4 زرد می‌باشد. در PHهای ‌کمتر، قرمز و آبی ترکیب شده و رنگ بنفش ایجاد می‌کنند و در PHهای بیشتر، زرد و آبی ترکیب شده و رنگ سبز ایجاد می‌کنند. دیدن تغییر رنگ بنفش به سبز، آسانتر از تشخیص تغییر رنگ قرمز به زرد در شناساگر متیلن سرخ تنها است.

کاربردهای نوعی تیتراسیونهای خنثی‌شدن

تیتراسیونهای خنثی‌شدن در اندازه گیری آن دسته از گونه‌های بی‌شمار معدنی، آلی و زیستی که خواص اسیدی یا بازی ذاتی دارند بکار برده می‌شوند. با استفاده از تیتراسیون خنثی شدن میتوان اقدام به اندازه گیری کمی اسید و باز مختلف چه به صورت تنها چه در حضور هم مشروط بر اینکه شناساگر مناسب یا جهشی بیش از 4 واحد داشته باشیم، کرد. در علم تجزیه به چنین اندازه گیری هایی اندازه گیری مستقیم می گویند. در حالی که همین روش را میتوان به صورت غیر مستقیم در اندازه گیری های مختلف بکار برد، در این مورد اقدام به اندازه گیری ترکیباتی می کنیم که ممکن است از ابتدا اسید یا باز نباشند. همانند تیتراسیون مازادسنجی، تیتراسیون معکوس، تیتراسیون بازگشت. حسن تیتراسیون مازادسنجی این است که در آن آنالیت قوی با تیتران قوی واکنش می دهد و سپس آن را با تیتراسیون آنالیت اصلی (ضعیف) مقایسه می کنند. همانند بدست آوردن درصد پروتئین در گندم که ابتدا نرمالیته آمونیاک را بدست آورده سپس نرمالیته نیتروژن را بدست آورده و با اعمال روابطی درصد پروتئین موجود در گندم را می یابند. البته میتوان از این روش با نام تجزبه عنصری نیز یاد کرد.

اندازه گیری مواد معدنی: تعداد زیادی از گونه‌های معدنی را می‌توان توسط تیتراسیون با اسیدها یا بازهای قوی اندازه گیری کرد. بعنوان مثال، نمکهای آمونیوم را می‌توان بسادگی با تبدیل به آمونیاک توسط باز قوی و سپس تقطیر در دستگاه کجلدال اندازه گیری کرد. آمونیاک طبق روش کجلدال جمع آوری و تیتر می‌شود. روشی را که برای نمکهای آمونیوم بیان شد، می‌توان برای اندازه گیری نیترات و نیتریت معدنی تعمیم داد.

تعیین گروههای عاملی آلی: تیتراسیونهای خنثی‌شدن برای سنجش مستقیم و غیر مستقیم انواع گروههای عاملی آلی روشهای ساده‌ای را فراهم می‌کنند.

 تعریف ظرفیت در واکنش خنثی شدن (اسید و باز): وزنی از اسید یا باز که بتواند یک مول پروتون یا یک مول هیدروکسید تولید یا مصرف کند.

برای اسید و باز قوی و ضعیف تک ظرفیتی وزن اکی والانی برابر وزن مولی می باشد.

برای اسید و باز دو ظرفیتی وزن اکی والانی دو برابر وزن مولی می باشد.

آشنایی با چند نوع منحنی تیتراسیون:

قبل رسم منحنی ها ابتدا با تعریف جهش آشنا می شویم:

در نقطه پایانی تغییرات pH  به شکل عمودی و شدید اتفاق می افتد به این نوع تغییرات در تجزیه جهش     می گویند.

 

منحنی تیتراسیون اسید قوی با باز قوی:

شکل3

منحنی تیتراسیون اسید ضعیف با باز قوی:

شکل 4

منحنی تیتراسیون اسیدهای چند عاملی:

شکل 5

تاثیر قدرت اسیدی بر منحنی تیتراسیون:

 

شکل 6

استاندارد کردن مواد:

واکنشگر با غلظت دقیقا معلوم را که در یک تیتراسیون به کار می رود محلول استاندارد می نامند. صحتی که با آن غلظت این محلول معلوم است تعیین کننده حد قطعی صحت روش نیز هست به همین دلیل در تهیه   محلول های استاندارد توجه زیاد می شود. غلظت یک محلول استاندارد یا به طور مستقیم و یا به طور غیر مستقیم تعیین می شود:

با انحلال یک کمیت دقیقا توزین شده از واکنشگر خالص و رقیق کردن آن تا یک حجم دقیقا معلوم.

با تیتراسیون یک محلول محتوی یک کمیت دقیقا توزین شده از یک ترکیب خالص با محلول واکنش گر.

در هر یک از این دو روش به یک ترکیب شیمیایی بسیار خالص که استاندارد اولیه نامیده می شود به عنوان ماده مرجع نیاز است. فرایندی را که به وسیله آن غلظت یک محلول استاندارد توسط تیتراسیون با استاندارد اولیه تعیین می شود استاندارد کردن می نامند.

شرایط مهم برای استاندارد اولیه

- خلوص بالا- روش معتبری برای تاثیر خلوص آن باید در دسترس باشد

- پایداری هوا

- نداشتن آب هیدراته که در نتیجه ی ترکیب با تغییرات نسبی، رطوبت تغییر نمی کند.

- فراوانی و قیمت نسبتا بالا

- انحلال پذیری مناسب در محیط تیتراسیون

- وزن مولکولی زیاد که در نتیجه ی خطای توزین کاهش می یابد. 

خواص محلول استاندارد

- به اندازه ی کافی پایدار باشد لذا فقط یکبار به اندازه گیری غلظت نیاز داشته باشد

- با آنالیت به سهولت واکنش دهد و مدت زمان بین افزایش های متوالی از محلول تیتر کننده به حداقل کاهش یابد.

- با آنالیت تقریبا به طور کامل واکنش دهد و لذا نقطه ی پایانی مطلوبی ارائه دهد.

- با آنالیت واکنش گزینشی داشته باشد، به نحوی که بتواند با یک واکنش ساده ی متوازن بیان شود.

در آزمایشگاه شیمی:

وسایل مورد نیاز: پایه، بورت، پی پت حبابدار، ارلن، بشر، گیره

مواد مورد نیاز: هیدروکلریک اسید 0.1 مولار، سدیم هیدروکسید0.1مولار، سدیم کربنات، سود کربناته، آب مقطر

ابتدا بورت را به پایه بوسیله گیره های موجود وصل می کنیم سپس بشری را زیر آن گذاشته و بورت را با آب مقطر می شوییم حال داخل بورت کر داده شده هیدروکلریک اسید 0.1مولار پر می کنیم شیر بورت را باز کرده تا هیدروکلریک اسید به طور کامل داخل بورت را پر کند. برای راحتی و کم شدن خطای کار میتوان آنالیت را داخل بورت جداگانه ریخته ما در آزمایش خود این کار را کردیم. در داخل سه بورت دیگر آنالیت های مجهول را ریختیم.

در مرحله اول یک ارلن را برداشته آن را با آب مقطر کر داده واز بورت اول به میزان 10 میلی لیتر از آنالیت سدیم هیدروکسید در داخل ارلن می ریزیم. سپس 2الی3 قطره از معرف فنول فتالیین به آن اضافه کرده وزیر بورت قرار می دهیم حجم اولیه اسید داخل بورت را یادداشت کرده شیر بورت را با دست چپ باز کرده و با دست راست ارلن را تکان می دهیم و هنگامیکه محلول بی رنگ را مشاهده کردیم شیر بورت را می بندیم. سپس حجم نهایی را یادداشت می کنیم. وبا استفاده از فرمول های در دست نرمالیته سود را می یابیم.(جواب در قسمت محاسبات)

 ارلن را شسته با آب مقطر کر داده و برای مرحله دوم آماده می کنیم.

در مرحله دوم داخل ارلن کر داده شده 10میلی لیتر از آنالیت سدیم کربنات می ریزیم سپس 2 الی3 قطره معرف فنول فتالیین ریخته و همانند مرحله اول حجم اولیه اسید را یادداشت کرده سپس با هیدروکلریک اسید تا زمانی که محلول بی رنگ شود تیتر می کنیم. (حجم اسید را یادداشت کرده) بعد از بی رنگ شدن محلول 2الی3 قطره از معرف متیل اورانژ را به آن اضافه کرده و به تیتراسیون ادامه می دهیم. دقت کنید که با اضافه کردن متیل اورانژ رنگ محلول نارنجی شده و بعد تیتراسیون محلول به رنگ قرمز درمی آید. حجم نهایی اسید را یادداشت می کنیم. سپس با استفاده از سه حجم در دست و حجم آنالیت و نرمالیته اسید نرمالیته آنالیت را می یابیم.

اینک دوباره ارلن را شسته کر می دهیم دقت کنید که در مرحله بعدی همانند این مرحله باید سه بار حجم اسید را یادداشت کرد.قبل شروع تیتراسیون، بعد از اتمام قسمت اول تیتراسون، حجم نهایی اسید.

ارلن کر داده شده را زیر بورت سوم قرار داده 10میلی لیتر از آنالیت سود کربناته را داخل آن می ریزیم. سپس 2 الی3 قطره معرف فنول فتالیین ریخته و سپس با شروع به تیتراسیون با هیدروکلریک اسید می کنیم. این کار را تا زمانی انجام می دهیم تا محلول بی رنگ شود. اینک نوبت به 2 الی 3 قطره متیل اورانژ می رسد که به آنالیت اضافه می کنیم و آن را با اسید داخل بورت تیتر می کنیم تا تغییر رنگ را ببینیم.

 



:: برچسب‌ها: گزارشکار
نويسنده : dalton


گزارش کار شیمی وآزمایشگاه 1 _موضوع آزمایش :تیتراسیون اکسیداسیون و احیاء

موضوع آزمایش :تیتراسیون اکسیداسیون و احیاء

تاریخ آزمایش :

شماره گروه :                                                                                                                   مقدمه:

الف :منگانومتری : کلیه روشهایی که در آنها از پرمنگنات پتاسیم بعنوان جسم اکسیدان استفاده می شود بنام منگانومتری نامیده می شود در منگانومتری معمولا پرمنگنات را در محیط های کاملا اسیدی بکار میبرند که طبق واکنش زیر منگنز از ظرفیت 7+ به 2+ رسیده است .

MnO4- + 8H+ + 5e- Mn++ +4H2O

بهمین دلیل محلول نرمال پرمنگنات پتاسیم یک پنجم ملکول گرم خواهد بود زیرا اکی والان گرم پرمنگنات که یک جسم اکسیدان است 158 بروی 5 می ناشد که از تغییر ظرفیت از 7+ به 2+ بدست می اید.

محلول پرمنگنات پتاسیم رنگ بنفش تندی دارد که در نتیجه احیاء بیرنگ می گردد بهمان سبب در منگانومتری استعمال معرفهای نشان دهنده پایان واکنش لزومی نخواهد داشت زیرا خاتمه واکنش را از روی ظاهر شدن ویا محو شدن رنگ پرمنگنات تشخیص میدهند باید توجه داشته باشیم که منگانومتری در محیطی کاملا اسیدی صورت گیرد زیرا در غیر این صورت عوض اینکه محلول پرمنگنات در خاتمه عمل بیرنگ شود تیره یا قهوه ای شده و آزمایش با اشتباه تجربی همراه خواهد بود . البته ظهور رنگ تیره یا قهوه ای بعلت تولید ترکیباتی در منگنز که درجه اکسیداسیون منگنز در آنها از 2 بیشتر است می باشد که در این صورت حین آزمایش باید اسید سولفوریک به محلول اضافه گردد.

مرحله تجربی :

مرحله اول :

تهیه محلول پرمنگنات 02 / 0 نرمال تقریبی به حجم cc 100 :

پرمنگنات را میریزیم داخل بالن وبه حجم cc 100 می رسانیم وچون محلول رنگی است باید سطح بالای محلول رنگی با خط بالن هم سطح باشد .بعد محلول را به داخل بورت انتقال می دهیم و حجم را یادداشت می کنیم وسپس ارلنی برداشته و cc 10 اکسالات سدیم به غلظت 02 /0نرمال بر می داریم وحدود ml 6 اسید سولفوریک در این می ریزیم وبه نقطه جوش می رسانیم وبعد تیتراسیون را شروع می کنیم.

Mn2+ + 4H2O 2 MnO-4 + 8H+ + 5e-

2CO2 + 2e- 5 C2O42-

0/2 MWk MnO-4 = 0/5 MWNO2C2O4

جرم ملکولی پرمنگنات 158 است.

دمای واکنش 60 تا 70 درجه سانتی گراد می باشد.

برای استاندارد کردن پرمنگنات 2 بار آزمایش راتکرار می کنیم.

نرمالیته پرمنگنات N1V1 = N2V2

مرحله دوم :

سولفات فرو مجهول را داخل بالن می ریزیم و به حجم CC 100 می رسانیم . سپس cc 10 برمی داریم و داخل ارلن می ریزیم.

سپس تیتراسیون را انجام می دهیم وحجم ها را یادداشت کرده ودوباره تکرار می کنیم.

MnO-4 + 8H+ + 5e- Mn2+ + 4H2O 1

Fe2+ Fe3+ + e 5

نتایج آزمایش:

مرحله 1‌: حجم اولیه دربورت 10 وحجم ثانویه 18 میلی لیتر بوده که تفاضل این دو8 میلی لیتر می باشد .

این کار را تکرار می کنیم و نتایج را مینویسم.

درباردوم حجم بورت 18 وحجم ثانویه 26 بوده.

N1V1 = N2V2

0/02× 100 = 8 × N2

N2 = 0/25

مرحله 2 : حجم اولیه بورت 26 وثانوی 28 میلی لیتربوده وتفاضل این دو 2 میلی لیتر می باشد . این عمل را تکرارمی کنیم.درباردوم حجم اولیه 28 وثانویه 30 می باشد که تفاضل این دو 2 میل لیتر میباشد.

N1V1 = N2V2

0/02×10 = N2 × 2

N2 = 0/1



:: موضوعات مرتبط: گزارش کارشیمی
:: برچسب‌ها: گزارشکار شیمی عمومی 1
نويسنده : dalton


طرزاستفاده ازپیپت

از پیپت ها برای برداشتن حجم معینی از محلول با دقت بسیار بالا استفاده می شود و بر دو نوع هستند.

1- پیپت مدرج

2- پیپت ژوژه (حباب دار)

هرگز از پیپتی که نوک آن شکسته شده و یا ترک برداشته برای برداشتن مایعات استفاده نکنید، زیرا آن پیپت دقت خود را از دست داده و کالیبره نیست.رای استفاده از یک پیپت آن را با شیوه های استاندارد بشویید و تمیز کنید. (مواظب باشید حین این عمل نوک پیپت به جایی برخورد نکند) و پس از شستن آن به روش زیر از تمیزی آن اطمینان حاصل کنید.


داخل آن آب بریزید هرگاه آب به راحتی و بدون بر جا گذاشتن قطرات، سُر خورد سطح داخلی پیپت تمیز است، در غیر این صورت با مایع شوینده داخل آن را بشویید.

هنگام کار با پیپت توجه کنید این همان پیپت مورد نظر شما باشد. (حجم پیپت را روی شیشه ی آن بخوانید.)

بر روی بورت و پیپت واژه ی TD و بر روی بشر، بالن و استوانه ی مدرج واژه ی TC نوشته شده است.

 TDمخفف to deliver  می باشد و نشان دهنده ی حجم محلول یا مایع خارج شده از ظرف می باشد نه حجم مایع یا محلول موجود در ظرف.

TC مخفف to contain است و نشان دهنده ی حجم محلول موجود در ظرف می باشد نه حجم محلول خارج شده از ظرف.

توجه داشته باشید که برای پر کردن پیپت هرگز از مکش به وسیله ی دهان خود استفاده نکنید زیرا بخارات برخی مایعات سمی بوده و یا ممکن است مایع درون پیپت وارد دهان شما شود.




:: موضوعات مرتبط: اموزشی
نويسنده : dalton


Solution
Solution

Making a saline water solution by dissolving table salt (NaCl) in water. The salt is the solute and the water the solvent.

In chemistry, a solution is a homogeneous mixture composed of only one phase. In such a mixture, a solute is a substance dissolved in another substance, known as a solvent. The solvent does the dissolving. The solution more or less takes on the characteristics of the solvent including its phase, and the solvent is commonly the major fraction of the mixture. The concentration of a solute in a solution is a measure of how much of that solute is dissolved in the solvent


نويسنده : dalton


محلول سازی
محلول سازی

محلول سازی :

محلول سازی یکی از متداولترین و در عین حال دقیق ترین کارهایی است که در آزمایشگاه انجام میشود. محلول سازی به معنای ساختن محلول مورد نظر و لازم از محلولهای استاندارد میباشد.

محلولی را استاندارد می گویند که در آن ، رابطه بین مقادیر ماده حل‌شده و محلول یا رابطه بین مقدار ماده حل‌شده و حلال بنحوی معلوم باشد. با معلوم بودن مقدار ماده حل‌شونده و مقدار حلال تشکیل دهنده محلول ، غلظت محلول مشخص می‌گردد. بسیاری از واکنش‌ها در حالت محلول انجام می‌شوند و محاسبه‌های کمی برای این‌گونه واکنش‌ها بر مبنای غلظت آنها صورت می‌گیرد. برای بیان غلظت ، روش‌های گوناگونی وجود دارد و محلولهای استاندارد را براساس غلظت بیان می‌کند.

محلولهای استاندارد کاربردهای زیادی دارند، از جمله در تجزیه های تیترسنجی (تیتراسیون) ، واکنش‌های خنثی شدن و واکنش‌های اکسیداسیون-احیا و…

برای محلول سازی باید ابتدا با واحدها و روش های بیان غلظت یک محلول، آشنایی کامل داشته باشید:

محلول درصد جرمی :

محلولی است که در آن مقداری ماده حل‌شونده در ۱۰۰ گرم محلول ، حل شده باشد.۱۰۰× (جرم محلول/جرم ماده حل شونده )= درصد جرمی در صورت و مخرج باید از یک نوع یکای جرم استفاده شود. یعنی هر دو باید برحسب میلی‌گرم ، گرم یا کیلوگرم بیان شوند. مثلا ، بر روی بر چسب محلول شست وشوی دهان نوشته می شود: “محلول استریل سدیم کلرید ۹/۰ درصد برای شستشو”. عبارت “سدیم کلرید ۹/۰ درصد” یعنی در ۱۰۰ گرم از این محلول ۹/۰ گرم سدیم کلرید وجود دارد و بقیه آن آب است.برای محلول‌های بسیار رقیق ، معمولا غلظت بر حسب قسمت در میلیون (ppm) بیان می‌شود. (۶ ^۱۰× جرم محلول) / جرم ماده حل شونده = ppmاگر حلال ، آب باشد و مقدار ماده حل‌شونده چنان کم باشد که چگالی محلول هم‌چنان g.mL-1 1,0 باقی بماند، در اینصورت رابطه به قرار زیر خواهد بود:لیتر محلول / میلی گرم ماده حل شونده≈ppm

از ppm برای بیان مقادیر بسیار کم کاتیون‌ها و آنیون‌ها در آب دریا ، بدن جانداران ، بافت‌های گیاهی و میزان آلاینده‌های هوا و بطور کلی ، در مواردی که مقدار ماده حل‌شونده خیلی جزئی باشد، استفاده می‌شود.محلول گرم در لیتر (غلظت معمولی-C)

در این محلول‌ها ، مقداری ماده حل‌شونده در یک لیتر محلول وجود دارد.حجم محلول به لیتر/مقدار ماده حل شونده به گرم= C

برای مثال ، اگر در ۲۰۰ میلی‌لیتر از محلولی به اندازه ۴ گرم پتاسیم کلرید حل‌شده باشد، غلظت معمولی این محلول ، ۲۰ گرم در لیتر خواهد بود.

ابتدا میلی لیتر به لیتر تبدیل شود:۲۰۰ml*1 L / 1000 ml=0.2 L

و سپس جاگذاری در فرمول شود:C=4g / 0.2 L=20 g.L-1محلول مول در لیتر (مولار CM)

غلظت مولار رایج‌ترین روش برای بیان غلظت است و محلول مولار، محلولی است که در هر لیتر آن، به اندازه یک مول ماده حل‌شونده ، حل شده باشد. مانند محلول یک مول بر لیتر لیتیم کلرید که در آن ، یک لیتر محلول دارای یک مول لیتیم کلرید است.

حجم محلول (لیتر)/مقدار ماده حل شونده (مول)= غلظت مولار (M)محلول مولال (m)

محلولی که در آن یک مول ماده حل‌شونده در یک کیلوگرم حلال حل شده باشد، محلول مولال نامیده می‌شود. از غلظت مولال در مطالعه خواص کولیگاتیو محلول‌ها بکار می‌رود.

کیلوگرم حلال/مقدار ماده حل شونده (مول)= غلظت مولال (m)برای مثال ، اگر در ۲۰۰ گرم آب خالص ، ۰,۰۳ مول کلرید پتاسیم حل شده باشد، مولالیته محلول عبارت خواهد بود:

ابتدا باید گرم محلول به کیلوگرم تبدیل شود:

۲۰۰g*1 Kg/1000 g=0,2 Kg کیلوگرم حلال مولال m=0,03(mol)/0,2Kg=0,15

محلول نرمال (N) محلول نرمال ، محلولی است که یک اکی والان گرم ماده حل‌شونده در یک لیتر آن و یا یک میلی‌اکی‌والان گرم در هر لیتر آن حل شده باشد.مفهوم اکی والان گرم: مقدار وزن اکی والان مواد مختلف طبق رابطه زیر به دست می‌آید:

E=M/n

که M ، جرم مولکولی و n (ظرفیت) برای مواد مختلف به قرار زیر بدست می‌آید:

مقدار n برای اسیدها برابر تعداد هیدروژن‌های اسیدی و برای بازها، برابر تعداد -OH ، برای نمک‌ها برابر ظرفیت فلز ضرب‌در تعداد فلز و برای واکنش‌های اکسایش- کاهش برابر درجه کاهش یا اکسایش است.با بدست آوردن مقدار E (وزن اکی والان) می‌توان تعداد اکی‌والان را از رابطه زیر حساب کرد:

وزن اکی والان/جرم ماده برحسب گرم = m/E = تعداد اکی والان در نتیجه، نرمالیته یک محلول بیانگر تعداد اکی‌والان‌ها در یک لیتر محلول یا تعداد میلی‌اکی‌والان در هر میل

محلول سازی از محلول های غلیظ آزمایشگاه

معمولاً در آزمایشگاه محلولها به صورت غلیظ و با درصد خلوص مشخص و استانداردی وجود دارد و برای تهیه محلول های رقیق تر باید از آن ها استفاده کرد.

برای این کار از روابط رقیق سازی استفاده می کنیم :

در رابطه بالا نیاز است که نرمالیته یا مولاریته محلول غلیظ موجود در آزمایشگاه را تعیین کنیم.

برای تعیین نرمالیته از فرمول زیر استفاده می کنیم :

نرمالیته محلول غلیظ را بدست آوردیم. در رابطه اول فقط حجم محلول غلیظ (v2) مجهول است که محاسبه می شود و فقط کافی است این مقدار (v1) را از محلول غلیظ برداشته و به حجم مورد نظر (v2) برسانیم.

برای تعیین نرمالیته و مولاریته محلول های آزمایشگاهی می توانید از جدول زیر استفاده کنید. که در این صورت فقط به رابطه اول نیاز خواهید داشت.

نام محلول

چگالی

نرمالیته

مولاریته

اسید استیک %۹۹٫۵

۱٫۰۵

۱۷٫۵

۱۷٫۵

اسید سولفوریک %۹۸

۱٫۸۴

۳۶٫۸

۱۸٫۴

اسید نیتریک %۷۰

۱٫۴۲

۱۵٫۸

۱۵٫۸

اسید هیدروکلریدریک%۴۰

۱٫۱۳

۲۲٫۶

۲۲٫۶

اسید هیدروکلریدریک %۳۶

۱٫۱۸

۱۱٫۶۵

۱۱٫۶۵

اسید هیدروکلریدریک%۳۲

۱٫۱۶

۱۰٫۲

۱۰٫۲

اسید پرکلریک %۷۰

۱٫۶۷

۱۱٫۶

۱۱٫۶

اسید پرکلریک%۶۰

۱٫۵۴

۹٫۲

۹٫۲

آمونیاک%۳۵

۰٫۸۸

۱۸٫۱

۱۸٫۱

آمونیاک %۲۵

۰٫۹۱

۱۳٫۴

۱۳٫۴

سدیم هیدروکسید %۴۷

۱٫۵۰

۱۷٫۶

۱۷٫۶

تذکر: در مورد اسیدهای غلیظ و قوی مثل اسید سولفوریک همیشه اسید را به آب اضافه می کنیم. (قبل از اضافه کردن اسید مقداری آب مقطر در بالون بریزید و سپس اسید را اضافه کنید).

محلول سازی از مواد جامد آزمایشگاه

فقط کافی است مقدار ماده جامد بدست آمده را در مقداری آب مقطر حل کرده و به حجم مورد نظر برسانید.

تذکر : در مورد برخی مواد جامد که رطوبت جذب می کنند باید دقت شود که از فرمول نوشته شده بر روی برچسب ظرف ماده جرم مولکولی محاسبه شود. مثلاBaCl2 . 2H2O به جرم مولکولی آن دو ملکول آب (۳۶gr) اضافه شده است که باید در محاسبات لحاظ شود.

روش انجام آزمایش:

لف) اگر ماده خالص مایع باشد:

ابتدا با استفاده از محاسبات میزان مقدار موردنیاز HCl را بدست می آوریم:

cc50 HCl ۱/۰ مولار d = 1.16

a = 37

M = 36.5

با استفاده از پیپت مدرج ۰٫۴۲cc HCl بر می داریم و در بالون ژوژه ای که در آن تا نیمه آب ریخته ایم، می ریزیم. سپس درپوش بالون را گذاشته و با دست ابتدا و انتهای آن را گرفته و بصورت معکوس بالون را گردانیده به طوری که جای درپوش و انتهای بالون تغییر کند (مطابق شکل). این حرکت را برای مخلوط شدن بهتر HCl و آب چندبار تکرار می نمائیم.

ب) اگر ماده اولیه جامد باشد:

ابتدا با استفاده از محاسبات مقدار موردنیاز سود را بدست می آوریم:

ابتدا شیشه ساعت را روی ترازو گذاشته و نشانگر روی ترازو را صفر کرده و مقداری NaOH جامد روی شیشه ساعت ریخته و به اندازه ۲/۰ گرم از آن را را اندازه گیری نموده، سپس بوسیلة قاشقک فلزی مقدار اندازه گیری شدهNaOH را برداشته و داخل بالون ریخته و cc50 آبی که از قبل داخل بشر ریخته ایم را به آن اضافه کرده و بکمک همزن شیشه ای مخلوط می کنیم به طوری که NaOH جامد کاملاً در آب حل شود. سپس به وسیلة آبفشان به آن آب اضافه می نمائیم.

نکته : با توجه به این که سطح مایعات در داخل بالون ژوژه به شکل مقعر میباشد، باید توجه داشت که پس از افزودن آب تا خط نشانه، تقعر مایع داخل بالون روی خط نشانگر قرار گیرد نه طرفین آن.


نويسنده : dalton


Dogcollarane

Dogcollarane

Dogcollaranes are a group of molecules made from alternating bicyclo [2,2,0] and norbornyl segments. When there are 24 such components, the ends can be linked together to form a ring, which looks like a dogcollar. Unfortunately, although many of the intermediate structures have been made, none of the dogcollaranes have yet been synthesised.

For more info, see: Aust. J. Chem. 40 (1987) 1951.
Thanks to John Lambert of the University of Melbourne for suggesting this molecule.



:: موضوعات مرتبط: طنز
نويسنده : dalton