آزمایشگاه شیمی معدنی(1) (رشته شیمی)
هدف از انجام این آزمایش تهیه اسید بوریک از بوراکس می باشد. ابتدا بوراکس را در آب گرم حل کرده و در مرحله بعد عمل خنثی سازی را با استفاده از اسید کلریدریک انجام دهید.
آزمایش شماره 1
تهیه اسید بوریک از بوراکس و بررسی برخی از خواص آن
اسید بوریک (اسید ارتوبوریک) اسیدی بسیار ضعیف است که از بوراتها و یا هیدرولیز هالیدهای بور با هیبریداسیون sp2 به دست می آید. این اسید به صورت بلورهای سفید سوزنی شکل است که در آن واحدهای B(OH)3 از طریق پیوند های هیدروژنی به یکدیگر متصل شده اند و لایه های نامحدودی( با فاصله Aº 18/3) با تقارن تقریبا شش ضلعی تشکیل می دهند.
شکل 1 – اسید بوریک
اسید بوریک در آب تا حدودی حل شده و انحلال پذیری آن با افزایش دما زیاد می شود. این اسید تک بازی است.
9 Pk= (aq) B(OH)3 + H2O B(OH)4- + H+
B(OH)4- در غلظتهای کمتر از M 025/0 فقط به صورت نمونه های یک هسته ای B(OH)3 وB(OH)4- وجود دارند ولی در غلظتهای بالاتر قدرت اسیدی افزایش می یابد و اندازه گیری pH موید تشکیل نمونه های بسپار مانند است.
3 B(OH)3 B3O3(OH)4- + H+ + 2H2O pk=84/6
درمحلولهای مختلف اسید بوریک وبوراتها بسپارهایی مانندB3O3(OH)4- را طبق معادله زیر می دهند.
شکل2- تریمر اسید بوریک
به نظر می رسد که بسپار اصلی حلقوی باشد و وجود چنین حلقه هایی در بوراتهای متبلور مانند 2B2O3 و Cs2O محرز است.
2 B(OH)3 + B(OH)4- B3O3(OH)4- + 3H2O pk=110
از تعادل سریعی که بین اسید بوریک نشاندار شده با 18O و بوراتها انجام می شود، می توان نتیجه گرفت که در محلول تعادل به سرعت روی می دهد. این ترکیبها با پلی اولها مانند گلیسرول و α – هیدروکسی کربوکسیلیک اسیدها کمپلکس هایی به نسبت 1:1 تشکیل داده ، قدرت اسیدی اسید بوریک افزایش یافته واندازه گیری مستقیم آن با سود امکان پذیر می شود.
شکل3- کمپلکس اسید بوریک با یک گلیسرول
H3BO3 HBO2 B2O3
گرما
H2O
اسید ارتوبوریک
اسید متابوریک
گرما
اکسید بور
وسایل مورد نیاز
مواد مورد نیاز
قیف بوخنر
لوله آزمایش
کاغذ صافی
نوار کاغذ یونیورسال
اسپاتول
میله چینی یا شیشه ای
بشر250 میلی لیتری
کریستالیزور
بوراکس
اسید کلریدریک 25%
اسید سولفوریک غلیظ
پودر منیزیم یا نوار منیزیم
معرف تورنسل
محلول نیترات نقره
متیل الکل
محلول سولفات مس
محلول سولفات آلومینیم
در اثر گرما اسید بوریک به صورت زیر تجزیه می گردد
8
1) 12 گرم بوراکس را در ml25 آب مقطر گرم حل کرده و محلول حاصل را با اسید کلریدریک 25% خنثی کنید. محلول را به آرامی سرد کرده و جسم بلورین حاصل را با استفاده از قیف بوخنر صاف کنید. اسید بوریک را بروی کاغذ صافی خشک کنید و محلول زیرین را جهت گرفتن مابقی اسید، تغلیظ نمائید.
روش کار
9
2) 6-5 قطره از محلول اشباع و گرم بوراکس را در یک لوله آزمایش بریزید و 3-2 قطره اسید سولفوریک غلیظ به آن اضافه کنید. سرعت تشکیل رسوب بلوری اسید بوریک را مقایسه نمائید.
10
1- مقداری از بلورهای اسید بوریک را در آب گرم حل کرده و در محلول را به سه لوله آزمایش منتقل نمائید. سپس به داخل یکی از لوله آزمایشها 5-3 قطره محلول تورنسل خنثی اضافه کنید و تغییر رنگ محلول را مشاهده نمائید.
شناسایی و سنجش
11
تکه ای از کاغذ یونیورسال را در داخل لوله آزمایش سوم به مدت چند ثانیه نگهدارید. رنگ آنرا با رنگ استاندارد مقایسه کنید و pH اسید بوریک را حدس بزنید.
2- میله ای شیشه ای و یا از جنس چینی را در شعله حرارت دهید. میله داغ را در پودر اسید بوریک وارد کنید و مجددا روی شعله بگیرید و تغییر رنگ شعله را به دقت مشاهده کنید.
12
3- چند عدد از بلور بوراکس ، Na2B4O7 را در داخل یک بوته چینی قرار داده و روی آن 3-2 قطره اسید سولفوریک غلیظ بریزید. سپس 6-5 قطره متیل الکل به مخلوط اضافه کنید و مخلوط را با یک میله شیشه ای خوب بهم بزنید و میله شیشه ای را روی شعله بگیرید. نور حاصل از تری متیل بورات B(OCH3)3 و همچنین رنگ شعله را مشاهده کنید.
13
4- چند قطره از محلول اشباع بوراکس را در سه لوله آزمایش بریزید. در لوله آزمایش اول محلول نیترات نقره، در دومی محلول سولفات مس و در سومی محلول سولفات آلومینیم بریزید. به رنگ رسوبها توجه کنید. رسوبهای حاصل به ترتیب متابورات نقره، نمک مس Cu(OH)BO2 و هیدروکسید آلومینیم است.
14
شکل 4- واکنشهای اسید بوریک
15
هدف از این آزمایش تهیه آب اکسیژنه بوسیله اسیدی کردن پراکسیدهای فلزات قلیایی یا قلیایی خاکی، بررسی رفتار آن در مقابل برخی واکنشگرها و اندازه گیری ارزش حجمی و وزنی آب اکسیژنه بوسیله تیتراسیون با محلول پرمنگنات 1/0 نرمال می باشد.
آزمایش شماره 2
تهیه آب اکسیژنه و بررسی برخی از خواص آن
16
پراکسید مشتقات پراکسید هیدروژن است که در آن بجای هر هیدروژن یک فلز یک ظرفیتی و یا دو ظرفیتی وجود دارد. پراکسید فلزات قلیایی و قلیایی خاکی به ترتیب دارای فرمول M2O2 و MO2 می باشند.
شکل5- آب اکسیژنه
17
پراکسیدها به دو دسته تقسیم می شوند: پلی اکسیدها که با اسید سولفوریک تولید اکسیژن می کنند و هیپر اکسیدها که با اسید سولفوریک رقیق تبدیل به آب اکسیژنه می شوند.به این دسته نمکهای آب اکسیژنه می گویند.
18
دمای ذوب و جوش آن به ترتیب ºC 89- و ºC150 می باشد. ثابت دی الکتریک H2O2 بالا می باشد. مایع خالص آن در دمای ºC 25 ، 93= ε و محلول آبی 60% آن 120= ε می باشد. بنابراین ترکیب جزء حلاللهای یونی کننده خیلی خوبی هستند ولی بعلت قدرت اکسیدکنندگی زیاد و ناپایداری ، قدرت حل کنندگی آنها محدود است.
H2O2 O2 + 2H2O
19
برای پایدار کردن، آنرا با موادی از قبیل اسید فسفریک، اسید سیتریک و گلیسرول که خاصیت ضد کاتالیزوری دارند، مخلوط می کنند.خاصیت اکسید کنندگی آب اکسیژنه بعلت سهولت آزاد شدن یک اتم اکسیژن فعال است .
H2O2 O + H2O
آب اکسیژنه در مجاورت بعضی از اکسنده ها، خاصیت احیا کنندگی دارد.
2KMnO4 + 3H2SO4 + 5H2O2 K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O + 5O2
20
سولفور سرب سیاه رنگ در سرما تحت اثر H2O2 به سولفات سفید رنگ تبدیل می شود.
4H2O2 4O + 4H2O
PbS + 4O PbSO4
1- یدید پتاسیم را در مجاورت پرکسید هیدروژن اسیدی قرار داده و ید حاصله را با محلول استاندارد تیوسولفات تیتر می کنند.
طرز شناسایی آب اکسیژنه
2KI + H2SO4 + H2O2 K2SO4 + I2 + 2H2O
21
2- ازافزایش محلول آن به دی اکسید تیتانیوم درمجاورت اسید سولفوریک، رنگ مربوط به پروکسید تیتانیوم مشاهده می شود. 3- با محلول اسید کرومیک یا محلول اسیدی بی کرومات رنگ آبی تیره تولید می شود.
22
روش تهیه آزمایشگاهی آب اکسیژنه
پراکسید هیدروژن را می توان از اثر اسید سولفوریک رقیق بر پراکسید سدیم یا پراکسید باریم (BaO2,8H2O) در دمای پایین تهیه کرد.
H2SO4 + BaO2 BaSO4 + H2O2
درتهیه نمکهای باریم از باریتها(BaSO4 ) مقداری BaO به دست می آید که دراثرحرارت در هوا اکسید می شود و به پراکسید باریم تبدیل می شود. پراکسید باریم با اسید فسفریک نیز تولید آب اکسیژنه می کند .
BaO2 + H3PO4 BaHPO4 + H2O2
23
فسفات باریم نامحلول از آن جدا می شود و محلول آبی آب اکسیژنه به دست می آید که به وسیله تقطیر در فشار کم می توان آنرا تغلیظ کرد. ازعبورگازدی اکسید کربن د رمحلول پراکسید باریم نیز آب اکسیژنه بدست می آید.
BaO2 + H2O + CO2 BaCO3 + H2O2
24
روش دیگر بر اساس روش مرک می باشد که در آن پراکسید سدیم با اسید سولفوریک 20% در دمای پایین واکنش داده و بعد از خارج کردن سولفات سدیم متبلور( Na2SO4, 10 H2O (بعد از تغلیظ آب اکسیژنه با غلظت 30% بدست می آید .
Na2O2 + H2SO4 + 10H2O Na2SO4,10H2O + H2O2
25
1- فرایند خود اکسایش: یکی از مشتقات آنتراکینون بر اثر واکنش با هیدروژن د رمجاورت کاتالیزور پالادیم به آنتراهیدروکینون تبدیل می شود. با عبور هوا از این ماده، محلول پراکسید هیدروژن 20% وزنی به دست می آید .
روش تهیه صنعتی آب اکسیژنه
+
H2
Pd
H2O2
+
O2
26
روش الکترولیز: از الکترولیز محلول اسید سولفوریک 50% وزنی یا محلول اسید سولفوریک و سولفات آمونیم با شدت جریان زیاد، پراکسو دی سولفات (و در نهایت از هیدرولیز آن پراکسید هیدروژن )در آند و هیدروژن در کاتد بدست می آید.
H2SO4 H+ + HSO4-
2HSO-4 H2S2O8 + 2e-
H2S2O8 + H2O H2SO5 + H2SO4
H2SO5 + H2O H2SO4 + H2O2
پراکسید هیدروژن را در دمای بالا و فشار کم جداکرده و پس از تغلیظ سازی، محلول 30% وزنی بدست می آید.
27
ارزش حجمی پراکسید هیدروژن
قدرت پراکسید هیدروژن (ارزش حجمی)عبارت است از حجم اکسیژنی که درشرایط متعارفی از یک حجم پروکسید هیدروژن آزاد می شود.متلااگرml10پروکسید هیدروژن در شرایط متعارفی تولیدml 200 اکسیژن کند، ارزش حجمی این محلول 20 خواهد بود. ارتباط ارزش حجمی پرکسید با نرمالیته آن بصورت زیر می باشد. 6/5 a= N × که در آن a ارزش حجمی و N نرمالیته می باشد .
28
وسایل مورد نیاز
مواد مورد نیاز
بالن ml 50
دستگاه تبخیر در خلاء
کاغذ صافی
دستگاه الکترولیز
لوله آزمایش
ارلن ml 250
بورت ml 25
اسید سولفوریک20%
پراکسیدباریم
کربنات باریم
اسید سولفوریک 2 نرمال
پرمنگنات پتاسیم 1/0 نرمال
سولفات آمونیم یا پتاسیم
اسید سولفوریک غلیظ
اسید فسفریک
پراکسید سدیم
سولفور سیانورآمونیم
29
1- در یک بالن، ml 50 اسید سولفوریک 20% ریخته، به تدریج 10 گرم BaO2 به آن اضافه کنید. آنرا سرد کرده و سولفات باریم ته نشین شده را صاف کنید. محلول زیرین آب اکسیژنه است. به این محلول ml 20 اسید سولفوریک 4 نرمال افزوده و آنرا در دستگاه تبخیر کننده در خلاء روی دمای 70 درجه سانتیگراد تنظیم نمائید.
روش کار
30
رسوب در بالن باقی مانده و مخلوط آب و آب اکسیژنه در بالن بزرگ جمع می شود.به ml 10 از این محلول ml 30 اسید سولفوریک 4 نرمال اضافه کرده و با پرمنگنات پتاسیم 1/0 نرمال تیتر کنید.از روی مقدار مصرفی پرمنگنات، ارزش حجمی محلول آب اکسیژنه بدست می آید(مرحله اول).
31
محلول آب اکسیژنه را می توان دوباره با دستگاه تبخیر در خلاء تغلیظ کنید. آب اکسیژنه که دارای دمای جوش بالاتری از آب است، در بالن اولی باقی می ماند. ml 10 از آن را برداشته و بوسیله پرمنگنات تیتر نمائید و ارزش حجمی آنرا برای بار دوم تعیین کنید(مرحله دوم).
32
2- 25 گرم سولفات آمونیم یا پتاسیم را در ml 100 آب مقطر حل کرده و 91/0 گرم سولفورسیانورآمونیم و ml 19 اسید سولفوریک غلیظ به آن اضافه نمائید. محلول را خوب به هم بزنید و سپس الکترولیز نمائید.
33
3- در لوله آزمایش ml 10 اسید فسفریک ریخته و آنرا در ظرف آب یخ نگهدارید. سپس به آن پراکسیدسدیم اضافه کنید .اگر دستگاه تبخیرکننده در خلاء دردسترس نباشد به روش زیر عمل کنید. آب اکسیژنه را به حجم ml 100 برسانید و ml 25 از آنرا با پرمنگنات پتاسیم 1/0 نرمال تیـتر کنید. ارزش حجمی آب اکسیژنه را حساب کنید.
34
1- محلول آب اکسیژنه را با استفاده از دستگاه تبخیر در خلاء تغلیظ کنید. آب اکسیژنه در بالن اولی باقی می ماند. ml 10 از آن را برداشته و بوسیله پرمنگنات تیتر نمائید و ارزش حجمی آنرا برای بار دوم تعیین کنید(مرحله دوم). 2- 25 گرم سولفات آمونیم یا پتاسیم را در ml 100 آب مقطر حل کرده و 91/0 گرم سولفورسیانورآمونیم ml 19 اسید سولفوریک غلیظ به آن اضافه نمائید. محلول را خوب به هم بزنید و سپس الکترولیز نمائید.
35
3- در لوله آزمایش ml 10 اسید فسفریک ریخته و آنرا در ظرف آب یخ نگهدارید. به آن پراکسیدسدیم اضافه کنید .آب اکسیژنه تولیدی را شناسایی کنید. اگر دستگاه تبخیر در خلاء دردسترس نباشد به روش زیر عمل کنید. آب اکسیژنه را به حجم ml 100 برسانید و ml 25 از آنرا با پرمنگنات پتاسیم 1/0 نرمال تیـتر کنید. با استفاده از پرمنگنات مصرفی ارزش حجمی آب اکسیژنه را حساب کنید.
36
شکل 6- دستگاه تبخیر در خلاء
37
آزمایش شماره 3
تهیه یک نمک مضاعف و یک کمپلکس و مقایسه آنها
هدف از انجام این آزمایش تهیه نمک مضاعف سولفات آمونیم مس (II ) . شش آبه و کمپلکس تترا آمین مس (II) سولفات منوهیدرات و مقایسه پاره ای از خواص نمک ساده ، نمک مضاعف و نمک کمپلکس می باشد.
38
درکمپلکس ها پیوند بین فلز و گروههای غیر فلزی دهنده الکترون(لیگاند) از نوع پیوند کئوردیناسیون می باشد. لیگاندها را بسته به تعداد اتم کئوردینانس شونده، به لیگاندهای یک دندانه، دو دندانه و …تقسیم می کنند. لیگاند کی لیت دهنده می توانند همزمان از بیش از یک موقعیت به فلز متصل شوند. کی لیت ها کمپلکس هایی پایدارند و حلقه های 5 و 6 عضوی آنها پایدارتر هستند.
Fe(CN)2 + 4KCN K2Fe(CN)6
AgCl + 2NH3 Ag(NH3)2Cl
39
پتاسیم هگزا سیانوفرات(II) در آب حل شده و محلولی را می دهد که هیچ نوع واکنش مشخص کننده یون Fe2+ ندارد، زیرا این یون در محیط آزاد نیست و به صورت]4- Fe(CN)6 [ وجود دارد. این یون یک یون کمپلکس است. یک دسته معمول از نمکهای مضاعف، زاجها هستند که در حقیقت سولفات مضاعف پتاسیم و آلومینیم هستند.(KAl(SO4)2, 12H2O (
40
در کمپلکس اربیتال لیگند انرژی کمتری ازاربیتال فلز دارند، د رنتیجه پیونده تا حدودی خصلت یونی دارند و اربیتالهای مولکولی پیوندی به اربیتالهای گروه لیگاند شبیه ترند. کمپلکسها به دونوع کمپلکسهای ورنر (کمپلکسهایی که خصلت یونی بیشتر دارند) و کمپلکسهای کربونیل فلز و آلی فلزی( پیوند فلز- کربن و بیشتر خصلت کووالانسی دارند) دسته بندی کرده اند.
41
روشهای جداسازی کمپلکس ها از محلول: 1- تبخیر حلال و سرد کردن محلول تغلیظ شده ( تبلور) 2- استخراج با حلالی که کمپلکس را در خود حل نمی کند 3- اگر کمپلکس کاتیونی باشد با افزودن آنیون مناسب، نمک نامحلول را می توان جدا کرد. برای کمپلکس آنیونی از کاتیون مناسب استفاده می کنیم .
42
وسایل مورد نیاز
مواد مورد نیاز
شیشه ساعت
لوله آزمایش
بشر ml 250
قیف بوخنر
پیپت
کاعذ صافی
کاغذ تورنسل
سولفات مس (II) 5 آبه
سولفات آمونیم
محلول آمونیاک
اتانول
آمونیاک 6 نرمال
برای تهیه کمپلکس ها بایستی از خواص فلز و لیگاند آگاهی کامل داشت.نحوه واکنش فلز و لیگاندها از قواعد ترمودینامیک، ممانعت فضایی، فشار الکتروستاتیک وبسیاری دیگر از پارامترهای متاثر خواهد بود.
43
روش کار
01/0 مول سولفات مس (II) 5 آبه را درml 15 آب حل کرده و به آن 01/0 مول سولفات آمونیم اضافه کنید.آنرا با حرارت تغلیظ کرده و روی ظرف را با شیشه ساعت پوشانده و در جای مناسبی نگه دارید. بعد از ته نشینی بلورها، مایع بالایی را به آرامی سرریز کرده و در نهایت بلورها را جدا کنید.
تهیه نمک مضاعف کوپریک آمونیوم سولفات 6 آبه
CuSO4.5H2O + (NH4)2SO4 (NH4)2Cu(SO4) .6H2O
44
یک گرم سولفات مس 5 آبه را در ml 5 آب حل کرده و به آن آمونیاک بیافزائید تا رسوب 2(OH) Cu در آمونیاک حل شود.به محلول ml 5/0 آمونیاک اضافه کنید. ml 5/2 اتانول به محلول اضافه کرده تا دو لایه از یکدیگر جدا شوند. این محلول را به مدت 24 ساعت در محلی قرار دهید. بلورها را صاف کرده با کمی الکل شستشو دهید.بعد آنها را روی کاغذ صافی خشک کنید.
تهیه کمپلکس تتراآمین مس(II) سولفات یک آبه
CuSO4.5H2O + 4NH3 [Cu (NH3)4] (SO4), H2O + 4H2O
45
1- 500 میلی گرم سولفات مس 5 آبه را در یک لوله آزمایش حرارت دهید.(رنگ سفید) 3-2 قطره آب به آن افزوده و تغییر رنگ را مشاهده کنید. سپس ml 5 آمونیاک 6 مولار را به آن افزوده و تغییرات را مشاهده کنید.(ابتدا هیدروکسید مس (II) و سپس کمپلکس تتراآمین مس (II) تشکیل می شود.
مقایسه برخی از خواص نمک ساده،نمک مضاعف و نمک کمپلکس
46
2- مقداری از نمک مضاعف تهیه شده در آزمایش قبل را در ml 5 آب حل نمائید. به روش مشابه محلول کمپلکس تهیه کنید. رنگ دو لوله آزمایش را مقایسه کنید. سپس هر دو لوله آزمایش را با ml 20 آب مقطر رقیق کرده و تغییرات را مشاهده نمائید.( فقط در یکی از آنها رسوب هیدروکسید مس آبی رنگ ظاهر می شود).
47
3- مقدار کمی از نمکها را جداگانه در لوله آزمایش ریخته و به ملایمت حرارت دهید. تغییرات رنگ را مشاهده نمائید.گازی که از آنها خارج می شود را به کمک کاغذ تورنسل شناسایی کنید.(آمونیاک، آب و تری اکسید گوگرد خارج می شود و اکسید مس (II) سیاهرنگ به وجود آمده که در نهایت به اکسید مس(I) قرمز رنگ تبدیل می شود .
48
شکل 7- ساختار چندین کمپلکس
چهاروجهی تقارن Td
هشت وجهی با آرایش Oh
مسطح مربعی با تقارن D4h
49
هدف از این آزمایش تهیه متاپریدات پتاسیم با استفاده از یدات پتاسیم، پرسولفات پتاسیم، هیدروکسید پتاسیم و نیتریک اسید غلیظ 1:1 و تعیین در جه خلوص آن با استفاده از سنجش مقدار I2 به وسیله تیوسولفات پتاسیم با نرمالیته مشخص می باشد.
آزمایش شماره 4
تهیه متاپریدات پتاسیم و تعیین درجه خلوص آن
50
اکسواسیدهای هالوژندار فراوانی از قبیلHIO، HIO3 ، HIO4 ، H5IO6 و H4I2O وجود دارند. پریداتها را از اکسایش یداتها به وسیله هیپوکلریت در محلولهای غلیظ هیدروکسید سدیم تهیه می کنند و پاراپریدات دی سدیم که انحلال پذیری بسیار کمی دارد و رسوب می کند.
2Na + IO-3 + OCl- + OH- + H2O Na2H3IO6 + Cl-
51
اسید پریدیک در محلول به صورت یون چهاروجهی IO4- و همچنین به چندین شکل آب پوشیده وجود دارد. تعادلهای اصلی در محلولهای اسیدی عبارتند از:
H5IO6 H+ + H4IO-6 k= 1× 10-3
H4IO-6 IO-4 + 2H2O k= 29
H4IO-6 H+ + H3IO6 k= 2× 10-7
52
در محلولهای آبی اسید پریدیک به صورت H5IO6 وجود دارد.بخش قابل توجهی از آنیونهای یک ظرفیتی منفی، آب از دست داده و به شکل متا، یعنی IO4- در می آید. نمونه های آب پوشیده اصطلاحا ارتوپریدات نامیده می شود. تعادلهایی که به pH بستگی دارند به سرعت برقرار می شوند.
53
اسید متاپریدیک را می توان در اسید فلوئوریدریک بی آب، فلوئوردار کرد و فلوئور و پریدیک به دست آورد .
HIO4 + F2 IO3F + HF + ½ O2
تترا یدنانوکسید(I4O9) از واکنش بین ارتو فسفریک اسید و یدیک اسید به دست می اید و در اثر هیدرولیز، به HIO3 و I2 تبدیل می شود.
5I4O9 + 9H2O 18HIO3 + I2
54
می توان استنباط کرد که ترکیب باید به صورت ید (III) یدات I(IO3)3 فرمول بندی شود. دی یدوپنتوکسید،I2O5 را می توان با گرم کردن اسید یدیک تا 20 درجه سانتیگراد تهیه کرد.
2HIO3 H2O + I2O5
این ترکیب غیر فرار بلورین می باشد و تا دمای 300 درجه تجزیه نمی گردد. این ترکیب عامل اکسنده قوی است و در تعیین کربن منوکسید در مخلوطهای گازی بکار می رود.
I2O5 + 5CO I2 + 5CO2
55
واکنش در دمای 70 درجه کمی است و ید تولید شده را با روشهای حجم سنجی استاندارد کنید. I2O5 با آب و قلیا واکنش می دهد و یون یدات – (IO3) تولید می کند. در حالت جامد، شواهد یک اتم اکسیژن به صورت پلی بین دو گروه IO2 را تائید می کند.
56
H5IO6 در اثر گرما، آب از دست داده و ابتدا به پیروپریدیک اسید(H4I2O9) و سپس به پریدیک اسید (HIO4) و سرانجام به یدیک اسید تجزیه می شود.
شکل 8- ساختار H5IO6
2H5IO6 H4I2O9 2HIO4 2HIO3 + O2
ºC80
فشار کاهش یافته
ºC 100
ºC138
(I2O7,5H2O)
(I2O7,2H2O)
(I2O7,H2O)
57
در محلولهای قلیایی پریدات دی مر می شود.
2IO-4 + 2OH- H2I2O10-4
اسید پریدیک اکسیدکننده قوی است. بنابراین برای اکسایش یون منگانو به پرمنگنات مناسب هستند.درواکنش ممکن است اوزون آزاد شود ولی هیدروژن پروکسید تشکیل نمی شود.
وسایل مورد نیاز
قیف بوخنر
بشر ml 250
حمام آبی
کاغذ تورنسل
ارلن ml 250
بورت ml 25
پیپت ml 10
مواد مورد نیاز
یدات پتاسیم
پرسولفات پتاسیم
هیدروکسید پتاسیم
اسید نیتریک 1:1
یخ
بوریک اسید
یدید پتاسیم
تیوسولفات سدیم 1/0 نرمال
اسید کلریدریک غلیظ
محلول چسب نشاسته
58
5/2 گرم یدات پتاسیم را در 25 میلی لیتر آب مقطر در یک بشر 250 میلی لیتری حل کنید و بجوشانید. به آن 4 گرم پرسولفات پتاسیم اضافه کنید. 3 گرم هیدروکسید پتاسیم را اضافه کنید.و مخلوط را به مدت 20 دقیقه در حمام آب قرار دهید. دی فروپریدات به فرمولK4I2O9 تشکیل می شود.
روش کار
59
25 میلی لیتر آب اضافه کرده و محلول را سرد کنید. رسوب تشکیل شده (پتاسیم سولفات) را صاف کنید. محلول را در حمام یخ قرار دهید و به آن اسید نیتریک 1:1 اضافه کنید تا رنگ کاغذ تورنسل قرمز شود. ml1از محلول اسید اضافه کرده و رسوب( پریدات پتاسیم) را به کمک قیف بوخنر جدا کنید. پس از شستشو با آب، آنرا در هوا خشک کنید.
60
1/0 گرم از نمک خشک را در ارلنml 250 در 100 میلی لیتر آب مقطر حل کنید. به آن 2 گرم بوراکس و تا حد اشباع بوریک اسید، اضافه کنید. سپس 3 گرم یدید پتاسیم افزوده و مجموعه را مدت 3 دقیقه به حال خود بگذارید. در این مرحله پریدات به یدات و یدید تبدیل می شود. ید آزاد شده را به وسیله محلول تیوسولفات 1/0 نرمال بسنجید.
تجزیه کمی
61
حجم تیوسولفات مصرف شده را یادداشت کنید. به این محلولml 2-1 اسید کلریدریک غلیظ اضافه کنید تا یدات با یدید و کلریدریک اسید ترکیب شده و ید آزاد شود. تیتراسیون را ادامه دهید تا رنگ زرد از بین برود.حجم دوم را یادداشت کنید. برای تیتراسیون از محلول چسب نشاسته به عنوان معرف استفاده کنید.
62
SO52-
SO42-
S2O82-
SnO62-
S2O72-
شکل 9- ساختار ترکیبات گوگرد
63
آزمایش شماره 5
تهیه تری پتاسیم هگزانیترو کبالت و مطالعه واکنشهای آن
هدف در این آزمایش تهیه تری پتاسیم هگزانیتروکبالت با استفاده از کلرید کبالت، نیتریت سدیم و استیک اسید و مطالعه واکنشهای کبالت می باشد.
64
مهمترین کانی کبالت ، اسمالتیت CoAs2 و کبالتیت CoAsSمی باشد. پتانسیل استاندارد الکترود Co / Co2+ 277/0- است ولی از نظر شیمیایی نسبتا غیر فعال است. مستقیما با هیدروژن یا ازت ترکیب نمی شودکبالت در درجات حرارت بالا با اکسیژن هوا و بخار آب ترکیب می شود و CoO می دهد.
65
سه اکسید کبالت CoO ، Co2O3 و Co3O4 از کبالت شناخته شده است.
اکسید کبالت(II)( CoO) از حرارت دادن هیدروکسید کبالت (II) به دست می آید. جامدی به رنگ سبز زیتونی است و ساختمان نمک طعام دارد.
اکسید کبالت (III) (Co2O3) از حرارت دادن ملایم نیترات کبالت (II) به صورت پودر سیاه رنگ به دست می آید.
4Co(NO3)2 2Co2O3 + 8NO2 + O2
66
نمکهای کبالت(II) آبدار
از حل کردن Co یا کربنات کبالت (II) در اسیدهای رقیق، یون هگزاآکوئو [Co(H2O)]2+ به دست می آید. این یون دارای آرایش هشت وجهی است. در صورتیکه به یون Co2+ سود اضافه کنیم رسوب هیدروکسید کبالت (II) تشکیل می شود و بسته به شرایط عمل کبالت (II) تعداد زیادی نمکهای ساده و آبدار تشکیل می دهد.
67
از نمکهای آبدار می توان کلرید کبالت (II) آبدارCoCl2.6H2O و نیترا کبالت (II) آبدار Co(NO3).6H2O را نام برد. کلرید کبالت(II) شش آبه در گرما به تدریج آب تبلور خود را از دست می دهد.
CoCl2.6H2O CoCl2.2H2O CoCl2.2H2O CoCl2
آبی
بنفش
صورتی
بنفش صورتی
68
کمپلکسهای کبالت (II)
کمپلکسهایی مانند [Co(NO3)6]-4 هشت وجهی و [Co(NO3)4]-2 چهار وجهی وجود دارد.
کمپلکسهای کبالت (III) تمامی کمپلکسهای کبالت (III) هشت وجهی هستند. کمپلکسهای یونی [Co(NH3)6]+3 ، [Co(CN)6]-3 و [Co(NH3)5Cl]+2دیا مغناطیس هستند(هیبریداسیون d2sp3 ) کمپلکس [CoF6]-3 پارامغناطیس (هیبریداسیون sp3d2) است و چهار الکترون منفرد دارد.
کمپلکس چهاروجهی کبالت
کمپلکس هشت وجهی کبالت
شکل 10- کمپلکس های کبالت
69
وسایل مورد نیاز
مواد مورد نیاز
بشر ml 250
کاغذ صافی
ارلن ml 250
اتوکلاو
لوله آزمایش
کلرید کبالت (II)
نیتریت پتاسیم
اسید استیک
محلول کلرید کبالت(II) 10%
سود 1/0 نرمال
سود 1 نرمال
تیوسیانات آمونیم سیر شده
کربنات سدیم
اسید کلریدریک 4 نرمال
دی اتیل اتر
محلول کلرید آمونیم
محلول آمونیاک 4 نرمال
پراکسید هیدروژن6%
سود 4 نرمال
اسید کلریدریک 2 نرمال
گاز هیدروژن سولفید
محلول غلیظ پتاسیم تیوسیانات
70
1 گرم کلرید کبالت را در ml 10 آب مقطر حل کنید. 4 گرم نیتریت پتاسیم را به این محلول اضافه کنید و آنرا گرم کنید. ml 5 اسید استیک به محلول اضافه کرده و رسوب زرد تری پتاسیم هگزا نیترو کبالت(III) را صاف کرده و با آب بشوئید. رسوب را در آون خشک و سپس وزن نمائید.
روش کار
71
واکنشهای کبالت
1- مقداری از محلول 10% نمک کبالت (II) را در لوله آزمایش ریخته و به آن کمی سود 1/0 نرمال اضافه کنید. رسوب آبی رنگ حاصل می شود. آنرا کمی حرارت داده و سپس چند قطره محلول سود نرمال به آن اضافه کنید. تغییرات را یادداشت کنید .
72
2- به مقداری از محلول کبالت(II) از محلول اشباع شده تیوسیانات آمونیوم اضافه کنید. محلول به رنگ آبی تند در می آید. واکنش ها را بنویسید. 3- به ml 2 محلول کبالت (II) محلول کربنات سدیم اضافه کنید. تغییرات را مشاهده کنید .
73
4- 2/0 گرم ا زکمپلکس کاملا خشک شده در آب حل کرده به تدریج محلول کلرید آمونیوم به آن اضافه کنیدو هم بزنید. رسوب به دست آمده را جمع آوری کرده و روی آن آزمایش زیر را انجام دهید. 5- رنگ شعله محلول آزمایش 4 و کمپلکس تری پتاسیم هگزا نیترو کبالت را مشخص کنید و تشابه یا اختلاف را توجیه کنید .
74
6- به ml 2 از محلول کبالت(II) مقدار اضافی محلول آمونیاک 4 مولار اضافه کنید و نتایج را با واکنش بند 1 مقایسه کنید.سپس چند قطره هیدروژن پراکسید 6% اضافه کنید و محلول را با مقدار اضافی سدیم هیدروکسید 4 مولار بجوشانید .
75
7- یک قطره از محلول اسید کلریدریک 2 مولار به محلول کبالت (II) اضافه کنید. از محلول گاز هیدروژن سولفید عبور دهید. چند قطره محلول 4 مولار آمونیاک اضافه کنید.
8- به ml 2 محلول کبالت (II)، محلول غلیظ پتاسیم تیوسیانات اضافه کنید. سپس حدود ml 2 در اتیل اتر اضافه کرده و محلول را با اسید کلریدریک 4 مولار اسیدی کنید. تغییرات را بنویسید.
76
آزمایش شماره 6
تهیه پرمنگنات پتاسیم از سنگ معدن پیرولوزیت
هدف از انجام این آزمایش تهیه پرمنگنات پتاسیم از سنگ معدن پیرولوزیت با استفاده از پتاس و الکترولیز می باشد.
77
منگنز بصورت اکسید فلزی در پوسته زمین فراوان است. پیرولوزیت (MnO2 ) و هوسمانیت(Mn3O4 )
برای استخراج فلز، اکسیدهای آبدار را برشته کرده و سپس به وسیله کربن کاهش می دهد .
Mn3O4 + 4C 3Mn + 4CO
دمای بالا
عمل کاهش به وسیله آلومینیوم انجام می گیرد.
3Mn3O4 + 8Al 9Mn + 4 Al2O3
فلز ناخالص را می توان به روش الکترولیز خالص کرد.
78
منگنز از نظر خواص شیمیایی و فیزیکی شبیه به آهن و کروم است. فلزی است کاملا الکتروپوزیتیو، به آسانی در محلول رقیق اسیدهای غیر اکسنده حل شده و هیدروژن آزاد می کند.
Mn2+ 2e- Mn Eº = 1.18 V
Mn + 2HCl MnCl2 + H2
Mn + H2SO4 MnSO4 + H2
Mn + 2H2SO4 Mn(NO3)2 + H2
79
تعداد بسیار کمی از فلزات با اسید نیتریک رقیق هیدروژن آزاد می کنند که منگنز یکی از آنهاست. منگنز در هوای مرطوب اکسید می شود. در صورتیکه منگنز ناخالص باشد، آب را تجزیه کرده و هیدروژن آزاد می کند.
Mn + 2H2O Mn(OH)2 + H2
80
ترکیبات منگنز
این فلز حالتهای اکسایش 0 تا 7+ و در برخی حالات حتی منفی را دارد. منگنز در حالت اکسایش VII به صورت Mn2O7 ویون MnO4- شناخته شده است.
هپتوکسید منگنز (انیدرید پرمنگنیت)از افزایش پرمنگنات پتاسیم به اسید سولفوریک غلیظ و سرد به صورت مایع روغنی به رنگ قهوه ای جدا می شود.
KMnO4 + H2SO4 Mn2O7 + K2SO4 + H2O
Mn2O7 + H2O 2HMnO4
81
پرمنگنات پتاسیم
از واکنش دی اکسید منگنز با پتاس یا کربنات پتاسیم در مجاورت هوا یا سایر اکسنده ها مانند نیترات پتاسیم به دست می آید. جامد حاصل منگنات پتاسیم سبز رنگ است که در آب حل شده و با عبور دی اکسید کربن، کلر یا اوزون از محلول به پرمنگنات تبدیل می شود.
3MnO42- + 2H2O 2KMnO4 + MnO2 + 2OH-
2MnO42- + Cl2 2MnO4- + 2Cl-
82
خواص پرمنگنات پتاسیم
رنگ یون پرمنگنات ارغوانی پر رنگ است. بلور پتاسیم پرمنگنات تقریبا سیاه رنگ است. در آب محلول و ناپایدار است. د رمحیط اسیدی به آرامی تجزیه می شود و در محییهای خنثی و قلیایی و در تاریکی تقریبا پایدار است.
83
1- عمل اکسید کنندگی در محیط اسیدی، بازی و خنثی یک ماده اکسنده قوی است.
(در محیط اسیدی) MnO4- + 8H+ + 5e- Mn2+ + 4H2O Eº=1.51 V
( د رمحیط بازی)MnO4- +2H2O + 3e- MnO2 + 4OH- Eº=1.23 V
د رمحیط بازی قوی به یون منگنات سبز رنگ تبدیل می شود.
MnO4- +e- MnO42-
باز بسیار قوی
Eº=0.56 V
84
MnO4- + 8H+ + 5Fe2+ 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O
2MnO4- + 5SO32- + 6H+ 2Mn2+ + 5SO42- + 3H2O
2MnO4- + 2SO2 + 2H2O 2Mn2+ + 5SO42- + 4H+
2MnO4- + 5NO2- + 6H+ 2Mn2+ + 5NO3- + 3H2O
2MnO4- + 5AsO33- + 6H+ 2Mn2+ + 5AsO43- + 3H2O
2MnO4- + 5C2O42- + 16H+ 10CO2 + 2Mn2+ + 8H2O
2MnO4- + 5H2O2 + 6H+ 2Mn2+ + 5O2 + 8H2O
اثر حرارت
پرمنگنات پتاسیم بر اثر گرمای شدید، به منگنات پتاسیم، دی اکسید منگنز و اکسیژن تبدیل می شود.
2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2
85
شیمی منگنزII( d5) این حالت اکسایش به صورت MnO ، Mn(OH)2 نمکهای سولفات، کلرید، کربنات ، نیترات و …..)وجود دارد.
1- MnO از کاهش MnO2 با هیدروژن به صورت پودر به رنگ خاکستری مایل به سبز به دست می آید. این اکسید ماهیت قلیایی دارد و به سهولت به Mn2O3 تبدیل می شود.
86
2MnO + ½ O2 Mn2O3
2- Mn(OH)2 از افزودن هیدروکسیدهای قلیایی بر محلول نمکهای Mn2+ به صورت رسوب سفید رنگ ژلاتینی تشکیل می شود.
Mn2+ + 2OH- Mn(OH)2
ºC 250
هوا
87
3- نمکهای منگنز(II) جزء پایدارترین نمکها به شمار می آیند. بجز کربنات و فسفات منگنز(II) بقیه نمکهای(II) در آب حل می شوند. کلرید منگنز(II) از واکنش HCl و MnO2 تهیه می شود.
MnO2 + 4HCl MnCl2 + Cl2 + 2H2O
حرارت
سولفات منگنز(II) را از حرارت دادن دی اکسید منگنز با اسید سولفوریک بدست می آورند.
2MnO2 + 2H2SO4 2MnSO4 + O2 + 2H2O
یون Mn(II) کمپلکس هایی همانند [Mn(H2O)6]2+ ،Mn(NH3)6]2+ ،[MnCl2(H2O)2]2- و [MnCl6]4-تشکیل می دهد. منگنز(II) با سدیم هیدروکسید رسوب ژلاتینی Mn(OH)2 و با سولفید آمونیم رسوب صورتی رنگ MnS می دهد.
Mn2+ + (NH4)2S MnS + 2NH4+
شیمی منگنز(III) منگنز در این حالت اکسایش به صورت اکسیدهای مختلط، هگزا اکوئو منگنز(III) و فلوئورید منگنز(III) وجود دارد. هنگامیکه اکسید یا هیدروکسیدی از منگنز تا 1000 درجه حرارت داده شود ترکیب سیاه رنگ Mn3O4 تشکیل می شود(MnIIMn2IIIO4 ).
Mn3+ + 2H2O Mn2+(aq) + MnO2 + 4H+
شیمی منگنز VI (d1 ) در این خالت اکسایش فقط به صورت منگناتMnO42- شناخته شده است.
MnO2 + 2KOH + O K2MnO4 + H2O
یون منگنات فقط در محلولهای خیلی قلیایی پایدار است. در محلولهای اسیدی یا کمی قلیایی تسهیم نامتناسب انجام می دهد .
3MnO42- + 4H+ 2MnO4- + MnO2 + 2H2O
وسایل موردنیاز
مواد موردنیاز
ارلنml 250
پیپت حبابدار
بورت
بالن ژوژه یک لیتری
بوته نیکلی
ارلن خلاء
دستگاه الکترولیز
حمام آب گرم
کاغذ صافی
دماسنج
خرطوم آبی
تشتک بلوری
سولفات فرو اسید سولفوریکی N1/0
سولفات فرو N1/0
پرمنگنات پتاسیم N1/0
سولفات فرو
اسید سولفوریک غلیظ
پتاس
گاز CO2
پرمنگنات پتاسیم
اسید اکسالیک N1/0
سولفوریک اسید N 3
پتاس 5%
ورقه آهنی
92
تعیین درصد MnO2 : 4/0 گرم از سنگ معدن و ml 25 سولفات فروی اسید سولفوریکی 1/0 نرمال رادر یک ارلن ml 250 بریزید. در ارلن دیگری ml 25 سولفات فروی 1/0 نرمال بریزید. دو ارلن را روی حمام آب گرم به مدت 5/1 ساعت گرم کنید. به هر یک از ارلن ها ml 100 آب جوش اضافه کنید.
روش کار
93
در بورت پرمنگنات پتاسیم 1/0 بریزید و تیتراسیون را انجام دهید. اگر مقدار پرمنگنات پتاسیم مصرفی برای سولفات فرو V1 و برای پیرولیت 2 V باشد. مقدار سولفات فروی مصرفی برای احیای MnO2 به Mn2+ برابر V1-V2 خواهد شد .
94
5/6 گرم پتاس و 6/5 گرم سنگ معدن را در داخل بوته ریخته و ml 5 آب مقطر به آن اضافه کنید و بهم بزنید. سپس آنرا در ml 100 آب جوش حل کرده و صاف کنید. محلول سبز رنگ را در دمای 50 تا 60 درجه گرم کرده و گاز CO2 وارد آن کنید. بعد از 15 دقیقه منگنات به پرمنگنات تبدیل می شود. آنرا صاف کنید تا MnO2 از واکنش خارج شود. ( بازده واکنش را محاسبه کنید)
95
متبلور کردن پرمنگنات پتاسیم
محلول پرمنگنات پتاسیم را در یک ارلن خلاء ریخته و آنرا به خرطوم آبی وصل کنید. آنرا گرم کنید. پس از تبخیر آب، آنرا در کریستالیزور بریزید ودر سرما متبلور شود. جهت بلور سازی یک تکه کوچک بلور پرمنگنات خالص با آن اضافه کنید. آنگاه بلور را با صافی جدا کرده و با ر خشک کنید. با توزین بلور، بازده واکنش را محاسبه کنید.
96
تعیین درجه خلوص پرمنگنات پتاسیم
2 گرم پرمنگنات پتاسیم را در آب حل کرده و به حجم ml 100 برسانید. و در بورت ml 50 بریزید. ml 10 اکسالیک اسید 1/0 نرمال را در ارلن ml 250 ریخته و به آن ml 20 اسید سولفوریک 4 نرمال اضافه کنید. آنرا گرم کنید. آنگاه با محلول پرمنگنات داخل بورت تیتر کنید. نرمالیته پرمنگنات و از آن درصد خلوص پرمنگنات را بدست آورید.
97
تهیه پرمنگنات پتاسیم به روش الکترولیز: به محلول منگنات پتاسیم (تقریبا 9%) پتاس 5% به آن اضافه کنید و در طرف الکترولیز بریزید. یک ورقه آهنی بعنوان آند و یک میله آهنی که سطح آن یک دهم سطح آند است، بعنوان کاتد انتخاب کنید. ناحیه کاتدی و آندی را بوسیله دیافراگم استوانه ای جدا کنید.
دمای الکترولیز 60 درجه، دانسیته جریان آندی 84 آمپر بر فوت مربع، دانسیته جریان کاتدی 840 آمپر بر فوت مربع و افت پتانسیل بر حسب ظرفیت الکترولیز 3 ولت است. با پیشرفت اکسایش، پرمنگنات پتاسیم به صورت بلور درمی آید و محلول الکترولیز قلیایی تر می شود. محلول را سرد کنید و بلورهای پرمنگنات را طبق روش قبل بدست آوردید.
هدف از این آزمایش بررسی واکنشهای منگنز در محیطهای اسیدی، قلیایی، قلیایی قوی و خنثی است.
آزمایش شماره 7
اثر انتقال بار: واکنشهای منگنز
وسایل مورد نیاز
بشر ml 100
بالن ژوژه ml 50 و ml 250
ارلن ml 250
پیپت ml 10
بورت ml 25
کاغذ صافی واتمن شماره 40
کاغذ تورنسل
وسایل مورد نیاز
دی کرومات پتاسیم
یدید پتاسیم
تیوسولفات سدیم N 1/0
پرمنگنات پتاسیم N 1/0
اسید سولفوریک N 4
سدیم کربنات
اسید کلریدریک غلیظ
تترا کلرید کربن
یدید پتاسیم M 1/0
کلرید سدیم
آب اکسیژنه 20%
محلول چسب نشاسته
فرمات سدیم 05/0%
کربنات سدیم 10%
پرمنگنات پتاسیم M 02/0
اکسالات سدیم 1/0 نرمال
سدیم هیدروکسید 30%
محلول نیـرات نیکل 1%
محلول کلرید باریم سیر شده
تهیه محلول استاندارد سدیم تیو سولفات
19/0 گرم دی کرومات پتاسیم خشک و 2 گرم یدید پتاسیم را در ml 25 آب مقطرحل نمائیدو دربالن ژوژه ml 50 بریزید و بعد از اضافه کردن ml 10 اسید سولفوریک 4 نرمال به حجم برسانید. ml 5 از آنرا بردارید و ید آزاد شده را با تیوسولفات بسنجید. از روی تیوسولفات مصرفی، نرمالیته آنرا بدست آورید.
روش کار
واکنش د رمحیط اسید سولفوریک غلیظ
ml 50 از محلول پرمنگنات پتاسیم N 1/0 را تا حجم ml 250 رقیق کنید. ml 25 از این محلول را برداشته و به آن ml10 اسید سولفوریک N 4 و 2 گرم پتاسیم یدید اضافه کنید. ید آزاد شده را با محلول تیوسولفات سدیم استاندارد بسنجید. نرمالیته و غلظت پرمنگنات را محاسبه و گزارش کنید.
واکنش در اسید کلریدریک غلیظ
5/0 گرم سدیم کربنات و ml 1 اسید کلریدریک غلیظ را در ml 25 آب در یک ارلن ml250 ریخته و 5 دقیقه همراه جوشاندن محلول، دی اکسید کربن از آن عبور دهید. ml 10 محلول یدید پتاسیم و ml 35 اسید کلریدریک غلیظ و ml 5 تتراکلریدکربن به آن اضافه کنید.پتاسیم پرمنگنات استاندارد به داخل بورت بریزید و تیـتر نمائید .نرمالیته و غلظت یدید را تعیین کنید.
واکنش در محیط خنثی
ml25 یدید پتاسیم 1/0 مولار را در بالن ژوژه ml 250 به حجم رسانید. ml 25 از آنرا در بشر ریخته و حرارت دهید.ml 15 پرمنگنات پتاسیم 1/0 نرمال به آن اضافه کنید. به محلول 5/0 گرم کلرید سدیم اضافه کرده و آنرا تا ml 100 رقیق کنید. آب اکسیژنه 20% حجمی را تا زایل شدن رنگ پرمنگنات به آن اضافه کنید. محلول را تا دمای100 درجه تا 5 دقیقه بالا ببرید .
MnO2 تشکیل شده را صاف کرده و محلول زیرین را در بالن ژوژه ml 250 بریزید.محلول را باکاغذ تونوسل امتحان کنید.به محلول 2 گرم یدید پتاسیم اضافه کرده و آنرا به حجم برسانید.آنرا اسیدی کرده و ید آزاد شده را با تیوسولفات سدیم 1/0 نرمال با محلول چسب نشاسته بسنجید.از روی حجم تیوسولفات مصرف شده، نرمالیته یدید پتاسیم بکار رفته را محاسبه کنید.
واکنش در محیط قلیایی ضعیف
واکنش بین محلول پرمنگنات پتاسیم و سدیم فرمات: فرمات در محیط اسیدی و سرد به آرامی به وسیله پرمنگنات پتاسیم اکسید می شود. در محیط اسیدی گرم در اثر تبخیر از بین می رود. اما در حضور کربنات سدیم به آسانی بر اثر پرمنگنات اکسید می شود.
2MnO4- + 3 HCO3- + 2CO32- + 2MnO2 + H2O
ml 20 فرمات سدیم 05/0 مولار را در ارلن ml 250 بریزید. ml 10 کربنات سدیم 10% به آن اضافه کرده وگرم کنید. ml 40پرمنگنات پتاسیم 02/0 مولار به آن اضافه کنید. MnO2 تشکیل شده را با صاف کنید و آنرا با ml 20 اسید سولفوریک N 4 و ml 25 اکسالیک اسید 1/0 نرمال حرارت داده تا حل شود.مقدار اضافی اکسالات را با پرمنگنات 02/0 مولار بسنجید.
روش کار
MnO4- + 2H2O + 3e- MnO2 + 4OH-
MnO4- + 8H+ + 5e- Mn2+ + 4H2O
واکنش د رمحیط قلیایی قوی
ml 15 سدیم هیدروکسید 30% و ml 20 پرمنگنات پتاسیم 1/0 مولار را درارلن ml250 بریزید.ml 5 کلرید باریم به آن اضافه کنید. باریم پرمنگنات رسوب می کند. 1 قطره نیترات نیکل 1% را به آن اضافه کنید. اضافی پرمنگنات را با محلول فرمات سدیم 05/0 مولار بسنجید.ml 20 از همان محلول را تحت شرایط بالا با همان محلول فرمات سدیم بسنجید.
هدف از این آزمایش تهیه زاجهای کروم، آهن و آلومینیوم با استفاده از واکنشگرهای لازم و بررسی رشد بلوری آنها می باشد.
آزمایش شماره 8
تهیه زاجها و بررسی رشد بلورهای آنها
زاجها نوعی نمکهای مضاعف هستند.نمکهای مضاعف در اثر تبلور همزمان دو نمک با هم به نسبت مولی ساده بوجود می آیند. شکل و سیستم بلوری نمک مضاعف با شکل بلوری دو نمک سازنده یکی است. واحد های بلوری زاجها لزومی به شباهت با نمکهای سازنده ندارند.در ساختمان زاج دو کمپلکس و نمکهای مضاعف یک کمپلکس با یک نمک ساده وجود دارند.
پایداری کمپلکس ها وابسته به نوع فلز مرکزی (عدد اکسایش، شعاع) و لیگند(قدرت نوکلئوفیلی، ممانعت فضایی والکتروستاتیکی و کی لیت سازی)می باشد.
زاج ها دارای فرمول عمومی MIMIII(SO4)2,12H2O هستند. فلز یک ظرفیتی می تواند پتاسیم، روبیدیم، سزیم و آمونیوم، و فلز سه ظرفیتی کبالت(III)، آهن (III)، کروم(III)، آلومینیوم(III)، تیتانیم(III) و اسکاندیم (III)است.