Ćw. 2. - Reakcje zobojętniania p H substancji. Oznaczanie twardości wody i metody zmiękczania wody PDF

Preview

Summary

Download Ćw. 2. - Reakcje zobojętniania p H substancji. Oznaczanie twardości wody i metody zmiękczania wody PDF

Description

SPRAWOZDANIE Z CHEMII TECHNICZNEJ

Ćw. Nr 2 Reakcje zobojętniania. pH substancji. Metoda obliczeniowa oznaczania ilości substancji chemicznych. Oznaczanie twardości wody. Metody zmiękczania wody.

Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest wyznaczenie stężenia wodorotlenku sodu metodą miareczkowania alkacymetrycznego oraz wyznaczenie węglanowej twardości wody niezmiękczonej i zmiękczonej metodą termiczną.

1. Wstęp teoretyczny Jako pH definiujemy ujemny logarytm dziesiętny aktywności jonów wodoru w roztworze w molach na dm3 (pH jest jednostką bezwymiarową). Pomiar pH roztworu można wykonywać za pomocą  wskaźników kwasowo - zasadowych;  papierka wskaźnikowego;  pH - metru; Jedną z metod oznaczania ilości substancji jest analiza miareczkowania. W analizie tej ilość substancji chemicznej określa się przez pomiar objętości titranta (roztwór odczynnika) o znanym stężeniu, zużywanego na reakcję z analitem (roztwór oznaczany). Znając tę objętość oraz stężenie odczynnika, oblicza się w oparciu o równanie reakcji zachodzącej w roztworze ilość oznaczanej substancji. Alkacymetria (dział analizy miareczkowej) polega na wykorzystywaniu reakcji kwas zasada. Obejmuje ona 2 grupy metod: acydymetrię (analit - zasada; titrant - kwas) i alkalimetrię (analit - kwas; titrant - zasada). W alkacymetrii podstawowymi reakcjami są reakcje dysocjacji, hydrolizy i zobojętniania. Twardością wody nazywamy właściwość wody wynikająca z obecności w wodzie składników mineralnych, głównie węglanów, wodorowęglanów, chlorków, siarczanów(VI) oraz krzemianów wapnia i magnezu. Rozróżnić można 2 rodzaje twardości, które składają się na twardość wody:  węglanową - spowodowana obecnością wodorowęglanów wapnia i magnezu;  niewęglanową - spowodowaną przez inne związki; Jednostki twardości, w zależności od kraju, mogą być różne. W Polsce (i w Europie Środkowej) najczęściej używa się stopnia niemieckiego (1 0 n). Wyróżnia się również stopnie francuskie, brytyjskie i miligramorównoważniki na 1 dm3. Wodę o wysokiej twardość można zmiękczyć na kilka sposobów:  metoda termiczna;  metody chemiczne (dekarbonizacja wapnem, zastosowanie wodorotlenku sodu, zmiękczanie sodą);  zmiękczanie jonitami;

2. Sprzęt i substancje użyte na laboratorium biureta 25 cm3 cylindry miarowe 100 cm3 i 25 cm3 kolby stożkowe Erlenmeyera 250 cm3 pipeta 25 cm3 NaOh, HCl (roztwór o stężeniu 0,05 mol/dm3), woda z kranu, woda przegotowana, oranż metylowy, woda dejonizowana  statyw  chwytak     

3. Wykonanie ćwiczenia a) Wyznaczenie stężenia wodorotlenku sodu metodą miareczkowania alkacymetrycznego. Pierwszą czynnością jaką musieliśmy wykonać było umycie kolb, pipety i biurety w wodzie dejonizowanej. W doświadczeniu tym, w kolbie miarowej dostaliśmy NaOH (25 cm3). Musieliśmy do niej dolać wody dejonizowanej (2/3 objętości kolby) i wymieszać całość w szczelnie zamkniętej kolbie. Następnie musieliśmy uzupełnić roztwór wodą dejonizowaną (do 250 cm 3) i powtórnie wymieszać. Kolejnym krokiem było przeniesienie pipetą (25 cm 3) roztworu z kolby miarowej do 2 kolb stożkowych, dolanie po 100 ml wody dejonizowanej i 3 kropel oranżu metylowego do każdej z kolb stożkowej. Potem napełniliśmy biuretę roztworem HCl do wartości oznaczonej 0. Następnie przeszliśmy do części właściwej doświadczenia. Próbkę analitu miareczkowaliśmy roztworem mianowanym (HCl), jednocześnie mieszając cały czas roztwór w kolbie stożkowej, dopóki nie uzyskaliśmy jednolitego lekko pomarańczowego zabarwienia roztworu. Próbę wykonywaliśmy 2 razy (wyniki musiały się zgadzać w dokładności do 0,2 ml). W mojej grupie wyniki były następujące:  1 próba - 21,7 cm3  2 próba - 21,6 cm3 Średnia wartość: 21,65 cm3 Na podstawie uzyskanego wyniku mogliśmy obliczyć stężenie i ilość NaOH:  Stężenie NaOH CHCl=0,05 mol/dm3 VHCl=21,65 cm3 VNaOH=25 cm3 W=10

C HCl∗V HCl mol ∗W [ 3 ] V NaOH dm mol 0,05∗21,65 ∗10= 0,433 [ C NaOH = ] 25 d m3 C NaOH =

 Ilość NaOH

C HCl∗V HCl ∗W ∗M NaOH [ g] 1000 0,05∗21,65 ∗10∗40 =0,433 [ g] m NaOH = 1000 m NaOH =

b) Wyznaczanie węglanowej twardości wody. W drugim z naszych doświadczeń pierwszym krokiem było nalanie 100 cm 3 z kranu do kolby stożkowej. Następnie dodaliśmy 3 krople oranżu metylowego do wody. Kolejnym krokiem było napełnienie biurety roztworem HCl podobnie jak w pierwszym doświadczeniu. Następnie przeszliśmy do wykonania doświadczenia. Tak samo jak w pierwszym doświadczeniu analit (woda z kranu) miareczkowaliśmy HCl, mieszając roztwór w kolbie stożkowej, dopóki nie uzyskaliśmy roztworu o jednolitym kolorze lekko pomarańczowym. Odczytaliśmy ilość nalanego kwasu na podziałce na

biurecie. Analogicznie wykonaliśmy 2 próbę. W drugiej części tego doświadczenia, zamiast wody z kranu użyliśmy wody przegotowanej (zmiękczonej metodą termiczną). Wyniki pomiarów były następujące:  Dla wody z kranu  1 próba - 7,6 cm3  2 próba - 7,7 cm3 Średnia - 7,65 cm3  Dla wody przegotowanej  1 próba - 4,6 cm3  2 próba - 4,7 cm3 Średnia - 4,65 cm3 Mając podane wyniki mogliśmy przejść do wyliczenia twardości wody z kranu i wody przegotowanej w stopniach niemieckich:

V HCl∗C HCl∗10 ∗ϑCaO 1000 ∗M CaO∗1000 ϑHCl =V HCl∗C HCl∗28[° n] tw w= 100 Dla wody z kranu:

V HCl∗C HCl∗28 =7,65∗0,05∗28 =10,71 [° n] Dla wody po zmiękczeniu metodą termiczną (przegotowaniu):

V HCl∗C HCl∗28=4,65∗0,05∗28=6,51 [ ° n]

4. Wnioski i uwagi 1) W doświadczeniach trzeba było bardzo uważać przy miareczkowaniu, żeby nie przegapić momentu wyraźnego przejścia koloru roztworu na lekko pomarańczowy, ponieważ wynik mógłby być nieprawidłowy; 2) Woda z kranu (twardość 10,71on) mieści się w granicach wody średnio twardej (zakres 8-12on), a woda po przegotowaniu mieści się w granicach wody miękkiej (zakres 4-8on); 3) Wartość stężenia [mol/dm3] i ilości [g] NaOH jest taka sama; 4) Po przegotowaniu twardość wody zmniejszyła się o ponad 39%....