Հիմնական նյութ
Քիմիա
Դասընթաց․ (Քիմիա) > Բաժին 5
Դաս 3: Սահմանափակող բաղադրիչի ստեխիոմետրիաՀետազոտության գրավիմետրիկ (կշռային) եղանակ: Նստվածքագոյացման գրավիմետրիա
Նստվածքագոյացման գրավիմետրիայի սահմանումը և նստվածքագոյացման գրավիմետրիայի կիրառման օրինակ՝ երկու աղ պարունակող խառնուրդի մաքրության աստիճանը որոշելու համար։
Ինչ է նստվածքային կշռաչափությունը (գրավիմետրիան)
Նստվածքային կշռաչափությունը (գրավիմետրիան) վերլուծական մեթոդ է, որն օգտագործում է նստվածքագոյացման ռեակցիան լույծույթից իոնների անջատման նպատակով։ Քիմիական նյութը, որն ավելացվում է նստվածք առաջացնելու համար, կոչվում է նստեցնող կամ նստվածքագոյացնող նյութ։ Պինդ նստվածքը կարող է առանձնացվել հեղուկ բաղադրիչներից ֆիլտրման միջոցով, և պինդ նյութի զանգվածը կարող է օգտագործվել՝ լուծույթում իոնային միացությունների քանակի կամ կոնցենտրացիայի որոշման համար՝ հավասարեցված քիմիական ռեակցիայի օգնությամբ։ Երբեմն հնարավոր է նկատես, որ նստվածքային կշռաչափությունն անվանում են կշռային վերլուծություն (անալիզ), որը վերլուծական մեթոդների լայն դաս է և ընդգրկում է նստվածքային կշռաչափությունն ու շոգիացման կշռաչափությունը։ Եթե ցանկանում ես ավելի մանրամասն կարդալ կշռային վերլուծության մասին, տես կշռային վերլուծության և շոգիացման կշռաչափության մասին այս հոդվածը։
Այս հոդվածում կանդրադառնանք նստվածքային կշռաչափության միջոցով ջրալույծ իոնային միացության քանակի որոշմանը։ Նաև կքննարկենք մեր փորձի ժամանակ հանդիպող սխալների ընդհանուր աղբյուրները, քանի որ լաբորատորիայում միշտ չէ ամեն ինչ ընթանում այնպես, ինչպես սպասելի է։ Սա մեզ կօգնի լինել ավելի պատրաստված։
Օրինակ՝ start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript և start text, N, a, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript պարունակող խառնուրդի մաքրության որոշումը
Օ՜, ո՛չ։ Մեր, երբեմն, ոչ այնքան օգտակար ասիստենտ Իգորը կրկին խառնել է քիմիական նյութերով շշերը։ (Ի պաշտպանություն նրան նշենք, որ սպիտակ բյուրեղային պինդ շատ նյութեր ունեն նույն տեսքը: Ահա, թե ինչու են կարևոր պիտակները):
Ձախորդության հետևանքով ունենք 0, comma, 7209, start text, գ, end text խորհրդավոր խառնուրդ, որը պարունակում է start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript և start text, N, a, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript։ Անհրաժեշտ է պարզել յուրաքանչյուր միացության հարաբերական քանակը խառնուրդում, որն ամբողջությամբ լուծվել է ջրում։ Դրա համար ավելացնում ենք նստվածքագոյացնող նյութի ավելցուկ՝ արծաթի(I) նիտրատ՝ start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis, և հետևում նստվածքի՝ start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, պ, right parenthesis-ի գոյացմանը։ Երբ նստվածքը ֆիլտրվում և չորացվում է, հաշվում ենք պինդ նյութի զանգվածը, որը կազմում է 1, comma, 032, start text, գ, end text։
Որքա՞ն է start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript-ի զանգվածային բաժինը սկզբնական խառնուրդում։
Յուրաքանչյուր կշռային վերլուծության հաշվարկ ընդամենը որոշ լրացուցիչ գործողություններ պարունակող ստեխիոմետրիկ խնդիր է։ Ըստ այդմ, սկսենք քիմիական ռեակցիայի հավասարեցումից։ Այստեղ մեզ հետաքրքրում է start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis-ի և start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis-ի միջև ընթացող նստվածքագոյացման ռեակցիան՝ start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, պ, right parenthesis-ի առաջացումով, երբ start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis-ն ավելցուկով է։
Հավանաբար հիշում ես, որ նստվածքագոյացման ռեակցիաները փոխանակման ռեակցիայի տարատեսակ են։ Ուստի կարող ենք կանխորոշել ռեակցիայի վերջանյութերը՝ ելանյութերի անիոնները (կամ կատիոնները) փոխանակելով։ Անհրաժեշտության դեպքում պետք է ստուգել լուծելիության կանոնները, և հետո հավասարեցնել ռեակցիան։ Այս խնդրում մեզ արդեն տրված է նստվածքի ինքնությունը՝ start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, պ, right parenthesis։ Սա նշանակում է, որ մնաց որոշել մյուս վերջանյութը՝ start text, M, g, left parenthesis, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, right parenthesis, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis-ն, և համոզվել, որ ռեակցիան հավասարեցված է։ Արդյունքում ստացված հավասարեցված քիմիական ռեակցիան է․
Հավասարումից երևում է, որ յուրաքանչյուր 1, start text, մ, ո, լ, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis-ից, որը ցանկանում ենք հաշվել, կստանանք 2, start text, մ, ո, լ, space, A, g, C, l, end text, left parenthesis, պ, right parenthesis՝ մեր նստվածքը։ Այս մոլային հարաբերությունը կօգտագործենք, որպեսզի փոխակերպենք start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, պ, right parenthesis-ի մոլերը start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis-ի մոլերի։ Ընթացքում նաև կանենք հետևյալ ենթադրությունները.
- Ողջ նստվածքը start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, պ, right parenthesis-ն է։ Կարիք չկա մտածելու start text, N, a, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript-ից ձևավորված որևէ նստվածքի մասին։
- Ողջ start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis-ը փոխազդել է՝ առաջացնելով start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, պ, right parenthesis։ Ստեխիոմետրիկ տեսանկյունից պետք է համոզվենք, որ ավելացված նստվածքագոյացնող նյութը՝ start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis-ն, ավելցուկով է, որպեսզի start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis-ի ողջ start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis-ը փոխազդի։
Այժմ անցնենք հաշվարկներին քայլ առ քայլ։
Քայլ 1․ Փոխարկենք նստվածքի՝ start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, պ, right parenthesis-ի զանգվածը մոլերի
Քանի որ ընդունում ենք, որ նստվածքն ամբողջությամբ կազմված է start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, պ, right parenthesis-ից, ապա կարող ենք օգտագործել start text, A, g, C, l, end text-ի մոլեկուլային զանգվածը՝ նստվածքի զանգվածը մոլերի փոխարկելու համար։
Քայլ 2․ Փոխակերպենք նստվածքի մոլերը start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript-ի մոլերի
Նստվածքի՝ start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, պ, right parenthesis-ի, մոլերը կարող ենք փոխակերպել start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis-ի մոլերի՝ օգտագործելով հավասարեցված ռեակցիայի մոլային հարաբերությունը։
Քայլ 3․ Վերածենք start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript-ի մոլերը զանգվածի՝ գրամներով
Քանի որ հարկավոր է հաշվել start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript-ի զանգվածային բաժինը սկզբնական խառնուրդում, ապա անհրաժեշտ է start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript-ի մոլերի վերածել գրամների՝ մոլեկուլային զանգվածի օգտագործմամբ։
Քայլ 4․ Հաշվենք start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript-ի զանգվածային բաժինը սկզբնական խառնուրդում
Սկզբնական խառնուրդում start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript-ի զանգվածային բաժինը կարող ենք հաշվել Քայլ 3-ում ստացած start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript-ի զանգվածը հարաբերելով խառնուրդի զանգվածին։
Կարճ ուղի․Կարող ենք նաև կատարել Քայլ 1-ից 3-ը մեկ հաշվարկով, սակայն պետք է ուշադիր ստուգել միավորները, որպեսզի համոզվենք, որ կրճատումները ճշգրիտ են կատարվել.
space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, start text, Ք, ա, յ, լ, space, 1, colon, end text, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, start text, Ք, ա, յ, լ, space, 2, colon, end text, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, start text, Ք, ա, յ, լ, space, 3, colon, end text
space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, start text, space, A, g, C, l, negative, ի, space, մ, ո, լ, ի, space, հ, ա, շ, վ, ա, ր, կ, end text, space, space, space, space, start text, մ, ո, լ, ա, յ, ի, ն, space, հ, ա, ր, ա, բ, ե, ր, ո, ւ, թ, յ, ա, ն, space, օ, գ, տ, ա, գ, ո, ր, ծ, ո, ւ, մ, end text, start text, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, minus, ի, զ, ա, ն, գ, վ, ա, ծ, ի, հ, ա, շ, վ, ա, ր, կ, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space
Սխալների հնարավոր աղբյուրներ
Այժմ արդեն գիտենք, թե ինչպես օգտագործել ստեխիոմետրիան նստվածքային կշռաչափության փորձի արդյունքները վերլուծելու համար։ Եթե կատարել ես կշռաչափական վերլուծություն լաբորատորիայում, այնուամենայնիվ, հնարավոր է տեսնես, որ կան տարբեր գործոններ, որոնք կարող են ազդել փորձիդ արդյունքների ճշգրտության վրա (հետևաբար նաև քո հաշվարկների վրա)։ Որոշ տարածված բարդություններ ընդգրկում են․
- Լաբորատոր սխալներ, օրինակ՝ նստվածքի ոչ լրիվ չորացումը
- Ստեխիոմետրկ սխալներ, ինչպիսիք են նստվածքագոյացման ռեակցիայի հավասարեցված չլինելը կամ start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis-ի ավելացումը ոչ ավելցուկով
Ի՞նչ կլինի մեր արդյունենքների հետ վերը նշված իրավիճակներում։
Իրավիճակ 1․ Նստվածքը լիովին չորացված չէ
Հնարավոր է, որ քո ժամանակը լաբորատորիայում սպառվել էր, կամ վակուումային ֆիլտրը չէր ստեղծել բավարար վակուում։ Իրավիճակը, ինչևէ, չի թեթևացնում նաև այն, որ ջուրն, ի տարբերություն օրգանական լուծիչների, հայտնի է լուծույթից լրիվ անջատման մեծ դժվարությամբ, քանի որ այն ունի համեմատաբար բարձր եռման կետ և ջրածնային կապեր առաջացնելու ունակություն: Վերլուծենք, թե ինչպես մնացորդային ջուրը կազդի մեր հաշվարկների վրա։
Եթե մեր նստվածքը լիովին չի չորացել, կշռելիս կստանանք start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, պ, right parenthesis-ի ավելի մեծ զանգված, քան կա իրականում (քանի որ կշռում ենք start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, պ, right parenthesis-ի զանգվածը, գումարած մնացորդային ջուրը)։ start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, պ, right parenthesis-ի ավելի մեծ զանգվածից կհետևի Քայլ 1-ում start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, պ, right parenthesis-ի ավելի շատ մոլերի ստացումը, որը կվերափոխվի start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, պ, right parenthesis-ի առավել շատ մոլերի խառնուրդում։ Վերջին փուլում կհասնենք նրան, որ start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, պ, right parenthesis-ի զանգվածային բաժինը կստանանք ավելին, քան կա իրականում։
Լաբորատոր խորհուրդ․ Եթե ունես ժամանակ՝ միակ ճանապարհը ստուգելու ջրի առկայությունը նմուշում, զանգվածի վերստուգումն է մի քանի անգամյա չորացման գործընթացի վերջում՝ համոզվելու համար, որ ավելի երկար չորացնելիս զանգվածը չի փոխվի։ Սա կոչվում է չորացում մինչև հաստատուն զանգված։ Անգամ եթե դա չի երաշխավորում, որ քո նմուշը լիովին չոր է, միևնույն է այն, անկասկած, օգնում է։ Կարող ես նաև խառնել քո նմուշը չորացման գործընթացի ընթացքում ՝ կուտակումները վերացնելու և մակերևույթի մակերեսը մեծացնելու համար։ Համոզվիր, որ ֆիլտրի թուղթը պատռված չէ։
Իրավիճակ 2․ Մոռացել ենք հավասարեցնել ռեակցիան
Հիշո՞ւմ ես՝ ավելի վաղ նշեցինք, որ կշռաչափական վերլուծությունը ընդամենը ստեխիոմետրիկ խնդրի տեսակ է։ Դա նշանակում է, որ չհավասարեցված ռեակցիայով աշխատելը կարող է խառնել մեր հաշվարկները։ Այս դեպքի համար կօգտագործենք հետևյալ չհավասարեցված ռեակցիայի ստեխիոմետրիկ գործակիցները՝
Այս հավասարումը ցույց է տալիս (ոչ ճիշտ, իհարկե), որ մեր ստացած յուրաքանչյուր մոլ start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, պ, right parenthesis-ի համար կարող ենք եզրակացնել, որ սկզբնական խառնուրդում start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript-ը եղել է 1 մոլ։ Երբ մենք օգտագործում ենք ստեխիոմետրիկ հարաբերությունը start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript-ի զանգվածը հաշվելու համար, ստանում ենք ՝
Հաշվարկը ցույց է տալիս, որ start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript-ի զանգվածը մեր խառնուրդում կազմում է ճիշտ քանակի կրկնապատիկը։ Դրա արդյունքում start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript-ի զանգվածային բաժինը կավելանա 2 անգամ։
Իրավիճակ 3․ start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis-ի ոչ ավելցուկով ավելացում
Վերջին իրավիճակում մեզ հետաքրքրում էր, թե ինչ կլինի, եթե start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis-ն ավելցուկով չավելացնենք։ Սա խնդիր կստեղծի, քանի որ լուծույթում կունենանք չռեակցած start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript իոններ։ Նշանակում է, որ start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, պ, right parenthesis-ի զանգվածը այլևս չի հանդիսանա սկզբնական խառնուրդում առկա start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript-ի զանգվածի համար չափման չափանիշ, քանի որ հաշվի չենք առնի լուծույթում դեռևս առկա start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript իոնների քանակը։ Արդյունքում, կստանանք start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript-ի ավելի փոքր զանգվածային բաժին սկզբնական խառնուրդում։
Խնդրին առնչվող և, հավանաբար, առավել կարևոր հարցը, որին պետք է պատասխանենք հետևյալն է․
Ինչպե՞ս վստահ լինել, որ ավելացվող start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis-ն ավելցուկային է։
Այս հարցին պատասխանելով՝ կարող էինք շատ վստահ լինել մեր հաշվարկների մեջ։ Այս խնդրում.
- Ունենք 0, comma, 7209, start text, գ, end text խառնուրդ, որը պարունակում է որոշակի տոկոսով start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript։
- Հավասարեցված ռեակցիայից գիտենք նաև, որ start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript-ի յուրաքանչյուր մոլի համար կպահանջվի նվազագույնը 2 մոլ start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis։
Նորմալ է, եթե մենք ունենք start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis-ի ավելցուկ, քանզի երբ ողջ start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript-ը փոխազդի, start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript-ի մնացած քանակն ուղղակի կմնա լուծույթում, որը հետագայում կարող է ֆիլտրվել։
Եթե չգիտենք, թե քանի մոլ start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript է առկա սկզբնական խառնուրդում, ապա ինչպե՞ս հաշվել start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript-ի մոլերի քանակը, որն անհրաժեշտ է ավելացնել։ Մենք գիտենք, որ ինչքան շատ մոլ start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript ունենք սկզբնական խառնուրդում,
այնքան շատ մոլ start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript է անհրաժեշտ։ Բարեբախտաբար, ունենք բավականին շատ տեղեկատվություն պատրաստվելու վատագույն իրավիճակին, որն է մեր խառնուրդի 100, percent, space, minus, ա, ն, ո, ց, start text, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript լինելը։ Դա start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript-ի առավելագույն քանակն է, որը կարող ենք ունենալ, ինչը նշանակում է, որ այս դեպքում կարիք կունենանք առավելագույն քանակով start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript-ի։
Մի պահ պատկերացնենք, թե ունենք 100, percent, start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript։ Քանի՞ մոլ start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript կպահանջվի։ Սա մեկ այլ ստեխիոմետրիկ խնդիր է։ Կարող ենք հաշվել start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript-ի մոլերի քանակը՝ փոխարկելով նմուշի զանգվածը start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript-ի մոլերի՝ մոլեկուլային զանգվածի օգնությամբ, այնուհետև փոխարկել այն start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript-ի մոլերի՝ օգտագործելով մոլային հարաբերությունը․
Այս արդյունքը ցույց է տալիս, որ նույնիսկ չիմանալով, թե ինչքան start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript ունենք սկզբնական խառնուրդում, եթե ավելացնենք գոնե 1, comma, 514, dot, 10, start superscript, minus, 2, end superscript, start text, մ, ո, լ, space, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, պետք է որ լավ ելք ունենանք։
Ամփոփում
Նստվածքային կշռաչափությունը (գրավիմետրիան) վերլուծական մեթոդ է, որն օգտագործում է նստվածքագոյացման ռեակցիան՝ իոնական միացության քանակը կամ կոնցետրացիան հաշվելու համար։ Օրինակ՝ կարող ենք ավելացնել start text, A, g, end text, start superscript, plus, end superscript պարունակող լուծույթ՝ հալոգենիդ իոնի, օրինակ՝ start text, B, r, end text, start superscript, minus, end superscript, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis-ի քանակը հաշվելու համար։ Որոշ օգտակար խորհուրդներ ՝ նստվածքային կշռաչափության փորձերի և հաշվարկների իրականացման համար․
- Վերստուգիր ստեխիոմետրիան և համոզվիր, որ ռեակցիան հավասարեցված է։
- Համոզվիր, որ նստվածքը չորացված է մինչև կայուն զանգված։
- Ավելացրու նստվածքագոյացնող նյութի ավելցուկ։
Հաճույքի համար
Ենթադրենք՝ սկսել ենք 0, comma, 4015, start text, գ, end text start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript-ի և start text, N, a, C, l, end text-ի խառնուրդով։ Ավելացնում ենք start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis-ի ավելցուկային քանակ և տեսնում, որ ունենք 1, comma, 032, start text, գ, end text նստվածք՝ start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, պ, right parenthesis։
Քանի՞ մոլ start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript և start text, N, a, C, l, end text ունեինք սկզբնական խառնուրդում։
Պատասխանը ներկայացրու 4 իմաստալից թվանշաններով։
Ուզո՞ւմ ես միանալ խոսակցությանը։
Առայժմ հրապարակումներ չկան։