X
تبلیغات
شيمي علمي براي زندگي امروز

شيمي علمي براي زندگي امروز

اين وبلاگ درصدد برداشتن گام هر چند كوچك در جهت ارائه مطالب شيمي مي باشد.

 
  استاندارد كردن اسيد كلريدريك 2/0 مولار ابتدا در يك ارلن حدود 2/0 گرم كربنات سديم بريزيد و در حدود 20 يا 30 ميلي ليتر آب مقطر حل كنيد. سپس چند قطره از شناساگر سبز برموكرزول در ارلن بريزيد. بورت را از اسيد كلريدريكي كه بايد استاندارد شود و غلظت حدودي آن 2/0 است پر كرده و تيتراسيون را شروع كنيد تا وقتي رنگ محلول از آبي به سبز تغيير يابد. سپس 2 الي 3 دقيقه ارلن را بجوشانيد. مشاهده ميكنيد كه رنگ محلول دوباره آبي خواهد شد. تيتر را ادامه دهيد تا دوباره رنگ محلول سبز شود كه اين نقطه پاياني تيتراسيون است.
سوال: علت جوشاندن محلول چيست؟ براي پاسخ به اين سوال بايد معادله واكنشي كه انجام ميشود را نوشت. وقتي اسيد با كربنات واكنش نشان ميدهد محصولاتي كه توليد ميكند اسيد كربنيك و نمك است. ميدانيم كه شناساگر سبز برموكرزول در محيط اسيدي سبز ميشود. رنگ سبز اوليه كه ديده ميشود ناشي از تشكيل اسيد كربنيك است و به نقطه پاياني تيتراسيون مربوط نميشود. پس محلول را مي جوشانيم تا اين اسيد به آب و دي اكسيد كربن تجزيه شود.
  استاندارد كردن نيترات نقره 1/0 نرمال 100 ميلي گرم سديم كلرايد خالص كه قبلا در دماي 110 درجه سانتيگراد به مدت 2 ساعت خشك شده است را به يك بشر 150 ميلي ريخته و 5 ميلي ليتر آب مقطر به آن اضافه كنيد.سپس 5 ميلي ليتر استيك اسيد غليظ اضافه كنيد. در ادامه 50 ميلي ليتر متانل و به مقدار 5/0 ميلي ليتر شناساگر Eosin Y به محلول اضافه كنيد. محلول را هم بزنيد(ترجيحا با مگنت استيرر) و با نيترات نقره تيتر كرده و نرماليته آنرا محاسبه كنيد. توضيح: براي ساختن شناساگر ائوسین ميتوانيد 50 ميلي گرم از آنرا در 10 ميلي ليتر آب حل كنيد.
  استاندارد كردن پتاسيم هيدروكسايد 1 نرمال: 5 گرم پتاسيم بي فتالات را كه قبلا در دماي 120 درجه سانتيگراد به مدت 2 ساعت حرارت ديده است را در 75 ميلي ليتر آب مقطر تازه حل كنيد. سپس 2 قطره فنل فتالئين اضافه كنيد و تا ظهور رنگ صورتي تيتر كنيد. هر 2/204 ميلي گرم پتاسيم بي فتالات با 1 ميلي ليتر از پتاسيم هيدروكسايد 1 نرمال هم ارز است. توضيح: روش استاندارد كردن سديم هيدروكسايد 1 نرمال هم مشابه روش فوق است.
  استاندارد كردن پرمنگنات پتاسيم 1/0 نرمال در ابتدا 200 ميلي گرم سديم اگزالاتي كه قبلا در دماي110 درجه سانتيگراد به مدت 2 ساعت در آون حرارت ديده است را وزن كرده و در 250 ميلي ليتر آب مقطر حل كنيد.سپس 7 ميلي ليتر اسيد سولفوريك غليظ به آن اضافه كنيد و تا 80 الي 85 درجه سانتيگراد حرارت دهيد. توصيه ميشود كه دما بالاتر از 85 درجه نرسد.در نهايت تمام اين محلول را با پرمنگنات پتاسيم مورد نظر تيتر كنيد. لازم به ذكر است كه دماي محلول در طي تيتراسيون نبايد به كمتر از 70 درجه سانتيگراد برسد. براي محاسبه نرماليته بايد بدانيد كه هر 7/6 ميلي گرم سديم اگزالات با يك ميلي ليتر پرمنگنات پتاسيم دقيقا 1/0 نرمال هم ارز است.
  استاندارد کردن پتاسیم دی کرومات 1/0 نرمال 25 میلی لیتر از محلول را به یک ارلن دربدار 500 سی سی ریخته و 2 گرم یدید پتاسیم به آن افزوده و با 200 می لیتر آب مقطر آنرا رقیق کنید. به مقدار 5 میلی لیتر اسید کلریدریک غلیظ به آن افزوده و به مدت 10 دقیقه آنرا در یک جای تاریک قرار دهید. سپس آنرا با سدیم تیوسولفات 1/0 نرمال تیتر کنید. در نزدیکی نقطه اکی والان 3 میلی لیتر معرف نشاسته به آن اضافه کرده و تا بیرنگ شدن کامل محلول تیتر را ادامه دهید.
استاندارد کردن محلولIodine ۰/۱ نرمال 25 میلی لیتر از محلول ید 1/0 نرمال را به یک ارلن 250 سی سی منتقل کنید و تا حجم 100 میلی لیتر با آب رقیق کنید. یک میلی لیتر اسید کلریدریک 1 نرمال به آن بیفزایید و به آرامی هم بزنید تا مخلوط گردد. سپس با سدیم تیوسولفات 1/0 تیتر کنید. هر وقت رنگ محلول زرد کمرنگ شد به آن 2 میلی لیتر شناساگر نشاسته به آن اضافه کرده و تا بیرنگ شدن کامل محلول تیتر را ادامه دهید. توجه نمایید که محلول ید باید در شیشه های تیره و دربدار نگهداری شود.


منبع : chemestan.com
+ نوشته شده در  87/04/21ساعت 17  توسط tehran  | 

 
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.

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.

مضرات آب سخت

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 . محاسبه سختی آب

مقدار سختی آب ، برحسب اکی‌والانهای کربنات کلسیم آنها محاسبه و بیان می‌شود 

 تقسیم بندی سختی آب

سختی آب را می‌توان به دو نوع تقسیم کرد:

 ۱-سختی موقت

سختی موقت (Temporary Hardner) را سختی کربناتی (Carbonate Hardner) نیز می‌نامند. این سختی ، مولود بی‌کربنات کلسیم و منیزیم است که عمدتا به کمک حرارت و یا ازدیاد PH کاهش می‌یابد.

۲- سختی دائم

سختی دائم (Permanent Hardner) را سختی غیرکربناتی (Noncarbonate Hardner) نیز می‌نامند. این سختی ، با حرارت دادن قابل حذف نیستسختی موقت و سختی دايم :

تابحال به ستونهای آهکي ايجاد شده درون غارها دقت کرديد؟ میدانيد علت تشکيل اين ستونها که به استالاکتيت و استالاگميت معروف هستند، چيست؟

اگر همان آب سختي که در بالا صحبتش را کرديم کمی گرم تر شود يونهای کلسيم خود را بصورت کربنات کلسيم رسوب مي دهد. اين دقيقاً همان رسوبي است که در کتري خانه خود مشاهده مینماييد. و ممکن است آب گرمکن يا شوفاژ منزل شما را برای مدتی از کار بياندازد.

اين رسوبات در واقع سختي آب هستند که با گرما از آب خارج ميشوند. در واقع واکنشی که آب باران با سنگهای آهکی زيرزمينی انجام گرفته و منجر به سختي آب شده با گرم شدن آب سخت برگشت میپذيرد و سختی آن گرفته ميشود. از اينرو به اين سختی، سختی موقت آب میگويند.

کلسيم هيدروژن کربنات(محلول) آب باران همراه با CO2 + سنگ آهک

(نامحلول)

در شرايط مناسب و گرماي کافي عکس واکنش بالا صورت میگيرد

آب + CO2 + کلسيم کربنات (نامحلول) کلسيم هيدروژن کربنات

(محلول)

اگر آبهای طبيعي مقدار قابل توجهي يونهای Ca2+، Mg2+ و Fe2+ داشته باشند، نميتوان سختي آن ها را با گرم کردن از بين برد. آب با اين ويژگي داراي سختی دايم است. برای از بين بردن سختي دايم آب کافي است يونهای عامل سختی را بگونهاي ته نشين کرد واکنش سديم کربنات با يونهای کلسيم رسوبات نا محلول کلسيم کربنات را به همراه خواهد داشت.

آيا با افزودن سديم کربنات، آب سختی دايم خود را از دست ميدهد؟

2Na+ + کلسيم کربنات (نامحلول) سديم کربنات + Ca2+ (عامل سختی دايم)

  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.  

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. 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.

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

   
   پر سش ها:

۱ . سختی موقت و دائمی را که بر حسب (ppm) محاسبه کرده اید بر حسب میلی اکی والان گرم بر لیتر محاسبه کنید ؟N=g*1000 / EV = 1mgr /lit *eq = me eq gr / lit

2 . در اندازه گیری سختی دائمی مزاحمت مربوط به یون های سختی موقت را چگونه بر طرف کردید ؟

با افزودن آب مقطر عاري از co2

3 . چرا در محاسبه ی سختی دائمی درمرحله ی شستشورسوبات کپسول ازآب مقطر فاقد co استفاده کردید ؟

زيرا در صورت استفاده از آب عاري از co2 ديگر يون هاي ca2+ و Mg2+ به صورت اضافه نمي شود لذا جواب معادله درست تر است يعني در صورت استفاده از آب عادي محاسبات غلط است.

4 . تفاوت آب س خت و آب سنگین در چیست ؟

آب سخت آبي است كه در آن تركيبات حل شده ي كلسيم و منيزيم و آهن وجود دارد و صابون در آن به خوبي كف نمي كند اما آب سنگين داراي هيدروژن سنگين به فرمول D2O است

5 . در اندازه گیری سختی دائم یک نمونه آب حجم هیدرو کلریک اسید N1/0برای ml10سدیم کربنات برابر 2/11میلی لیتر و حجم اسید مصرفی برای محلول زیر صافی برابر 2/5میلی لیتر بود سختی دائمی را بر حسب میلی اکی والان گرم بر لیتر و ppmمحاسبه کنیدV1=V`1 –V`2 = 11.2 - 5.2 =6

M NaCo3= 36+12+48=106

n Na2Co3 =2 *1 =2

E=M/n 106 /2 =53

6. علاوه بر یونهای Ca و Mgچه یونهای دیگری در آب ایجاد سختی می کنند ؟Fe2+

7. سختی موقت و دائم را بر حسب (ppm)یون های کلسیم مطابق رابطه زیر محاسبه کنید N E 1000=سختی

E=40 /2 =20

V1=V`2 –V`1 =8.1 -4.8 =3.3

N2=0.1 * 3.3 / 50=0.0066

+ نوشته شده در  87/04/21ساعت 1  توسط tehran  | 

 
میدانید که اکسیژن نافلزی بسیار فعال است و با بسیاری از عنصر ها ترکیب می شود. به همین علت بسیاری از عنصر های موجود در طبیعت به صورت اکسید وجود دارند . مثلا هیدروژن به صورت H2O و آهن به صورت Fe2O3 و آلومینیوم به صورت Al2O3 در طبیعت وجود دارند . در گذشته ترکیب شدن عنصر ها با اکسیژن را اکسید شدن یا اکسیداسیون و اکسیژن را عنصر اکسید کننده می نامیدند . امروزه به جای

اکسیداسیون اصطلاح اکسایش را به کار می برند.

مثال:

اکسید شدن مس

2Cu+O2 --->2CuO

اکسید شدن روی

2Zn+O2 ---> 2 Zno

از زمانهای گذشته مهمترین راه بدست آوردن فلزات گرفتن اکسیژن از اکسید آنها به وسیله ی ذغال (کربن) بوده است. این عمل را احیا شدن (زنده شدن) فلز و کربن را عنصر احیا کننده می نامیدند. امروزه به جای احیا شدن اصطلاح کاهش و به جای احیا کننده واژه ی کاهنده را به کار می برد.

ZnO + C ---> Co + Zn

هیدروژن نیز یک عامل کاهنده است مثلا اکسید مسII را در گرما می کاهد. CuO + H2 ----> Cu + H2o

امروزه دیگر عمل اکسایش به ترکیب شدن عنصر ها با اکسیژن و عمل کاهش به گرفتن اکسیژن به وسیله ی کربن یا هیدروژن محدود نمیشود بلکه واکنش های بیشماری را شامل می شود که در آنها تعداد معینی الکترون بین عنصرها تبادل می

شود .

مفهوم اکسایش ــ کاهش از دیدگاه مبادله ی الکترون

واکنش سوختن منیزیم را در نظر می گیریم . میدانیم که در این واکنش اتم منیزیم دو الکترون از دست میدهد و به کاتیون Mg تبدیل می شود این عمل از دست دادن الکترون نیم واکنش اکسایش منیزیم می نامند . در مقابل اتم اکسیژن این دو الکترون را جذب می کند . و به آنیون اکسید تبدیل می شود . این عمل گرفتن الکترون را نیم واکنش کاهش اکسیژن می نامند . نیم واکنش های اکسایش و کاهش هم زمان روی میدهند . به عبارت دیگر در حالی که یک گونه اکسایش می یابد گونه ی دیگر کاهش پیدا می کند . تفکیک واکنش اکسایش و کاهش به دو نیم واکنش نیز تنها به منظور آسان کردن درک ساز و کار این نوع واکنش هاست

انتقال الکترون و عدد اکسایش

در واکنش های اکسایش – کاهش بسیاری ردیابی مبداء و مقصد جابجایی الکترون ها و جا به جایی الکترون ها و تعیین گونه ی اکسنده و کاهنده دشوار است. برای مثال در واکنش زیر هیچ تغییری در تعداد الکترون های ظرفیتی هر یک از اتم های درگیر در واکنش مشاهده نمی شود. از این رو نمی توان گونه ای که اکسید شده یا کاهش یافته را تشخیص داد. مگر از طریق تعریف های قدیمی اکسایش- کاهش!

( Co2 (g) + H2O (g) ---> Co (g) + H2O (g

شیمیدان ها با معرفی مفهوم عدد اکسایش بر این مشکن غلبه کردند . برای این منظور به هر اتم در گونه ی شیمیایی می توان یک عدد اکسایش نسبت داد . عدد اکسایش یک اتم برابر تعداد الکترون هایی است که آن اتم برای تبدیل شدن به یک اتم خنثی باید بگیرد یا از دست بدهد . برای مثال یک یون آهن Fe برابر 2+ است. حالت اکسایش را به هنگام نوشت به صورت آهن ((II یا Fe (III) نشان می دهند . همچنین عدد اکسایش یون Fe برابر3+ است. بنابر این حالت اکسایش این یون به صورت آهن (III) یا Fe (III) نوشته می شود . دقت کنید که عدد رومی داخل پرانتز عدد اکسایش گونه ی یاد شده را مشخص می کند . هنگامی که یون آهن II Fe به یون آهن FeIII تبدیل می شود اکسایش روی داده است .

Fe (aq) ---> Fe (aq) + e

افزایش عدد اکسایش به معنای از دست دادن الکترون و بنا بر این فرایند اکسایش است . در حالی که کاهش عدد اکسایش به معنای به دست آوردن الکترون و بنابراین فرایند کاهش است.

موازنه ی واکنش های( اکسایش ــ کاهش) به روش تنظیم نیم واکنش ها

ـــ مثال 1 : موازنه ی معادله ی واکنش :

2AgNo3+Zn ---> Zn (NO3) 2 +2Ag 

چون یون NO3 بدون تغییر در هر دو طرف معادله وجود دارد می توان از آن صرف نظر کرد . از این رو می توان نوشت :

Zn +Ag -------> Ag + Zn

(نیم واکنش اکسایش)

(نیم واکنش کاهش)

با در نظر گرفتن یون NO3 می توان نوشت

2Ag NO3 +Zn ---> 2Ag + Zn (NO3) 2

ـــ مثال 2 ــ در واکنش های اکسایش و کاهش دو نیم واکنش اکسایش و کاهش همواره در کنار هم روی می دهد به طوری که تعداد الکترون های تولید شده در نیم واکنش اکسایش باید با تعداد الکترون های مصرف شده در نیم واکنش کاهش برابر باشد . برای نمونه واکنش بین

Cuو Ag را در نظر بگیرید.

Cu(s) ---> Ag (s) + Cu (aq) + Ag (aq

دو نیم واکنش تشکیل دهنده ی این واکنش عبارتند از :

نیم واکنش اکسایش : Cu (S) ---> Cu (aq) + 2 e

نیم واکنش کاهش : Ag (aq) + e---> Ag (s‌

از آنجا که تعداد الکترون های مبادله شده در واکنش کلی باید برابر باشد. بنابراین دو طرف نیم واکنش کاهش را در عدد 2ضرب می کنیم :

2 Ag (aq) + 2e---> 2Ag (s

از جمع این نیم واکنش با نیم واکنش اکسایش معادله ی موازنه شده ی واکنش اکسایش ــ کاهش یاد شده به دست می آید .

2Ag (aq) + Cu (s) --->2Ag (s) Cu (aq

ب) به روش تغییر عدد اکسایش عنصر ها : در این روش تغییر عدد اکسایش عنصر های اکسید کننده را ضریب عنصر کاهنده و تغییر عدد اکسایش عنصر های کاهنده را ضریب عنصر اکسنده قرار می دهیم 

موازنه ی ضرایب معادله ی واکنش :

Sncl2 + FeCl3 ---> SnCl2 + FeCl2

عدد اکسایش قلع در SnCl2 برابر 2+ و در SnCl2 برابر 4+ است . عدد اکسایش آهن در

FeCl3

برابر 3+ و در FeCl2 برابر 4+ است . از این رو می توان نوشت :

Sn Cl2+ Fe Cl3--->  Sn Cl2+ FeCl4

پس باید 2 رو ضریب و FeCl4 1 را ضریب SnCl2 قرار داد . یعنی باید نوشت :

1SnCl2 + 2FeCl3 ---> 1 SnCl4 + 2FeCl4

معمولا ضرایب را نمی نویسند

روش كار آزمايشگاهي:

مواد لازم :

محلول پتاسیم پرمنگنات 0/02 N و سولفوریک اسید 3N و محلول سدیم اگزالات 0/02

N و محلول نمک مور مجهول .

وسایل لازم :

بورت ــ پیپت حباب دار و مدرج 10ml و ارلن 250 ml و پایه و گیره .

روش کار آزمایشگاهی

الف) استاندارد کردن محلول پتاسیم پرمنگنات

ابتدا بورت را با آب مقطر و سپس با کمی محلول پتاسیم پرمنگنات شستشو دهید .

حال بورت را از محلول پتاسیم پر منگنات پر کرده و روی صفر تنظیم کنید و سپس

10ml محلول سدیم اگزالات استاندارد شده 0/02 N را برداشته وارد یک ارلن 250ml

می کنید و به آن حدود 3ml سولفوریک اسید 3N اضافه کرده و آن را زیر شیر بورت

قرار دهید . و حدود 7ml پتاسیم پر منگنات را وارد آن کنید .محلول به رنگ ارغوانی در

می آید . سپس آنرا روی شعله به ملایمت حرارت دهیم تا دمای آن به حدود 70 0C

برسد . محلول بی رنگ می شود . حال افزایش پرمنگنات را قطره قطره ادامه دهید تا

با افزودن یک قطره محلول به رنگ صورتی کم رنگ در آید . که همان نقطه ی پایانی ت

یتراسیون است .

حجم پرمنگنات را از روی بورت می خوانیم . این آزمایش را دوباره تکرار می کنیم . و

اگر اختلاف حجم های پرمنگنات مصرف شده کمتر از 0/1 ml شد میانگین دو حجم را

به عنوان حجم واقعی منظور نمایید و از رابطهی زیر نرمالیته محلول پرمنگنات را

حساب کنید .

N1 V1 = N2 V2

معادله ی یونی واکنش پرمنگنات با سدیم اکسالات در محیط اسیدی به صورت زیر

است :

MnO (aq) + C O (aq) + H (aq) ---> Mn (aq) +H O (l)

ب) اندازه گیری درصد آهن در نمک مور

10ml محلول مجهول نمک مور را با پیپت حبابدار بر می داریم و داخل یک ارلن 250 ml میریزیم سپس به آن حدود 3ml سولفوریک اسید 3N اضافه می کنیم و بورت را نیز از محلول پتاسیم پرمنگنات استاندارد شده پر می کنیم و روی صفر تنظیم می کنیم و سپس قطره قطره به محلول نمک مور اضافه می کنیم تا محلول با افزودن یک قطره به رنگ صورتی کم رنگ در آید در اینجا به نقطه ی پایانی رسیده ایم و برای اطمینان میتوانیم دوبار انجام دهیم اگر اختلاف دو حجم پرمنگنات مصرفی کمتر ار 0/1 ml باشد از انها میانگین گرفته و به عنوان حجم واقعی در معادله ی زیر قرار می دهیم و درصد آهن آن را محاسبه می کنیم .

R= 112 N1 V1

R درصد آهن N1 نرمالیته ی پرمنگنات استاندارد شده v1 حجم پرمنگنات مصرفی برای نمک مور است .

پرسش ها:

1ـــ فرمول نام علمی نمک مور را نوشته و جرم مولکولی آنرا محاسبه کنید.Fe(N H4)2(So4)2 , 6H2Oآهن II آمونيوم سولفات 6 آبه متبلور(هگزاهيدرات)

56+14*2+8*1+32*2+8*16=284 6*2*1+6*16=108:جرم مولكولي

2ــ با محاسبه و استفاده از روابط غلظت و معادله ی واکنش نشان دهید که رابطه ی R=112 N1 V1 برای

محاسبه ی درصد آهن درست است . توجه داشته که در تهیه ی نمک مور 0/5 گرم نمک با 100ml محلول

(آب و اسید ) به حجم رسانده شده است .0/5qr 100ml

x 10ml

x=0.5*10 / 100=0.05gr3ـــ واکنش یون آهن موجود در نمک مور با پرمنگنات در محیط اسیدی به صورت زیر است آنرا به روش

اکسایش و کاهش موازنه کنید .

Fe (aq)+MnO (aq)+H (aq)  --->Mn (aq) +Fe (aq) +H2OMno4 +5e +8H---> Mn2+ + 4H2O نيم واكنش كاهش

Fe2+ ---> Fe3+ + e- نيم واكنش اكسايش

4ـــواکنش سوختن گلوکز در بدن به صورت زیر است انرا موازنه کرده و اکسنده و کاهنده در آنرا در آن

مشخص کنید .

C6H12O6 (aq) + O2 (g) ---> Co2(g) + H2O (l) C6H12O6(aq) + 6O2

اكسنده كاهنده

C6H12O6 6x+12+(-12)=0 x=0 O2 x=-2

Co2 x+(-4)=0 x=+4

H2O 2+x=0 x=-25ــ اولا معادله ی یونی واکنش یون پرمنگنات با سدیم اگزالات را در محیط اسیدی به روش نیم سلولی موازنه

کنید .

ثانیا حرارت چه نقشی در انجام این واکنش ایفا می کند ؟   2Mno-4(aq) +5C2O4(aq)+ 16H

Mno-4 + 5e- + 8H ---> Mn2+ + H2O} 2 نيم واكنش كاهش

5{C2O4---> 2CO2 à 2e نيم واكنش اكسايش

اگزلات پتاسيم به راحتي اكسيد نمي شود و نياز به گرما دارد   

منابع

کتاب شیمی آلی ــ سیف ا.. جلیلی و نعمت ا... ارشدی

مباني تجربي شيمي عمومي I دكتر مسعود گياهي و مهندس غلامرضا وقار

+ نوشته شده در  87/04/21ساعت 1  توسط tehran  | 

 

ريشه لغوي

كروماتوگرافي choromatoghraphyدر زبان يوناني chromaيعني رنگ وgrophein يعني نوشتن است.

اطلاعات اوليه

پر كاربردترين شيوه جداسازي مواد تجزيه اي كروماتوگرافي است كه در تمام شاخه هاي علوم كاربردهايي دارد.كروماتوگرافي گروه گوناگون و مهمي از روش هاي جداسازي مواد را شامل ميشود و امكان ميدهد تا اجزاي سازنده نزديك به هم مخلوط هاي كمپلكس را جدا،منزوي وشناسايي كند بسياري از اين جدا سازي ها به روشهاي ديگر نا ممكن است

سير تحولي رشد

.اولين روش كروماتوگرافي در سال 1903بوسيله ي ميخائيل سوئت ابدااع و نامگذاري شد.او از اين روش براي جداسازي مواد رنگي استفاده كرد.

مارتين وسينج در سال 1952به پاس اكتشافاتشان در زمينه كروماتوگرافي جايزه نوبل دريافت كردند.

توصيف كروماتوگرافي

كروماتو گرافي متكي بر حركت نسبي دو فاز است ولي در كروماتوگرافي يكي از فازها بدون حركت و فاز ساكن ناميده ميشود و ديگري را فاز متحرك مي نامند.اجزاي مخلوط به وسيله جرياني از فاز متحرك از داخل فاز ساكن عبور داده ميشود.جداسازي ها بر اساس اختلاف در سرعت مهاجرت اجزاي مختلف نمونه استوارند.

انواع كروماتوگرافي

۱-كروماتوگرفي مايع-جامد

۲_كروماتوگرافي جذب سطحي _كروماتو گرافي ژلي

۳-كروماتوگرافي لايه نازك _كروماتوگرافي تبادل يوني .كروماتوگرافي گاز-جامد

۴-كروماتوگرافي مايع-مايع

۵-كروماتوگرافي تقسيمي _كروماتوگرافي كاغذي

۶-كروماتوگرافي گاز-مايع

۷-كروماتوگرافي گاز -مايع _كروماتوگرافي ستون مويينكروماتوگرافي روش جزئ به جزئ كردن يك مخلوط بر اساس قطبيت مولكولها ميباشد كه ميخواهيم جداسازي نماييم و اين مخلوط در يك مايع يا يك گاز حل شده واز روي يك فاز ساكن عبور مينمايد اجسام موجود در مخلوط به علت قطبيت متنفاوت با سرعتهاي متفاوت از روي فاز ساكن ميگذرند.

انتخاب بهترين روش كروماتوگرافي

انتخاب نوع روش كروماتو كرافي بجز در موارد واضح(مانند كروماتوگرافي گازي در جداسازي مواد گاز)عموما تجربي است.زيرا هنوز هيچ راهي جهت پيش بيني بهترين روش براي جدا سازي مواداجسام مگر در چند مورد ساده وجود نداردر جداسازي هاي مشكل وقتي روشهاي ساده فاقد كارايي لازم هستند روش كروماتوگرافي مايع(HECL)ميتواند جوابگو باشد.

اگرفاز ثابت جامد و فاز متحرك مايع باشد،به آن كروماتو گرافي مايع-جامد(LSC)گويند.اگر فاز متحرك،گاز وفاز ثابت،جامد باشد،به آن كروماتوگرافي گاز-جامد(GSC)گويند.اگر فاز متحرك مايع،وفاز ثابت نيز مايع باشد،به آن كروماتو گرافي مايع-مايع(LLC)يا(HPLC)گويند ودر نهايت اگر فاز متحرك،گازوفاز ثابت،مايع باشد،به آن كروماتوگرافي گاز-مايع(GLC)يا(VPC)گويند.

شرح آزماش

مواد مورد نياز:محلول اسيدي كاتيونهاي(Ni،Co،Cu،Fe)حلال(استون86/،آب8/وHclغليظ6)پتاسيم فرو سيانيد،دي متيل گلي اكسيم،محلول آمونياك غليظ،كاغذ كروماتو گرافيوسايل مورد نياز:خط كش،مداد ،تانك حلال(استوانه مدرج ml50)،لوله مويين،بشر كوچك.

ابتدا يك نوار كاغذ صافي برداشته با مداد به فاصله 25سانتي متر از لبه كاغذ خطي افقي رسم ميكنيم و يك قطره از مخلوط كروماتوگرافي وسط كاغذ نزديك خط كروماتوگرافي ميگذاريم.سپس كاغذ را درون استوانه كه حاوي استون،Hclوآب است ميكنيم سپس سر استوانه را ميبنديم تا حلال بر اثر خاصيت مويينگي از كاغذ بالا برود و منتظر ميمانيم تا حلال به 1سانتي متري دهانه استوانه برسد،كاغذ را برداشته وسريعا تا جايي كه محلول بالا آمده است را با مداد خط ميكشيم،با حرارت دادن قسمتي از كاغذ كه داراي كاتيون آهن است به رنگ آبي در آمده فورا آن نقطه را علامت ميزنيم،با اضافه كردن يك قطره شناساگر دي متيل گلي اكسيم در قسمت پاييني كاغذ رنگ گلي ديده ميشوكه نشانه وجود نيكل است،رنگ سبزكمي بالاتر از رنگ گلي نميانگر وجود كبالت در ان قسمت است،كمي بالاتر از رنگ سبز با ريختن يك قطره پتاسيم فروسيانيد رنگ قرمز مايل به قهوه اي ظاهر ميشود(نشانه ي وجود مس)

محل تركيبات مختلف روي كاغذ را با زداري نسبي يا Rمشخص ميكنيم.طبق رابطه ي زير:

فاصله پيموده شده حلال از مبدا/فاصله پيموده شده جسم از مبدا=RRبراي هر ماده مقدار معيني است كه به نوع كاغذ،حلال ودما بستگي دارد.

=2*100/10.5=19.04براي رنگ صورتي

=4.5*100/10.5=42.85براي رنگ سبز

=7*100/10.5=66.66براي رنگ قهوه اي

=9.5*100/10.5=90.47براي رنگ آبي

پرسشها

۱- چرابراي خط كشيدن روي كاغذ كروماتوگرافي از خودكار نميتوان استفاده كرد؟

زيرا جوهر خود كار همراه با حلال بالا رفته ودرتوليد محدوده ي رنگ مشكل ايجاد ميكند وتعيين محدوده هاورنگهاي هر ناحيه به طور كامل مشخص نخواهد شد

۲- معادله واكنشهاي شناسايي يونهايCo2+،Cu2+،Feرانوشته وموازنه كنيد؟

Fe3+ +K(Fe(Cn)6) àKFe(Fe(Cn)6)3+ 2CU2+k(Fe(Cn)6) àCu2(Fe(Cn)6)+ k4+

CO2+ +k(Fe(Cn)6) àCo(Fe(Cn)6)+K

۳- نام آيوپاك(Cu(Nh3)4)،KFe(fe(Cn)6)را بنويسيد

KFe(Fe(Cn)6)پتاسيم آهن هگزاسيانو

‍‍Cu(Nh3)4))تترا آمين مس(2)۴- كروماتوگرافي كاغذي يك روش كيفي است يا كمي؟توضيح دهيد؟

يك روش كيفي ،يعني تغيير رنگها را به طور پيوسته به هم نشان ميدهد

۵-بجز كاغذ چه ماده ي ديگري ميتواند بعنوان فاز ساكن در كروماتوگرافي عمل كند؟

ميتوان ازستون شيشه اي به عنوان فاز ساكن استفاده نمود يا ستون مويين

+ نوشته شده در  87/04/21ساعت 1  توسط tehran  | 

مطالب جدیدتر