Հիմնական նյութ
Քիմիա
Դասընթաց․ (Քիմիա) > Բաժին 5
Դաս 3: Սահմանափակող բաղադրիչի ստեխիոմետրիաՀետազոտության գրավիմետրիկ (կշռային) եղանակ: Շոգիացման գրավիմետրիա
Ներածություն դեպի շոգիացման գրավիմետրիա և նստվածքագոյացման գրավիմետրիա։ Շոգիացման գրավիմետրիայի եղանակը կարող է օգտագործվել մետաղի բյուրեղահիդրատի մաքրության աստիճանը որոշելու համար։
Ինչ է կշռային վերլուծությունը
Կշռային (գրավիմետրիկ) վերլուծությունը լաբորատոր հետազոտման մեթոդների դաս է, որն օգտագործվում է նյութի զանգվածը կամ կոնցենտրացիան որոշելու նպատակով՝ չափելով զանգվածի փոփոխությունը: Քիմիական նյութը, որի քանակը անհրաժեշտ է քանակականացնել, երբեմն կոչվում է հետազոտվող նյութ (անալիտ): Կշռային վերլուծության միջոցով կարող ենք պատասխանել հետևյալ հարցերին.
- Որքա՞ն է հետազոտվող նյութի կոնցենտրացիան լուծույթում:
- Որքա՞ն մաքուր է մեր նմուշը: Ընդ որում՝ նմուշը կարող է լինել ինչպես պինդ վիճակում, այնպես էլ լուծույթի տեսքով:
Հայտնի է կշռային վերլուծության հիմնական տեսակ: Երկուսի հիմքում էլ ընկած է հետազոտվող նյութի ագրեգատային վիճակի փոփոխությունը՝ այն խառնուրդից անջատելու նպատակով, ինչն էլ բերում է զանգվածի փոփոխության: Տարբեր աղբյուրներում կարող ես տեսնել, որ երկու մեթոդներն էլ անվանում են կամ կշռային վերլուծություն, կամ էլ ստորև նշված ավելի բնութագրական անուններով:
Շոգիացման կշռաչափությունը (գրավիմետրիան) ներառում է խառնուրդի բաղադրիչների անջատումը տաքացման կամ քիմիական եղանակով այն քայքայելու միջոցով: Տաքացումը կամ քիմիապես քայքայումն անջատում է խառնուրդում առկա ցնդող կամ անկայուն նյութերը, ինչը բերում է զանգվածի փոփոխության, որը կարող ենք չափել: Շոգիացման եղանակով իրականացվող կշռային վերլուծության օրինակները մանրամասն կուսումնասիրենք այս հոդվածի հաջորդ բաժնում:
Նստվածքային կշռաչափությունը (գրավիմետրիա) օգտագործում է նստվածքագոյացման ռեակցիան, որպեսզի անջատի լուծույթի մեկ կամ ավել մասերը՝ դրանք վերածելով պինդ նյութի: Նյութի ագրեգատային վիճակի փոփոխությունը տեղի է ունենում, երբ հետազոտվող նյութը ռեակցիան սկսում է լուծված վիճակում, ապա փոխազդում է և առաջացնում պինդ նստվածք: Նստվածքը կարող է առանձնացվել լուծույթից ֆիլտրման միջոցով: Ստացված նստվածքի զանգվածի օգնությամբ կարող ենք հաշվել իոնական միացությունների քանակը կամ կոնցենտրացիան լուծույթում:
Այս հոդվածում կուսումնասիրենք քիմիական լաբորատորիայում շոգիացման կշռաչափության կիրառման օրինակ: Կքննարկենք նաև որոշ սխալներ, որոնք կարող ենք թույլ տալ կշռային վերլուծության ընթացքում, և ինչպես դա կարող է ազդել մեր արդյունքների վրա:
Օրինակ: Մետաղի բյուրեղահիդրատի խառնուրդի մաքրության որոշումը շոգիացման կշռաչափության մեթոդով
Վատ նորություն: Հենց նոր մեր լաբորատորիայի օգնականից՝ Իգորից տեղեկացանք, որ նա պատահաբար աղտոտել է շշում եղած -ն անհայտ քանակի -ով: Որպեսզի որոշենք մեր -ի մաքրությունը, կեռացնենք մետաղի բյուրեղահիդրատի խառնուրդը, մինչև ջուրը հեռանա նմուշից: Եռացնելուց հետո նմուշի զանգվածը նվազեց և դարձավ :
Որքա՞ն է -ի զանգվածային բաժինը սկզբնական խառնուրդում:
Կշռային վերլուծության խնդիրները պարզ ստեխիոմետրիայի խնդիրներ են՝ մի քանի ավել քայլով: Հուսանք՝ հիշում ես, որ ցանկացած ստեխիոմետրիկ հաշվարկ կատարելու համար պետք են հավասարեցված քիմիական ռեակցիայի գործակիցները:
Առաջին հերթին արի վերլուծենք, թե ինչ է կատարվում, երբ եռացնում ենք նմուշը: Մենք հեռացնում ենք ջուրը -ից, որպեսզի առաջանա անջուր և ջրի գոլորշի՝ : Եռացման գործընթացի վերջում մեզ մոտ մնալու է անջուր -ի և -ի խառնուրդ: Հետագա հաշվարկներում կանենք հետևյալ ենթադրությունները․
- Նմուշից պակասած ամբողջ զանգվածը գոլորշիացած
-ն է, քայքայման ընթացքում այլ գործընթացներ տեղի չեն ունեցել: - Ամբողջ ջուրը ստացվել է
-ի դեհիդրատացումից:
Ուշադրություն։ Մենք չգիտենք, թե ինչքան կա խառնուրդում: Այն կարող է լինել ՝ ըստ զանգվածային բաժնի, սակայն դժվար թե դա լինի , քանի որ եռացնելուց ջուր ենք կորցրել:
Կարող ենք դեհիդրատացման ռեակցիան արտահայտել հավասարեցված քիմիական ռեակցիայի հավասարման միջոցով՝
Հիմնվելով վերևի հավասարման վրա՝ ամեն -ից ակնկալում ենք ստանալ : Մենք այս ստեխիոմետրիկ հարաբերությունը կօգտագործենք հաշվարկներում, որպեսզի կորցրած ջրի մոլերը վերածենք սկզբնական նմուշում առկա -ի մոլերի:
Այժմ արի քայլ առ քայլ կատարենք հաշվարկները:
Քայլ . Հաշվենք նմուշի զանգվածի փոփոխությունը
Տաքացման ընթացքում կորցրած ջրի քանակը կարող ենք գտնել՝ հաշվելով նմուշի զանգվածի փոփոխությունը:
Քայլ . Գոլորշացած ջրի զանգվածը վերածենք մոլերի
Կորցրած ջրի քանակը պետք է վերածենք -ի քանակի՝ մոլային հարաբերության միջոցով: Դրա համար անհրաժեշտ է գոլորշիացած ջրի զանգվածը վերածել մոլերի: Դա կարող ենք անել՝ օգտագործելով ջրի մոլեկուլային զանգվածը՝ :
Քայլ . Ջրի մոլերը վերածենք -ի մոլերի
Ջրի մոլերը կարող ենք վերածել -ի մոլերի՝ օգտագործելով հավասարեցված ռեակցիայի մոլային հարաբերությունը:
Քայլ . -ի մոլերը վերածենք գրամների
Քանի որ մենք ցանկանում ենք գտնել -ի զանգվածային բաժինը, ապա պետք է իմանանք -ի զանգվածը սկզբնական նմուշում: -ի մոլերը կարող ենք վերածել զանգվածի՝ օգտագործելով -ի մոլեկուլային զանգվածը:
Քայլ . Հաշվենք -ի զանգվածային բաժինը սկզբնական նմուշում
Զանգվածային բաժինը կարելի է հաշվել՝ օգտագործելով քայլ -ում ստացված զանգվածի և սկզբնական նմուշի զանգվածի հարաբերությունը:
Կարճ ուղի: Մենք կարող էինք նաև -ից քայլերը միացնել մեկ հաշվարկի մեջ (այն պայմանով, որ պետք է առանձնակի ուշադրություն դարձնեինք չափման միավորներին): -ի զանգվածը -ի (որին հաշվարկներում ավելի կարճ կանվանենք «հիդրատ») զանգվածի վերածելու համար կարող ենք լուծել հետևյալ արտահայտությունը․
Սխալների հնարավոր աղբյուրներ
Մենք նոր բարեհաջող կիրառեցինք կշռային (գրավիմետրիկ) վերլուծությունը, խառնուրդի մաքրությունը որոշելու համար, ուռա՜: Այնուամենայնիվ, երբ դու լաբորատորիայում ես, ամեն ինչ չէ, որ այդպես սահուն կընթանա: Կարող են կատարվել հետևյալ սխալները.
- Ստեխիոմետրիայի սխալներ։ Ինչպիսի՞ն է
-ի դեհիդրատացման ռեակցիան չհավասարեցնելը: - Լաբորատոր սխալներ։ Օրինակ՝ բավական ժամանակ չտրամադրել ջրի գոլորշիացմանը կամ մոռանալ կշեռքի վրա զրոյացնել ապակյա տարաների զանգվածը:
Ինչպե՞ս կփոխվեր պատասխանը նշված իրավիճակներում:
Իրավիճակ . Մոռացել ենք հավասարեցնել ռեակցիան:
Այս իրավիճակում Քայլ -ի հաշվարկում կօգտագործեինք սխալ մոլային հարաբերությունը։ Ճիշտ հարաբերություն կիրառելու փոխարեն՝ , կօգտագործեինք հետևյալ հարաբերությունը․ ։ Արդյունքում կկրկնապատկվեր մետաղի բյուրեղահիդրատի մոլերի թիվը, որը հաշվել էինք Քայլ -ում, ինչը նաև կկրկնապատկեր -ի ընդհանուր զանգվածային տոկոսը։ Այսպիսով՝ կգայինք այն եզրակացության, որ մեր նմուշը շատ ավելի բարձր մաքրություն ունի, քան կա իրականում։
Յուրացված գիտելիքի ստուգում։ Որքա՞ն մետաղի բյուրեղահիդրատ (զանգված) կստանայինք իրավիճակ -ում:
Առակս ի՞նչ կցուցանե: Մի քանի անգամ ստուգիր և համոզվիր, որ բոլոր ռեակցիաները ճիշտ են հավասարեցված:
Իրավիճակ . Ժամանակն ավարտվեց, բայց ամբողջ ջուրը չհասցրեց գոլորշիանալ։
Երկրորդ իրավիճակում մենք ամբողջովին չենք դեհիդրատացրել մեր նմուշը: Ցավոք, սա կարող է պատահել բազմաթիվ պատճառներով: Օրինակ՝ մեր ժամանակը կարող է վերջանալ, ջերմությունը կարող է շատ ցածր լինել կամ գուցե սխալմամբ նմուշը տաքացուցիչից վերցնում ենք ավելի շուտ, քան պետք էր: Ինչպե՞ս է դա ազդում մեր հաշվարկների վրա:
Այս իրավիճակում զանգվածի տարբերությունը, որը հաշվեցինք Քայլ -ում, կլինի ավելի փոքր, քան պետք է լինի, հետևաբար Քայլ -ում ավելի քիչ ջրի մոլեր կունենանք: Դրա արդյունքում մեր ստացած -ի զանգվածային բաժինը ավելի ցածր կլինի՝ համեմատած ամբողջովին դեհիդրատացված նմուշի հետ: Ի վերջո, կթերագնահատենք մետաղի բյուրեղահիդրատի մաքրությունը:
Քիմիկոսները սովորաբար փորձում են խուսափել իրավիճակ -ից՝ չորացնելով մինչև հաստատուն զանգված: Սա նշանակում է վերահսկել զանգվածի փոփոխությունը չորացման ընթացքում, մինչև այլևս չնկատես զանգվածի հետագա որևէ փոփոխություն (ինչը կախված է նաև լաբորատոր սարքերի ճշտությունից): Երբ սկսում ես տաքացնել նմուշը, կարող ես սպասել զանգվածի զգալի կորուստի, քանի որ առկա է ջրի կորուստ: Շարունակելով տաքացնել նմուշը՝ զանգվածի փոփոխությունը փոքրանում է, քանի որ նմուշում քիչ ջուր է մնում գոլորշիանալու համար: Ինչ-որ պահի նմուշում այլևս չի լինի բավարար քանակով ջուր՝ զանգվածի զգալի փոփոխություն առաջացնելու համար, այդ իսկ պատճառով չափվող զանգվածը կմնա հաստատուն մի քանի չափումների ընթացքում: Այս ժամանակ կարող ես ենթադրել, որ նմուշդ չոր է:
Լաբորատոր խորհուրդ։ Մակերևույթի մակերեսը կարևոր գործոն է՝ գոլորշիները նմուշից անջատելիս: Ինչքան մեծ լինի մակերևույթի մակերեսը, այնքան գոլորշիացումն ավելի արագ կընթանա: Դու կարող ես մեծացնել նմուշի մակերևույթի մակերեսը՝ հնարավորինս բարակ շերտով տարածելով նմուշդ տաքացվող մակերեսի վրա, կամ պինդ նյութի մեծ կտորները բաժանելով փոքր կտորների, քանի որ խոնավությունը կարող է թակարդվել մեծ կտորների մեջ:
Ամփոփում
Կշռային (գրավիմետրիկ) վերլուծությունը լաբորատոր հետազոտման մեթոդների դաս է, որն օգտագործում է զանգվածի փոփոխությունը հետազոտվող նյութի կոնցենտրացիան հաշվելու նպատակով: Կշռային վերլուծության տեսակներից մեկը շոգիացման կշռաչափությունն է, որը չափում է զանգվածի փոփոխությունը գոլորշիացումից հետո: Դրա օրինակն է խառնուրդի եռացումից հետո զանգվածի փոփոխությունն օգտագործելը՝ մետաղի բյուրեղահիդրատի խառնուրդի քանակը կամ մաքրությունը որոշելու համար: Ահա որոշ օգտակար խորհուրդներ կշռային վերլուծության փորձերի և հաշվարկների համար՝
- Կրկնակի ստուգիր ստեխիոմետրիկ հաշվարկները և համոզվիր, որ ռեակցիան հավասարեցված է:
- Երբ գոլորշիներն անջատում ես նմուշից, համոզվիր, որ այն չորացրել ես մինչև հաստատուն զանգված:
- Միշտ հաշվի առ տարաների զանգվածները:
Կշռային (գրավիմետրիկ) վերլուծության մյուս տեսակի վերաբերյալ ավելին սովորելու համար տե՛ս նստվածքային կշռաչափության մասին այս հոդվածը։
Ուզո՞ւմ ես միանալ խոսակցությանը։
Առայժմ հրապարակումներ չկան։