n = M n- liczba oli Obliczenia cheiczne - asa substancji [g] M- asa olowa [g/ol] Ile oli azotanu srebra znajduje się w 250 g AgNO 3? M 3 AgNO = 107.87 + 14.00 + 3 16.00 = 169.87g/ol 250g n = = = 1.47oli M 169.87g/ol
Stechioetria reakcji Ile g i oli BaCl 2 i K 2 CrO 4 należy użyć, aby otrzyać 540 g BaCrO 4. Ile g i oli otrzyay KCl? 540g n = = = M 253.33g/ol = n M 2 2.13oli 1 ol 1 ol 1 ol 2 ole BaCl 2 + K 2 CrO 4 BaCrO 4 + 2 KCl 208.23 g/ol 194.20 g/ol 253.33 g/ol 74.55 g/ol 2.13 oli 2.13 oli 2.13 oli 2 2.13 oli BaCl = 2.13 208.23 = 443.53g KCl = 4.26 74.55 = 317.58g K = 2.13 194.20 = 413.65g 2CrO4
Reakcje gazów Ile tlenu potrzeba do spalenia 280 g butanu. Jaka jest objętość butanu i powstałych produktów w warunkach noralnych? 1 ol każdej substancji w 1 obj. 7.5 obj. 4 obj. 5 obj. stanie gazowy zajuje w 1 ole 7.5 ole 4 ole 5 ole war. noral. 22.4 d 3 2 ole 13 ole 8 ole 10 ole 2 C 4 H 10 + 13 O 2 8 CO 2 + 10 H 2 O 2 22.4 d 3 13 22.4 d 3 8 22.4 d 3 10 22.4 d 3 V CO = 4.83 4 22.4 = 432.8d 2 V 2 = 4.83 5 22.4 = 541.0d H O 3 3 VC H 10 280g n = = = M 58g/ol 4 = 4.83 22.4 = 108.2d V 2 = 4.83 7.5 22.4 = O 4.83oli 3 811.4d 3
Stężenie roztworów Stężenie roztworów najczęściej wyraża się przy użyciu : 2) stężenia olowego 1) stężenia procentowego c p = s rozt 100% = s s + rozp s -asa substancji; rozt -asa roztworu; rozp -asa rozpuszczalnika Jest to stosunek asy substancji rozpuszczonej do asy roztworu wyrażona w procentach asowych. Jest to ilość graów substancji rozpuszczonej w 100 graach roztworu. 100% c M = n V ol d 3 ożna przedstawić jako stosunek liczby oli substancji do objętości roztworu wyrażonego w d 3 Jest to ilość oli substancji rozpuszczonej, która znajduje się w 1 d 3 roztworu
Jakie jest stężenie procentowe roztworu, jeżeli 450 g chlorku sodowego rozpuszczono w 2500 g wody? 450 c p = 100% = 15.25% 450 + 2500 2950 g r-ru - 450 g NaCl 100 450 x = =15.25% 100 g r-ru - x g NaCl 2950 W jakiej ilości wody należy rozpuścić 250 g saletry, aby otrzyać 13% roztwór? c 250 = 100% 13% 250 + wody = p = wody 250 100-250 13 13 =1673 g
Jakie jest stężenie olowe roztworu, jeśli w 28 g Cr 2 (SO 4 ) 3 rozpuszczono i otrzyano 1350 l roztworu? = 28 = 0.053 ol/d 3 n= 392 1.35 M = 28 392 = 0.071 oli Ile g K 2 CrO 4 należy rozpuścić w 350 c 3 roztworu, aby otrzyać roztwór o stężeniu 0.1 ol/d 3? M = 2 39.1 + 52+ 4 16 = 194.2 g/ol K 2 CrO 4 = c M M V=0.1 194.2 0.350= 6.80 g K 2 CrO 4
Przeliczanie stężeń roztworów c M -stężenie olowe c p stężenie procentowe r[g] cm = cp 3 V r[c 3 M 100 V r[d ] V r [d ] = 1000 s r cm = s cp M V = r 100% gęstość roztworu [g] r[g] 1000 d cm = cp = r r 3 V [c ] 3 r M 100 V [c ] r 3 ] Wzór na przeliczanie stężenia procentowego na olowe c M = c p d r M 10
Ile l 30% roztworu HCl o gęstości d=1.1493 g/c 3 należy użyć aby przygotować 650 c 3 roztworu o stężeniu olowy 0.55 ol/d 3? 1 o sposób: M HCl =35.45 + 1=36.45 g/ol c d 30 1.1493 10 36.45 p r c M = = = M 10 2 o sposób: Wyliczenia wykonujey dla 1 d 3 =1000 c 3 roztworu r =V r d r = 1000 1.1453= 1145.3 g 9.46ol/d 3 100 g r-ru 30 g HCl 1145.3 g x g 1 ol 36.45 g HCl x oli 343.6 g 1145.3 30 x = 343.6 g HCl 100 1 343.6 x = = 9.46ol/d 36.45 = 3 n 9.46 c M = = = 9.46ol/d V 1 3
Jeśli ay przygotować 650 c 3 o stężeniu 0.55 ol/d 3, to potrzeba: n=c M V = 0.55 0.65=0.358 oli HCl. Taka saa ilość oli, będzie znajdowała się w objętości stężonego kwasu solnego: n c 3 V = = = 0.038d = M 0.358 9.46 38c czyli należy odierzyć 38 c 3 stężonego kwasu i uzupełnić wodą do 650 c 3 Tą objętość stężonego kwasu ożna obliczyć z bezpośrednio z zależności: V 1 c 1 =V 2 c 2 0.65 0.55= V 2 9.46 stąd V 2 =0.038 d 3 3
Mieszanie, rozcieńczanie i zatężanie roztworów procentowych Jeżeli ieszay roztwory o stężeniach procentowych to sporządzay bilans asy czystego (100%-owego składnika). Zakładay, że ieszay n roztworów o asie odpowiednio 1, 2, 3.. n i stężeniu c p1, c p2, c p3. c pn : x n 3 2 1 p n 3 2 1 p n p 3 p 2 p 1 c )... ( c... c c c + + + = + + + stąd wyliczay stężenie c px Jeżeli ieszay tylko dwa roztwory to bilans odpowiednio się uprasza x 2 1 p 2 1 p 2 p 1 c ) ( c c + = +
Rozcieńczanie roztworów Rozcieńczanie roztworów polega na dodawaniu rozpuszczalnika, w przypadku roztworów wodnych wody. W bilansie zienia się asa roztworu i zniejsza stężenie procentowe: 1 cp = ( + ) c 1 1 H2O px Zatężanie roztworów Zatężanie roztworów polega na odparowaniu rozpuszczalnika, w przypadku roztworów wodnych wody. W bilansie zniejsza się asa roztworu i wzrasta stężenie procentowe: 1 cp = ( ) c 1 1 H2O px Dodawanie do roztworu czystego składnika Taki przypadek ożey traktować jak dodawanie roztworu o stężeniu 100% 1 cp + 2 100 = (1 + 2) c 1 p x
Mieszanie, rozcieńczanie i zatężanie roztworów olowych Jeżeli ieszay roztwory o stężeniach procentowych to sporządzay bilans liczby oli składnika roztworu. Zakładay, że ieszay k roztworów o objętości V 1, V 2, V 3 V k i stężeniu c M1, c M2, c M3. c Mk zawierających odpowiednio n 1, n 2, n 3.. n k oli ieszanego składnika: V 1 cm + V c + V c... + V c = (V + V + V... + V ) c 1 2 M2 3 M3 n Mn 1 2 3 n M x stąd wyliczay stężenie c Mx Jeżeli ieszay tylko dwa roztwory to bilans odpowiednio się uprasza V 1 cm + V c = (V + V ) c 1 2 M2 1 2 M x
Rozcieńczanie roztworów Rozcieńczanie roztworów polega na dodawaniu rozpuszczalnika, w przypadku roztworów wodnych wody. W bilansie zienia się objętość roztworu i zniejsza stężenie olowe: V 1 cm = (V + V ) c 1 1 H2O M x Zatężanie roztworów Zatężanie roztworów polega na odparowaniu rozpuszczalnika, w przypadku roztworów wodnych wody. W bilansie zniejsza się objętość roztworu i wzrasta stężenie olowe: V 1 cm = (V V ) c 1 1 H2O M x Dodawanie do roztworu czystego składnika (asy [g] o asie olowej M[g/ol] Taki przypadek ożey traktować jak dodawanie roztworu o stężeniu 100% V M 1 cp + = V1 c 1 p x
Laboratoriu z Cheii Eleenty cheii analitycznej: 1.Analiza jakościowa kationów i anionów. Reakcje wykonywane w probówkach pozwalające wykryć podstawowe kationy i aniony w roztworach wodnych. Ćwiczenie 1. Identyfikacja kationów grup I-III Reakcje charakterystyczne wykrywanych kationów Pb 2+, Cu 2+, Hg 2+, Cu 2+, Mn 2+, Cr 3+, Fe 3+, Ca 2+, NH 4+, K + (odczynnik grupowy danego kationu i jego działanie, reakcje charakterystyczne danego kationu, równania reakcji, kolory osadów, rozpuszczalność osadów). Ćwiczenie 2. Identyfikacja anionów i kationów grup IV-V Reakcje charakterystyczne chlorków, siarczanów (VI), azotanów (V) i fosforanów (V).
2. Analiza ilościowa Ćwiczenie 3. Oznaczenie NaOH w próbce etodą alkacyetryczna przez iareczkowanie roztwore HCl. Ćwiczenie 4. Kopleksoetryczne oznaczenie Zn(II) w próbce przez iareczkowanie roztwore EDTA. Ćwiczenie 5. Spektrofotoetryczne oznaczenie Fe(III) w próbce etodą tiocyjanianową.
biureta Roztwór iareczkujący titrant A Roztwór iareczkowany titrand B (analit) Analiza iareczkowa jest działe analizy ilościowej, której podstawą jest iareczkowanie, a oznaczanie substancji prowadzi się na podstawie ierzenia objętości roztworu Miareczkowanie jest procese oznaczania substancji B przez stopniowe dodawanie do jej roztworu porcji substancji A w warunkach uożliwiających stwierdzenie punktu końcowego odpowiadająceu aksyalneu przereagowaniu substancji B. HCl + NaOH NaCl + H 2 O 5Fe 2+ + MnO 4- + 8H + 5Fe 3+ + Mn 2+ + 4H 2 O przygotowanie roztworu do iareczkowania Scheat czynności przygotowanie roztworu ianowanego titrantu Kolba Erlenayera iareczkowanie obliczanie wyniku
Zadanie Jaka jest zawartość w g substancji B jeśli na jej ziareczkowanie zużyto V A (c 3 ) roztworu titrantu o stężeniu olowy c A aa + bb produkty reakcji jeżeli V A c A = liczbie oli titranta to w olach n A = V A c A /1000 to równoważna liczba oli składnika B n B = B /M B a/b = n A /n B a/b = (V A c A /1000) : ( B /M B ) B = b a c A V A 1000 M B
Alkacyetria Zadanie1. Jaka była procentowa zawartość węglanu sodowego w próbce o asie 0.3896 g, jeśli na iareczkowanie tego węglanu zużyto 35.65 l roztworu HCl zawierającego 0.00556 g kwasu w 1l roztworu. Zadanie 2. Na ziareczkowanie próbki o objętości 20 l kwasu siarkowego pobranej z kolby o objętości 250 l zużyto 45.6 l 0.1034 M roztworu NaOH, ile jest g kwasu siarkowego i jakie jest stężenie kwasu siarkowego w kolbie. Zadanie 3 Do 45 l 0.1250 M roztworu kwasu siarkowego dodano 80 l 0.3500 M roztworu NaOH. Ile jeszcze l kwasu siatkowego należy dodać do całkowitego zobojętnienia roztworu. Zadanie 4 Odważkę wodorotlenku barowego o asie 3.428 g rozpuszczono w 500 l roztworu. Oblicz olowe stężenie jonów Ba 2+ i OH -. Ile l 0.0502 M roztworu HCl potrzeba do zobojętnienia próbki roztworu zasady o objętości 30 l. Zadanie 5 Odważkę boraksu Na 2 B 4 O 7 10 H 2 O o asie 3.8137 rozpuszczono w kolbie iarowej o objętości 200 l. Oblicz stężenie kwasu solnego, jeżeli na ziareczkowenie próbki o objętości 20.00 l wobec czerwieni etylowej zużyto 21.10 l roztworu kwasu. Reakcja zachodzi wg równania: Na 2 B 4 O 7 + 2 HCl + 5 H 2 O 4 H 3 BO 3 + 2 NaCl.
Koplesksoetria Zadanie 1 Odważkę CaCO 3 rozpuszczono w roztworze HC1 i rozcieńczono wodą do objętości 500 l. Na ziareczkowanie 25.00 l tego roztworu wobec ureksydu zużyto 22.00 l EDTA o stężeniu 0.05010 ol/l. Jaka była asa próbki CaCO 3? Zadanie 2 Odważkę etalicznego cynku o asie 0.6644 g rozpuszczono w roztworze HC1 i rozcieńczono wodą do objętości 1 l. Do 25.00 l roztworu dodano buforu aonowego oraz czerni eriochroowej T i iareczkowano roztwore EDTA, którego zużyto 24.90 l. Obliczyć stężenie olowe EDTA. Ile l tego roztworu EDTA zużyje się na ziareczkowanie próbki NiCl 2 objętości 50.00 l i o stężeniu 0.0500 ol/l? Zadanie 3 Jakie jest stężenie olowe roztworu EDTA, jeżeli na ziareczkowanie 0.1050 g CaCO 3 zużyto 25.50 l EDTA? Ile iligraów Ca i Mg odpowiada 1 l tego roztworu? Zadanie4 Ile dwuwodnego wersenianu disodowego należy rozpuścić w 250 l roztworu, aby otrzyać roztwór, którego iano wynosi T Ni = 0.00200 g/l? Jakie będzie stężenie olowe tego roztworu? Zadanie 5 Obliczyć zawartość procentową Fe w próbce, jeżeli na ziareczkowanie kopleksoetryczne 0.7500 g tej próbki, po rozpuszczeniu, zużyto 28.9 l roztworu, którego 1 l odpowiadał 0.65 g Zn.
Zadanie 6 Próbkę stopu o asie 0.5 g rozpuszczono i rozcieńczono do 250 l. Na ziareczkowanie łączne Cu i Zn w 50 l roztworu zużyto 47.25 l roztworu EDTA o stężeniu 0.01011 ol/l, a na ziareczkowanie Zn po zaaskowaniu Cu 32.50 l roztworu EDTA o taki say stężeniu. Obliczyć zawartości procentowe Zn i Cu w stopie. Zadanie 7 Ile graów rudy cynkowej zawierającej 17,00% Zn odważono, jeżeli po rozpuszczeniu odważki w H 2 SO 4 i zaaskowaniu innych składników na oznaczenie zawartości Zn, w środowisku o ph 10 wobec czerni eriochroowej T, zużyto 33,80 l EDTA o stężeniu 0,0500 ol/l?
Zadanie 1 Roztwór próbki badanej wykazuje transitancję 30%. Jak zieni się absorbancja tego roztworu, jeżeli w wyniku rozcieńczenia transitancja zwiększy się dwukrotnie? Zadanie 2 Transitancja pewnego roztworu wynosi 24,5%. Ile wyniesie transitancja, jeżeli stężenie tego roztworu zniejszyy do 25% stężenia roztworu początkowego Zadanie 3 Transitancja pewnego roztworu wynosi 14.2%. Jaka będzie absorbancja tego roztworu (ierzona w tej saej kuwecie), jeżeli 5 l tego roztworu przeniesie się do kolbki iarowej pojeności 25 l i dopełni wodą do kreski? Zadanie 4 Do objętości V 1, roztworu o absorbancji A 1, dodano objętość V 2 roztworu tej saej substancji o absorbancji A 2. Wyprowadź wzór ogólny na obliczanie absorbancji roztworu końcowego. Zadania 5 Jaki procent światła o danej długości fali jest przepuszczany przez ośrodek absorbujący, jeżeli absorbancja wynosi 1.176? Jaka jest absorbancja roztworu absorbującego dwie trzecie padającego światła?
Zadnie 6 Próbkę 3.00 c 3 roztworu nadanganianu o nieznany stężeniu uieszczono w kuwecie o grubości warstwy 1.00 c. Wartość absorpcji roztworu wynosiła 0.184. Do próbki w kuwecie dodano 1,00 c 3 5 10-3 M roztworu nadanganianu i ponownie zierzono wartość absorpcji, która wynosiła ty raze 0.424. Obliczyć stężenie badanego roztworu nadanganianu (a) w olach i (b) w g MnO 4- na 1 c 3. Zadanie 7 Przy oznaczaniu krzeu etodą błękitu krzeoolibdenowego wartości przepuszczalności roztworu związku ściśle spełniają prawo Beera, gdy używa się światła o ściśle określonej długości fali. Przy poiarach na spektrofotoetrze przepuszczalność roztworu zawierającego 0.020 g SiO 2 wynosiła 77.3%, ta saa objętość roztworu zawierającego 0.10 g SiO 2 wykazywała przepuszczalność 36.7%. Ile będzie wynosić przepuszczalność tej saej objętości roztworu zawierającego 0.060 g SiO 2?
Krzywa iareczkowania ocna zasada + ocny kwas 25 l 0.250 M NaOH + x l 0.340 M HCl fenoloftaleina punkt równoważnikowy ph=7.0 oranż etylowy Dobór wskaźnika: fenoloftaleina oranż etylowy
Krzywa iareczkowania słaby kwas + ocna zasada 100 l 0.1 M CH 3 COOH + x l 0.1 M NaOH skok iareczkowania ph=9.7 ph ph=7.7 pkt. równoważnikowy ph=8.7 ph=2.0 Dobór wskaźnika: tylko fenoloftaleina 28
29
30
Krzywa iareczkowania słaba zasada + ocny kwas 100 l 0.1 M NH 3 + x l 0.1 M HCl Dobór wskaźnika: tylko oranż etylowy ph=6.2 ph pkt równoważnikowy ph=5.3 ph=4.3 31
32
Spektroetria absorpcyjna cząsteczkowa 1. w świetle widzialny Vis 380-780 n 2. w podczerwieni IR 1-16 µ 3. w nadfiolecie UV 200-380 n Wykorzystuje się absorpcji proieniowania. Warunkie wystąpienia zjawiska jest, aby energia padającego proieniowania odpowiadała różnicy pozioów elektronowych danej cząsteczki, tak aby elektrony ogły być przeniesione ze stanu podstawowego w stan wzbudzony Spektrofotoetria zespół etod badawczych opartych na poiarze stosunku natężeń (absorbancji) dwóch wiązek proieniowania w funkcji długości fali. Jedna wiązka przechodzi przez próbkę, druga przez roztwór odniesienia. Koloryetria dział analizy oparty na poiarze i porównaniu natężeń zabarwień roztworów
Absorbowana barwa Długość fali Obserwowana barwa fioletowa 380-450 żółtozielona niebieska 450-495 495 żółta zielona 495-570 570 od fioletowej do czerwono- niebieskiej żółta 570-590 590 niebieska poarańczowa 590-620 zielono-niebieska niebieska czerwona 620-750 niebieskozielona
I o I a I t I o = I a + I r + I t I r l Jeżeli roztwory uieszczone są w identycznych kuwetach I o = I a + I t Prawo Laberta-Beera transitancja T = I t I o I t = I o 10 -k c A= lg I o /I t = lg 1/T = ε c l ε olowy współczynnik absorbcji [ l/ol c]
Związki organiczne są barwne jeśli wykazują selektywną absorpcje światła jeżeli zawierają grupy chrooforowe (niosące barwę) Grupy chrooforowe to nienasycone ugrupowania atoów lub układy sprzężonych wiązań podwójnych: (jest to cały sprzężony układ elektronów w cząsteczce) O grupa azowa N=N-, azoksy N=N- nitrowa NO 2 nitrozowa - N=O, ketonowa =C=O, tiokarbonylowa =C=S,etylenowa CH=CH- Grupy auksochroowe- nie wywołujące barwy, ale współdziałają z chrooforowyi zwiększając zabarwienie:( są to podstawniki,zastepujące atoy wodoru w łańcuchach i pierścieniach układu chrooforowego) -CH 3 < OH < -OCH 3 < -NH 2 < -NHCH 3 < -N(CH 3 ) 2. Jest to związane z przejście elektronów wolnej pary elektronowej na orbital antywiążący n σ *
Chrooforowe właściwości wykazują związki kopleksowe pierwiastków przejściowych np. [Cu(H 2 O) 6 ] 2+, [Ni(H 2 O) 6 ] 2+, [Co(H 2 O) 6 ] 2+, CrO 4 2-, MnO 4-, VO 3 - Jest to związane z przejściai typu d-d w polu ligandów kopleksów etali. Są przejścia charge tranfer przeniesienia ładunku, w których niewiążące elektrony liganda są wzbudzane na niezajęty orbital d-etali