4. Równowagi w układach heterogenicznych.

Transkrypt

1 Do doświadczeń stosować suche szkło i sprzęt laboratoryjny. Po użyciu szkło i sprzęt laboratoryjny należy wstępnie opłukać, a po zakończonych eksperymentach dokładnie umyć (przy użyciu detergentów) i pozostawić w koszach metalowych do wysuszenia. Tryskawki należy uzupełniać ZAWSZE wodą destylowaną. Wszystkie uwagi i spostrzeżenia zapisywać w dzienniku laboratoryjnym. 1. Polarność rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej Do czterech odpowiednio oznakowanych probówek wlać po 2 ml: wody, wodnego roztworu jodku potasu, etanolu oraz chloroformu. Do każdego z tych rozpuszczalników wsypać po kilka kryształków jodu, wymieszać zawartość i porównać rozpuszczalność jodu oraz barwy otrzymanych roztworów. Powtórzyć doświadczenie używając w miejsce jodu kryształki NaCl. 2. Rozpuszczalność soli nieorganicznych w wodzie Do czterech odpowiednio oznakowanych probówek wlać po około 5 cm 3 wody i zmierzyć jej temperaturę. Termometr pozostawić w jednej z probówek (probówka kontrolna), a do pozostałych trzech wsypać azotan(v) potasu (P1), bezwodny chlorek wapnia (P2) oraz chlorek sodu (P3) w takich ilościach, aby otrzymać nasycone roztwory ich soli. Kolejno zmierzyć temperaturę roztworów w każdej probówce. 3. Wpływ temperatury na rozpuszczalność gazów w wodzie (pod dygestorium) Do dwóch kolb stożkowych (erlenmayerek) o pojemności 100 ml wlać po 20 cm 3 0,01 M wodnego roztworu amoniaku i do każdej dodać kilka kropli fenoloftaleiny (roztwór powinien mieć barwę jasnoróżową). Jedną kolbę pozostawić jako kontrolną, drugą ogrzewać w płomieniu palnika porównując zmiany zabarwienia wskaźnika w miarę wzrostu temperatury. Ostrożnie powąchać wydzielające się pary. 4. Wpływ stężenia jonów wodorowych na rozpuszczalność osadów W dwóch probówkach stracić osad szczawianu wapnia wprowadzając do każdej z nich po 2 cm 3 1 M roztworów chlorku wapnia i szczawianu amonu. Następnie do pierwszej probówki dodawać z pipety miarowej kroplami 2 M roztworu kwasu solnego aż do rozpuszczenia się osadu (zapisać objętość), a do drugiej dodać ok. 10 cm 3 2 M roztworu kwasu octowego. Licencjat Biotechnologii, semestr drugi, rok akademicki 2014/2015 1

2 5. Efekt solny W dwóch probówkach stracić osad szczawianu wapnia wprowadzając do każdej z nich po 2 cm 3 1 M roztworów chlorku wapnia i szczawianu amonu. Następnie do pierwszej probówki dodać 5 cm 3 wody, a do drugiej 5 cm 3 2 M roztworu chlorku sodu. Zaobserwować zmianę rozpuszczalności osadu szczawianu wapnia. 6. Selektywne wytrącanie osadów w obecności buforu amoniakalnego Do czterech odpowiednio oznakowanych probówek wlać po około 5 cm 3 0,1 M roztworów azotanu(v) żelaza(iii) (P1-Fe i P2-Fe) i azotanu(v) magnezu (P1-Mg i P2-Mg). Do probówek oznaczonych symbolami P1 dodać po 5 cm 3 2 M roztworu amoniaku, natomiast do probówek z symbolami P2 wprowadzić po 5 cm 3 buforu amoniakalnego (przygotowanego przez zmieszanie równych objętości 2 M roztworów amoniaku i chlorku amonu). Zaobserwować różnice w wytrącaniu się osadów. 7. Kolejność wytrącania osadów Do kolby stożkowej o pojemności 100 cm 3 wlać około 10 cm 3 0,1 M roztworu NaCl, a następnie dodać 5 kropel 1 M roztworu chromianu(vi) potasu (K 2 CrO 4 ). Zanotować barwę roztworu. Następnie dodawać powoli za pomocą pipety miarowej 0,1 M roztwór AgNO 3, mieszając cały czas zawartość kolby. Obserwować wydzielanie się białego osadu AgCl, a następnie wytrącanie się czerwonobrunatnego osadu chromianu(vi) srebra. 8. Przeprowadzenie soli trudno rozpuszczalnych w trudniej rozpuszczalne W probówce strącić osad chlorku ołowiu(ii) poprzez dodanie do probówki zawierającej 5 cm 3 roztworu 0,1 M azotanu(v) ołowiu(ii) kilka cm 3 0,1 M roztworu chlorku sodu. Zanotować barwę powstającego osadu. Kolejno zawartość probówki wymieszać i dodać do niej kilka kropel 1 M roztworu chromianu(vi) potasu. Roztwór zamieszać bagietką zwracając uwagę na zmianę barwy osadu. 9. Otrzymywanie i koagulacja koloidalnego roztworu wodorotlenku żelaza(iii) Otrzymywanie: Do zlewki o pojemności 50 cm 3 zawierającej 20 cm 3 wody destylowanej ogrzanej do wrzenia dodawać kroplami (ok. 30 kropel) ciągle mieszając 0,2 M roztwór chlorku żelaza(iii). Uzyskany roztwór ponownie ogrzać do wrzenia i gotować około 2 minut, zwracając uwagę na barwę powstającego zolu. Koagulacja: Do trzech odpowiednio oznakowanych probówek zawierających po 2 cm 3 wcześniej otrzymanego zolu wodorotlenku żelaza(iii) wprowadzić kolejno: do pierwszej 2 cm 3 0,5 M roztworu NaCl, do drugiej 2 cm 3 0,5 M roztworu siarczanu(vi) sodu, a do trzeciej nasyconego roztworu NaCl aż do wystąpienia zmętnienia. Licencjat Biotechnologii, semestr drugi, rok akademicki 2014/2015 2

3 10. Punkt izoelektryczny kazeiny 0,2 g kazeiny rozpuścić na ciepło (40-50⁰C) w 5 cm 3 1 M roztworu octanu sodu z niewielką ilością wody destylowanej. Po ostudzeniu otrzymany roztwór kazeiny przenieść do kolby miarowej o pojemności 50 cm 3 i dopełnić wodą destylowaną do kreski. Otrzymuje się w ten sposób lekko opalizujący zol kazeiny w 0,1 M roztworze octanu sodu. W sześciu odpowiednio oznakowanych probówkach przygotować buforowe roztwory kazeiny zgodnie z ilościami podanymi w poniższej tabeli. nr probówki woda destylowana 8.4 cm cm cm cm cm cm 3 kwas octowy [0,01 M] 0.6 cm kwas octowy [0,1 M] cm cm cm cm 3 - kwas octowy [1 M] cm 3 kazeina [0,1 M] 1 cm 3 1 cm 3 1 cm 3 1 cm 3 1 cm 3 1 cm 3 OSAD Roztwory wymieszać i po 5-10 min zaobserwować, w których probówkach nastąpiło zmętnienie lub wypadł osad. Obserwacje odnotować w tabeli. W punkcie izoelektrycznym (pi) cząsteczki amfolityczne charakteryzują się najmniejszą rozpuszczalnością. Wartość ph, przy którym następuje najobfitszy osad, odpowiada pi kazeiny. PRZYKŁADOWE PYTANIA I ZAGADNIENIA 1. Zdefiniować pojęcia: rozpuszczalność, roztwór nasycony, roztwór przesycony, 2. Zmiana jakich parametrów prowadzi od roztworu nienasyconego do nasyconego, i odwrotnie? 3. Zdefiniować sposoby przedstawiania stężeń: stężenie molowe, molalne, normalne, procentowe, ppm, ppb, ułamek molowy. 4. Oddziaływania międzycząsteczkowe. 5. Od jakich czynników zależy rozpuszczalność substancji w wodzie? 6. Czynniki wpływające na rozpuszczalność gazów w cieczach. 7. Dlaczego rozpuszczalność gazów zawsze maleje ze wzrostem temperatury? 8. Od czego zależy, czy rozpuszczanie ciał stałych w cieczach jest procesem egzo- czy endotermicznym? 9. Jak zmienia się rozpuszczalność siarczanu(vi) amonu w wodzie ze wzrostem temperatury? Proces ten jest endotermiczny. 10. Uzasadnić znane empiryczne twierdzenie: podobne rozpuszcza podobne. 11. Dlaczego kwas benzoesowy, w przeciwieństwie do benzenu, rozpuszcza się w wodzie? Licencjat Biotechnologii, semestr drugi, rok akademicki 2014/2015 3

4 12. Podać przykład, kiedy rozpuszczanie jodu jest związane z reakcją chemiczną? Podać inne przykłady procesów rozpuszczania, którym towarzyszą reakcje chemiczne 13. Dlaczego rozpuszczalność związków jonowych zwiększa się wraz ze wzrostem przenikalności elektrycznej rozpuszczalników? 14. Dlaczego gęstość wodnego roztworu amoniaku jest mniejsza od gęstości wody i maleje ze wzrostem stężenia? 15. Dlaczego doświadczalnie wyznaczony stopień dysocjacji mocnych elektrolitów bywa mniejszy od jedności? 16. Zależność pomiędzy rozpuszczalnością i iloczynem rozpuszczalności dla trudno rozpuszczalnych soli typu AB, AB 2 i A 2 B Jak wytłumaczyć stwierdzenie, że żadne wytrącanie nie może być całkowite. 18. Przedyskutować jakościowo i ilościowo wpływ wspólnego i obcego jonu na rozpuszczalność osadów. 19. Wpływ stopnia dysocjacji odczynnika strącającego na proces strącania osadów 20. Jak przebiega proces wytrącania osadów trudno rozpuszczalnych w przypadku, kiedy odczynnik strącający tworzy osady z kilkoma jonami obecnymi w roztworze? 21. Zmieszano parami następujące roztworu elektrolitów: Pb(NO 3 ) 2, Na 2 S, CuSO 4 KCl. W których przypadkach przebiega reakcja? Podać równania reakcji w formie cząsteczkowej i jonowej. 22. Wyjaśnić zmianę rozpuszczalności soli w szeregu: AgF, AgCl, AgBr i AgJ. 23. Iloczyn rozpuszczalności Pb 3 (PO 4 ) 2 wynosi 1, Obliczyć rozpuszczalność tej soli w gramach na litr oraz znaleźć stężenie jonów Pb 2+ i PO 4 3 w jej roztworze nasyconym. 24. W jakim celu wprowadzamy w reakcjach strącania nadmiar odczynnika strącającego? Dlaczego nie zaleca się używania zbyt wielkiego nadmiaru odczynnika strącającego? 25. Iloczyn rozpuszczalności chlorku srebra jest równy 1, a chromianu (VI) srebra (w temperaturze 25 o C). Podać, która z tych soli jest łatwiej rozpuszczalna w roztworze wodnym. 26. Obliczyć, ile miligramów Mg(OH) 2 zawiera 200 cm 3 nasyconego roztworu tej substancji. 27. Zmieszano równe objętości 0,1M roztworu AgNO 3 i 0,05M BaI 2. Czy w takich warunkach wytrąci się osad AgI? 28. Zmieszano 50 cm 3 0,01M BaCl 2 i 150 cm 3 0,03M NaF. Uzasadnić odpowiednimi obliczeniami, czy z otrzymanego roztworu wytrąci się fluorek baru (BaF 2 ). 29. Co to jest układ koloidalny? 30. Podać rozmiary i opisać budowę cząstek koloidalnych. 31. Opisać metody otrzymywania zoli. 32. Czym jest spowodowana trwałość zoli liofobowych i liofilowych? Jak można spowodować ich koagulację? 33. Jak można oznaczyć ładunek cząstek koloidalnych? 34. Na czym polega denaturacja białka? 35. Co to są emulsje? 36. Na czym polega rola emulgatora? 37. Podać przykłady koloidów i emulsji występujących w przyrodzie. 38. Podać przykłady przemysłowego wykorzystania koloidów i emulsji. 39. Jak odróżnić roztwór koloidalny od właściwego? Licencjat Biotechnologii, semestr drugi, rok akademicki 2014/2015 4

5 40. Opisać budowę cząstki koloidu fazowego. 41. Porównać koloidy liofilowe i liofobowe. 42. Zdefiniować pojęcia: zol, żel, flokulacja, koagulacja, peptyzacja, wysolenie. 43. Co to jest punkt izoelektryczny? 44. Na czym polega rola emulgatora? 45. Podać przykłady suspendoidów i emulsji występujących w przyrodzie. PROPONOWANA LITERATURA 1. Praca zbiorowa Ćwiczenia laboratoryjne z chemii ogólnej. I. Część teoretyczna - skrypt UG, Wydawnictwo UG, Gdańsk P.W. Atkins Podstawy chemii fizycznej 3. L. Jones, P. Atkins Chemia ogólna 4. L. Pajdowski Chemia ogólna 5. M. J. Sienko, R. A. Plane Chemia. Podstawy i zastosowania 6. M. Sonntag, Koloidy 7. T. Kędryna, Chemia ogólna z elementami biochemii informacje on line: macjia/cwiczenia/materialy_teoretyczne/cwicz.6./6._koloidy_2014.a.pdf Licencjat Biotechnologii, semestr drugi, rok akademicki 2014/2015 5