گزارش کار شیمی عمومی(محلول سازی)

محلول سازی

 

هدف آزمایش:

هدف از انجام آزمايش 1(HCLمايع):تهيه ي 100mlمحلول 0.5M HCL با خلوص %37

هدف از انجام آزمايش 2(NaOH جامد):تهيه ي 100mlمحلول سود 0.1M باخلوص 98%

 

نكته: دقت شود:در اين آزمايش ازدونمونه ماده استفاده مي كنيم، از يك نمونه مايع و يك نمونه جامد.نمونه مايع ،هيدروكلريك اسيد(HCL) و نمونه جامد،سود سوز آور (NaOH).

 

مقدمه:محلول سازی یکی از متداول ترین ودرعین حال دقیق ترین کارهایی است که درآزمایشگاه انجام می شود .محلول سازی به معنای ساختن محلول مورد نظر ولازم از محلول های استاندارد می باشد،.محلولی را استاندارد می گویند که درآن رابطه ی بین مقادیر ماده ی حل شده ومحلول به نحوی معلوم باشد.بامعلوم بودن مقدار ماده حل شونده ومقدار حلال تشکیل دهنده ی محلول،غلظت محلول مشخص مي گردد.بسیاری ازواکنش ها برمبنای غلظت آن ها صورت می گیرد،برای بیان غلظت روش های گوناگونی وجود داردو محلول های استاندارد را براساس غلظت بیان می کند.محلول های استاندارد کاربرد زیادی دارند،از جمله درتجزیه های تیترسنجی (تیتراسیون)،واکنش های اکسیداسیون –احیاء..........

 

برای آغاز آزمايش محلول  سازي بايد ابتدا،با واحدها و روش های بیان غلظت یک محلول آشنايي كاملي داشته باشيم.

........................................

محلول:محلول ها ، مخلوط های همگن اند.محلول ها را اغلب براساس حالت فیزیکی  آنها طبقه بندی می کنند.محلول های جامد،گازی،مایع

 

حلال:معمولاجزئی از یک محلول را که از لحاظ مقداربیشر از اجزاءدیگراست را حلال می گویند،ولی کاربرد این واژه اختیاری است ودقت چندانی ندارد.گاهی آسانتراست که جزئی از محلول را با آنکه مقدارش کم است حلال بنامیم .(درتوصیف محلول های گازی  کاربرد واژه های حلال وحل شونده اهمیت چندانی ندارد).

 

حل شونده:معمولاًجزئی از یک محلول که از لحاظ مقداری بیشتر از اجزای دیگر است را حل شونده می نامند.

 

غلظت:مقدارماده حل شونده در مقدار مشخصی حلال یا محلول.

 

محلول غلیظ:محلولی است که غلظت ماده ی حل شده در آن نسبتاً زیاد باشد.

 

محلول رقیق:محلولی است که غلظت ماده ی حل شده درآن نسبتاًکم باشد.

 

انحلال پذیری:بیشترین مقدار از یک ماده که درمقدار معینی حلال  حل می شود وسیستم پایداری به وجود می آورد.

 

محلول سیرشده(اشباع):محلولی را که در آن سرعت حل شدن ماده حل شونده خالص  برابر سرعت خارج شدن ماده حل شده از محلول است،که درنتیجه غلظت ماده حل شده در حال تعادل ثابت می ماند.

 

محلول سیر نشده:در این محلول غلظت ماده حل شده،کمترازغلظت آن در یک محلول سیر شده است

محلول سیرشده(فوق اشباع):فقط در صورتی که ماده حل شونده جامد باشد می توان محلولی تهیه کرد که غلظت ماده ی حل شده درآن بیشتر ازغلظت یک محلول سیر شده است ،این نوع محلول ها نیم پایدار اند و اگر مقدار بسیار کمی از حل شونده به آن افزوده شود، مقدار اضافی آن رسوب می کند.

 

*غلظت يك ماده ي حل شده دريك محلول را به شيوه هاي گوناگون مي توان بيان كرد*

 

«انواع غلظت»

مولاريته(M):تعداد مول هاي ماده ي حل شده در يك ليتر از محلول ،مولاريته يكي از پر كاربردترين مفاهيم غلظت در شيمي تجزيه مي باشد ،اين تعريف براساس حجم كل محلول استوار است ،وقتي غلظت محلول برحسب مولاريته بيان مي شود ،محاسبه ي مقدار ماده  حل شده موجود در يك نمونه معين از محلول آنان است.تعداد مول هاي ماده حل شده از تقسيم كردن وزن آن بر حسب(gr)به وزن فرمولي آن .وزن مولكولي،وزن اتمي،وزن اتمي بدست مي آيد.

درصد وزني حجمي(w/v):اين غلظت براي بيان تركيب محلول هاي آبي رقيق و واكنشگرهاي جامد به كار مي رود بنابراين يك محلول آبي 5% از نيترات نقره محلولي مي باشدكه از حل كردن 5گرم نيترات نقره درمقدار كافي آب مقطر براي توليد 100ميلي ليتر محلول استفاده شده است

درصدوزني حجمي=وزن ماده ي حل شده به گرم÷حجم محلول به ميلي ليتر×100

نرماليته(N):تعداد هم ارز گرم هاي (اكي والان)ماده ي حل شده در يك ليتر محلول.نرماليته يك محلول مانند مولاريته با تغير دما اندكي تغير مي كند

گرم بر ليتر(c):عبارت  است از، مقدار گرم هاي جسم حل شده دريك ليتر محلول

‍‍‍‍ گرم هاي جسم حل شده ÷ليتر محلولC=

مولاليته(m):تعداد مول هاي ماده حل شونده در يك كيلو گرم حلال.مولاليته يك محلول عبارت است از عدد مولهاي حل شده در1000گرم حلال .مولاليته يك محلول آبي بسيار رقيق همان مولاريته آن محلول است زيرا 1000گرم آب تقريبا 1000گرم حجم اشغال مي كند.  

تعدادمول هاي ماده حل شونده÷وزن بر حسب كيلو گرم=(m)

كسر مولي(x):كسر مولي يك جزء از محلول برابربانسبت عده ي مول هاي آن جزء بر كل مول هاي تمام موارد موجود در محلول است كه در آن كسر موليAو.....عده ي مول هاي AوBوCو....است مجموع كسر مولي تمام اجزاي موجود در محلول بايد1باشد

درصد وزنيw)%):درصد وزني يك ماده حل شده در يك محلول عبارت است از:

گرم هاي جسم حل شده÷گرم هاي جسم حل شده +گرم هاي حلالW=%

 

اكنون لازم است قبل از شروع آزمايش باخصوصيات هيدرو كلرويك اسيد كه در اين آزمايش مورد استفاده قرار مي گيرد آشنا شويد .گفته مي شود:هيدروكلريك اسيد را جابربن حيان دانشمند ايراني كشف كرده است ،هيدرو كلريك اسيد محلولي شفاف،بي رنگ و بسيار تندبوتراز هيدرو‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍ژن كلريد در آب است،يك اسيد معدني بسيار خورنده ويك اسيد قوي با استفاده هاي صنعتي بسيار است .هيدرو كلريك اسيد به طور طبيعي در اسيد معده يافت مي شود، پي اچ (PH)اين اسيد بين 0تا10 مي باشد، هيدروكلريك اسيد از قديم به نام هاي اسيديم ساليس،مورياتيك اسيد وارواح نمك معروف بوده وازويتريول (سولفوريك اسيد)ونمك طعام بدست آمد.هيدرو كلريك اسيدآزادابتدا در قرن شانزدهم توسط آندرياس ليباويوس رسماً معرفي شد وبعداً شيميدان هايي مثل ژوهان رودولف گلابر،جوزف پريستلي وهفري ديوي درتحقيقات علميشان مورد استفاده قرار گرفت.با آغاز توليد گسترده درانقلاب صنعتي هيدرو كلريك اسيد در صنايع شيميايي بعنوان يك واكنشگر ناب درتوليد مقياس بزرگ وينل كلريد براي پلاستيك pvcوTDI/MDIبراي پلي يورتان مورداستفاده قرارگرفت .كاربرد هاي زيادي هم درمقياس كوچك دارد كه شامل خانه داري ،ساخت ژلاتين وديگر افزودني هاي غذايي ،رسوب زدايي وچرم سازي مي باشد.حدود20ميليون تن ازهيدروكلريك اسيد سالانه درجهان توليد مي شود واز اين اسيد براي جرم گيري ازشطوح مختلف استفاده مي شود،هيدروكلريك اسيد درمعده نيز وجود دارد وبه هضم غذا كمك مي كند.تنفس بخار هاي هيدرو كلريك اسيد خطرناك وبه دستگاه تنفسي آسيب مي رساند (لازم است در آزمايشگاه با هم كاري استاد تمام نكات ايمني را رعايت كنيد.مانند:پوشيدن روپوش ،استفاده كردن دستكش و...)

 

نكته:اگر قطره اي از هيدروكلريك اسيد روي پوست بدن بچكد،باعث ايجاد تاول وزخم هاي عميق مي  شود ودرصورت بروز اين اتفاق حتماً بلا فاصله با محلول قليايي رقيق مانند محلول سودا يا جوش شيرين اثر اسيد را خنثي كنيد...

 «خصوصيات هيدرو كلريك اسيد»

فرمول مولكولي:Hcl

انحلال پذيري:قابل حل درآب

دماي ذوب:247

دماي جوش:383

چگالي:1.18

جرم مولي:36.43

Pkaاسيدي:8.0-

 

حال به توضيحي درمورد سديم هيدروكسيد(sodium hydroxide)

كاستيك سودا ((casusticsodaياسودسوزآور با فرمول شيميايي NaoHكه ماده اي جامد وسفيد رنگ ،با دماي ذوب1390Cوچگالي 2.13 مي باشد .اين ماده به سهولت مي تواند رطوبت هوارا جذب نمايد وبه همين دليل،بايد هنگام حمل ونقل ،تحت پوشش هاي حفاظتي لازم قرارگيرد.اين تركيب درتماس باپوست،داراي اثرات خورندگي است،براي جلوگيري از اثرات سوزانندگي آن ،هنگام استفاده بايد موردتوجه قرار گيرد.آبپوشهاي آن شناخته شده اند ومحلول قليايي قوي درآب پديد آورديعني درآب به طور كامل به يونهاي تشكيل دهنده اش(Na+وoH-)تفكيك مي شود.

    

    «مصارف سود سوز آور(NaoH)»

درصنايع نفت وگاز وپتروشيمي،صنايع غذايي،صنايع شير،كنسرو سازي،نوشابه گاز دار،صنايع رنگ رزي،صنايع دارو سازي،الكل سازي،آرايشي وبهداشتي ،صنايع فلزي وتوليد شيشه،روي،آلومينيم،

گالوانيزه ،آبكاري،خنثي سازي اسيد وباطري سازي،توليد كارتن وكاغذ،توليد چربي گيرها وساير صنايع وابسته .

 

 «خصوصيات (NaoH)»

نام هاي ديگر:سود جامد پرك،سود كاستيك،سود سوزآور

انحلال پذيري درآب: 1110gd

انحلال پذيري درمتانول:238gd

فرمول مولكولي:NaoH

ضريب شكست:1.412

جرم مولي:39.99

دماي ذوب:318c

Pkaاسيدي:13

چگالي:2.13g.cm

 

 

 «مواد مورد نياز آزمايش»

موادمورد نيازآزمايش1(HcL):هيدرو كلريك اسيد،آب مقطر.

مواد مورد نيازآزمايش 2(NaoH):سودسوزآور،آب مقطر.

 

 «وسايل مورد نياز آزمايش»

وسايل موردنيازآزمايش1(HcL):بالن ژوژه،پيپت مدرج،هم زن شيشه اي ،آب فشان.

وسايل موردنيازآزمايش(NaoH )2:ترازو ديجيتال،قاشقك،هم زن شيشه اي،بالن ژوژه،آبفشان

 

 

«روش كار»

روش كارآزمايشHCL)1):1-ابتدا نرماليته محلول غليظ موردنظر راطبق فرمول محاسبه كنيم.

2-باتوجه به معادلهV2×N2=V1×N1حجم موردنيازHCLبايست به1000ccآب مقطر افزوده شودبه دست مي آوريم.

3-بالن مناسبي را انتخاب كرده وباآب مقطر آب كشي مي كنيم.

4-بالن ژوژه را تانيمه آب مي ريزيم.

5-توسط ميكرو پيپت مدرج حجم مورد نظرHCLرابرداشته وبه آرامي در بالن ژوژه اي كه در آن تانيمه آب ريخته ايم ،مي ريزيم .

6-در حين افزودن هم زدن را آغاز مي كنيم تا محلول HCLبه آرامي درآب مقطر حل گردد.اين حركت رابراي بهتر مخلوط شدن HCLوآب چند بار تكرار مي كنيم.                                                                   

7-درمرحله بعد به وسيله آبفشان به آب به آن اضافه مي كنيم وآن را با آب مقطر به حجم مي رسانيم(بايد خط نشان ظرف،مماس بر گودترين نقطه ي سطح هلالي باشد)

-8درب بالن را بسته وآن را به خوبي تكان مي دهيم.

9-مجدداً درب بالن را بسته و آن را تكان مي دهيم دراين مرحله محلول استاندارد مورد نظر آماده مي باشد.

روش كار آزمايش2(NaoH):1-مقداري از نمونه جامد را براي تهيه ي محلول با غلظت معين محاسبه وبا دقت وزن مي كنيم.

2-به وسيله قاشقك فلزي مقداري سود سوزآور را برمي داريم.

3-به وسيله ترازو مقدار سود برداشته شده را به طور دقيق وزن مي كنيم.

4-سود اندازه گيري شده را در داخل بالن ژوژه اي كه تا نيمه آب ريخته ايم،مي ريزيم.

5-به وسيله هم زن شيشه اي آن را به خوبي مخلوط مي كنيم تا سودجامد به خوبي در آب حل شود.

-6با آبفشان  به آن آب اضافه مي كنيم و آن را با آب مقطر به حجم مي رسانيم (بايد خط نشان ظرف،مماس بر گودترين نقطه سطح هلالي محلول باشد).

7-درب بالن را بسته وآن را به خوبي تكان ميدهيم.

8-مجددآ درب بالن را بسته وآن را تكان مي دهيم،محلول مورد نظر آماده مي باشد.

 

 

 «اطلاعات مورد نياز محاسبات»

اطلاعات موردنياز آزمايش1(HCL):

حجم محلول:100ml                       غلظت:0.5M

چگالي:1.19 g/moI                   درصد خلوص:37%

جرم مولي:36.5

 

اطلاعات مورد نياز آزمايش2((NaoH:

حجم محلول:100ml                  غلظت:o.1ml

جرم مولي:40g/mol              درصد خلوص:98%

 

«محاسبات»

محاسبات آزمايش 1(HCL):

100ml*0.5mol/1000ml*36.5g/1mol*1ml/1.19g/ml*100/37%=4.14

 

محاسبات آزمايش 2(Na0H):

100ml*0.1/1000ml*40g/1mol*1ml/98%=0.4

 

«خطا هاي آزمايش»

خطا هاي آزمايش1(HCL):

1-اگر از آب شيري بجاي آب مقطر استفاده كنيم ممكن درآزمايش خطا ايجاد شود.

2-اگر همان تكان دادن بالن درب بالن را نبنديم،ممكن است در آزمايش خطا ايجاد شود.

3-اگر بجاي اينكه هيدرو كلريك اسيد را به آب مقطر اضافه كنيم،آب مقطر را به هيدرو كلريك اسيد اضافه كنيم.

4-اگر بجاي اينكه حين  افزودن هيدرو كلريك اسيد به آب مقطر هم زدن را‌ آغاز كنيم ،بعداز افزوده شدن،هم زدن را آغاز كنيم يا از همزن استفاده نكنيم ممكن است در آزمايش خطا ايجاد شود.

نكته:واكنش هيدرو كلريك اسيد با آب مقطر واكنشي گرماده است،لذا به آرامي هيدرو كلريك اسيد را به آب مقطر افزوده و هنگام تكان دادن بالن نيز،به آرامي اين كار را انجام داده ودرضمن هنگام كار از عينك ودستكش مناسب استفاده كنيد.

 

خطا هاي آزمايش 2(NaoH):

-1اگر بجاي آب مقطر از آب شيري استفاده كنيم ممكن است در آزمايش خطا ايجاد شود.

2-اگر مقدار سود جامد را به طور دقيق وزن نكنيم،ممكن است در آزمايش خطا ايجاد شود.

3-اگر از هم زن استفاده نكنيم يا درحين افزودن سود از هم زن استفاده نكنيم ،ممكن است در آزمايش خطا ايجاد شود.

4-اگر بالن ژوژه وديگر وسايل مورد نياز آزمايش را به خوبي شست وشو ندهيم،ممكن است در آزمايش خطا ايجاد شود.

5- اگرهنگام تكان دادن بالن، درب بالن را نبنديم ممكن است در آزمايش خطا ايجاد شود.

 

«نتيجه آزمايش»

نتيجه آزمايش 1(:(HCL

با استفاده از 1000ml،0.5M HCL باخلوص37% وبا كمك گرفتن از روابط شميايي و فيزيكي وهمچنين كار در محيط آزمايشگاه ، مي توان محلولي با غلظت مشخص  ساخت.

نتيجه آزمايش 2(NaoH):

با استفاده از 100mlسود 0.1M با خلوص 98% وبا كمك گرفتن از روابط فيزيكي وشيميايي ،مي توان محلولي با غلظت مشخص ساخت.

 

 

 «منابع»

-1مباني شيمي تجزيه،جلد اول،اسكوگ ،وست،هالر.ترجمه هوشنگ خليلي.

2-شيمي تجزيه مهندسي،دكترانصافي ودكترحسن رحيمي منصور،انتشارات دانشگاه صنعتي اصفهان.

-3شيمي عمومي،تأليف چارلز مرتيمر.

گرد آورنده:مصطفي باقرزاده دانشجوي مهندسي شيمي دانشگاه آزاد ايلام