Otrzymywanie i badanie właściwości chemicznych związków wanadu na różnych stopniach utlenienia.

Podobne dokumenty
Pierwiastki bloku d. Zadanie 1.

Ćwiczenie 1. Badanie wypierania wodoru z wody za pomocą metali

Wodorotlenki. n to liczba grup wodorotlenowych w cząsteczce wodorotlenku (równa wartościowości M)

RÓWNOWAGI W ROZTWORACH ELEKTROLITÓW.

CEL ĆWICZENIA Zapoznanie studentów z chemią 14 grupy pierwiastków układu okresowego

SPRAWOZDANIE 2. Data:... Kierunek studiów i nr grupy...

Podstawa programowa nauczania chemii w zakresie rozszerzonym

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2016/2017 eliminacje rejonowe

MECHANIZMY REAKCJI CHEMICZNYCH. REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE GRUP FUNKCYJNYCH ZWIĄZKÓW ORGANICZNYCH

Związki nieorganiczne

STĘŻENIE JONÓW WODOROWYCH. DYSOCJACJA JONOWA. REAKTYWNOŚĆ METALI

WPŁYW SUBSTANCJI TOWARZYSZĄCYCH NA ROZPUSZCZALNOŚĆ OSADÓW

Piotr Chojnacki 1. Cel: Celem ćwiczenia jest wykrycie jonu Cl -- za pomocą reakcji charakterystycznych.

XIV Konkurs Chemiczny dla uczniów gimnazjum województwa świętokrzyskiego. II Etap - 18 stycznia 2016

HYDROLIZA SOLI. ROZTWORY BUFOROWE

UKŁAD OKRESOWY PIERWIASTKÓW, WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNE PIERWIASTKÓW 3 OKRESU

Litowce i berylowce- lekcja powtórzeniowa, doświadczalna.

Skład zespołu (imię i nazwisko): (podkreślić dane osoby piszącej sprawozdanie):

WPŁYW SUBSTANCJI TOWARZYSZĄCYCH NA ROZPUSZCZALNOŚĆ OSADÓW

CHEMIA. Wymagania szczegółowe. Wymagania ogólne

Zadanie 2. (1 pkt) Uzupełnij tabelę, wpisując wzory sumaryczne tlenków w odpowiednie kolumny. CrO CO 2 Fe 2 O 3 BaO SO 3 NO Cu 2 O

REAKCJE UTLENIAJĄCO-REDUKCYJNE

XXII KONKURS CHEMICZNY DLA GIMNAZJALISTÓW ROK SZKOLNY 2014/2015

8. Trwałość termodynamiczna i kinetyczna związków kompleksowych

Kuratorium Oświaty w Lublinie ZESTAW ZADAŃ KONKURSOWYCH Z CHEMII DLA UCZNIÓW GIMNAZJUM ROK SZKOLNY 2016/2017 ETAP TRZECI

OTRZYMYWANIE I WŁAŚCIWOŚCI ZWIĄZKÓW KOMPLEKSOWYCH

KWASY I WODOROTLENKI. 1. Poprawne nazwy kwasów H 2 S, H 2 SO 4, HNO 3, to:

Spis treści. Wstęp... 9

Reakcje chemiczne. Typ reakcji Schemat Przykłady Reakcja syntezy

Wymagania programowe na poszczególne oceny. Chemia Kl.2. I. Kwasy

XXIII KONKURS CHEMICZNY DLA GIMNAZJALISTÓW ROK SZKOLNY 2015/2016

TYPY REAKCJI CHEMICZNYCH

TEST NA EGZAMIN POPRAWKOWY Z CHEMII DLA UCZNIA KLASY II GIMNAZJUM

Ćwiczenie 50: Określanie tożsamości jonów (Farmakopea VII-IX ( )).

KONKURS CHEMICZNY,,ROK PRZED MATURĄ

ĆWICZENIE NR 1 Analiza ilościowa miareczkowanie zasady kwasem.

TEST PRZYROSTU KOMPETENCJI Z CHEMII DLA KLAS II

KONKURS CHEMICZNY ROK PRZED MATURĄ

Ćwiczenia laboratoryjne 2

ĆWICZENIE 10. Szereg napięciowy metali

MODEL ODPOWIEDZI I SCHEMAT OCENIANIA ARKUSZA EGZAMINACYJNEGO 2006

Beata Mendak fakultety z chemii II tura PYTANIA Z KLASY PIERWSZEJ

CHEMIA ŚRODKÓW BIOAKTYWNYCH I KOSMETYKÓW PRACOWNIA CHEMII ANALITYCZNEJ. Ćwiczenie 7

Większość metali bloku d wykazuje tendencje do tworzenia związków kompleksowych.

Chemia nieorganiczna Semestr I (1 )

Wielofunkcyjne związki organiczne poziom rozszerzony

Instrukcja do ćwiczenia WŁAŚCIWOŚCI WYBRANYCH KATIONÓW.

Chemia - B udownictwo WS TiP

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY Z CHEMII

Zmiana barwy wskaźników w roztworach kwaśnych, obojętnych i zasadowych.

Wojewódzki Konkurs Wiedzy Chemicznej dla uczniów klas maturalnych organizowany przez ZDCh UJ Etap I, zadania

Zakres problemów związanych z reakcjami jonowymi.

ETAP II Z a d a n i e l a b o r a t o r y j n e

Przedmiot CHEMIA Kierunek: Transport (studia stacjonarne) I rok TEMATY WYKŁADÓW 15 godzin Warunek zaliczenia wykłady: TEMATY LABORATORIÓW 15 godzin

Chemia I Semestr I (1 )

EGZAMIN MATURALNY Z CHEMII

XXV KONKURS CHEMICZNY DLA GIMNAZJALISTÓW

Ćwiczenie 1. Reakcje charakterystyczne kadmu(ii)

liczba kwantowa, n kwantowa, l Wanad 3 2 [Ar] 3d 3 4s 2

Chemia nieorganiczna Zadanie Poziom: podstawowy

Sporządzanie roztworów buforowych i badanie ich właściwości

Analiza miareczkowa. Alkalimetryczne oznaczenie kwasu siarkowego (VI) H 2 SO 4 mianowanym roztworem wodorotlenku sodu NaOH

WŁAŚCIWOŚCI NIEKTÓRYCH PIERWIASTKÓW I ICH ZWIĄZKÓW NIEORGANICZNYCH

X Konkurs Chemii Nieorganicznej i Ogólnej rok szkolny 2011/12

OTRZYMYWANIE ZWIĄZKÓW CHEMICZNYCH: PREPARATYKA TLENKÓW MIEDZI

Wymagania z chemii na poszczególne oceny Klasa 2 gimnazjum. Kwasy.

Fragmenty Działu 5 z Tomu 1 REAKCJE W ROZTWORACH WODNYCH

Analiza ilościowa. Kompleksometria Opracowanie: mgr inż. Przemysław Krawczyk

REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE WYBRANYCH KATIONÓW

WYMAGANIA EDUKACYJNE

AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA im. Stanisława Staszica w Krakowie OLIMPIADA O DIAMENTOWY INDEKS AGH 2017/18 CHEMIA - ETAP I

CHEMIA 1. Podział tlenków

Wojewódzki Konkurs Przedmiotowy z Chemii dla uczniów gimnazjów województwa śląskiego w roku szkolnym 2010/2011

Przewodnictwo elektryczne roztworów wodnych. - elektrolity i nieelektrolity.

Ćwiczenie 1: Wyznaczanie warunków odporności, korozji i pasywności metali

VI Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2013/2014

CHEMIA KLASA II I PÓŁROCZE

Identyfikacja wybranych kationów i anionów

MODUŁ. Wybrane klasy związko w chemicznych

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII... DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2011/2012 eliminacje wojewódzkie

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW

Wrocław dn. 19 października 2005r. Temat lekcji: Wpływ środowiska na redukcję jonów MnO 4 -.

Wymagania edukacyjne niezbędne do uzyskania poszczególnych śródrocznych i rocznych ocen klasyfikacyjnych. CHEMIA klasa II.

OTRZYMYWANIE ZWIĄZKÓW CHEMICZNYCH: PREPARATYKA TLENKÓW MIEDZI

... A. kwas siarkowodorowy B. kwas siarkowy (IV) C. kwas siarkowy (VI)

Instrukcja do ćwiczenia WŁAŚCIWOŚCI WYBRANYCH ANIONÓW.

WOJEWÓDZKI KONKURS CHEMICZNY

Chemia Nowej Ery Wymagania programowe na poszczególne oceny dla klasy II

Temat 7. Równowagi jonowe w roztworach słabych elektrolitów, stała dysocjacji, ph

Reakcje utleniania i redukcji Reakcje metali z wodorotlenkiem sodu (6 mol/dm 3 )

Konkurs przedmiotowy z chemii dla uczniów dotychczasowych gimnazjów. 07 marca 2019 r. zawody III stopnia (wojewódzkie) Schemat punktowania zadań

HYDROLIZA SOLI. 1. Hydroliza soli mocnej zasady i słabego kwasu. Przykładem jest octan sodu, dla którego reakcja hydrolizy przebiega następująco:

ODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII I GOSPODARKA ODPADAMI STUDIA STACJONARNE

Repetytorium z wybranych zagadnień z chemii

2. REAKCJE UTLENIANIA I REDUKCJI

Zadanie: 2 Zbadano odczyn wodnych roztworów następujących soli: I chlorku baru II octanu amonu III siarczku sodu

2 E Jodan(VII) potasu

Świat roztworów lekcja powtórzeniowa

Transkrypt:

ĆWICZENIE 6 Otrzymywanie i badanie właściwości chemicznych związków wanadu na różnych stopniach utlenienia. Celem ćwiczenia jest obserwacja barwnych produktów redukcji metawanadanu(v) sodu, NaVO 3 oraz zbadanie ich właściwości kwasowo-zasadowych. I. Wprowadzenie Kwasy wanadowe są trudne do wyodrębnienia. Znacznie lepiej poznane i łatwiejsze do wydzielenia w stanie czystym są liczne wanadany, sole wywodzące się od nieznanych w stanie czystym kwasów poliwanadanowych, a więc produktów kondensacji najprostszego kwasu ortowanadowego H 3 VO 4. Rodzaj anionów poliwanadanowych zależy w decydujący sposób od ph roztworu oraz od jego stężenia. Wyjściowy związek (metawanadan sodu) jest krystalicznym, białożółtawym proszkiem (t top = 630 C), ograniczono rozpuszczalnym w wodzie (rozpuszczalnoć 21,1g przy 25 C i 38,8g przy 75 C). W przyrodzie istnieje w postaci dwóch minerałów: munirytu NaVO 3 (2x)H 2 O (układ jednoskośny) i metamunirytu NaVO 3 (układ rombowy). Struktury te zawierają łańcuchy (VO 3 ) n 3n, w których atomy wanadu są koordynowane tetraedrycznie przez atomy tlenu. Jednakże ładunek V 5+ i V 4+ jest zbyt duży, by takie jony mogły zachować swoją odrębność w solach o strukturze jonowej, co jest możliwe w przypadku jonów V 3+ i V 2+. W chemii wanadu na +4 i +5 stopniu utlenienia dominują częściowo zhydrolizowane oksokationy VO 2+ i VO 2 +. Związki oksowanadu(iv) (wanadylu) należą do najtrwalszych i zwykle posiadają barwę niebiesko-zieloną. W roztworach wodnych V na +3 stopniu utlenienia występuje w formie kationu [V(H 2 O) 6 ] 3+, który często dysocjuje na V(OH) 2+ oraz VO +. V na +2 stopniu utlenienia występuje w roztworach w formie [V(H 2 O) 6 ] 2+, łatwo ulega utlenieniu do V 3+. Działanie roztworem NaOH na sole wyżej wymienionych kationów wanadu skutkuje powstawaniem nierozpuszczalnych w wodzie wodorotlenków. Związki jonowe wanadu występując w roztworach tworzą barwne układy, co jest związane z przejściami elektronowymi d-d. Wanad na +5 stopniu utlenienia można dość łatwo zredukować wodorem stosując heterofazową reakcję cynku z stężonym roztworem HCl. Stopniowo uwalniający się wodór pozwala na kinetyczną kontrolę reakcji, dzięki czemu możliwa jest selektywna analiza związków wanadu na różnych stopniach utlenienia, poczynając od wanadu na +4 stopniu utlenienia (niebiesko-zielony roztwór), poprzez wanad +3 (zielony roztwór) a kończąc na +2 stopniu utlenienia (fioletowy roztwór). W roztworach wodnych w zależności od potencjału, stężenia i ph, wanad może tworzyć szereg jonów (Rys. 1 oraz 2). 1

Zależność form wanadu od potencjału utleniająco redukującego i ph Rys. 1. Diagram form wanadu w rozcieńczonych roztworach wodnych w temperaturze 25º. Zależność potencjału (względem standardowej elektrody wodorowej) od ph. Dwie równoległe przerywane linie, przebiegające od górnego lewego rogu do dolnego prawego, wskazują na zakres trwałości wody; z pracy (1, 2). Zależność form wanadu(v) od stężenia i ph roztworów wodnych Rys. 2. Zależność -log[c(v 5+ )] od ph. Diagram pokazujący zakresy, w których wskazana forma V 5+ występuje, jako dominująca (o najwyższym stężeniu). Linie przerywane wskazują mniej pewne granice; z prac (1, 2). 1 Baes, C.F., Messmer, R.E., The hydrolysis of cations, John Wiley & Sons, Ltd., 1976. 2 Rehder, D., Bioinorganic vanadium chemistry, John Wiley & Sons, Ltd., 2008. 2

Z diagramu na Rys. 2 wynika, że w roztworach wodnych w zależności od stężenia i ph, wanad(v) może tworzyć szereg jonów: ph = 14-13,2;, ph = 13-8,4; jony piro- lub metawanadowe a) ; b) ; ph 7,2: a) ; b) ; ph < 7: a) roztwory stężone:,, ; b) roztwory rozcieńczone:,, ph < 3,5. ; II. Wymagania teoretyczne 1. Właściwości atomowe, fizyczne i chemiczne wanadowców. 2. Reakcje utleniania i redukcji związków kompleksowych; mechanizmy. 3. Jony oksowanadowe i ich kompleksy. 4. Równowagi chemiczne w roztworach; procesy kompleksowania. Literatura zalecana: [1, 2, 3]. III. Pytania kontrolne 1. Wymień i scharakteryzuj sole oksokwasów wanadowych; przedstaw schematy struktur. 2. Jak zmieniają się właściwości utleniająco-redukujące oraz kwasowo-zasadowe związków wanadu wraz ze zmianą stopnia utleniena? 3. Jakie czynniki decydują o postaci jonów wanadu w roztworach wodnych? 4. Jakie czynniki wpływają na stan poniższej równowagi? 5. Podaj reakcje roztwarzania pentatlenku wanadu(v) w kwasach: siarkowym, solnym oraz w roztworach zasad. 3

6. Opisz budowę wymienionych poniżej związków. Wskaż liczbę koordynacyjną atomu centralnego. Wymienione związki to kompleksy nisko- czy wysokospinowe? [VO(H 2 O) 5 ] 2+, [V(H 2 O) 6 ] 3+, [V(H 2 O) 6 ] 2+. 7. Określ stopień utlenienia wanadu w poniższych związkach: a) b) c) d) IV. Przebieg ćwiczenia Odczynniki Metawanadan sodu Kwas solny stężony Zn w kawałkach lub granulkach NaOH 2 M Sprzęt laboratoryjny mieszadło magnetyczne zestaw probówek pipety szkiełko zegarkowe 1. Przygotować 10 15 ml 0,2 M roztworu metawanadanu(v) sodu (w celu przyspieszenia rozpuszczania roztwór delikatnie ogrzewać). 2. Do probówki pobrać 6 cm 3 roztworu, dodać 4 cm 3 stężonego HCl i kilka kawałków cynku. 3. Podczas zachodzenia reakcji obserwować zmianę zabarwienia roztworu w probówce: od jasnoniebieskiego (V 4+ ) poprzez zielony (V 3+ ) do ciemnoniebieskiego (fioletowego) (V 2+ ) i pobierać do osobnych probówek po 2 cm 3 każdego roztworu soli wanadu na odpowiednich stopniach utlenienia. W przypadku roztworu wanadu na +2 stopniu utlenienia pobrać dwie próbki (ze względu na małą ilość powstającego później osadu). 4. Probówki zatkać korkiem by zapobiec utlenieniu. 5. Następnie do uzyskanych roztworów wprowadzić 2M roztwór NaOH (około 1 2 cm 3 ); nie mieszć zawartości probówek. Powstają barwne osady: a) tetrahydroksodiokso wanadu V 2 O 2 (OH) 4 b) trihydrokso wanadu V(OH) 3 c) dihydrokso wanadu V(OH) 2 6. Zbadać wpływ nadmiaru roztworów NaOH i HCl (osobno) na otrzymane osady i zanotować obserwacje. Utylizacja Roztwory, po zakończeniu ćwiczenia, zlać do pojemnika oznaczonego literą S. 4

V. Sprawozdanie 1. Zanalizować zachodzące reakcje popierając je odpowiednimi równaniami reakcji. 2. Sporządzić tabelkę wykazującą właściwości kwasowo-zasadowe związków wanadu na odpowiednich stopniach utlenienia, barwę otrzymanych produktów i ich analizę. Literatura zalecana 1. Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, PWN, Warszawa, 2002. 2. Cotton F.A, Wilkinson G., Gaus P.L., Chemia nieorganiczna. Podstawy, PWN, Warszawa 1995. 3. Cieślak-Golonka, M., Starosta, J., Wasielewski, M., Wstęp do chemii koordynacyjnej, PWN, Warszawa 2010. 5