Fő tartalom

Kémia

Tantárgy/kurzus: Kémia > 2. témakör

3. lecke: A meghatározó reagens mennyisége

Gravimetriás analízis és kicsapásos gravimetria

A kicsapásos gravimetria definíciója, kidolgozott feladat, ahol két sóból álló keverék tisztaságát kicsapásos gravimetriával határozzuk meg.

Mit jelent a kicsapásos gravimetria?

A kicsapásos gravimetria olyan analitikai módszer, amely kicsapási reakció segítségével választja el a vizsgálandó ionokat az oldattól. Azt a vegyületet, amelyet azért adunk az oldathoz, hogy leváljon a csapadék, kicsapó reagensnek vagy lecsapószernek nevezzük. A szilárd csapadékot szűréssel választhatjuk el a megmaradt folyadéktól, és az így kapott csapadék tömegét felhasználva a rendezett egyenlet segítségével ki tudjuk számolni az oldatban lévő ionvegyületek mennyiségét vagy koncentrációját. A kicsapásos gravimetriát néha egyszerűen csak gravimetriás elemzésként emlegetik, bár ez az analitikai módszerek egy tágabb csoportjára utal, melybe a kicsapásos és az elpárologtatásos gravimetria is tartozik. Ha szeretnél többet olvasni a gravimetriás elemzésről, nézd meg ezt a leckét a gravimetriás elemzésről és elpárologtatásos gravimetriáról.

[Mik azok a csapadékképződési reakciók?]

Ebben a tananyagban megoldunk egy olyan feladatot, melyben egy vízben oldott ionvegyület mennyiségét határozzuk meg a kicsapásos gravimetria segítségével. Szó lesz az esetlegesen előforduló gyakori hibaforrásokról is, mert a laborban néha nem úgy mennek a dolgok, ahogy terveztük, és egy kis felkészülés jól jöhet!

Oldott ezüstsók, mint például az ezüst(I)-nitrát, használhatók lecsapószerként ahhoz, hogy meghatározzuk egy mintában előforduló halogenidionok mennyiségét. A csapadék tömege a halogenidionok oldatbeli koncentrációját adja meg, míg a csapadék színe a különböző ezüstsók megkülönböztetését is lehetővé teszi. Ezen a képen különböző ezüstsókat tartalmazó kémcsövek láthatóak: sárgás színű start text, A, g, I, end text (a bal oldalon), halványsárga színű start text, A, g, B, r, end text (középen) és fehér színű start text, A, g, C, l, end text (a jobb oldalon). Ezüst-halogenid csapadékokról készített kép, Cychr; Wikipedia, CC BY 3,0

Mintafeladat: start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript-start text, N, a, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript porkeverék összetételének meghatározása

Jaj, ne! Az a haszontalan laboráns, Igor, megint összekeverte a vegyszeresüvegeket. (Védelmében szólva, a fehér, kristályos porok ránézésre könnyen összetéveszthetők, éppen ezért fontos elolvasni a címkéket!)

Balszerencsénknek köszönhetően 0, comma, 7209, start text, g, end text ismeretlen összetételű porkeverékünk van, amely start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript-ot és start text, N, a, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript-ot tartalmaz. Azt szeretnénk megállapítani, hogy mennyi a két vegyület egymáshoz viszonyított aránya a porkeverékben, amelyet teljesen feloldottunk vízben. Feleslegben adtunk hozzá ezüst(I)-nitrát lecsapószert, start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis-ot, és start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, z, right parenthesis csapadék képződését tapasztaltuk. Miután a csapadékot leszűrtük és megszárítottuk, a szilárd anyag tömegét 1, comma, 032, start text, g, end text-nak mértük.

Az eredeti keverék hány tömegszázalék start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript-ot tartalmaz?

Bármely gravimetriás elemzési számítás igazából csak sztöchiometriai feladat néhány plusz lépéssel. Mivel ez sztöchiometriai feladat, a reakcióegyenlet rendezésével kell majd kezdenünk. Ebben az esetben a start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis és az start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis közötti kicsapási reakció érdekel minket, amely során start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, z, right parenthesis keletkezik, ha az start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis-ot feleslegben feleslegben alkalmazzuk.

[Mi is az a sztöchiometria? ]

Ahogy már említettük, a csapadékképződési reakciók tulajdonképpen kicserélődési reakciók, így a termékeket megkaphatjuk a kiindulási anyagok anionjainak (vagy kationjainak) felcserélésével. Amennyiben szükséges, ellenőrizzük az oldhatósági szabályokat, majd rendezzük az egyenletet. Ebben a feladatban a csapadék, az start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, z, right parenthesis már adott volt. Ez azt jelenti, hogy nekünk már csak a másik terméket, a start text, M, g, left parenthesis, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, right parenthesis, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis-ot kell felírnunk, és ellenőriznünk kell, hogy az egyenlet jól van-e rendezve. A rendezett reakcióegyenlet a következő:

start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, plus, 2, start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, right arrow, 2, start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, z, right parenthesis, plus, start text, M, g, left parenthesis, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, right parenthesis, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis

[Várjunk csak, hogyan is jutottunk ehhez az egyenlethez?]

A rendezett egyenlet megadja, hogy 1, start text, m, o, with, \', on top, l, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis-ból, amelynek a mennyiségét szeretnénk meghatározni, 2, start text, m, o, with, \', on top, l, space, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, z, right parenthesis képződését várhatjuk, ez a képződő csapadék. Ezt a mólarányt felhasználva az start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, z, right parenthesis anyagmennyiségéből kiszámíthatjuk a start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis anyagmennyiségét. Eközben a következőket feltételezzük:

A csapadék teljes mennyisége start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, z, right parenthesis. Nem kell aggódnunk amiatt, hogy a start text, N, a, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript csapadékot képezne.
Az összes start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis elreagált, hogy start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, z, right parenthesis-t képezzen. A sztöchiometria felől közelítve: biztosnak kell lennünk abban, hogy feleslegben adagoljuk az start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis lecsapószert, hogy a start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis összes start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis-ja elreagáljon.

Most nézzük végig a számítást lépésről lépésre.

Első lépés: az start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, z, right parenthesis csapadék tömegéből kiszámoljuk annak anyagmennyiségét

Mivel feltételezzük, hogy a csapadék teljes tömegét az start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, z, right parenthesis adja, az start text, A, g, C, l, end text moláris tömegének segítségével átszámolhatjuk a csapadék tömegét anyagmennyiséggé.

$\text {AgCl}(sz) \text{ anyagmennyisége} =1{,}032\,\cancel{\text {g AgCl}} \cdot \dfrac{1\,\text{mol AgCl}}{143{,}32\,\cancel{\text{g AgCl}}}=0{,}007201\,\text{mol AgCl}=7{,}201 \cdot 10^{-3}\,\text{mol AgCl}$ start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, z, right parenthesis, start text, space, a, n, y, a, g, m, e, n, n, y, i, s, e, with, \', on top, g, e, end text, equals, 1, comma, 032, start cancel, start text, g, space, A, g, C, l, end text, end cancel, dot, start fraction, 1, start text, m, o, l, space, A, g, C, l, end text, divided by, 143, comma, 32, start cancel, start text, g, space, A, g, C, l, end text, end cancel, end fraction, equals, 0, comma, 007201, start text, m, o, l, space, A, g, C, l, end text, equals, 7, comma, 201, dot, 10, start superscript, minus, 3, end superscript, start text, m, o, l, space, A, g, C, l, end text

Második lépés: a csapadék anyagmennyisége alapján meghatározzuk a start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript anyagmennyiségét

Ismerve az start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, z, right parenthesis csapadék anyagmennyiségét, meghatározhatjuk a start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis anyagmennyiségét a rendezett egyenlet mólarányának segítségével.

$\text{MgCl}_2(aq) \text{ anyagmennyisége}=7{,}201\cdot 10^{-3} \,\cancel{\text{mol AgCl}} \cdot \dfrac{1\,\text{mol MgCl}_2}{2\,\cancel{\text{mol AgCl}}}=3{,}600 \cdot 10^{-3} \,\text{mol MgCl}_2$ start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, start text, space, a, n, y, a, g, m, e, n, n, y, i, s, e, with, \', on top, g, e, end text, equals, 7, comma, 201, dot, 10, start superscript, minus, 3, end superscript, start cancel, start text, m, o, l, space, A, g, C, l, end text, end cancel, dot, start fraction, 1, start text, m, o, l, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, divided by, 2, start cancel, start text, m, o, l, space, A, g, C, l, end text, end cancel, end fraction, equals, 3, comma, 600, dot, 10, start superscript, minus, 3, end superscript, start text, m, o, l, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript

Harmadik lépés: a start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript anyagmennyiségéből kiszámoljuk annak tömegét

Mivel az eredeti minta start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript tömegszázalékos összetételét szeretnénk meghatározni, az start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript anyagmennyiségéből a molekulatömeg felhasználásával ki kell számolnunk annak tömegét.

start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, space, t, o, with, \", on top, m, e, g, e, end text, equals, 3, comma, 600, dot, 10, start superscript, minus, 3, end superscript, start cancel, start text, m, o, l, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, end cancel, dot, start fraction, 95, comma, 20, start text, g, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, divided by, 1, start cancel, start text, m, o, l, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, end cancel, end fraction, equals, 0, comma, 3427, start text, g, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript

Negyedik lépés: meghatározzuk a start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript tömegszázalékos mennyiségét a kiindulási porkeverékben

A kiindulási keverékben a start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript tömegszázalékos mennyisége meghatározható a harmadik lépésben meghatározott start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript tömegének és a minta tömegének arányából.

$\text{MgCl}_2 \text{ tömegszázaléka}= \dfrac{0{,}3427 \,\text{g MgCl}_2}{0{,}7209\,\text{g minta}} \cdot 100\% =47{,}54\% \,\text{MgCl}_2\,\text{a mintában}~~~~~~\text{(Köszi Igor!)}$ start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, space, t, o, with, \", on top, m, e, g, s, z, a, with, \', on top, z, a, l, e, with, \', on top, k, a, end text, equals, start fraction, 0, comma, 3427, start text, g, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, divided by, 0, comma, 7209, start text, g, space, m, i, n, t, a, end text, end fraction, dot, 100, percent, equals, 47, comma, 54, percent, start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, a, space, m, i, n, t, a, with, \', on top, b, a, n, end text, space, space, space, space, space, space, start text, left parenthesis, K, o, with, \", on top, s, z, i, space, I, g, o, r, !, right parenthesis, end text

Gyorsabb megoldás: az első, második és harmadik lépést egyetlen lépésben is felírhatjuk, amennyiben ügyelünk a mértékegységekre; ha minden kiesik, ami nem kell, akkor valószínűleg jól írtuk fel.

$\text {MgCl}_2 \text { tömege}=\underbrace{1{,}032\,\cancel{\text {g AgCl}} \cdot \dfrac{1\,\cancel{\text{mol AgCl}}}{143{,}32\,\cancel{\text{g AgCl}}}} \cdot \underbrace{\dfrac{1\,\cancel{\text{mol MgCl}_2}}{2\,\cancel{\text{mol AgCl}}}} \cdot \underbrace{\dfrac{95{,}20 \,\cancel{\text{g MgCl}_2}}{1\,\cancel{\text{mol MgCl}_2}}}=0{,}3427\,\text{g MgCl}_2$ start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, space, t, o, with, \", on top, m, e, g, e, end text, equals, start underbrace, 1, comma, 032, start cancel, start text, g, space, A, g, C, l, end text, end cancel, dot, start fraction, 1, start cancel, start text, m, o, l, space, A, g, C, l, end text, end cancel, divided by, 143, comma, 32, start cancel, start text, g, space, A, g, C, l, end text, end cancel, end fraction, end underbrace, dot, start underbrace, start fraction, 1, start cancel, start text, m, o, l, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, end cancel, divided by, 2, start cancel, start text, m, o, l, space, A, g, C, l, end text, end cancel, end fraction, end underbrace, dot, start underbrace, start fraction, 95, comma, 20, start cancel, start text, g, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, end cancel, divided by, 1, start cancel, start text, m, o, l, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, end cancel, end fraction, end underbrace, equals, 0, comma, 3427, start text, g, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript

$~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~\text{Első lépés:} ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~\text{Második lépés:} ~~~~~~~~~~\text{Harmadik lépés:}$ 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, E, l, s, o, with, \H, on top, space, l, e, with, \', on top, p, e, with, \', on top, s, 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, start text, M, a, with, \', on top, s, o, d, i, k, space, l, e, with, \', on top, p, e, with, \', on top, s, colon, end text, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, start text, H, a, r, m, a, d, i, k, space, l, e, with, \', on top, p, e, with, \', on top, s, colon, end text
$~~~~~\text{AgCl anyagmennyiségének meghatározása}~~~~~~\text{mólarány felírása}~~~~~~\text{MgCl}_2 \text{ tömegének meghatározása}~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~$ space, space, space, space, space, start text, A, g, C, l, space, a, n, y, a, g, m, e, n, n, y, i, s, e, with, \', on top, g, e, with, \', on top, n, e, k, space, m, e, g, h, a, t, a, with, \', on top, r, o, z, a, with, \', on top, s, a, end text, space, space, space, space, space, space, start text, m, o, with, \', on top, l, a, r, a, with, \', on top, n, y, space, f, e, l, ı, with, \', on top, r, a, with, \', on top, s, a, end text, space, space, space, space, space, space, start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, space, t, o, with, \", on top, m, e, g, e, with, \', on top, n, e, k, space, m, e, g, h, a, t, a, with, \', on top, r, o, z, a, with, \', on top, s, a, 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

Lehetséges hibaforrások

Most már tudjuk, hogy hogyan használjuk a sztöchiometriai ismereteinket a kicsapásos gravimetriás kísérletek eredményeinek értelmezéséhez. Azonban amikor laborban végzel gravimetriás kísérleteket, azt tapasztalhatod, hogy különböző tényezők befolyásolhatják a kísérleted eredményeit (és így a számításaidat is). Néhány nehézség, amivel találkozhatsz:

Kísérleti hibák, például amikor nem várjuk meg, hogy a csapadék teljesen megszáradjon.
Sztöchiometriai hibák, mint amikor például a csapadékképződési reakció egyenletét rendezetlenül hagyjuk, vagy az start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis-ot nem feleslegben adagoljuk.

Mi történne az előző kérdésre adott válaszunkkal a fenti esetekben?

Első lehetőség: a csapadék nem teljesen száraz

Lehet, hogy a laborgyakorlat során kifutottál az időből, vagy a vákuum-szűrőrendszer összeszerelése nem volt tökéletes, és így nem keletkezett kellően erős vákuum. Valószínűleg az sem segít, hogy a vizet a szerves oldószerekkel ellentétben közismerten nehéz teljes egészében eltávolítani a mintából, mivel a víz forráspontja viszonylag magas, és amikor csak lehet, hidrogénkötést alakít ki. Nézzük végig, hogy a visszamaradt víz hogyan befolyásolhatja a számításainkat.

Amennyiben a csapadék nem teljesen száraz, amikor megmérjük a tömegét, azt hisszük majd, hogy az start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, z, right parenthesis tömege nagyobb, mint amennyi valójában (mivel az start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, z, right parenthesis és a visszamaradt víz együttes tömegét mérjük). Az start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, z, right parenthesis nagyobb tömege azt eredményezi, hogy az első lépésben több mól start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, z, right parenthesis-ot számolunk, aminek segítségével több mól start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, s, z, right parenthesis-t kapunk a keverékre. Így az utolsó lépésben azt kapjuk, hogy a start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, s, z, right parenthesis tömegszázalékos aránya nagyobb, mint amennyi valójában.

Gyakorlati tanács: ha van időd, a szárítási folyamat végén többszöri méréssel megbizonyosodhatsz arról, hogy a minta tömege már nem változik tovább. Ezt állandó tömegig történő szárításnak nevezzük, és ugyan ez nem biztosítja, hogy a mintád teljes egészében száraz legyen, de biztosan segít! A szárítási folyamat alatt akár meg is keverheted a mintádat, hogy összetörd a nagyobb darabokat, és ezzel is növeld a minta felületét. Ugyanakkor vigyázz arra, hogy nehogy kilyukaszd a szűrőpapírt!

Második lehetőség: elfelejtettük rendezni az egyenletet!

Emlékszel arra, amit korábban mondtunk, hogy a gravimetriás elemzés tulajdonképpen csak egy sztöchiometriai feladat? Ez azt jelenti, hogy egy helytelenül rendezett egyenlet igencsak elronthatja a számolásainkat. Megnézzük, mi lesz, ha az alábbi rendezetlen egyenlet sztöchiometriai együtthatóit használjuk:

start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, plus, start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, right arrow, start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, z, right parenthesis, plus, start text, M, g, left parenthesis, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, right parenthesis, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, left parenthesis, start text, start color #e84d39, V, i, g, y, a, with, \', on top, z, a, t, end color #e84d39, colon, space, R, e, n, d, e, z, e, t, l, e, n, end text, !, right parenthesis

Ez az egyenlet (helytelenül!) azt adja meg, hogy 1 mol start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, z, right parenthesis az eredeti porkeverék 1 mol start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript-jából keletkezett. Ha ezt az arányt használjuk a start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript tömegének meghatározásához, a következőt kapjuk:

\text{MgCl}_2 \text{ tömege}=1{,}032\,\cancel{\text {g AgCl}} \cdot \dfrac{1\,\cancel{\text{mol AgCl}}}{143{,}32\,\cancel{\text{g AgCl}}} \cdot \underbrace{\dfrac{1\,\cancel{\text{mol MgCl}_2}}{\tealD{1}\,\cancel{\text{mol AgCl}}}} \cdot \dfrac{95{,}20 \,\cancel{\text{g MgCl}_2}}{1\,\cancel{\text{mol MgCl}_2}}=0{,}6854\,\text{g MgCl}_2

start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, space, t, o, with, \", on top, m, e, g, e, end text, equals, 1, comma, 032, start cancel, start text, g, space, A, g, C, l, end text, end cancel, dot, start fraction, 1, start cancel, start text, m, o, l, space, A, g, C, l, end text, end cancel, divided by, 143, comma, 32, start cancel, start text, g, space, A, g, C, l, end text, end cancel, end fraction, dot, start underbrace, start fraction, 1, start cancel, start text, m, o, l, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, end cancel, divided by, start color #01a995, 1, end color #01a995, start cancel, start text, m, o, l, space, A, g, C, l, end text, end cancel, end fraction, end underbrace, dot, start fraction, 95, comma, 20, start cancel, start text, g, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, end cancel, divided by, 1, start cancel, start text, m, o, l, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, end cancel, end fraction, equals, 0, comma, 6854, start text, g, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~\tealD{\text{helytelen mólarány!}}~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

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, 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 color #01a995, start text, h, e, l, y, t, e, l, e, n, space, m, o, with, \', on top, l, a, r, a, with, \', on top, n, y, !, end text, end color #01a995, 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

Ezzel tehát az számoltuk ki, hogy a start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript tömege a mintánkban kétszerese a helyes mennyiségnek! Így a start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript tömegszázalékát túl fogjuk becsülni, méghozzá kétszeres szorzóval:

$\text{MgCl}_2 \text{ tömegszázaléka}= \dfrac{0{,}6854 \,\text{g MgCl}_2}{0{,}7209\,\text{g minta}} \cdot 100\% =95{,}08\% \,\text{MgCl}_2\,\text{a mintában}~~~(\text{a 47,54%-hoz képest!!})$

Harmadik lehetőség: nem adagoltuk feleslegben az start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis-ot

Az utolsó esetben feltehetjük azt a kérdést, hogy mi történne, ha az start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis-ot nem adagolnánk feleslegben. Azt tudjuk, hogy ez nem vezetne helyes megoldáshoz, mivel az start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis feleslege nélkül elreagálatlan start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript maradna az oldatban. Ez azt jelenti, hogy az start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, z, right parenthesis tömege az oldatban már nem adna támpontot az eredeti keverék start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript-tartalmának kiszámításához, mivel így nem számolnánk az oldatban maradt start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript-al. Így alábecsüljük az eredeti keverék start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript tömegszázalékát.

Ehhez kapcsolódó, talán még fontosabb kérdés, amelyre válaszolnunk kell:

Hogyan lehetünk biztosak abban, hogy az start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis-ot feleslegben adagoljuk?

Amennyiben erre a kérdésre tudnánk a választ, biztosak lehetnénk a számításainkban. Ebben a feladatban:

van 0, comma, 7209, start text, g, end text porkeverék, amely egy bizonyos tömegszázalékban start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript-ot tartalmaz;
a rendezett egyenletből azt is tudjuk, hogy 1 mol start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript-hoz legalább 2 mol start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis szükséges.

Nincs azzal semmi gond, ha van valamennyi start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis feleslegben, amennyiben az összes start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript elreagált. A maradék start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript egyszerűen az oldatban marad, és szűréssel el tudjuk távolítani.

Hogyan határozzuk meg, hogy mennyi start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript-ot kell adnunk az oldathoz, amennyiben nem tudjuk a porkeverék pontos start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript-tartalmát? Azt tudjuk, hogy minél több start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript van a porkeverékben, annál több start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript-ra van szükségünk. Szerencsére eleget tudunk ahhoz, hogy felkészülhessünk a legrosszabb esetre, amikor is a keverékünk 100, percent, start text, negative, b, a, n, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript-ból áll. Ebben az esetben lehet a legtöbb start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript a keverékben, ami azt jelenti, hogy ekkor van szükségünk a legtöbb start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript-ra.

Tegyük fel, hogy a keverék 100, percent, start text, negative, b, a, n, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript-ból áll. Hány mól start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript szükséges? Ez megint csak egy sztöchiometriai feladat. Az start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript anyagmennyiségét úgy tudjuk meghatározni, hogy a minta tömegét átszámoljuk a start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript anyagmennyiségévé a molekulatömeg segítségével, majd ebből a mólarány segítségével kiszámoljuk az start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript anyagmennyiségét:

$\text{AgNO}_3 \text{ anyagmennyisége}=0{,}7209\,\cancel{\text{g MgCl}_2} \cdot \dfrac{1\,\cancel{\text{mol MgCl}_2}}{95{,}20\,\cancel{\text{g MgCl}_2}} \cdot \dfrac{2\,\text{mol AgNO}_3}{1\,\cancel{\text{mol MgCl}_2}}=1{,}514 \cdot 10^{-2} \,\text{mol AgNO}_3$ start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, space, a, n, y, a, g, m, e, n, n, y, i, s, e, with, \', on top, g, e, end text, equals, 0, comma, 7209, start cancel, start text, g, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, end cancel, dot, start fraction, 1, start cancel, start text, m, o, l, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, end cancel, divided by, 95, comma, 20, start cancel, start text, g, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, end cancel, end fraction, dot, start fraction, 2, start text, m, o, l, space, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, divided by, 1, start cancel, start text, m, o, l, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, end cancel, end fraction, equals, 1, comma, 514, dot, 10, start superscript, minus, 2, end superscript, start text, m, o, l, space, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript

Ez az eredmény azt mutatja, hogy ha nem is tudjuk pontosan a keverékünk start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript tartalmát, nem lesz problémánk, amíg legalább 1, comma, 514, dot, 10, start superscript, minus, 2, end superscript, start text, m, o, l, space, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript-ot adunk az oldathoz.

[Segítene, ha a lecsapószert NAGY feleslegben alkalmaznánk?]

Összefoglalás

A kicsapásos gravimetria gravimetriás elemzési módszer, amely csapadékképződési reakció segítségével határozza meg az ionvegyületek mennyiségét vagy koncentrációját. Például ahhoz, hogy meghatározzuk egy halogenidion, mint például a start text, B, r, end text, start superscript, minus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, mennyiségét, használhatunk start text, A, g, end text, start superscript, plus, end superscript -iont tartalmazó oldatot. Néhány hasznos tipp kicsapásos gravimetriás kísérletekhez és számításokhoz:

Ellenőrizd a sztöchiometriát, bizonyosodj meg arról, hogy a reakcióegyenletek jól vannak rendezve.
Győződj meg arról, hogy a csapadékot állandó tömegig szárítottad.
A lecsapószert feleslegben adagold.

[Hivatkozások]

A szórakozás kedvéért...

Tegyük fel, hogy van 0, comma, 4015, start text, space, g, end text porkeverék, amely start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript-ból és start text, N, a, C, l, end text-ból áll. Ehhez a keverékhez start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis-ot adagolunk feleslegben, aminek következtében 1, comma, 032, start text, g, end text start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, z, right parenthesis csapadékot kapunk.

Hány mól start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript és start text, N, a, C, l, end text volt a kiindulási porkeverékben?

A választ 4 értékes jeggyel add meg!

start text, m, o, l, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript

start text, m, o, l, space, N, a, C, l, end text

[(1.) segítség]

[(2.) segítség]

[(3.) segítség]

Szeretnél részt venni a beszélgetésben?

Jelentkezz be

Rendezés:

Még nincs hozzászólás.

Tudsz angolul? Kattints ide, ha meg szeretnéd nézni, milyen beszélgetések folynak a Khan Academy angol nyelvű oldalán.