Dokazivanje i određivanje mase klorida u tvarima koje nas okružuju

Mentor: Danica Margetić, prof.
Učenik: Vjekoslav Štrukil


1. Kemijska analiza

Kemijska analiza se dijeli na kvalitativnu i kvantitativnu.

Kvalitativnom kemijskom analizom se određuje kemijski sastav tvari, tj. utvrđuje se od kojih je kemijskih elemenata ili kemijskih spojeva sastavljena ispitivana tvar. Osim sastava, kvalitativnom se analizom ispituju osobine raznih kemijskih elemenata i spojeva, primjenjuju kemijski zakoni i prati tok kemijskih reakcija. Za ispitivanje sastava tvari rabe se kemijske i fizikalne metode. Kemijske metode se temelje na kemijskim reakcijama pri kojima poznati reagens s ispitivanom tvari daje novi spoj poznatog sastava. Fizikalne metode se temelje na promjenama pri kojima se tvari bitno ne mijenjaju. U kvalitativnoj kemijskoj analizi primjenjuju se različite tehnike rada: makrotehnika, semimikrotehnika i mikrotehnike. Najčešće se koristi semimikrotehnika zbog male potrošnje kemikalija i brzine postupka.

Kvantitativna kemijska analiza ima zadaću da odredi količinu spojeva ili elemenata koji se nalaze u ispitivanom materijalu. Važnost kvantitativne analize je vrlo velika jer su na njenim rezultatima pronađeni osnovni kemijski zakoni. Rezultati kvantitativne kemijske analize temelje se na dvije vrste mjerenja: određivanju mase i volumena. Gravimetrija se osniva na izdvajanju pojedinih komponenata iz ispitivanog uzorka u obliku teškotopljivog spoja točno poznatog kemijskog sastava. Iz mase izlučenog spoja izračuna se količina ispitivane tvari. Volumetrija ili titrimetrija je metoda koja kao temelj za mjerenje uzima volumen otopine poznate koncentracije koja je utrošena za kvantitativnu reakciju s ispitivanom tvari nepoznate koncentracije.

2. Sistematika kationa i aniona

Kationi i anioni su sistematizirani prema analitičkim skupinama kako bi se lakše mogli dokazati. Naime, kad se u uzorku nalazi više kationa i aniona teško ih je ili čak nemoguće dokazati jer jedni drugima smetaju. Pripadnost iona nekoj skupini određuje njegov odnos prema skupinskom reagensu s kojim ion taloži teško topljivu sol. Kationi su podijeljeni u šest analitičkih skupina, a anioni u pet.

Kloridni ion pripada u anione četvrte analitičke skupine. U četvrtoj analitičkoj skupini se nalaze još bromidni ion (Br-), jodidni ion (I-), tiosulfatni ion (S2O32-) i tiocijanatni ion (SCN-). Taložni ili skupinski reagens je srebrov nitrat, AgNO3.

Analitička skupina Skupinski reagens Ion Anioni
I. Ca(NO3)2 Ca2+ CO32-, C2O42-, PO43-, AsO33-, AsO43-, SO32-, F-, H2BO3-, C4H4O62-
II. Ba(NO3)2 Ba2+ SO42-, CrO42-, Cr2O72-, IO3-
III. Zn(NO3)2 Zn2+ S2-,CN-, [ Fe(CN)6] 4-, [ Fe(CN)6] 3-
IV. AgNO3 Ag+ Cl-, Br- ,I-, S2O32-, SCN-
V. - - ClO-, CH3COO-, NO2-, NO3-, S2O82-

Sistematizacija aniona prema analitičkim skupinama

 


Pribor i kemikalija

Za dokazivanje klorida te određivanje mase klorida u uzorcima potrebni su sljedeći pribor i kemikalije :

6 epruveta na stalku
2 pipete
Erlenmeyerove tikvice od 100 mL
menzura od 50 mL
filter papir, univerzalni indikator papir
lijevak
2 čaše
vodena otopina AgNO3, c = 0,1 mol/L
indikator K2CrO4, w = 5 %
vodena otopina amonijaka
destilirana voda
vodovodna voda, bunarska voda, vegeta, sušeno meso, sredstvo za čišćenje

 


Izvođenje pokusa

U epruvete smještene na stalku ulijemo redom destiliranu vodu, vodovodnu vodu, bunarsku vodu, ekstrakt vegete, ekstrakt sušenog mesa i sredstvo za čišćenje. Otopinu vegete načinimo tako da u čaši pomiješamo vegetu i destiliranu vodu te smjesu filtriramo. Isti postupak ponovimo i sa sušenim mesom. U svaku epruvetu dodamo 2-3 kapi reagensa srebrovog nitrata, AgNO3. Nakon toga u jednu od epruveta u kojoj je došlo do promjene dodamo nekoliko mililitara vodene otopine amonijaka.

Za kvantitativni dio analize u menzuri odmjerimo 50 mL uzorka i prenesemo u Erlenmeyerovu tikvicu. Izmjerimo pH-vrijednost otopine. Pipetom u tikvicu otpipetiramo 0,5 mL indikatora kalijevog kromata, K2CrO4. Zatim dodajemo kap po kap srebrov nitrat sve dok boja otopine u tikvici ne prijeđe iz žutobijele u crvenosmeđu. Titraciju ponovimo još dva puta i za daljni račun uzima se srednji utrošak AgNO3.

Opažanja i rezultati

U svim epruvetama, osim u onoj koja sadrži destiliranu vodu, došlo je do promjene. Nastao je bijeli sirasti talog ili bijelo zamućenje (nakon kraćeg vremena dolazi do taloženja) od srebrovog klorida, AgCl. Time je dokazano da su u navedenim otopinama prisutni kloridni ioni, Cl-. Jednadžba kemijske reakcije :

Ag+(aq) + Cl-(aq) Á AgCl (s)

Nastali talog srebrovog klorida dobro je topljiv u vodenoj otopini amonijaka. Otapanje prikazuje jednadžba :

AgCl (s) + 2NH3 (aq) Á [ Ag(NH3)2] +(aq) + Cl-(aq)

Masa klorida se određuje Mohrovom metodom koja spada u taložne titracije. One se temelje na reakcijama stvaranja teško topljivih taloga uz uvijete da je reakcija taloženja brza i da postoji indikator koji točno pokazuje završetak titracije. Najčešće korištena taložna titracija je argentometrija koja je dobila naziv prema srebrovom nitratu, AgNO3.

Mohrovom metodom se određuju kloridi i bromidi otopinom AgNO3. Točka završetka titracije se utvrđuje pomoću indikatora kalijevog kromata, K2CrO4. U blizini točke ekvivalencije prva suvišna kap AgNO3 stvara s indikatorom crvenosmeđi talog srebrovog kromata prema jednadžbi :

2Ag+(aq) + CrO42- Á Ag2CrO4 (s)

Prema tome, u analitu se nalaze dva različita aniona, Cl- i CrO42- koji reagiraju s kationima srebra, Ag+. Pri tome nastaju teškotopljivi talozi, ali ipak različite topljivosti u vodi. Iz konstanti produkata topljivosti srebrovog klorida, Kpt(AgCl) = 1,56 ˇ 10-10 mol2L-2 i srebrovog kromata, Kpt(Ag2CrO4) = 9,0 ˇ 10-12 mol3L-3 vidi se da je srebrov kromat lakše topljiv od srebrovog klorida. To znači da će u otopini u tikvici najprije nastati talog manje topljivosti, a zatim talog veće topljivosti. U ovom slučaju najprije nastaje AgCl.

Do točke ekvivalencije se taloži bijeli AgCl, a kad se sav AgCl istaloži, suvišak otopine AgNO3 taloži crvenosmeđi Ag2CrO4 čime titracija završava. Mohrova metoda se primjenjuje u neutralnom ili blago bazičnom mediju jer u kiselom mediju ion CrO42- prelazi u ion Cr2O72- prema reakciji :

2CrO42- + 2H+ Á Cr2O72- + H2O

te se u jako bazičnome mediju može istaložiti smeđi srebrov oksid prema jednadžbi :

2Ag+ + 2OH- Á 2AgOH (s)

2AgOH (s) Á Ag2O (s) + H2O

Tijek ove titracije može se prikazati i grafički.

Iz jednadžbe taloženja slijedi omjer množina reaktanata :

Ag+ + Cl- Á AgCl (s)

Za titraciju 50 mL vodovodne vode utrošena su tri volumena AgNO3 koncentracije 0,1 mol / L.

V1(AgNO3) = 0,23 mL

V2(AgNO3) = 0,23 mL

V3(AgNO3) = 0,25 mL

Srednji volumen iznosi :

VmL

Vs = 0,236 × 10-3 L

Masa klorida u 50 mL uzorka je :

m50(Cl-) = c(AgNO3) × Vs(AgNO3) × M(Cl)

= 0,1 mol / L × 0,236 × 10-3 L × 35,45 g / mol

= 8,36 × 10-4 g

= 0,836 mg

Masa klorida u 1 L uzorka vode je :

m1000(Cl-) = 0,836 mg × 20

m1000(Cl-) = 16,72 mg / L

Voda za piće može sadržavati kloride (NaCl, CaCl2 i MgCl2) u količini od 10 do 25 mg / L. Količina klorida u ispitivanom uzorku je unutar ovih granica. Voda koja sadrži kloride izaziva koroziju cijevi i kotlova pa ispitivanje sadržaja klorida u vodi ima i tehnološko značenje.

 


Ovo istraživanje pokazalo je da su kloridni ioni sveprisutni u svakidašnjem životu, od vode koja nam je prijeko potrebna za život do hrane o kojoj ovisimo koliko i o vodi. Da bi prostor u kojemu živimo bio čišći koristimo razna sredstva za čišćenje koja, svjesni mi bili toga ili ne, sadrže klor. No unatoč našoj "ovisnosti" o kloru i njegovom ionu Cl- treba voditi računa i o zaštiti okoliša. U svezi s time trebamo izbjegavati sredstva za čišćenje koja sadrže klor kako bi, ako ne sebi, onda našoj djeci osigurali bolji i zdraviji život.


2001

geografija kemija biologija astronomija fizika

copyright 1999-2000 e_škola_________kemija  
back