Návody. chemická laboratorní cvičení 1. ročník - obor aplikovaná chemie

Návody

chemická laboratorní cvičení 1. ročník - obor aplikovaná chemie 2012

Předmluva Smyslem výuky v laboratoři je praktické poznávání chemických látek na základě experimentů a porovnávání těchto poznatků s teoretickými principy. Náplní laboratorních cvičení v prvním ročníku jsou základní preparační metody a poznávání chemických vlastností látek. Důraz je kladen na zručnost a chování k chemikáliím z hlediska bezpečnosti i tvorby odpadů. Chemické výpočty, které jsou neoddělitelnou součástí práce v laboratoři, jsou zde prakticky používány a jsou součástí hodnocení žáků.

Ing. Zita Valentová a Ing. Iva Chalupová

Poděkování: Tomuto skriptu, určenému výhradně pro MSŠCH Praha položila základ asistentka Jitka Prokopová. Tímto jí děkujeme. Na skriptu pracujeme průběžně a doplňujeme a vylepšujeme.

Návrhy na opravy posílejte na [email protected]

2

Laboratorní řád a bezpečnost práce Laboratorní řád je vydáván k zajištění bezpečného a plynulého chodu laboratorních cvičení. Všichni žáci jsou povinni řídit se jeho ustanoveními shrnutými v jeho odstavcích: 1) Povinnosti laboratorní služby 2) Povinnosti zdravotního referenta 3) Povinnosti váhové služby 4) Povinnosti ostatních žáků

1. Povinnosti laboratorní služby Službu konají žáci určení vyučujícím profesorem. 1.1

Kontroluje stav laboratoře před zahájením cvičení: 1.1.1 Stav úklidu po předcházející třídě (podlaha, tabule atd.). 1.1.2 Pořádek na laboratorním stole včetně pomůcek na pracovním místě žáka (stojan, kruhy, držáky, kahany, hadice). 1.1.3 Čistotu v digestořích a výlevkách. 1.1.4 Stav společných zařízení v laboratoři (sušárny, nádoby na odpad, laboratorní váhy). 1.1.5 Před cvičením zkontroluje stav ochranných pomůcek a hasicích přístrojů. 1.1.6 Zjištěné závady hlásí vyučujícímu.

1.2

Vyzvedne od vyučujícího klíče k laboratorním stolům a předá je žákům.

1.3 Kontroluje uzamčení skříněk na začátku cvičení a uložení klíčů po ukončení cvičení na určené místo. 1.4

Doplňuje chemikálie a koná další pomocné práce k zajištění plynulého chodu cvičení (přejímání a výdej technických závaží, teploměrů, hustoměrů a jiných pomůcek).

1.5

Povinnosti při ukončení cvičení: 1.5.1 Vrací vyučujícím převzaté pomůcky v čistém a úplném stavu, ostatní potřeby uloží na určené místo. 1.5.2 Dle pokynů vyučujícího uklízí laboratoř a kontroluje její stav, přičemž dbá zásad uvedených v odst. 1.1. 1.5.3 Kontroluje uzamčení laboratorních stolů a vynáší odpad do příslušných kontejnerů. 1.5.4 Podává vyučujícím hlášení, že laboratoř je připravena k předání. 1.5.5 Ukládá klíč od šatny na určené místo.

2. Povinnosti zdravotního referenta Funkci koná jeden žák určený na celý školní rok, v jeho nepřítomnosti jeho zástupce (určený stejným způsobem). 2.1

Během cvičení ošetřuje drobná poranění žáků, důsledně při tom používá ochranné 3

rukavice, provádí zápis o každém poranění do příslušného sešitu. Veškeré úrazy hlásí vyučujícímu. 2.2

Po cvičení upozorní na spotřebované prostředky z lékárničky.

3. Povinnosti váhové služby 3.1

Před cvičením připraví předvážky a váhy k vážení, zkontroluje čistotu okolo a uvnitř vah, přezkouší nulovou polohu, zkontroluje čistotu a úplnost sádky závaží u všech vah a další pomůcky pro vážení ( lodičky, lžičky, štětce).

3.2

Při ukončení cvičení uklidí a zkontroluje stav váhovny dle bodů v odst. 3.1 a hlásí jej vyučujícímu.

4. Povinnosti ostatních žáků 4.1

Při zahájení cvičení jsou žáci na svých pracovních místech v zapnutých pracovních pláštích s předepsanými pomůckami, pozorně vyslechnou pokyny pro práci a po zapsání tématu cvičení na tabuli začnou pracovat s nasazenými ochrannými brýlemi. Tyto používají během veškeré experimentální práce, s výjimkou odečtu dat z okuláru optických přístrojů (např. refraktometru či polarimetru). Při práci s koncentrovanými kyselinami a zásadami, při práci s vakuem a všude tam, kde existuje zvýšené riziko, musí být místo ochranných brýlí používány obličejové štíty.

4.2

Na pracovních stolech, na podlaze, v digestoři a váhovně je třeba udržovat naprostou čistotu a pořádek. Každé znečištění je nutné okamžitě odstranit.

4.3

Svévolná a neodpovědná manipulace s plynem, vodou, vakuem a elektrickým proudem není dovolena.

4.4

Škody způsobené v laboratoři hrubou nedbalostí nebo neopatrností hradí žák, který je zavinil. Nevyšetří-li se pachatel, hradí škodu celá skupina žáků.

4.5

Jíst a pít v laboratoři, přechovávat jídlo v laboratorních stolech, žvýkat a kouřit není dovoleno.

4.6

Každý žák se věnuje zadanému úkolu. Hlasité mluvení, pokřikování, zpívání, pískání, pobíhání po laboratoři nebo obtěžování spolužáků zbytečnými dotazy není dovoleno.

4.7

Každý žák má svůj pracovní plášť (viditelně označený jménem), utěrku, hadr, ručník, mýdlo, kapesní nůž, nůžky, zápalky, papírové štítky, lihový fix, kovovou laboratorní lžičku, kopistku, chemické tabulky, kalkulačku, laboratorní zápisník. Nedodržování pořádku má vliv na známku z laboratorního cvičení.

4.8

Opustit pracoviště smí žák jen se souhlasem vyučujícího. Přecházení k jiným pracovním stolům není dovoleno. Dále je zakázáno ponechávat aparatury bez dozoru.

4.9

Dělat pokusy, které nejsou předepsány, je PŘÍSNĚ ZAKÁZÁNO!

4

4.10

Pomůcky musí být na pracovním stole účelně rozloženy. Hromadit na stole nepotřebné věci není dovoleno. Volné chvíle využívá žák k umytí použitého nádobí a zlepšení pořádku na pracovním stole. Kromě pomůcek smí mít žák na stole pracovní sešit a psací potřeby. Učebnici, tabulky, kalkulačku má uloženy na bočních stolech pod okny, kde provádí i potřebné výpočty. Jiné věci, než jsou v tomto odstavci uvedeny, nesmí žák do laboratoře nosit (aktovky, kabelky apod.). Při práci u laboratorního stolu žák zásadně nesedí (ani na laboratorních stolech, ani na podlaze).

4.11

Odpadní koncentrované kyseliny je třeba nejprve zředit v kádince a pak teprve vylít do výlevky a řádně spláchnout vodou. Horké roztoky se nejprve ochladí nebo se zředí studenou vodou, jinak by se mohlo poškodit odpadní potrubí.

4.12

Zaměňovat zátky u reagenčních roztoků a znečišťovat tak obsah lahviček není dovoleno. Reagenční lahvičky s pomocnými roztoky, umístěné mimo pracovní stůl, není dovoleno brát na pracovní stoly. Všechny lahve s chemikáliemi musí být řádně označeny a uzavřeny. U nebezpečných látek musí být dále označení jed, hořlavina apod.

4.13

Při práci musí žák dbát na svou vlastní bezpečnost, ale i na bezpečnost svých spolužáků. Při zahřívání látek ve zkumavce připravuje zkumavku tak, aby při případném vystříknutí jejího obsahu nebyl nikdo zasažen. Zvýšenou pozornost je nutné věnovat také odvzdušňování dělicí nálevky při extrakci. Při nalévání žíravin ze zásobních lahví se musí používat ochranného štítu a gumových rukavic. Také při práci s vakuem se musí používat ochranné brýle nebo štít.

4.14

Nedokončené práce ukládá žák do spodní části pracovního stolu (nikoliv zásuvky), přikryje je hodinovým sklíčkem nebo filtračním papírem a řádně je označí stručným popisem obsahu. Ukládat do pracovních stolů hořlaviny a rozpracované práce, při nichž probíhá reakce nebo lze předpokládat, že proběhnout může, je ZAKÁZÁNO.

4.15

Do cvičení přichází žák řádně teoreticky připraven. Přípravu provede doma do laboratorního zápisníku. Pracovní úkol vykonává svědomitě a veškeré záznamy a výpočty si píše do svého laboratorního zápisníku. Není dovoleno používat volných listů papíru, které se snadno ztratí.

4.16

O výsledku své práce vypracuje žák doma (dle zadání vyučujícího) laboratorní protokol, a to buď čitelně perem nebo nejlépe na počítači, včetně případných obrázků, tabulek a grafů. Laboratorní protokol píše na nelinkovaný papír formátu A4, případně na předtištěný formulář, který po ukončení práce odevzdá vyučujícímu.

4.17

Hořlaviny je třeba uchovávat v uzavřených nádobách, v dostatečné vzdálenosti od všech zdrojů tepla. Při manipulaci s hořlavinami se zásadně používají úzkohrdlé nádoby. K likvidaci požárů se zásadně používá hasicího přístroje, nejlépe s obsahem CO2 nebo hasicí roušky.

4.18

Každý úraz, zejména poranění očí, nutno okamžitě hlásit vyučujícímu. Při případném potřísnění oka žíravinou, je nutné oko rychle vypláchnout proudem vody a poté vyhledat lékařské ošetření. Při potřísnění pokožky se žíravina rychle otře hadrem a řádně opláchne vodou. Potřísněný oděv se neutralizuje příslušným neutralizačním roztokem a vypere se důkladně ve vodě. Po požití žíraviny zásadně nevyvoláváme zvracení. 5

4.19

Na stolech je dovoleno zahřívat roztoky, které nevyvíjejí kyselé, dráždivé a dusivé páry. Všechny reakce, při nichž vznikají tyto páry se musí provádět v zapnuté digestoři. Platí to zejména o odpařování těkavých kyselin, amoniaku, amonných solí a tavení s hydrogensíranem draselným, práci se sulfanem, oxidem siřičitým, chlorem, bromem apod.

4.20

Praskne-li nádoba s kapalinou, je třeba všechny stopy nehody dokonale odstranit.

4.21

Odstavené hořící kahany musí být vyregulovány na minimální plamen. Zapalování kahanu od kahanu nebo hořícími papírky není dovoleno.

4.22

Každý žák udržuje na svém místě čistotu a pořádek. Jakékoliv znečištění pracovního místa ihned odstraňuje. Použité nádobí se musí průběžně řádně mýt, voda se nechá okapat. Na konci laboratorního cvičení se nádobí uzavře do stolu čisté a suché. Pořádek ve stole se namátkově kontroluje.

4.23

Znečišťování výlevky (filtrační papíry, sraženiny, střepiny skla, varné kamínky apod.) není dovoleno a bude přísně potrestáno.

4.24

Skleněné nádobí se před použitím řádně prohlédne. Je nebezpečné používat poškozené nádobí, zejména při práci s vakuem.

4.25

Odpady obsahující nebezpečné chemické látky se vylévají do příslušných označených lahví. Nedodržování tohoto nařízení (pomíchání odpadů) bude potrestáno dle školního řádu.

4.26

Veškeré tuhé odpady v laboratoři je nutné třídit na sklo (řádně vymyté), čistý papír (ne použitý filtrační), plasty a ostatní odpad do příslušných označených nádob.

4.27

Před ukončením práce v laboratoři je třeba včas vypnout všechny elektrické přístroje, aby mohly být bezpečně uloženy na určené místo a nemohly se stát zdrojem požáru. Každý žák uvede své pracovní místo do naprostého pořádku.

4.28

Minimálně čtvrt hodiny před ukončením laboratorního cvičení se začíná s úklidem.

4.29

Na konci cvičení stojí žáci na svých místech, vyslechnou pozorně zhodnocení průběhu cvičení a pokyny pro přípravu na příští cvičení.

4.30

Odnášet z laboratoře pomůcky a chemikálie je přísně zakázáno.

4.31

Vstupem do chemické laboratoře zavazuje se každý žák, že je mu znám obsah laboratorního řádu a že jej bude dodržovat.

4.32

Před zahájením práce s chemickými látkami či směsmi jsou žáci povinni se seznámit se specifickými větami, popisujícími rizikovost (R věty, resp. H věty) a se specifickými pokyny pro bezpečné zacházení (S věty, resp. P věty) jednotlivých látek a řídit se jimi.

6

Laboratorní zápisník

- MAKULÁŘ

Záznam o všech laboratorních cvičeních se zapíše do makuláře, sešitu formátu A5 bez linek (čtverečky jsou možné). Každé laboratorní cvičení musí být nadepsáno na nové stránce slovy např.: „2. laboratorní cvičení dne 25.června 2103“. Je třeba tedy uvést číslo laboratorního cvičení a datum. Následuje téma napsané na tabuli, podtrhnutí a zápis o práci v laboratoři, který obsahuje princip úlohy, postup, výpočty, závěr. Po laboratorním cvičení bývá obvykle zadán úkol na další cvičení, je třeba napsat domácí přípravu. Nadepsat slovy např.: “Domácí příprava na 3. laboratorní cvičení.“ Zápis z laboratorního cvičení a domácí příprava následují pravidelně za sebou. Pokud žák není přítomen, je povinen to v makuláři uvést. Jestliže se do makuláře zapisují instrukce během laboratorního cvičení, zapisuje se z druhé strany sešitu s nadpisem např.: “Instruktáž na 4. laboratorní cvičení dne 7.dubna 2165“. Do makuláře se zapisuje během celého cvičení, není možné psát na papír a doma z něj přepisovat zápisy .

Laboratorní zpráva - protokol U vybraných úloh je třeba vypracovat zprávu o práci – protokol. Zpráva se provede na papír formátu A4, první strana obsahuje předepsaný formulář. Do rámečku formuláře je třeba uvést veškeré údaje a tyto napsat strojem (počítač, psací stroj) nebo ručně podle šablony. Vyplnění vlastním rukopisem není přípustné. Formulář lze získat v elektronické podobě na http://www.mssch.cz/. Vzor je uveden v dalším textu. Protokol je dále tvořen několika základními body podobně jako zápis v makuláři. 1. Řádně vyplněná hlavička (viz text výše uvedený) 2. Princip – stručně a přesně vyjádřit princip zadaného úkolu několika větami, příp. rovnicí chemické reakce. 3. Postup práce – základem je správný a přesný zápis v makuláři, v protokole musí být uveden popis práce tak, aby bylo možno podle tohoto postupovat při zadané práci bez problémů. 4. Výpočty – výpočet vstupního množství, teoretický a praktický výtěžek, ředění kyselin atd. 5. Nákres aparatury (max 15x15 cm) 6. Grafy (formát A4!!!), tabulky měření, zápis vážení 7. Pomůcky, chemikálie (s označením z hlediska klasifikace nebezpečnosti) 8. Závěr – jasná formulace výsledku práce, zhodnocení pozorovaných jevů, zdůvodnění omylů. Celá zpráva musí mít estetický vzhled, nesmí obsahovat pravopisné a typografické chyby a musí výstižně zachycovat podstatu a smysl provedené laboratorní práce. Není dovoleno používat zkratky, nebo je nutné vypsat je na konci protokolu.

Odevzdání preparátu Preparát odevzdávejte v čisté suché zkumavce. Na vloženém proužku papíru uveďte své jméno, název preparátu, jeho hmotnost a vypočtený praktický výtěžek v %.

7

Povinná výbava žáka do laboratoří čistý, neroztrhaný plášť - opatřený jmenovkou přezůvky, které nemají černou podrážku gumička nebo spona do vlasů (pokud žák má dlouhé vlasy) ochranné brýle laboratorní deník - makulář (formát A5) psací potřeby chemické tabulky a učebnice kalkulačka rýsovací potřeby laboratorní hadřík laboratorní lžička kovová (i plastová) kopista zápalky nůžky lihový fix mýdlo a ručník

8

Bezpečnostní informace Klasifikace nebezpečnosti látek vychází z požadavků nařízení vlády, kterým se stanoví postup hodnocení nebezpečnosti chemických látek a chemických přípravků, způsob jejich klasifikace a označování a vydává Seznam dosud klasifikovaných nebezpečných chemických látek udává zákon č. 356/2003Sb. R a S věty obsahují informace týkající se rizik a bezpečnostních opatření při práci s chemikáliemi.Většina chemických látek je označena symboly, které vymezují jaká rizika podstupujeme při použití dané látky a jak se před nimi chránit. Podle legislativy Evropské unie se jednotlivá rizika označují jako R–věty (Risk phrases) s oficiálně přiřazeným číselným kódem. Požadovaná bezpečnostní opatření se pak označují jako S–věty (Safety phrases) taktéž s oficiálně přiřazeným kódem. Důležité bezpečnostní informace se uvádějí i na nálepkách obalů chemických látek v podobě piktogramů. Piktogramy poskytují rychlé informace o tom, jestli daná látka je hořlavina, výbušnina, oxidační činidlo, jed, zdraví škodlivá látka, žíravina, dráždivá látka nebo látka nebezpečná pro životní prostředí. a) výbušné; jimi jsou pevné, kapalné, pastovité nebo gelovité látky a přípravky, které mohou exotermně reagovat i bez přístupu vzdušného kyslíku, přičemž rychle uvolňují plyny, a které, pokud jsou v částečně uzavřeném prostoru, za definovaných zkušebních podmínek detonují, rychle shoří nebo po zahřátí vybuchují, b) oxidující; jimi jsou látky a přípravky, které vyvolávají vysoce exotermní reakci ve styku s jinými látkami, zejména hořlavými, c) extrémně hořlavé; jimi jsou kapalné látky a přípravky, které mají extrémně nízký bod vzplanutí a nízký bod varu, a nebo plynné látky a přípravky, které jsou hořlavé ve styku se vzduchem při pokojové teplotě a tlaku, d) vysoce hořlavé; jimi jsou 1. látky a přípravky, které se mohou samovolně zahřívat a nakonec se vznítí ve styku se vzduchem při pokojové teplotě bez jakéhokoliv dodání energie, 2. pevné látky a přípravky, které se mohou snadno zapálit po krátkém styku se zdrojem zapálení a které pokračují v hoření nebo vyhořely po jeho odstranění, 3. kapalné látky a přípravky, které mají velmi nízký bod vzplanutí, 4. látky a přípravky, které ve styku s vodou nebo vlhkým vzduchem uvolňují vysoce hořlavé plyny v nebezpečných množstvích, e) hořlavé; jimi jsou kapalné látky nebo přípravky, které mají nízký bod vzplanutí, f) vysoce toxické; jimi jsou látky nebo přípravky, které při vdechnutí, požití nebo při průniku kůží ve velmi malých množstvích způsobují smrt nebo akutní nebo chronické poškození zdraví,

9

g) toxické; jimi jsou látky nebo přípravky, které při vdechnutí, požití nebo při průniku kůží v malých množstvích způsobují smrt nebo akutní nebo chronické poškození zdraví, h) zdraví škodlivé; jimi jsou látky nebo přípravky, které při vdechnutí, požití nebo při průniku kůží mohou způsobit smrt nebo akutní nebo chronické poškození zdraví, i) žíravé; jimi jsou látky nebo přípravky, které mohou zničit živé tkáně při styku s nimi, j) dráždivé; jimi jsou látky nebo přípravky, které mohou při okamžitém, dlouhodobém nebo opakovaném styku s kůží nebo sliznicí vyvolat zánět a nemají žíravé účinky, k) senzibilizující; jimi jsou látky nebo přípravky, které jsou schopné při vdechování, požití nebo při styku s kůží vyvolat přecitlivělost, takže při další expozici dané látce nebo přípravku vzniknou charakteristické nepříznivé účinky, l) karcinogenní; jimi jsou látky nebo přípravky, které při vdechnutí nebo požití nebo průniku kůží mohou vyvolat rakovinu nebo zvýšit její výskyt, m) mutagenní; jimi jsou látky nebo přípravky, které při vdechnutí nebo požití nebo průniku kůží mohou vyvolat dědičné genetické poškození nebo zvýšit jeho výskyt, n) toxické pro reprodukci; jimi jsou látky nebo přípravky, které při vdechnutí nebo požití nebo průniku kůží mohou vyvolat nebo zvýšit výskyt nedědičných nepříznivých účinků na potomstvo nebo zhoršení mužských nebo ženských reprodukčních funkcí nebo schopností, o) nebezpečné pro životní prostředí; jimi jsou látky nebo přípravky, které při vstupu do životního prostředí představují nebo mohou představovat okamžité nebo pozdější nebezpečí pro jednu nebo více složek životního prostředí.

Výstražné symboly nebezpečnosti a jejich písmenné vyjádření E

výbušný

O

F+

F

oxidující extrémně hořlavý vysoce hořlavý

C

žíravý

T+

T

Xn

Xi

N

vysoce toxický

toxický

zdraví škodlivý

dráždivý

nebezpečný pro životní prostředí

10

Standardní věty označující specifickou rizikovost (R-věty) 1.1 Jednoduché R-věty R1 R2 R3 R4 R5 R6 atd.

Výbušný v suchém stavu Nebezpečí výbuchu při úderu, tření, ohni nebo působením jiných zdrojů zapálení Velké nebezpečí výbuchu při úderu, tření, ohni nebo působením jiných zdrojů zapálení Vytváří vysoce výbušné kovové sloučeniny Zahřívání může způsobit výbuch Výbušný za přístupu i bez přístupu vzduchu

1.2 Kombinované R -věty R 14/15 R 15/29 R 20/21 atd.

Prudce reaguje s vodou za uvolňování extrémně hořlavých plynů Při styku s vodou uvolňuje toxický, extrémně hořlavý plyn Zdraví škodlivý při vdechování a při styku s kůží

Standardní pokyny pro bezpečné nakládání (S-věty) 2.1 Jednoduché S – věty S1 Uchovávejte uzamčené S2 Uchovávejte mimo dosah dětí S3 Uchovávejte na chladném místě S4 Uchovávejte mimo obytné objekty S5 Uchovávejte pod .... (příslušnou kapalinu specifikuje výrobce) S6 Uchovávejte pod ......(inertní plyn specifikuje výrobce) S7 Uchovávejte obal těsně uzavřený S8 Uchovávejte obal suchý S9 Uchovávejte obal na dobře větraném místě atd. 2.2 Kombinované S -věty S 1/2 S 3/7 S 3/9/14 S 3/9/14/49 S 37/39 atd.

Uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí Uchovávejte obal těsně uzavřený na chladném místě Uchovávejte na chladném, dobře větraném místě odděleně od .... (vzájemně se vylučující látky uvede výrobce) Uchovávejte pouze v původním obalu na chladném dobře větraném místě, odděleně od ....(vzájemně se vylučující látky uvede výrobce) Používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít

11

Globálně harmonizovaný systém klasifikace a označování chemikálií Globálně harmonizovaný systém klasifikace a označování chemikálií (GHS) je systém Organizace spojených národů pro identifikaci nebezpečných chemikálií a pro informování uživatelů o těchto nebezpečích prostřednictvím symbolů a vět na štítcích obalů a prostřednictvím bezpečnostních listů. Co přináší GHS Proti minulému systému klasifikace nařízení GHS přináší některé změny a další rozšíření: dochází k rozšíření nebezpečných fyzikálních vlastností a nebezpečné vlastnosti pro zdraví a životní prostředí. Výstražné symboly nebezpečnosti jsou nové. Pojem látka se zachovává, pojem přípravek se nahrazuje pojmem směs. Pojem „kategorie nebezpečnosti“ se nahrazuje pojmem „třída nebezpečnosti“. Označování dle GHS GHS stanovuje požadavky na systém označování látek a směsí: Výstražné symboly nebezpečnosti Signální slova - slovo označující příslušnou úroveň závažnosti nebezpečnosti za účelem varování před možným nebezpečím; dvě úrovně: „nebezpečí“ je signální slovo označující závažnější kategorie nebezpečnosti; a „varování“ je signální slovo označující méně závažné kategorie nebezpečnosti Standardní věty o nebezpečnosti, tzv. H-věty, dříve R-věty Pokyny pro bezpečné zacházení, tzv. P-věty, dříve S-věty Označení výrobku Informace o dodavateli Přechod k novému systému GHS Po dobu přechodného období zabezpečuje předpisu existenci starého i nového systému. Pro látky: od 1. prosince 2010 se budou označení látek sestavovat podle nového systému klasifikace a značení, přičemž v listech bezpečnostních údajů se bude uvádět současně aktuální systém s novým systémem. Pro směsi: Do 1. června 2015 mají podniky zodpovědné za značení chemikálií možnost výběru jednoho ze dvou systémů pro směsi. Když si vyberou nový systém, označení se musí vypracovat v souladu s tímto systémem, přičemž v listě bezpečnostních údajů budou uvedeny obě klasifikace. Od 1. června 2015 se staré směrnice přestávají platit a kompletně jsou nahrazeny systémem GHS.

Klasifikace nebezpečnosti Klasifikační systém GHS je komplexní. Data použitá pro klasifikaci lze získávat z testů, literatury a praktických zkušeností. Úplný výklad klasifikace pro fyzikální, zdravotní a

12

environmentální nebezpečnost lze najít na webových stránkách OSN.Hlavní elementy kritérií klasifikace nebezpečnosti jsou shrnuty níže: Fyzikální nebezpečnost Fyzikální nebezpečnost je založena na systému UNDGS (United Nations Dangerous Goods System, Systém nebezpečného zboží OSN). Tyto regulace a testovací metody OSN lze najít na webu OSN. Protože záběr GHS zahrnuje všechny příjemce informací, bylo nutné provést určitá rozšíření a změny v popisu nebezpečnosti. Výbušniny jsou zařazeny do jedné z šesti podkategorií v závislosti na druhu nebezpečí, které představují, jak je uvedeno v UNDGS. Hořlavý plyn je taková plynná látka, která je hořlavá na vzduchu při 20 °C a standardním tlaku 101,3 kPa. Látky a směsi této třídy nebezpečnosti jsou řazeny do jedné ze dvou kategorií na základě výsledků testu nebo výpočetní metody. Hořlavé aerosoly by měly být považovány za Kategorii 1 nebo Kategorii 2, obsahují- li jakoukoli složku, která je podle kritérií klasifikována jako hořlavá, tedy hořlavé kapaliny, hořlavé plyny nebo hořlavé tuhé látky. Oxidující plyn jsou jakýkoli plyn, který může, obecně poskytováním kyslíku, způsobit zapálení jiného materiálu, či se na něm podílet, ve větší míře, než tak činí vzduch. Látky a směsi této třídy nebezpečnosti jsou řazeny do jediné kategorie na základě toho, že (obecně poskytováním kyslíku) způsobují zapálení jiného materiálu, či se na něm podílejí, ve větší míře než tak činí vzduch. Plyny pod tlakem jsou plyny obsažené v nádobě při tlaku nejméně 280 Pa při 20 °C nebo ve zkapalněné podobě. Toto zahrnuje čtyři typy plynů nebo plynných směsí ve vztahu k účinkům náhlého uvolnění tlaku nebo ochlazení, které mohou vést k vážným škodám na zdraví, majetku nebo životním prostředí, nezávisle na jiných rizicích, které tyto plyny mohou mít. Hořlavá kapalina je kapalina se zápalným bodem do 93 °C. Látky a směsi této třídy nebezpečnosti jsou řazeny do jedné ze čtyř kategorií na základě zápalného bodu a bodu varu. Hořlavá tuhá látka je látka, která je snadno zápalná nebo může způsobit vznícení při tření či k němu přispět. Snadno zápalné tuhé látky jsou práškové, granulární nebo mazlavé látky, které jsou nebezpečné, jestliže je lze snadno zapálit krátkým kontaktem se zdrojem zapálení, například hořící zápalkou, a jestliže se plamen rychle šíří. Samovolně reagující látky jsou tepelně nestabilní kapaliny nebo pevné látky, které podléhají silně exotermickému tepelnému rozkladu i bez přístupu kyslíku (vzduchu). Tato definice vylučuje materiály klasifikované GHS jako výbušné, organické peroxidy nebo jako látky oxidující. Pyroforická kapalina je taková kapalina, která je i v malých množstvích schopna se vznítit do pěti minut poté, co přijde do kontaktu se vzduchem. Látky a směsi této třídy nebezpečnosti jsou řazeny do jedné kategorie na základě výsledků Testu OSN N.3. Pyroforická tuhá látka je taková tuhá látka, která je i v malých množstvích schopna se vznítit do pěti minut poté, co přijde do kontaktu se vzduchem. Látky a směsi této třídy nebezpečnosti jsou řazeny do jedné kategorie na základě výsledků Testu OSN N.2. Samozahřívající se látky jsou tuhé látky nebo kapaliny jiné než pyroforické látky, které jsou reakcí se vzduchem nebo bez zdroje energie schopny se samy zahřívat. Látky a směsi této třídy nebezpečnosti jsou řazeny do jedné ze dvou kategorií na základě výsledků Testu OSN N.4. 13

Látky, které při styku s vodou uvolňují hořlavé plyny jsou tuhé látky nebo kapaliny, které jsou při kontaktu s vodou (interakcí s ní) schopny se samy zapálit nebo uvolňovat hořlavé plyny v nebezpečných množstvích. Látky a směsi této třídy nebezpečnosti jsou řazeny do jedné ze tří kategorií na základě výsledků Testu OSN N.5, který měří vývin plynu a rychlost vývinu. Oxidující kapaliny jsou kapaliny, které, ačkoliv nemusí být nutně zápalné, mohou, obecně uvolňováním kyslíku, způsobit zapálení jiného materiálu nebo k němu přispět. Látky a směsi této třídy nebezpečnosti jsou řazeny do jedné ze tří kategorií na základě výsledků Testu OSN O.2. Oxidující tuhé látky jsou tuhé látky, které, ačkoliv nemusí být nutně zápalné, mohou, obecně uvolňováním kyslíku, způsobit zapálení jiného materiálu nebo k němu přispět. Látky a směsi této třídy nebezpečnosti jsou řazeny do jedné ze tří kategorií na základě výsledků Testu OSN O.1. Organické peroxidy jsou organické kapaliny nebo tuhé látky, které obsahují bivalentní strukturu -O-O- a lze je považovat za deriváty peroxidu vodíku, kde jsou jeden či oba atomy vodíku nahrazeny organickými radikály. Termín zahrnuje také směsi s organickými peroxidy. Látky a směsi této třídy nebezpečnosti jsou řazeny do jednoho ze sedmi "typů", A až G, na základě výsledků Série testů OSN A až H. Látky žíravé pro kovy jsou látky nebo směsi, které chemickým účinkem poškozují nebo ničí kovy. Tyto látky nebo směsi jsou řazeny do jediné kategorie na základě testů (Ocel: ISO 9328 (II): 1991 - Ocel typ P235; Hliník: ASTM G31-72 (1990) neplátovaný typ 7075-T6 nebo AZ5GU-T66). Kritéria GHS jsou míra koroze na povrchu oceli nebo hliníku převyšující 6,25 mm ročně při testovací teplotě 55 °C. Zdravotní nebezpečnost Akutní toxicita zahrnuje pět kategorií GHS, ze kterých lze vybrat příslušné elementy relevantní pro dopravu, ochranu spotřebitelů, pracovníků a životního prostředí. Látky se začleňují do jedné z pěti kategorií toxicity na základě LD50 (orální, dermální) nebo LC50 (inhalace). Poleptání kůže znamená způsobení nevratného poškození kůže po aplikaci testovací látky po dobu až 4 hodiny. Látky a směsi této třídy nebezpečnosti jsou řazeny do jediné harmonizované kategorie. Podráždění kůže znamená způsobení vratného poškození kůže po aplikaci testovací látky po dobu až 4 hodiny. Látky a směsi této třídy nebezpečnosti jsou řazeny do jediné harmonizované kategorie. Pro orgány, jako jsou regulátoři pesticidů, které chtějí míce než jednu úroveň podráždění kůže, se poskytuje dodatečná kategorie mírného podráždění. Vážné poškození očí znamená způsobení poškození tkáně oka nebo vážnou fyzikální poruchu zraku, následující po aplikaci testovací látky na přední povrch oka, které není plně vratné do 21 dnů od aplikace. Látky a směsi této třídy nebezpečnosti jsou řazeny do jediné harmonizované kategorie. Podráždění očí znamená změny v oku následující po aplikaci testovací látky na přední povrch oka, které jsou plně vratné do 21 dnů po aplikaci. Látky a směsi této třídy nebezpečnosti jsou řazeny do jediné harmonizované kategorie. Pro orgány, jako jsou regulátoři pesticidů, které chtějí více než jednu úroveň podráždění očí, lze vybírat jednu ze dvou podkategorií, v závislosti na tom, zda jsou změny vratné do 21 nebo do 7 dnů. 14

Senzibilizace dýchacích orgánů znamená, že látka po inhalaci vyvolává hypersenzitivitu dýchacích cest. Látky a směsi této třídy nebezpečnosti jsou řazeny do jediné harmonizované kategorie. Senzibilizace kůže znamená, že látka po kontaktu s kůží vyvolává alergickou reakci. Definice "senzibilizace kůže" je ekvivalentní "kontaktní senzibilizaci". Látky a směsi této třídy nebezpečnosti jsou řazeny do jediné harmonizované kategorie. Mutagenita v zárodečných buňkách znamená, že činidlo způsobuje zvýšený výskyt mutací v populaci buněk a/nebo organismů. Látky a směsi této třídy nebezpečnosti jsou řazeny do jedné ze dvou harmonizovaných kategorií. Kategorie 1 má dvě podkategorie. Karcinogenita znamená, že látka nebo směs látek vyvolává nádorové bujení nebo zvyšuje jeho výskyt. Látky a směsi této třídy nebezpečnosti jsou řazeny do jedné ze dvou harmonizovaných kategorií. Kategorie 1 má dvě podkategorie. Toxicita pro reprodukci zahrnuje nežádoucí účinky na pohlavní funkci a plodnost u dospělých mužů a žen, stejně jako vývojovou toxicitu u potomků. Látky a směsi s reprodukčními nebo vývojovými účinky se řadí do jedné ze dvou kategorií, "známý nebo předpokládaný" a "podezřelý". Kategorie 1 má dvě podkategorie pro reprodukční a vývojové účinky. Látky, které mohou znamenat nebezpečí pro kojence, mají samostatnou kategorii, Účinky při nebo prostřednictvím kojení. Toxicita pro specifické cílové orgány (TOST) je třída, která rozlišuje mezi jednorázovou a opakovanou expozicí pro účinky na cílové orgány. Všechny významné účinky na zdraví, jinak specificky nezahrnuté do GHS, které mohou narušit funkci, jak vratně tak nevratně, ihned nebo s prodlevou, jsou zahrnuty do třídy nesmrtelné toxicity pro specifické cílové orgány (TOST). Narkotické účinky a podráždění dýchacích orgánů se považují za systémové účinky pro cílové orgány následující po jednorázové expozici. Látky a směsi této třídy nebezpečnosti pro jednorázovou expozici jsou řazeny do jedné ze tří kategorií. Látky a směsi této třídy nebezpečnosti pro opakovanou expozici jsou řazeny do jedné ze dvou kategorií. Nebezpečí při vdechnutí zahrnuje akutní účinky, jako je chemická pneumonie, různého stupně postižení dýchacích orgánů nebo smrti po vdechnutí. Vdechnutí je vstup kapaliny nebo tuhé látky přímo přes ústní nebo nosní dutinu, anebo nepřímo vdechnutím zvratků, do průdušnice a dolních cest dýchacích. Látky a směsi této třídy nebezpečnosti jsou řazeny do jedné ze dvou kategorií na základě jejich viskozity. Nebezpečnost pro životní prostředí Akutní nebezpečí pro vodní prostředí znamená přirozenou vlastnost materiálu způsobovat při krátkodobé expozici poškození vodních organismů. Látky a směsi této třídy nebezpečnosti jsou řazeny do jedné ze tří kategorií na základě akutní toxicity: LC50 (ryby), EC50 (korýši) nebo ErC50 (řasy nebo jiné vodní rostliny). V některých regulačních systémech mohou být tyto kategorie pro některé sektory dále děleny nebo rozšiřovány. Chronické nebezpečí pro vodní prostředí znamená potenciální nebo skutečné vlastnosti materiálu způsobovat nežádoucí účinky na vodní organismy při expozicích, které jsou určeny v relaci k životnímu cyklu organismů. Látky a směsi této třídy nebezpečnosti jsou řazey do jedné ze čtyř kategorií na základě toxicity a 15

osudu v životním prostředí: LC50 (ryby), EC50 (korýši) nebo ErC50 (řasy nebo jiné vodní rostliny), a degradace nebo bioakumulace.

Klasifikace směsí Přístup GHS ke klasifikaci směsí z hlediska nebezpečnosti pro zdraví nebo životní prostředí je komplexní. Používá se vrstvený přístup a záleží na množství dostupných informací o směsi samotné a o jejích složkách. Principy, které byly vyvinuty pro klasifikaci směsí, staví na existujících systémech, jako je například systém Evropské unie pro klasifikaci přípravků uložený Směrnicí 1999/45/EC. Proces pro klasifikaci směsí je založen na těchto krocích: 1. Pokud jsou k dispozici toxikologická nebo ekotoxikologická data pro směs jako takovou, bude klasifikace směsi založena na těchto datech. 2. Pokud data pro směs nejsou k dispozici, použijí se odpovídající "přemosťovací principy" (bridging principles) s daty pro složky a/nebo pro podobné směsi. 3. Nejsou-li k dispozici ani data pro směs jako takovou (1), ani nelze použít přemosťovací principy (2), použijí se ke klasifikaci směsi výpočtové nebo zlomové hodnoty popsané ve specifickém koncovém bodě.

Výstražné symboly nebezpečnosti

GHS01 výbušné látky

GHS06 - toxické látky

GHS02 - hořlavé látky

GHS03 oxidační látky

GHS04 - plyny pod tlakem

GHS07 dráždivé látky

GHS08 - látky nebezpečné pro zdraví

GHS09 - látky nebezpečné pro životní prostředí

GHS05 - korozivní a žíravé látky

16

Standardní věty o nebezpečnosti (H-věty) Standardní věty o nebezpečnosti pro fyzikální nebezpečnost: H200 Nestabilní výbušnina. H201 Výbušnina; nebezpečí masivního výbuchu. H202 Výbušnina; vážné nebezpečí zasažení částicemi. atd. Standardní věty o nebezpečnosti pro zdraví H300 Při požití může způsobit smrt. H301 Toxický při požití. atd. Standardní věty o nebezpečnosti pro životní prostředí H400 Vysoce toxický pro vodní organismy. H410 Vysoce toxický pro vodní organismy, s dlouhodobými účinky. H411 Toxický pro vodní organismy, s dlouhodobými účinky. atd.

Doplňující informace o nebezpečnosti Fyzikální vlastnosti EUH 001 Výbušný v suchém stavu. EUH 006 Výbušný za přístupu i bez přístupu vzduchu. EUH 014 Prudce reaguje s vodou. atd. Vlastnosti související se zdravím EUH 029 Uvolňuje toxický plyn při styku s vodou. EUH 031 Uvolňuje toxický plyn při styku s kyselinami. atd. 17

POKYNY PRO BEZPEČNÉ ZACHÁZENÍ (P-VĚTY) Pokyny pro bezpečné zacházení – všeobecné P101 Je-li nutná lékařská pomoc, mějte po ruce obal nebo štítek výrobku. P102 Uchovávejte mimo dosah dětí. P103 Před použitím si přečtěte údaje na štítku. atd. Pokyny pro bezpečné zacházení – prevence P201 Před použitím si obstarejte speciální instrukce. P202 Nepoužívejte, dokud jste si nepřečetli všechny bezpečnostní pokyny a neporozuměli jim. P210 Chraňte před teplem/jiskrami/otevřeným plamenem/horkými povrchy. – Zákaz kouření. vlhkem. P235+P410 Uchovávejte v chladu. Chraňte před slunečním zářením. atd. Pokyny pro bezpečné zacházení – reakce P301 PŘI POŽITÍ: P302 PŘI STYKU S KŮŽÍ: P303 PŘI STYKU S KŮŽÍ (nebo s vlasy): P304 PŘI VDECHNUTÍ: P305 PŘI ZASAŽENÍ OČÍ: P306 PŘI STYKU S ODĚVEM: P307 PŘI expozici: P308 PŘI expozici nebo podezření na ni: P309 PŘI expozici nebo necítíte-li se dobře: P310 Okamžitě volejte TOXIKOLOGICKÉ INFORMAČNÍ STŘEDISKO nebo lékaře. P331 NEVYVOLÁVEJTE zvracení. .P340 Přeneste postiženého na čerstvý vzduch a ponechte jej v klidu v poloze usnadňující dýchání. P341 Při obtížném dýchání přeneste postiženého na čerstvý vzduch a ponechte jej v klidu v poloze usnadňující dýchání. P342 Při dýchacích potížích: P370+P380 V případě požáru: Vykliďte prostor. P370+P380+P375 V případě požáru: Vykliďte prostor. Kvůli nebezpečí výbuchu haste z dostatečné vzdálenosti. P371+P380+P375 V případě velkého požáru a velkého množství: Vykliďte prostor. Kvůli nebezpečí výbuchu haste z dostatečné vzdálenosti. atd.

18

Pokyny pro bezpečné zacházení – skladování P401 Skladujte … P402 Skladujte na suchém místě. P403 Skladujte na dobře větraném místě. P404 Skladujte v uzavřeném obalu. P410+P412 Chraňte před slunečním zářením. Nevystavujte teplotě přesahující 50 °C/122°F. atd. Pokyny pro bezpečné zacházení – odstraňování P501 Odstraňte obsah/obal … atd.

Úplný seznam H,P vět http://www.chemportal.cz/standardni-vety-onebezpecnosti http://www.chemportal.cz/pokyny-probezpecne-zachazeni a také na www.mssch.cz žáci – studijní materiály – odborné předměty

Kromě označení GHS se často objevuje také zkratka CLP. Tak tedy něco málo o tomto značení:

CLP/GHS Klasifikace, označování a balení látek a směsí (Classification, Labelling and Packaging of substances and mixtures) Nařízení Evropského parlamentu a Rady (ES) č. 1272/2008, ze dne 16. prosince 2008, o klasifikaci, označování a balení látek a směsí, o změně a zrušení směrnic 67/548/EHS a 1999/45/ES a o změně nařízení (ES) č. 1907/2006 (nařízení CLP) bylo přijato Evropským parlamentem a Radou v prosinci 2008 po přibližně 18 měsíců trvajícím schvalovacím procesu. Účelem nařízení CLP je zajistit vysokou úroveň ochrany lidského zdraví a životního prostředí a volný pohyb chemických látek, směsí a některých specifických předmětů. Toho lze dosáhnout: vytvořením jednotného systému klasifikace látek a směsí a pravidel označování a balení nebezpečných látek a směsí uložením povinnosti výrobcům, dovozcům a následným uživatelům klasifikovat látky a směsi uváděné na trh, dodavatelům označovat a balit látky a směsi uváděné na trh a výrobcům, výrobcům předmětů a dovozcům klasifikovat látky, které nejsou uváděny na trh a které podléhají registraci nebo oznámení podle nařízení (ES) č. 1907/2006 (nařízení REACH) uložením povinnosti výrobcům a dovozcům látek oznámit Evropské agentuře pro chemické látky ty klasifikace a prvky označení, které nebyly předloženy v rámci registrace dle nařízení REACH stanovením seznamu látek s jejich harmonizovanými klasifikacemi a prvky označení na úrovni Společenství stanovením seznamu klasifikací a označení látek 19

Nařízení CLP vychází ze zkušeností se směrnicemi 67/548/EHS a 1999/45/ES obsahuje kritéria pro klasifikaci a označování látek a směsí stanovená Globálně harmonizovaným systémem klasifikace a označování chemických látek (GHS), který byl přijat na mezinárodní úrovni v rámci Organizace spojených národů zaručuje shodu s legislativou upravující přepravu nebezpečných věcí (ADR) zahrnuje přílohu I směrnice 67/548/EHS uvádějící harmonizovanou klasifikaci a označování látek definuje přechodné období, v průběhu kterého musí společnosti dosáhnout splnění podmínek nového nařízení Lhůta pro klasifikaci, označování a balení látek podle nařízení CLP je 1.12.2010, pro klasifikaci, označování a balení směsí 1.6.2015. Směrnice 67/548/EHS o sbližování právních a správních předpisů týkajících se klasifikace, balení a označování nebezpečných látek a směrnice 1999/45/ES o sbližování právních a správních předpisů týkajících se klasifikace, balení a označování nebezpečných směsí se zrušují s účinkem od 1.6.2015. Nařízení CLP vstoupilo v platnost dne 20.1.2009. A ještě pár užitečných informací:

REACH Zkratka REACH pochází z anglického "the Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals a do češtiny se překládá jako "registrace, hodnocení, povolování a omezování chemických látek"[. Vyslovuje se [rýč]. Zabezpečený počítačový systém, ve kterém jsou evidována veškerá data, se nazývá REACH- IT. Evropská agentura pro chemické látky (v angličtině European Chemicals Agency, zkráceně ECHA) zahájila svou činnost 1. června 2007 a své plné operační kapacity nabyla 3. června 2008. Její sídlo je ve finských Helsinkách. REACH vstoupil v platnost 1. června 2007 na základě nařízení Evropského parlamentu a Rady (ES) č. 1907/2006 z 18. prosince 2006 a týká se látek vyráběných v EU nebo do ní dovážených v množství větším než 1 tuna ročně, které musí být během 11 let postupně registrovány. Nahradil několik desítek starých právních předpisů a proto se o něm někdy mluví jako o jedné z nejsložitějších směrnic Evropské unie

Čistota chemikálií U chemikálií prodávaných v ČR bývá vyznačen stupeň čistoty. Stupně čistoty podle ČSN 650190 v pořadí od nejvyššího k nejnižšímu jsou (v závorce jsou uvedeny eventuelní zkratka českého označení stupně čistoty, latinské označení stupně čistoty a zkratka latinského označení stupně čistoty): 20

chemicky čistý (ch.č., purissimum speciale, puriss. spec.), pro analýzu (pro analysi, p.a.), čistý (č., purum, p.), čištěný (depuratum, depur.), technický (technicum, techn.), surový (sur., crudum, crud.). Z hlediska práce v laboratoři je vhodné pracovat s chemikáliemi co nejvyšší čistoty, nebot nečistoty mohou rušivě ovlivňovat výsledky práce. Je však třeba si uvědomit, že se zvyšováním čistoty chemikálie se zvyšuje pracnost její výroby a tedy i cena. Volba nejčistších dostupných chemikálií by mnohdy byla zbytečným plýtváním finančními prostředky i znehodnocováním práce vložené do jejich přípravy. Chemikálie, které nevyhovují čistotou pro přímé použití, podrobíme vhodné čisticí operaci. Někdy je nutné čistit i chemikálie s označením vysokého stupně čistoty, protože mohou být vlhké, mohou se časem kazit, nebo je potřeba odstranit stabilizační přísady. Nejběžnějšími čistícími operacemi jsou sušení, krystalizace a destilace.

Laboratorní potřeby a pomůcky Velká většina nádob používaných v chemické laboratoři, sloužící k reakcím, preparacím i uchovávání chemikálií je vyrobena ze skla. Chemické sklo má vysoký obsah oxidu křemičitého, je tepelně a chemicky odolné. Další předměty v laboratoři se vyrábí z porcelánu, plastických materiálů a z kovů. Pro laboratorní praxi je nezbytné umět tyto pomůcky pojmenovat. Pro začátek následuje laboratorní sklo – zejména kádinky, baňky, laboratorní porcelán a další pomůcky používané v prvním ročníku.

21

22

23

24

25

Základní laboratorní práce

Váhy a vážení (balance and balancing) Vážení je jeden z nejobvyklejších laboratorních úkonů. Jsou-li k dispozici dobré váhy a zachováme-li všechna pravidla správného vážení, můžeme docílit mimořádné přesnosti, jakou např. při odměřování objemu nedosáhneme. Podle citlivosti a váživosti se rozlišuje několik druhů vah. Analytické váhy váží s přesností na 0.0001 g a mají váživost několik g. Používají se při analytických stanoveních. Technické váhy zvané též lékárnické či zlatnické mají větší váživost a váží s přesností na 0.01g (viz dále). Předvážky váží obvykle do 1-5 kg s přesností na 0.1g. Drogistické či krámské váhy jsou všechny ostatní váhy, které se nepovažují za váhy laboratorní. Termíny: Váživost vah je největší dovolené zatížení, kterému můžeme bez poškození vystavit jednu misku vah. Citlivost vah je poměr mezi výchylkou ukazatele a malým závažím, kterým je způsobena. Nulová poloha je místo na stupnici, kolem kterého se kýve a nakonec se zastaví jazýček vahadla nezatížených vah. Technické váhy mají váživost 200-1000 g a váží s přesností na 0.01g. Obvykle to jsou váhy s dvěma miskami, vahadlem a závažíčky. Obvykle mají aretaci, což je zařízení, které umožňuje vysunutí vahadla z břitů a tím chrání břity před mechanickým poškozením zejména v době, kdy nevážíme. Odaretování a aretaci provádíme vždy opatrně a pomalu, aby nedošlo k vypadnutí závěsů misek z břitů. Nejsou-li váhy v činné poloze, musí byt vždy zaaretovány. Závaží pro přesné technické váhy jsou obvykle mosazná a bývají uložena v dřevěné skříňce zároveň se zlomky a pinsetou.

Postup při vážení: Stanovíme nulovou polohu, to znamená, že váhy odaretujeme a zjistíme, zda se jazýček vahadla při nezatížených vahách kryje s nulovým označením stupnice. Není-li tomu tak, vyrovnáme nulovou polohu vyvážením zlomkem závaží. Pak váhy zaaretujeme. Odvažovaný předmět ve vhodné nádobce (kádince, vážence, na hodinovém sklíčku nebo na lodičce položíme na levou misku vah. Na pravou misku dáme pomocí pinsety závaží předpokládané hmotnosti a opatrně částečně odaretujeme a sledujeme výchylku jazýčku. Podle toho buď přidáme nebo ubereme a tak postupně přidáváme menší závaží, přičemž dodržujeme zásadu, že vždy postupujeme od těžšího závaží k lehčímu. Hmotnost závaží zapisujeme podle prázdným míst v sadě závaží a kontrolujeme ji při vracení závaží do soupravy. Po vyvážení vah tyto zaaretujeme a pak sejmeme vážený předmět a závaží. Pro stanovení hmotnosti odvažované chemikálie buď zvážíme předem nádobku (táru), nebo zvážíme nádobku po vysypání s případným zbytkem chemikálie (tzn. navažování z rozdílu). 26

Při vážení je třeba dbát, aby váhy byly vždy ve vodorovné poloze, kterou kontrolujeme pomocí olovnice nebo vodováhy. Misky vah je třeba chránit před znečistění chemikáliemi. Připadnou nečistotu na vahách ihned odstraníme čistým hadříkem, případně misku opláchneme a vysušíme. Do blízkosti vah se nesmí dávat chemikálii, které by mohly váhy korodovat. Stejně tak nesmějí korodovat závaží, neboť by pak měnila svou hmotnost. Předvážky jsou určeny k velmi rychlému vážení, přesnost a dolní mez váživosti jsou však horší než u technických vah. Obvyklé jsou jednomiskové poloautomatické sklonné váhy s rovnoběžníkovým vedením váhové misky a opatřené magnetickým tlumením kyvů. Výchylka vahadla se přenáší opticky do okénka (na stínidlo) na přední straně přístroje. Pro zatížení nad 100 g, nad 200 g atd. se rozsah vážení mění navažovacím knoflíkem na pravé bočnici přístroje. Váhy se zapínají vypínačem na zadní straně vah. Vodorovnou polohu vah kontrolujeme pomocí libely. Pak překontrolujeme nulovou polohu na matnici, připadnou malou korekci lze udělat menším knoflíkem na pravém bočnici. V době, kdy se váhy nepoužívají musejí být zaaretovány. Nemají však tzv. pracovní aretaci, to znamená, že břity držáku jsou trvale uloženy v achátových lůžkách. Při neopatrném zacházení, zejména při prudkém postavení nebo rychlém odstranění váženého předmětu z misky vah může dojít k vyhození břitů z achátových lůžek nebo i k jejich poškození. Projeví se to tím, že váha v některé části stupnice začne drhout, případně je vůbec nepohyblivá. Chemikálie neklademe přímo na chromovanou misku a náhodné znečištění misky nebo skříňky vah ihned odstraníme. Analytické váhy (analytic(al) balance) jsou nejcitlivější chemické váhy, které váží s přesností na 0.0001g. Používají se v analytických laboratořích pro odvažování velmi malých množství a jsou neobyčejně choulostivé. Jsou vždy umístěny ve skleněné skříňce, neboť již dýchnutí způsobí výchylku ukazatele. Proti otřesům jsou zajištěny stolkem, který je zapuštěn do stěny nebo specielním stolkem s těžkou mramorovou deskou, který je složen z vlastního stolu, na kterém spočívají váhy, a ze samostojného rámu, o který se vážící opírá. Obvyklé jsou rovnoramenné poloautomatické váhy s tlumenými kyvy nebo jednomiskové torzní váhy. Pomocí závaží nebo řetízku pokládaného na vahadlo pomocí knoflíku vně skříňky se určí první tři desetinná místa, čtvrté se určí přičítáním nebo odečítáním podle polohy ukazatele na stínítku stupnice. Digitální váhy jsou poněkud odolnější a vážení na nich je nekonečně snazší, neboť kromě volby rozsahu a automatického tárování je třeba jen vyčkat, až se ustálí hodnota na display. I k nim je však nutno přistupovat šetrně, krom jiného také proto, že se jejich cena pohybuje v desítkách tisíc. V prvním ročníku se tyto váhy nepoužívají.

Měření objemu (measuring volume) Objem (volume) je fyzikální veličina, jejíž jednotkou v soustavě SI je metr krychlový (m3). V chemii se často používá jednotka tisíckrát menší, decimetr krychlový, který je podle definice totožný s vedlejší jednotkou litr (1 dm3 = 1 l) a jednotka milionkrát menší, centimetr krychlový (1 cm3 = 1 ml).

27

K odměřování objemu kapalin používáme :

BYRETY

PIPETY DĚLENÁ A NEDĚLENÁ

PIPETOVACÍ NÁSTAVEC

ODMĚRNÝ VÁLEC

ODMĚRNÉ BAŇKY

Podle způsobu použití rozlišujeme nádoby: kalibrované na dolití označené IN, což znamená, že jestliže se nádoba naplní po značku, obsahuje přesně ten objem kapaliny, který je na ní uvedený.Jsou to například odměrné válce nebo odměrné baňky (viz obrázek). kalibrované na vylití označené EX, což znamená, že objem označený na nádobě získáme vylitím kapaliny z nádoby naplněné po danou značku. Jsou to například pipety nebo byrety.

Protože kapaliny mění svůj objem v závislosti na teplotě, musíme je před měřením temperovat (zahřát nebo ochladit) na teplotu, při které jsou kalibrovány odměrné nádoby. Obvykle to bývá 20°C. Tato teplota je na nich také vyznačena Odměrné baňky (bottle volumetric) se používají k přesnému odměřování objemů, pro přípravu zásobních roztoků z navážky vzorku a na přípravu roztoků přesné koncentrace. Baňky se plní ve svislé poloze pomocí nálevky. Před dolitím kapaliny po značku se nálevka vyjme a zbývající potřebná kapalina se přidává opatrně pipetou. Kapaliny má být tolik, aby se meniskus svým spodním okrajem dotýkal značky, přičemž značka musí být ve výšce očí. Odměrné válce (graduated cylinder) se používají jen na přibližné odměřování kapalin. Nejčastějším materiálem pro jejich výrobu je laboratorní sklo, stále více se však prosazují i plasty, zejména pro jejich mechanickou odolnost. Skleněné odměrné válce při změnách teploty lehce praskají, proto v nich neodměřujeme horké roztoky ani nesmícháváme roztoky (např. neředíme kyselinu sírovou apod.). Pipety (pipette) jsou kalibrované na určitý objem označený ryskou. Při plnění ponoříme pipetu do kapaliny a nástavcem nasáváme vzduch z pipety, dokud hladina kapaliny nevystoupí nad rysku. Potom z pipety opatrně po kapkách vypustíme tolik kapaliny, aby byl spodní okraj menisku na značce. Obsah pipety necháme potom volně vytéci do připravené nádoby. Pipety nevyfukujeme a nevyplachujeme, neboť jsou podobně jako odměrné válce a byrety kalibrované na výtok. Nepipetujeme ústy, ale pomocí nástavce k tomu určenému!!! 28

Byrety (burette) se používají k přidávání přesného množství kapalin při titracích. Vyrábějí se nejčastěji pro objemy 5 - 100 cm3 a jsou dělené po 1 cm3, který je ještě rozdělený na desetiny. Objem odečítáme s přesností na 0,05 cm3 (polovina dílku). Jejich dolní konec je opatřen zabroušeným kohoutkem nebo kuličkovým ventilem (ten používáme pro alkalické roztoky, které mohou způsobit "zapékání" skleněného kohoutku). Byrety připravujeme podobně jako pipety, propláchnutím malým množstvím roztoku a zároveň zjistíme, zda nám byreta "nepodtéká", podle potřeby potřeme zábrus uzavíracího kohoutku Ramsayovým tukem. Při měření objemu musí být byrety připevněny ke stojanu svisle a oči musí být ve výšce hladiny. Měření teploty (measuring temperature) Teplota v laboratoři je měřena kapalinovými teploměry nebo termočlánky. Kapalinové teploměry (liquid thermometer) – teplota se určuje na základě tepelné roztažnosti kapaliny. Nejčastěji se používá rtuť (dnes je z důvody nebezpečnosti nahrazována voskem) a pro nižší teploty se používají teploměry lihové. Termočlánky (thermal element) – dva různé vodiče vzájemně svařené. Ohřátím místa spoje vzniká mezi nimi potenciálový rozdíl, úměrný teplotě. Měření hustoty (densimetry) Hustota patří k charakteristickým vlastnostem látek, zejména roztoků. Je dána podílem hmotnosti m a objemu V

Jednotkou hustoty je kilogram na krychlový metr, často se však používá jednotka gram na krychlový centimetr.

U kapalin, jsou-li k dispozici v dostatečném množství, je možno měřit hustotu hustoměrem. Prodávají se obvykle hustoměry pro látky těžší než voda, lehčí než voda a speciální hustoměry kalibrované již v procentuální koncentraci stanovované látky např. lihoměry nebo cukroměry. Hustoměry jsou duté skleněné trubice na obou koncích zatavené. Spodní část je obvykle rozšířena a dole je zatížena olovem nebo rtutí, často má také vestavěný teploměr. Horní část přechází do dlouhé tenké trubky, která má uvnitř stupnici. Všechna měření pomocí hustoměru se musejí provádět při takové teplotě, při které byl hustoměr kalibrován. Měření pomocí hustoměru je poměrně jednoduché. Měřenou kapalinu nalijeme do dostatečně vysokého válce, temperujeme a pak do ní opatrně ponoříme hustoměr. Při odečítání musí hustoměr volně plavat a nesmí se dotýkat stěn ani dna. Při odečítání musí být oko ve výšce menisku a správný je údaj, který leží v jedné přímce s dolním okrajem menisku. 29

Zahřívání - heating, warm(ing)

Přímé zahřívání – kahany Běžným zdrojem tepla pro reakce za zvýšené teploty je plynový kahan. V laboratoři používáme Bunsenův kahan. Pro některé práce je vhodný Mekerův kahan, má větší tepelný výkon. Bunsenův kahan

Mekerův kahan

Rozložení teplot v plameni Bunsenova kahanu O - oxidační pásmo R - redukční pásmo

Nepřímé – topné lázně Parní (vodní) lázeň – slouží k odpaření rozpouštědla a k sušení krystalů, k ohřevu reakčních směsí, parní je nakreslena na obrázku, vodní znamená např. zkumavku ponořenou v horké vodě.

preparát

30

Chlazení – cooling Chlazení je proces při kterém probíhá výměna tepla mezi dvěmi prostředími. Nejčastějšími chladícími medii je voda nebo vzduch. Chlazení může probíhat dvěmi různými způsoby a to povrchový nebo směšovací. Povrchový způsob je, že medium nepřijde do styku s ochlazovanou látkou. S tímto způsobem chlazení velice často setkáme v laboratoří při použití chladiče (např. Liebiegův) jako nástroje pro povrchové chlazení. Při použití druhého způsobu chlazení dojde k přímému smísení média a ochlazované látka. I v tomto případě je nejčastějším médiem voda, vzduch a olej. Příkladem z života je když do horké vody přidáme ledovou vodu tak se nám konečný roztok ochladí. Tento způsob je velmi často využíván v průmyslu při ochlazování železa atd.. Chlazení ledem je možno využít v obou případech. Tato tepelná výměnná je výhodná z toho důvodu, protože pro ohřátí ledu je potřebná energie pro ohřev a ještě pro přechod skupenství mezi pevným a kapalným. Tato energie kterou musíme dodat se nazývá skupenské teplo. Tudíž led na chlazení je výhodný tím, že nejenom odebírá teplo pro zvýšení teploty, ale i pro změnu skupenství. Pro teploty nižší než O°C používáme chladicí směsi tvořené ledem s různými elektrolyty, které způsobují snížení teploty tání ledu. Led musí být pro přípravu chladicí směsi dobře rozdrcen a promíchán s elektrolytem. Příklady těchto směsí najdete v chemických tabulkách.

31

Destilace - distillation

Obr. č. 1

Destilací se rozumí dělicí a čisticí metoda založená na rozdělování směsí varem. Těkavější složka snadněji dosáhne plynného skupenství a lze ji tak oddělit od složky méně těkavé. Využití destilace v laboratoři může být rozdílné. Někdy se požadovaná látka ze směsi oddestiluje, jindy se oddestiluje např. rozpouštědlo a hlavní produkt zůstane v destilační baňce, nebo se směs destilací dělí podle rozdílných bodů varu složek na jednotlivé čisté podíly (frakce). K pochopení principu destilace a k dělení malého množství látek lze také použít destilační semimikroaparaturu viz obr. č. l. Pro bezpečnou destilaci platí: čím je destilační nádoba menší, tím opatrněji se musí zahřívat. Aby nedocházelo k utajenému varu, je třeba vždy vložit do destilační baňky varné kamínky (skleněné kuličky, nalámané kapiláry apod.). Destilační baňka se plní kapalinou nejvýše do poloviny jejího objemu

32

Práce s plyny Laboratorní pokusy s plyny vyžadují odlišné laboratorní zařízení a jiné pracovní metody než práce s kapalnými nebo tuhými látkami. Hlavní fyzikální vlastnost, která podmiňuje tuto zvláštnost, je přirozená rozpínavost plynů. Plyny nemají stálý tvar, ani nezaujímají stálý objem. Jejich chování a reakce závisí na druhu plynu, na stavových podmínkách (teplotě, tlaku, objemu) a na chemické reaktivitě. Při práci s plyny a při výpočtech, které jsou k této činnosti potřebné, se vychází ze základních fyzikálních zákonů o plynech a z chemických rovnic. K usnadnění výpočtů se většinou v úlohách laboratorního cvičení 1. roč. místo skutečných podmínek uvažují tzv. normální podmínky. Předpokládá se, jako by děje probíhaly při teplotě 0oC a tlaku 101 kPa. Za takového stavu zaujímá 1 mol kteréhokoliv plynu přibližně objem 22,41 dm3 (tato hodnota platí přesně jen pro ideálně se chovající plyn, hodnoty molárního objemu všech reálných plynů se od této hodnoty více či méně liší, při našich výpočtech však můžeme tento rozdíl zanedbat a 3 -1 počítat s hodnotou Vm = 22,41 dm .mol ). Tímto zjednodušením jsou dosahované výsledky jen přibližné, ale zpravidla pro běžné laboratorní účely postačující. Podrobněji se seznámíte s teorií o plynech ve fyzice a fyzikální chemii.

Dělení směsí - separation Krystalizace - crystallization Krystalizace je vylučování tuhé látky z roztoku nebo taveniny. Je jednou z nejpoužívanějších metod přípravy čistých látek v laboratoři. Krystalizace látky z roztoku je způsobena snížením její rozpustnosti, které se dosáhne: volným odpařováním rozpouštědla za laboratorní teploty – volná krystalizace ochlazením nasyceného roztoku připraveného při vyšší teplotě na teplotu nižší – rušená krystalizace přidáním druhého rozpouštědla, ve kterém je látka málo rozpustná Filtrace - filtration Filtrace je oddělování dvou fází pomocí propustného materiálu, který dovoluje průchod pouze jedné z nich. Filtraci lze provést s použitím filtrační, rychlofiltrační nebo Bıchnerovy nálevky. Jako filtrační materiál se používá filtrační papír, vata nebo různé síťky (látkové, plastové, kovové) podle charakteru a množství filtrované látky. V některých případech se k filtraci používá nuč se skleněnou filtrační vložkou (fritou). Dekantace - decantation Jednoduchým způsobem oddělování tuhé fáze od kapalné je dekantace, která současně slouží k promývání sraženin Tuhá látka se nechá usadit na dně dekantační nádoby a čirá kapalina se opatrně odlije nebo odsaje. Toto se opakuje nejméně 3x, poslední dekantace se provede destilovanou vodou. Používáme kádinky, Erlenmeyerovy baňky nebo odměrné válce.

33

Sublimace - sublimation Přímý přechod látek ze skupenství tuhého do skupenství plynného se nazývá sublimace. Této změny skupenství lze dosáhnout buď snížením tlaku nad látkou, nebo u některých látek za běžného tlaku zvýšením teploty. V laboratoři se této vlastnosti obvykle využívá při dělení směsí tuhých látek tak, že sublimující látka se převede za běžného atmosférického tlaku zahřátím na páry, které se po ochlazení znovu vrátí do tuhého skupenství.

34

Srážení - precipitation Sraženiny jsou velmi málo rozpustné sloučeniny, jejich rozpustnost je dána rovnováhou mezi tuhou fází a ionty v roztoku. Hodnoty rozpustnosti jsou jako součin rozpustnosti uváděny v chemických tabulkách. Srážecí reakce

Reakcí rozpuštěného kationtu a aniontu vzniká málo rozpustná sůl. Oxidační čísla se nemění Některé málo rozpustné soli: AgCl, AgBr, AgI, AgIO3, AgOH, AgSCN, Ag2CO3, Ag2S, Ag2Cr2O7, Al(OH)3, BaCO3, BaCrO4, BaSO4, Bi(OH)3, CaCO3, CaF2, CaSO4, CdCO3, Cd(OH)2, CdS, CoCO3, CoS, Cr(OH)3, CuBr, CuCl, CuI, Cu(OH)2, CuS, Cu2S, Fe(OH)2, Fe(OH)3, FeS, HgI2, Hg2Cl2, Hg2Br2, Hg2 I2, La(OH)3, MgF2, Mg(OH)2, Mn(OH)2, MnCO3, MnS, NiS, Ni(OH)2, PbCO3, PbCrO4, PbF2, Pb(IO3)2, PbI2, PbS, PbSO4, Sn(OH)2, Sn(OH)4, SnS, SrCO3, SrF2, SrSO4, Th(OH)4, TlBr, TlCl, Tl(OH)4, ZnCO3, Zn(OH)2, ZnS

Chromatografie – chromatography

Chromatografie je souhrnné označení pro skupinu fyzikálně-chemických separačních metod. Molekuly analytu se u všech typů chromatografických separací rozdělují mezi stacionární (nepohyblivou) a mobilní (pohyblivou) fázi. Dělení je založeno na rozdílné afinitě složek směsi k mobilní a stacionární fázi. Rozdělení chromatografických metod podle stacionární fáze sloupcová chromatografie (kolonová chromatografie, CC, column chromatography) stacionární fáze je v koloně papírová chromatografie (PP, paper chrom.) - stacionární fáze je papír chromatografie na tenké vrstvě (TLC, thin layer chromatography) - stacionární fáze je suspenze v podobě tenké vrstvy

35

Jednotlivé úlohy Úloha č.1 Základní práce se sklem

Každý chemik má ovládat základní práce se zpracováním skla. 1) Řezání skla Řezání trubic potřebné délky provádíme tak, že na žádaném místě provedeme sklářským nožem nebo trojúhelníkovým pilníkem zářez. Táhnutím lehce směrem dolů pak trubici v místě řezu rozlomíme. Podobným způsobem řežeme i skleněné tyčinky. 2) Formování skla v plameni a) otavování hran Ostré hrany trubic nebo tyčinek otavujeme tak, že konec trubice nejprve vyhřejeme ve svítivém plameni a potom vnoříme za stálého otáčení do nejteplejší zóny nesvítivého plamene kahanu. Jakmile hrany začnou červenat, ihned je z plamene vytáhneme. Přílišné zahřátí způsobuje, že se okraje trubice stahují a její otvor se proto zmenšuje. Podobně u tyčinek vzniká kapkovitý útvar. b) ohýbání skla Ohýbání skleněných trubic do pravého úhlu provádíme tak, že vyhřejeme trubici rovnoměrně v délce úměrné poloměru vyžadovaného oblouku. Za stálého otáčení zahřejeme sklo do žlutého žáru a mimo plamen potom trubici volně ohýbáme, jen co dovoluje odpor materiálu.

c) tažení trubic Trubici stejnoměrně vyhřátou do úplného změknutí můžeme vytáhnout – mimo plamen - a zúžit ji na kapiláru nebo na trubici o menším průměru.

36

d) zatavování a foukání baniček Konec trubice zahřejeme do červena, až se slije, a pak mimo plamen foukáme tak, až se vytvoří banička.

e)

Kapilára s ohybem

Uřízneme trubičku délky 3 dlaždice, konce otavíme a uprostřed vytáhneme kapiláru. Rozdělíme na dvě části a provedeme ohyb tak, že nahřejeme trubičku přibližně v polovině a necháme spadnout do pravého úhlu 90°. Získáme tedy dvě trubičky, budou využity v laboratoři L1. Konec kapiláry je třeba též otavit, velmi opatrně.

f) výroba střičky Uřízneme trubičku délky 5 dl (dlaždičky – naše oblíbená školní míra, není jednotkou SI), konce otavíme a uprostřed vytáhneme kapiláru. Rozdělíme na dvě části a provedeme ohyb tak, že nahřejeme ve zvoleném místě trubičku a necháme spadnout do správného úhlu asi 60°. Získáme tedy dvě trubičky, jednu náhradní. Konec kapiláry je třeba též otavit, velmi opatrně.

Práce s korkem a pryží

Korek Nové korkové zátky jsou tvrdé, nepoddajné a špatně přiléhají hrdlu baňky. Změkčují se mačkáním: zátka se vloží do otvoru páčkového mačkadla a zmáčkne se. Pak se stisk povolí, zátka se pootočí a znovu se rameno mačkadla přitiskne. To se několikrát opakuje, až je zátka dostatečně poddajná. Pryž Pryžové výrobky jsou v chemické laboratoři zastoupeny zejména zátkami, hadicemi, gumičkami a rukavicemi. Pryžové zátky se užívají hlavně k uzavírání nádob s alkalickými roztoky. K uzavírání organických rozpouštědel nejsou vhodné – dochází k botnání nebo naleptání pryže a znečištění uzavřeného obsahu.

37

Vrtání korkových a pryžových zátek Korkové a pryžové zátky se vrtají pomocí korkovrtů. Korkovrt je tenkostěnná kovová trubka vhodného průměru, na horním konci zesílená a příčně provrtaná. Tam se vkládá krátká kovová tyčka, sloužící jako vratidlo. Dolní konec korkovrtu je naostřen. Úplná sada korkovrtů obsahuje zpravidla korkovrty o průměru 5 až 15 mm, odstupňované po 1 mm. Vratidlo usnadňuje otáčení korkovrtu při vrtání. Kromě toho se jím z korkovrtů vytlačují zbytky zátky.

Při vrtání ručním korkovrtem se postupuje takto: Vrtanou zátku položíme na prkénko a korkovrt navlhčený glycerolem nebo vodou se nasadí na střed budoucí díry. Mírně se přitlačí a otočí se asi o 90°, při čemž se zátka jednou rukou přidržuje. Při vrtání je třeba dbát, aby vrtaná díra byla rovnoběžná s osou zátky. Když je zátka téměř provrtaná, tj, když se na jejím spodku objeví obrysy korkovrtu, nástroj za otáčení vytáhneme, zátku obrátíme a vyřízneme korkovrtem díru z druhé strany. Získáme tak otvor s ostrými, nevytrhanými okraji.

Vrtání pryžových zátek je obtížnější. V tomto případě musí být korkovrt velmi dobře naostřen. Navlhčíme jej glycerolem a vrtáme za nepatrného přitlačování. Občas korkovrt vytáhneme a znovu navlhčíme.

Ostření korkovrtů: Korkovrty se ostří ostřičem korkovrtů, který se prodává spolu s celou sadou. Je to kovový kužel nasazený na dřevěné rukojeti a spojený s pohyblivým ocelovým nožem. Při ostření se vsune kužel ostřiče do korkovrtu, palcem se lehce přitlačí ocelový nůž a ostřičem se několikrát otočí. Otáčením se nožem odebírá z ostří korkovrtu tenká tříska.

Roztoky a jejich příprava

Hmotnostní zlomek Hmotnostní zlomek w látky A v roztoku je definován jako podíl hmotnosti látky A ku celkové hmotnosti roztoku:

w( A) =

m( A) m

m(A) - hmotnost látky A m - hmotnost celého roztoku 38

Příklad 1: Vyjádřete hmotnostním zlomkem složení roztoku připraveného rozpuštěním 15 g NaOH ve 105 g vody.

w( NaOH ) =

m( NaOH ) 15 g = = 0,125 m 15 g + 105 g

Hmotnostní zlomek hydroxidu sodného v roztoku je 0,125. Roztok obsahuje 12,5%hm. hydroxidu sodného.

Příklad 2: Vypočítejte hmotnost jodidu draselného a vody, potřebnou k přípravě 230 g 2,5%hm. roztoku.

m(KI ) m m(KI ) = w(KI ) ⋅ m = 0,025 ⋅ 230 g = 5,75 g w(KI ) =

m(H 2 O ) = 230 g − 5,75 g = 224,25 g

K přípravě 230 g 2,5%hm. roztoku je třeba 5,75 g jodidu draselného a 224,25 g vody. Objemový zlomek Objemový zlomek ϕ látky A je dán podílem objemu látky A a objemu celého roztoku.

ϕ ( A) =

V ( A) V

V(A) - objem látky A V - objem celého roztoku

Pozor ! Celkový objem směsi se obecně nerovná součtu objemů složek před přípravou směsi smícháním může dojít k objemové expanzi nebo k objemové kontrakci ! Látková koncentrace Látková koncentrace c látky A je definována jako podíl látkového množství látky A ku objemu roztoku.

c( A) =

n( A) V

n(A) - látkové množství látky A v molech V - objem celého roztoku v dm3

Základní jednotkou látkové koncentrace je mol.m-3, vedlejší jednotkou je mol.dm-3, v praxi se však častěji používá jednotka mol.l-1. V praxi se můžete setkat s označením 0.2 M což znamená, že c = 0.2 mol.dm-3. 39

Jestliže do definičního vztahu pro látkovou koncentraci dosadíme vztah pro látkové množství

n ( A) =

m( A) M ( A)

dostaneme důležitý vztah

c( A) =

m( A) M ( A) ⋅ V

M – molární hmotnost látky A v g.mol-1 m – hmotnost látky v g

Příklad 3: Jaká je látková koncentrace roztoku, který obsahuje v 0,300 dm3 10,5 g KOH?

c( KOH ) =

m( KOH ) 10,5g = M ( KOH ) ⋅ V 56,1g ⋅ mol −1 ⋅ 0,3 dm3

c( KOH ) = 0,624 mol ⋅ dm−3 Látková koncentrace roztoku je 0,624 mol.dm-3.

Příklad 4: Jaká hmotnost manganistanu draselného je obsažena v 15 cm3 roztoku o koncentraci 0,05 mol.dm-3?

c( KMnO4 ) =

m( KMnO4 ) M ( KMnO4 ) ⋅ V

m( KMnO4 ) = c( KMnO4 ) ⋅ M ( KMnO4 ) ⋅ V

m( KMnO4 ) = 0,05 mol ⋅ dm−3 ⋅ 158,3 g ⋅ mol −1 ⋅ 0,015 dm−3 m( KMnO4 ) = 0,119 g

V 15 cm3 roztoku KMnO4 o koncentraci 0,05 mol.dm-3 je 0,119 g manganistanu draselného. Příklad 5: Kolik cm3 roztoku FeCl3 o koncentraci 0,1 mol.dm-3 je možné připravit rozpuštěním 0,6 g FeCl3 ve vodě?

c( FeCl3 ) =

V =

m( FeCl3 ) M ( FeCl3 ) ⋅ V

m( FeCl3 ) 0,6 g = −3 M ( FeCl3 ) ⋅ c( FeCl3 ) 0,1mol ⋅ dm ⋅ 162,2 g ⋅ mol −1

V = 0,037 dm3 Rozpuštěním 0,6 g FeCl3 ve vodě je možné připravit 37 cm3 roztoku FeCl3 o koncentraci 0,1 mol.dm-3. 40

Příklad 6: Jaká je látková koncentrace 10%hm. roztoku kyseliny chlorovodíkové, jestliže jeho hustota je 1,047 g.cm-3? M(HCl) = 36,46 g.mol-1

m(HCl ) = w(HCl ) ⋅ m(roztoku )

c( HCl) =

m( HCl) M ( HCl) ⋅ V

c( HCl) =

w( HCl) ⋅ ρ ⋅ V w( HCl) ⋅ ρ = M ( HCl) ⋅ V M ( HCl)

c( HCl) =

0,10 ⋅ 1047 g ⋅ dm3 = 2 ,87 mol ⋅ dm−3 −1 36,5 g ⋅ mol

m = ρ ⋅V

10%hm. roztok HCl má látkovou koncentraci 2,87 mol.dm-3.

Příklad 7: Vypočítejte hmotnostní zlomek roztoku kyseliny dusičné (c = 5,62 mol.l-1), jehož hustota je 1,180 g.cm-3. M(HNO3) = 63,0 g.mol-1

m( HNO3 ) = c( HNO3 ) ⋅ M ( HNO3 ) ⋅ V

w( HNO3 ) =

m( HNO3 ) m

w( HNO3 ) =

c( HNO3 ) ⋅ M ( HNO3 ) ⋅ V c( HNO3 ) ⋅ M ( HNO3 ) = ρ ⋅V ρ

w( HNO3 ) =

5,62mol ⋅ dm−3 ⋅ 63,0g ⋅ mol −1 = 0,30 1180g ⋅ dm−3

m = ρ ⋅V

Hmotnostní zlomek kyseliny dusičné je 0,30. Příklad 8: Kolik cm3 36%hm. kyseliny chlorovodíkové je třeba na přípravu 500 cm3 roztoku o látkové koncentraci c(HCl) = 0,1 mol.dm-3? M(HCl) = 36,46 g.mol-1; ρ(36%) = 1,179 g.cm-3. a) Nejdříve vypočítáme hmotnost HCl v připravovaném roztoku:

m(HCl) = c(HCl) . M(HCl) . V m(HCl) = 0,1 mol.dm-3. 36,46 g.mol-1 . 0,5 dm3 = 1,82 g

41

b) Vypočtená hmotnost je hmotností 100%hm. kyseliny. My však máme k dispozici 36%hm. kyselinu, proto musíme provést přepočet:

m( HCl) m m( HCl) 1,82 g m= = = 5,05 g w( HCl) 0,36 w( HCl) =

c) Vypočtenou hmotnost roztoku přepočteme na objem:

V =

5,05 g = 4,29cm3 −3 1,179 g ⋅ cm

Na přípravu 500 cm3 kyseliny chlorovodíkové o koncentraci c(HCl) = 0,1 mol.dm-3 je třeba 4,29 cm3 36%hm. HCl.

Směšování a ředění roztoků

m1

m2

m3

Směšovací rovnice – vyplývá z hmotnostní bilance přípravy roztoku 3 z roztoku 1 a 2 : Celková bilance m1 + m2 = m3 Bilance složky A m1w1 ( A) + m2w2 ( A) = (m1 + m2).w3 ( A) kde A je rozpuštěná látka 42

Příklad 9: Jakou hmotnost 5%hm. roztoku NaCl potřebujeme, abychom jeho smísením s 35%hm. roztokem NaCl o hmotnosti 22 g získali 25%hm. roztok? m1 . 0,05 + 22 g . 0,35 = (m1 + 22 g) . 0,25 m1= 11 g Potřebujeme 11 g 5%hm. roztoku chloridu sodného.

Zřeďovací rovnice

m1w1 ( A) = (m1 + m2).w ( A)

m2 - hmotnost rozpouštědla A - rozpuštěná látka

Příklad 10: 20 g 36%hm. kyseliny chlorovodíkové ředíme vodou o hmotnosti 100 g. Jaký je hmotnostní zlomek HCl ve výsledném roztoku?

Dosadíme do zřeďovací rovnice a vypočteme: 20 g . 0,36 = (20 g + 100g)w w = 0,06 Výsledný roztok obsahuje 6%hm. HCl.

Příprava nasyceného roztoku

Při rozpouštění tuhé látky v rozpouštědle lze dosáhnout stavu, kdy se již další množství látky nerozpouští, pokud se nezmění teplota. V takové soustavě je v rovnováze tuhá látka a její nasycený roztok. Maximální množství látky, které se za dané teploty rozpustí v určitém množství rozpouštědla, označujeme rozpustností. Rozpustnost bývá dána různým způsobem, v tomto učebním textu uvedeme způsoby dva: 1) gramy rozpuštěné látky ve 100 g rozpouštědla 2) hmotnostní zlomek rozpuštěné látky v nasyceném roztoku Hmotnostní zlomek rozpuštěné látky v nasyceném roztoku vypočítáme snadno z údaje o rozpustnosti 1) R – rozpouštěná látka

43

w (R ) =

m( R ) 100 + m(R )

m(R) – rozpustnost ve 100 g rozpouštědla (v tabulkách značeno např. m20vaq, kde 20 je teplota ve oC, vaq znamená rozpouštění ve vodě)

Příklad 11: Připravte 1200 g nasyceného roztoku KCl při 20oC. Kolik gramů KCl je třeba ? Údaj z tabulek: rozpustnost m20vaq = 34,19 znamená rozpustnost ve 100g vody (vaq) při 20oC. Hmotnostní zlomek vypočteme ze vztahu w(KCl) =

34,19 = 0,255 100 + 34,19

Z definice hmotnostního zlomku vypočteme hmotnost KCl m(KCl) = w(KCl) . m = 0,255 . 1200 = 306 g Na přípravu 1200 g nasyceného roztoku KCl při 20oC je třeba 306 g KCl a 894 g vody. Pokud byl roztok připraven z hydrátu, potom se musí hmotnost hydrátu přepočítat na hmotnost bezvodé látky. Hmotnostní zlomek bezvodé látky v nasyceném roztoku je

w(bezv.) =

M (bezv.) m(hydrát ) . 100 + m(hydrát ) M (hydrát )

Takto lze přepočítat rozpustnost pro bezvodé látky a hydráty.

Příklad 12: Připravte 500 g nasyceného roztoku chloridu kobaltnatého při 20oC. K dispozici máte hexahydrát chloridu kobaltnatého. Kolik gramů hydrátu a kolik g vody je třeba na přípravu tohoto roztoku ? Údaj z tabulek - rozpustnost pro hydrát !!!! m20vaq = 171,03 g / 100g vody pro bezvodý

m20vaq = 52,90 g / 100g vody

a) Pokud je známý údaj rozpustnosti hydrátu, je možno počítat přímo jako u látek bez krystalové vody. Hmotnostní zlomek vypočteme ze vztahu

w(CoCl2 .6H2O) =

171,03 = 0,631 100 + 171,03

44

Z definice hmotnostního zlomku vypočteme hmotnost CoCl2 .6H2O

m(CoCl2 .6H2O) = w(CoCl2 .6H2O ) . m = 0,631 . 500 = 316 g

Na přípravu 500 g nasyceného roztoku CoCl2 při 20oC je třeba 316 g CoCl2 . 6H2O a 184 g vody.

b) Máme pouze údaj pro bezvodou látku, navažovat budeme hydrát.

Hmotnostní zlomek vypočteme ze vztahu

w(CoCl2 ) =

52,9 = 0,346 100 + 52,9

c) Přepočteme rozpustnost bezvodé látky na rozpustnost hydrátu a počítáme dále jako a) w(bezv.) =

r (hydrát ) M (bezv.) . 100 r (hydrát ) M (hydrát)

45

Nasycené roztoky Nasycené roztoky jsou roztoky, v nichž se za dané teploty ustaví rovnováha mezi rozpouštěním dané složky v roztoku a jejím vylučováním z roztoku (tj. rychlost rozpouštění a rychlost vylučování jsou stejné). Nebo zjednodušeně řečeno, roztoky, v nichž se již za dané teploty přidaná rozpouštěná složka dále nerozpouští, se nazývají nasycené roztoky. Zárukou nasycenosti je nerozpuštěný zbytek látky na dně nádoby. Poklesem teploty dochází obvykle po určité době k vylučování rozpuštěné látky a naopak zvyšováním teploty k jejímu dalšímu rozpouštění. Nejčastěji se nasycené roztoky užívají při dělení a čistění látek krystalizací. Potřebné údaje k jejich přípravě se získávají buď z chemických tabulek nebo z křivek rozpustnosti. V obou případech je poměr rozpouštěné látky k rozpouštědlu za dané teploty vyjadřován v gramech rozpuštěné látky na 100 g rozpouštědla nebo na 100 g roztoku.

Závislost rozpustnosti (vyjádřené v g rozpuštěné látky na 100 g rozpouštědla) na teplotě (ve oC)

260 g

KNO3

240 220

NaNO3

200 180 160 140 120 100 80

KCl

60 40

NaCl

20 0 0

20

40

60

80

o 100 C

46

Úloha č. 2

Vážení a určení objemu vyrobené baničky Baňku, vyrobenou při práci se sklem, zvažte na technických vahách. Poté baničku naplňte vodou a znovu zvažte. Řádně zapište záznam o vážení a z rozdílu hmotností a hustoty vody vypočtěte objem baňky. Úloha č. 3

Stanovení teploty varu a teploty tání Teplota varu a teplota tání patří mezi základní vlastnosti látek. Jejích změřením můžeme jednotlivé látky odlišovat a zjišťovat, o kterou látku jde. Můžeme také ověřit, zda látka není znečištěna. Nečistoty teplotu varu dané látky zvětšují a teplotu tání naopak snižují. Teplota varu a teplota tání závisejí na tlaku okolního vzduchu. Teplota varu je teplota, při níž se kapalina vypařuje v celém svém objemu a nikoli jen na povrchu. Při zvyšování tlaku okolního vzduchu se teplota varu zvyšuje, při zmenšování tlaku se snižuje. Teplota tání je teplota, při níž látka taje a mění se na kapalinu (taveninu). Ochlazením taveniny látka tuhne. Teplota při tomto ději je teplota tuhnutí. Teplota tání a teplota tuhnutí jedné látky jsou stejné.

Jak změříme teplotu varu ethanolu?

Baničku s 10 ml ethanolu uzavřeme zátkou, ve které je upevněn teploměr a skleněná trubice, která slouží jako vzdušný chladič. Zkumavku umístíme do kádinky s vodou. Kádinku zahříváme, až ethanol začne vřít. Protože ethanol je hořlavá látka, nesmíme zahřívat baničku přímým plamenem, ale v nádobě s vodou, tj. ve vodní lázni. Potom zaznamenáme teploměrem změřenou teplotu jeho par.

Při jaké teplotě taje předložený vzorek?

Do zkumavky vpravíme asi 4 cm vysoký sloupec látky. Do zkumavky dále vložíme teploměr a zahříváme ji ve vodní lázni. Zaznamenáme teplotu, při které dochází k přechodu pevného skupenství ve skupenství kapalné a látka taje.

47

Úloha č. 4

Příprava roztoků a měření hustoty Připravte 120 g roztoku zadané koncentrace, u laboratorního stolu spojte všechny připravené roztoky (o stejné koncentraci) do odměrného válce a změřte hustotu. Výsledek porovnejte s tabelovanou hodnotou, jestliže je uvedena. Jak závisí hustota kapalin na koncentraci. Zapište si údaje o měření hustoty v laboratoři a vytvořte graf závislosti hustoty na koncentraci látky.

Jak změříme hustotu kapalin? Do válce s kapalinou opatrně zasuneme hustoměr tak, aby se nedotýkal stěn nádoby. Po ustálení odečteme na stupnici údaj o hustotě dané kapaliny. Úloha č. 5

Příprava a ředění roztoků

Při přípravě molárních roztoků vycházíme ze vztahu: mA c A= M A V Z tohoto vztahu vyjádříme hmotnost látky potřebnou pro přípravu roztoku dané koncentrace: m(A) = c(A). M(A). V Při ředění vodou se látkové množství látky rozpuštěné v roztoku nemění, proto platí vztah: c . V = cx . Vx c - látková koncentrace výchozího roztoku V - objem výchozího roztoku cx - látková koncentrace připravovaného roztoku Vx - objem připravovaného roztoku

48

a) Vypočítejte hmotnost pentahydrátu síranu měďnatého potřebnou k přípravě 100 ml roztoku o koncentraci 0,4 mol.l-1. b) Vypočítané množství navažte a rozpusťte v kádince v 50 ml destilované vody. c) Roztok převeďte kvantitativně do odměrné baňky, doplňte destilovanou vodou do 3/4 objemu baňky a důkladně promíchejte. Pak doplňte destilovanou vodou přesně na objem 100 ml a znovu promíchejte. d) Z takto připraveného roztoku připravte sadu roztoků o koncentracích 0,3 0,1 0,08 0,06 0,04 mol.l-1. Odměřte do připravených čistých zkumavek vypočtené objemy a doplňte vodou na 10 ml (kapátkem).

e) Roztoky ve zkumavkách promíchejte.

f) Popište, jak pomocí kolorimetrické stupnice určíte neznámou koncentraci roztoku pentahydrátu síranu měďnatého (metoda se nazývá kolorimetrie).

Úloha č. 6

Praktické určení kyselosti a zásaditosti roztoků

a) Do tří zkumavek nalijte po 2 ml zředěného roztoku (asi 1%)kyseliny chlorovodíkové, hydroxidu sodného a uhličitanu sodného. Do čtvrté zkumavky dejte destilovanou vodu. Do každé přidejte 3 kapky indikátoru fenolftalein a po promíchání si zapište zbarvení. Máte-li dost zkumavek, ponechte je v uvedeném pořadí ve stojanu. Totéž proveďte s methylovou oranží a dalšími indikátory, které máte k dispozici. Sestavte tabulku zbarvení roztoků použitými indikátory v obecném pojetí: v prostředí kyseliny, v prostředí zásady a v neutrálním prostředí (ve vodě).

49

b) Podobně vyzkoušejte reakce všech látek na indikátorovém papírku (lakmusovém, fenolftaleinovém a na univerzálním indikátorovém papírku) tak, že na něj tyčinkou nanesete kapku příslušné kapaliny. U univerzálního indikátorového papírku si poznačte vedle zbarvení i hodnotu pH.

c) Změřte pH dalších vzorků – např. limonáda, džus, Coca-cola, minerálka, ocet aj. Úloha č. 7

Volná krystalizace

Z tabelované hodnoty rozpustnosti při 20oC vypočtěte potřebné množství vody k zadanému množství soli, určené ke krystalizaci. Připravte nasycený roztok, pro urychlení rozpouštění můžete směs mírně zahřát. Roztok přefiltrujte přes řádně složený filtrační papír a žebrovanou nálevku. Filtrát nalijte do krystalizační misky a nechte volně odpařovat, dokud nevzniknou krystaly. Krystaly můžete pěstovat celý školní rok, je třeba vybrat vhodné pro naočkování a doplňovat nasycený roztok, aby krystal mohl růst.

Úloha č.8

Rušená krystalizace 10 g technického síranu měďnatého rozpusťte ve vypočteném objemu vody, aby po zahřátí na 50oC vznikl nasycený roztok. Za horka jej přefiltrujte do Erlenmayerovy baňky a znovu zahřejte, dokud není zahuštěný ke krystalizaci. O tom, jestli je roztok opravdu zahuštěný se můžete přesvědčit ponořením tyčinky do roztoku a následném ochlazení na vzduchu. Jestliže se tvoří na tyčince krystalky – je roztok připraven správně. Pokud se krystaly netvoří, je třeba odpařit rozpouštědlo a zkoušku provést znovu. Zahuštěný roztok podrobte rušené krystalizaci ochlazením ve studené vodě. Krystaly odsajte na Büchnerově nálevce, vysušte, zvažte a odevzdejte jako řádný preparát (viz níže). Matečný roztok po rušené krystalizaci můžete povařením opět zahustit a opakovat další rušenou krystalizaci, zvýšíte tak praktický výtěžek krystalizace. 50

Úloha č. 9

Sublimace Podle pokynů vyučujícího sestavte některou aparaturu pro sublimaci. Přesublimujte chlorid amonný (event. jinou určenou látku - kyselinu salicylovou, kyselinu benzoovou, naftalen, tein z čaje, kávy nebo guarany). Látku zahřívejte zpočátku velmi pomalu bez kondenzační baňky, kterou nasaďte teprve při zřetelné sublimaci, aby se mohla voda v prvé fázi volně vypařit. Rovněž chladicí voda v kondenzačním zařízení má být zpočátku teplejší, její teplotu snižujte až po počátečním nárůstu krystalů. Krystaly můžete pozorovat pod mikroskopem.

Mikrokrystaloskopie Úloha č. 10 Stříbro jako dichroman stříbrný Na podložní sklíčko naneste kapku 1%ního roztoku AgNO3. Vedle naneste kapku koncentrované kyseliny dusičné. Obě kapky spojte vláknem a promíchejte. Naberte do pipetky a přeneste na jiné podložní sklíčko. Vlhkým skleněným vláknem přidejte krystal dichromanu draselného. Pozorujte při zvětšení 36x až 120x. Preparát zakreslete a zapište příslušnou rovnici. Vznikají červené triklinické krystalky dichromanu stříbrného. Důkaz přítomnosti stříbra ve sloučenině Na podložní sklíčko naneste kapku 1%ního roztoku AgNO3. Skleněným vláknem přidejte štěpinu mědi. Ihned pozorujte. Preparát zakreslete a zapište příslušnou rovnici. Narůstají stromečkovitě se větvící útvary krystalického elementárního stříbra. Stříbrné soli monokarboxylových kyselin Na podložní sklíčko naneste kapku silně zředěného roztoku vzorku některé monokarboxylové kyseliny. Přidejte kapku roztoku AgNO3 v ethanolu. Vzniklé krystaly pozorujte. Preparát zakreslete a zapište příslušnou reakci. Rychle narůstající krystaly tvoří 51

charakteristické kostrovité útvary. Stříbro jako chlorid stříbrný Na podložní sklíčko naneste kapku 1%ního roztoku dusičnanu stříbrného. Kapku na podložním sklíčku zahřejte asi na 60 až 80oC tak, že sklíčko na okamžik podržíte nad plamenem lihového kahanu. Pak přidejte malou kapku 3%ní HCl.. Kapku na sklíčku dobře promíchejte skleněným vláknem. Po usazení sraženiny odsajte kapalinu opatrným přiložením proužku filtračního papíru k okraji kapky. Pak přidejte kapku destilované vody, promíchejte a kapalinu opět odsajte. Pak přidejte ke sraženině kapku 20%ního roztoku amoniaku, promíchejte tak, aby se sraženina úplně rozpustila . Ihned přikryjte malým hodinovým sklíčkem tak, aby trochu přesahovalo přes okraj podložního sklíčka. Přikrytím se zpomalí odpařování amoniaku, takže chlorid stříbrný vykrystaluje v dostatečně velkých krystalech. Po 10 minutách hodinové sklíčko sejměte a pozorujte preparát při celkovém zvětšení 120x. Malé krystalky se v procházejícím světle jeví téměř černé, větší mají ostře viditelné hrany. Kyselina mléčná jako mléčnan zinečnatý Na podložní sklíčko naneste kapku 1%ního roztoku kyseliny mléčné. Přidejte krystal uhličitanu zinečnatého. Promíchejte a nechte asi 10 minut stát. Preparát zakreslete a zapište příslušnou reakci. Vylučují se bezbarvé ježkovité shluky trihydrátu mléčnanu zinečnatého. Vápník jako síran vápenatý Na podložní sklíčko naneste kapku roztoku vápenaté soli a vedle ní kapku zředěné kyseliny sírové a obě kapky spojte, promíchejte, přeneste na čisté podložní sklíčko a opatrně zahřejte. Po chvíli začnou narůstat typické bezbarvé útvary, složené z jednoklonných krystalků sádrovce – tzv. „vlašťovčí ocásky“, dobře viditelné teprve při větším zvětšení. Olovo jako jodid olovnatý Na podložní sklíčko naneste kapku 1%ního roztoku dusičnanu olovnatého. Na okraj kapky přidejte krystalek KI. Kapku promíchejte a pozorujte. Preparát zakreslete a zapište příslušnou reakci. Vyloučí se žluté čtyřstěny s otupenými rohy i větší šestiboké destičky jodidu olovnatého. V přebytku jodidu draselného se krystalky opět rozpustí na komplexní tetrajodoolovnatan draselný, který postupně, jak ubývá rozpouštědla, krystaluje v bezbarvých jehlicovitých krystalech. Stroncium jako chroman strontnatý Na podložní sklíčko naneste větší kapku 1%ního roztoku dusičnanu strontnatého. Kapku na podložním sklíčku pomalu odpařujte tak dlouho, až na jejím okraji začne krystalovat dusičnan strontnatý. Pak přidejte mikropipetkou do středu kapky malou kapku roztoku chromanu draselného. Na okrajích kapky se ihned začnou tvořit žluté krystalky chromanu strontnatého, sdružující se do charakteristických svazečků.

52

Nekovy a jejich sloučeniny

Vodík, kyslík –hydrogen, oxygen Úloha č. 11 Příprava vodíku reakcí zinku s kyselinou chlorovodíkovou Do aparatury upevněné na stojanu vsypte 0,1 až 0,2 g zinkových hoblin nebo jemně zrněného zinku. a opatrně začněte přikapávat roztok kyseliny chlorovodíkové (v poměru HCl : H2O = 1 : 1) na zinek. Po určité době lze na konci trubice vyrobený vodík zapálit. Malý prostor zkumavky dovoluje zapálení provést, aniž by došlo k výbuchu.

F+

Při práci s vodíkem je třeba mít vždy ochranný štít a při výrobě větších množství pracovat v dobře táhnoucí digestoři! Úloha č. 12 Příprava a důkaz kyslíku a) Do zkumavky zasuňte špejli se žhnoucím koncem. b) Do zkumavky se nalijte 5 ml 3%ního roztoku peroxidu vodíku a zkoušku se žhnoucí špejlí opakujte. c) Do zkumavky s peroxidem vodíku přidejte oxid manganičitý (0,05g) a směs promíchejte. Po 2 – 5 minutách opět proveďte zkoušku se žhnoucí špejlí.

Úloha č.13 Příprava destilované vody Běžná pitná voda obsahuje různé anorganické i organické látky, které lze destilací odstranit. V následujícím pokusu je sledování účinnosti destilace záměrně zvýrazněno tím, že se před jejím provedením přidá do 150 ml pitné vody asi 0,1 g chloridu draselného a 0,1 g síranu draselného. Obr. č. 2

53

Sestavte aparaturu (viz obr. č. 2) z frakční baňky o objemu 250 ml a Liebigova chladiče. Do frakční baňky odměřte 100 ml připravené vody, přidejte několik varných kamínků a několik kapek roztoku manganistanu draselného. Pak zasuňte teploměr se zátkou do frakční baňky tak, aby jeho spodní konec se rtutí dosahoval do výše postranní trubice. Přesvědčte se o správném zapojení chladiče a pozvolném průchodu chladicí vody. Baňku pak rovnoměrně zahřívejte na síťce a sledujte vzrůst teploty v minutových intervalech. Její hodnoty zapisujte. Rychlost destilace regulujte plamenem na 1 až 2 kapky destilátu za sekundu. Získané údaje sestavte do tabulky a sestrojte graf závislosti teploty t (ve oC) na čase (v min). Zjišťování účinnosti destilace zkouškami na obsah síranů a chloridů v původní vodě: a) Do zkumavky s 2 ml původní vody přidejte několik kapek roztoku BaCl2 o koncentraci 0,1 mol.l-1 - bílá sraženina BaSO4 je důkazem přítomnosti síranů. b) Do další zkumavky s 2 ml původní vody přidejte několik kapek roztoku AgNO3 o koncentraci 0,1 mol.l-1 - vyloučený bílý zákal AgCl prozrazuje přítomnost chloridů. c) Obě zkoušky proveďte s předestilovanou vodou a výsledky srovnejte.

Halogeny – halogens (fluor - fluorine chlor – chlorine, brom – bromine, jod – iodine) Úloha č. 14

Základy fotochemických reakcí Chemické děje vyvolané působením světla patří mezi tzv. fotochemické reakce. Zvláštní postavení mají reakce halogenidů stříbra, které se staly základem pro fotografii. Jemné krystalky halogenidů stříbra rozptýlené v želatině (tzv. fotografická vrstva) tvoří na světlo citlivou vrstvu fotografického materiálu. Zčernání fotografické vrstvy v různých odstínech závisí na její citlivosti i intenzitě osvětlení a expozici. Děj se vysvětluje přeměnou halogenidů absorpcí světelné energie: -

-

Br + h

Br + e

energetické kvantum

Stříbrný kation je pak redukován uvolněným elektronem na černé koloidní stříbro. -

Ag+ + e

Ag

Množství přímo vyredukovaného stříbra je však i po silném osvětlení nepatrné, vzniká jen nepozorovatelný (latentní) obraz. Tímto procesem se tvoří nepravidelnosti v krystalové mřížce halogenidu, jež umožňují vyvolat redukci dalších atomů stříbra účinkem vhodného 54

redukčního činidla (vývojky). Získá se tak viditelný obraz (negativ). Obvykle užívanými redukčními činidly ve vývojce jsou vybrané organické sloučeniny, např. hydrochinon, aminofenol nebo metol. Halogenid, který nebyl ve vývojce zredukován, se odstraňuje rozpuštěním v roztoku thiosíranu sodného Na2S2O3, v tzv. ustalovači, čímž se dosáhne pro získaný obraz stálosti na světle.

Úloha č. 15

Příprava halogenidů stříbra a jejich chování ke světlu Na tečkovací destičku kápněte vedle sebe po dvou kapkách roztoku KCl, KBr a KI o koncentraci 1 mol.l-1. Do jedné z připravených kapek vzorku přikápněte roztok AgNO3 o koncentraci 0,1 mol.l-1 (druhá kapka slouží pro srovnání) a vznik příslušných sraženin a jejich chování. 1. Napište chemické rovnice reakcí AgNO3 halogenidy.

s draselnými

2. Jakou barvu měly sraženiny hned na začátku, jakou za 5 minut a jakou za 15 minut? 3. Čím vysvětlíte postupnou změnu zbarvení sraženin? 4. Který z halogenidů byl nejcitlivější ke světlu?

Úloha č. 16

Citlivost bromidu stříbrného Na skleněnou podložku dejte kruh filtračního papíru, štětcem nebo fixírkou naneste na jeho povrch souvislou vrstvu roztoku AgNO3 o koncentraci 0,1 mol.l-1 a uložte ve tmě. Po zaschnutí naneste obdobně vrstvičku roztoku KBr o koncentraci 1 mol.l-1 a ponechte ve tmě opět vyschnout. Potom zakryjte dvě třetiny filtračního papíru tvrdším tmavým papírem a zbývající třetinu osvětlete silným světlem žárovky nebo slunečními paprsky (expozice). Po 3 minutách posuňte tmavý papír o další třetinu a opět osvětlete 3 minuty.

1. Popište vzhled všech tří částí filtračního papíru. 2. Vysvětlete různý odstín ztmavnutí jednotlivých částí filtračního papíru.

55

Úloha č. 17

Princip vyvolávání a ustalování Do zkumavky se 3 ml roztoku AgNO3 o koncentraci 0,1 mol.l-1 přidejte několik kapek roztoku KBr o koncentraci 1 mol.l-1, aby se vytvořila sraženina AgBr. Po protřepání AgBr rozdělte do tří zkumavek. Do prvé zkumavky přilijte alkalický roztok hydrochinonu (vývojka), do druhé roztok Na2S2O3 (ustalovač) a třetí ponechte pro srovnání. 1. Jak se chovala sraženina AgBr k vývojce? Vysvětlete. 2. Jakou funkci plní thiosíran sodný při ustalování? Důkazy: Ag+ - s HCl vznik bílé sraženiny AgCl, působením světla změna barvy na šedou až modročernou - s KI vznik žluté sraženiny AgI, za horka nerozpustná - Tananajevova reace - s MnSO4 v prostředí OH- dojde k redukci a vzniká kovové stříbro - na filtrační papír nebo kapkovací destičku se dá kapka zředěné HCl, kapka roztoku, kapka HCl, kapka MnSO4, nakonec 1-2 kapky KOH. Černá skvrna je pozitivní důkaz.

Úloha č. 18

Příprava KIO3 (potassium iodate) Úkol: Připravte 2 g KIO3 Vypočtené množství KMnO4 (použijte 10% přebytek) rozpustíme ve cca 100 ml horké destilované vody ve varné baňce. Přidáme potřebné množství KI ve formě nasyceného roztoku a směs zahříváme 20 až 30 min na vodní lázni. Přebytek KMnO4 odstraníme přídavkem ethanolu (do odbarvení roztoku) a zahřátím. Na dostatečně velkém filtru odfiltrujeme a promyjeme MnO2 , který vysušíme a odevzdáme. Filtrát okyselíme kyselinou octovou (50% obj.) do slabě zásadité reakce a zahustíme na parní lázni na objem cca 20 ml. Po ochlazení zahuštěného roztoku odfiltrujeme krystaly a odevzdáme jako řádný preparát.

POZOR !!

Ethanol je velmi hořlavá látka, nedávat blízko plamene. 56

Dusík - nitrogen Úloha č. 19

Příprava kyseliny dusičné (nitric acid) semimikrometodou Úkol: Připravit malé množství kyseliny dusičné ve vlastnoručně vytvořené skleněné semimikroaparatuře a dokázat ji jako Cu(NO3)2 K pokusu použijte skleněnou trubici o rozměrech 8mm x 150 mm, ze které vyfouknete malou baničku. Do ní vpravte násypkou asi 0,5 g KNO3 a přidejte kapilárním kapátkem asi 0,5 ml koncentrované kyseliny sírové. Po naplnění baničky zahřejte trubici v plameni a vytáhněte ji v kapiláru o světlosti asi 2 mm a délce 12 až 15 cm. Pak kapiláru opatrně odlomte, zahřejte v malém plameni tak, aby nedošlo k jejímu zatavení, a ohněte ji do ostrého úhlu. Ze zbytku trubice po odříznutí kapiláry můžete zhotovit malou zkumavku, kterou použijete při destilaci jako předlohu. Baničku s reakční směsí pak opatrně zahřívejte kahanem, aby směs pravidelně vřela. Unikající páry kyseliny dusičné kondenzují v předloze. Získanou kyselinu dusičnou nalijte do mikrozkumavky, přidejte malé měděné hobliny nebo kousek měděného drátu a sledujte průběh reakce, kterou vystihuje rovnice KNO3(s) + H2SO4(ℓ) = KHSO4(s) + HNO3(g) 2 KNO3(s) + H2SO4(ℓ) = K2SO4(s) + 2 HNO3(g) koncentrovaná Cu + 4 HNO3 = Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O Cu(NO3)2 zde tvoří trihydrát a je zelený zředěná 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O Cu(NO3)2 zde tvoří hexahydrát a je modrý

57

Bor - boron Úloha č. 20

Příprava kyseliny trihydrogenborité (boron acid) Připravte kyselinu trihydrogenboritou z 5 g Na2B4O7 . 10 H2O. Kyselinu trihydrogenboritou je možné připravit z boritanů vytěsněním silnější kyselinou jako málo rozpustnou látku. Na2B4O7 . 10 H2O + 2 HCl = 4 H3BO3 + 2 NaCl + 5 H2O Na2B4O7 . 10H2O + H2SO4 = 4 H3BO3 + Na2SO4 + 5 H2O Z odváženého množství práškovitého boraxu připravte 25%ní roztok (počítáno opravdu na borax ) rozpuštěním v horké vodě (opravdu musí být rozpuštěn!!!) Pokud se borax nerozpustí, přidejte 1-2 ml vody. Po dokonalém rozpuštění přidejte vypočtené množství zředěné kyseliny chlorovodíkové (1 : 1) nebo sírové (1 : 4). Po jedné hodině chlazení vyloučené krystaly zbavte matečného louhu, odfiltrujte a vysušte na filtračním papíru. Pokud se po ochlazení kyselina nevytvoří, je třeba odvařit 5 – 10 ml vody, velmi opatrně. Kyselina trihydrogenboritá vyloučená z vody tvoří lístky bílé, průsvitné, slabě perleťového lesku, na omak mastné. Krystaluje v soustavě trojklonné. Ve studené vodě se rozpouští málo, ve vařící dobře.

K důkazu kyseliny borité využijte reakce kyselin s alkoholy. Připravte reakční směs. Do varné baňky nalijte 20 ml ethanolu, s nasazeným obličejovým štítem pozvolna k ethanolu přidejte 3 ml koncentrované kyseliny sírové. Během přidávání kyseliny krouživým pohybem baňky směs míchejte. Ke směsi v baňce přidejte 3 g kyseliny borité. Na laboratorní stojan upevněte nad kahan baňku s reakční směsí. Do baňky vložte varný kamínek. Baňku uzavřete zátkou, do níž je ve svislé poloze zasunuta rovná skleněná trubice. Pozvolna zahřívejte baňku na síťce. Jakmile začne směs v baňce vřít, hořící třískou se pokuste zapálit páry, unikající z horního konce trubice.

Pozorujte jev, který slouží k důkazu kyseliny borité.

58

Pokus provádějte v digestoři! Uhlík - carbon Úloha č. 21

Příprava oxidu uhličitého a jeho reakce Oxid uhličitý je možno získat působením kyseliny chlorovodíkové na uhličitan vápenatý: CaCO3 + 2 HCl

CaCl2 + H2O + CO2

Reakce probíhá zcela samovolně při styku obou látek. Lze ji s výhodou provádět v Kippově přístroji, kde je možné vznik CO2 plynule regulovat. Rovnoměrnost vývoje se rovněž dosáhne přiměřeně zředěnou kyselinou. Vznikající plyn však s sebou strhává z vyvíjecího přístroje HCl, který lze snadno zachytit v promývačce s vodou. Pokud je třeba připravit suchý CO2, vede se dál promývačkou s koncentrovanou kyselinou sírovou. Prostudujte předpis a sestavte aparaturu až po provedených výpočtech: 1. Jaký objem 100% kyseliny chlorovodíkové je třeba k rozkladu 0,25 molu CaCO3? 2. Přepočtěte objem 100% kyseliny chlorovodíkové na odpovídající objem kyseliny chlorovodíkové, která je k dispozici (např. 36%). 3. Jaký objem CO2 získáte rozkladem 0,25 molu CaCO3 kyselinou chlorovodíkovou? Do vyvíjecí baňky opatřené dělicí nálevkou dejte potřebné množství mramoru, tj. 0,25 molu CaCO3, a připojte za sebou hadičkami promývačku s vodou (případně promývačku s koncentrovanou kyselinou sírovou). Trubička promývaček by měla zasahovat 1 až 2 cm pod hladinu vody a kyseliny sírové. Pak nalijte do dělicí nálevky vyvíjecí soustavy zředěnou kyselinu chlorovodíkovou (v poměru 1 : 1) a otevřením kohoutu se přesvědčete o správném chodu aparatury. Nezapomeňte prověřit funkčnost dělicí nálevky a zařadit promývačku správným směrem. a) Naplňte připravený válec oxidem uhličitým tak, že CO2 zavedete z vyvíjecího přístroje na jeho dno. Po naplnění do něj postupně vložte hořící špejli, na drátu nebo v laboratorních kleštích zapálený chomáček vaty namočený v lihu, případně malou zapálenou svíčku na spalovací lžíci. Pokud jste uvedené hořící látky vsunuli do válce opatrně, aby se nerozvířil CO2, a pokud byl válec skutečně naplněn CO2, všechny v jeho prostředí zhasnou. Pak do válce spusťte hořící hořčíkovou pásku, kterou máte připravenou na drátu nebo držíte v laboratorních kleštích. Hořčík zcela shoří i v atmosféře CO2. Podle vzhledu se můžete přesvědčit o získaných produktech - vznikl černý uhlík a bílý oxid hořečnatý. Hořčík tedy redukuje CO2 až na uhlík, prvé tři látky tuto vlastnost neměly. b) Do tří zkumavek nalijte po 2 ml roztoku Ca(NO3)2, CoCl2 a NiCl2, všechny o koncentraci 0,1 mol.l-1. Všimněte si jejich zbarvení. Do každé zkumavky přidejte 3 kapky roztoku Na2CO3 o koncentraci 1 mol.l-1. Vyloučí se příslušné ve vodě nerozpustné uhličitany. Vzniklé sraženiny přefiltrujte. Propíchněte střed filtračního papíru a vodou spláchněte do 59

zkumavek asi po 2 ml suspenze těchto sraženin. Postupně vždy rozdělte každou suspenzi na dva stejné díly a zkumavky s látkami označte A a B. Do zkumavek A přidejte kyselinu chlorovodíkovou (zředěnou v poměru 1 : 1) a pozorujte reakce sraženin. Do zkumavek označených B zavádějte z vyvíjecí aparatury CO2, až se sraženiny rozpustí na hydrogenuhličitany. Zkuste některý z čirých roztoků povařit.

Úloha č. 22

Příprava hydrogenuhličitanu sodného (sodium bicarbonate) Hydrogenuhličitan sodný lze laboratorně připravit z chloridu sodného, oxidu uhličitého a vodného roztoku amoniaku reakcí podle Solvaye NaCl + CO2 + NH3 + H2O

NaHCO3 + NH4Cl

Do promývačky dejte vypočtené množství 25% ního vodného roztoku amoniaku, přidejte vypočtené množství chloridu sodného a vody, od kterého je odečteno množství vody obsažené v roztoku amoniaku. Promývačku napojte na připravenou vyvíjecí aparaturu a zavádějte do něho oxid uhličitý až do nasycení roztoku. Roztokem je třeba intenzivně třepat, aby byl v dobrém styku s oxidem uhličitým. Získanou bílou sraženinu odsajte na Büchnerově nálevce, promyjte malým množstvím ledové vody a vysušte filtračním papírem. Hydrogenuhličitan sodný je méně rozpustný než chlorid amonný, proto jej lze v podobě sraženiny dobře oddělit.

Domácí příprava: Připravte zadané množství NaHCO3 (obvykle 20 g) Je třeba vypočítat: hmotnost NaCl a objem vody na přípravu nasyceného roztoku NaCl (Pozor při výpočtu nezapomeňte vzít v úvahu vodu v roztoku NH3 ) objem 25% ního vodného roztoku amoniaku hmotnost CaCO3 na přípravu CO2 objem 36% HCl a její ředění na 1 : 1 (objemově) na přípravu CO2 celkový objem vody po ukončení reakce a teoretický výtěžek vzhledem k rozpustnosti NaHCO3 Ukázka výpočtu pro 25 g NaHCO3 NaCl+CO2+NH3+H2O = NaHCO3+NH4Cl 60

nNaHCO3=nNaCl nNaHCO3=m:M nNaCl=0,3 mol Výpočet látkového množství – stechiometrické koeficienty jsou všechny rovny 1, tudíž se všechna látková množství rovnají n=25:84 n=0,3 mol Navážka NaCl mNaCl=n . M m =0,3 . 58 m =17,4g

wNaCl=ma : mcelk. (nasycený roztok) w=35,7:135,7=0,26=26%

mcelk.=0,26:17,4 m=66,9g

Přidaná voda V H2O=66,9-17,4 – 15,3 (voda v roztoku NH3)=34,2 ml

Objem 25% amoniaku mNH3= 0,3 . 17=5,1g 100% mNH3 25%=20,4g VNH3 25%=m:ρ V=20,4:0,9 V=22,3 ml CaCO3+ 2 HCl = CO2 + CaCl2+ H2O mCaCO3=nCO2 . MCaCO3=0,24 . 100=24g nHCl=nNaHCO3 . 2 m36%=21,7:0,36 nHCl =2 . 0,3 m=60,3 g nHCl=0,6 mol m 100%= n . M VHCl=60,3:1,18=51,1 ml m=0,6 . 36,461 +51 ml H2O m =21,7g

61

Síra - sulphur Úloha č. 23

Příprava síranů (sulphate) neutralizací Úkol: Připravte 0,06 mol zadaného síranu. 2 NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4 2 KOH + H2SO4 → K2SO4 + H2O 2 NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + H2O

V kádince připravte roztok zadané zásady (KOH, NaOH, NH3). KOH a NaOH se ředí nejprve malým množstvím vody a po rozpuštění se přidá po částech zbylého množství vody za stálého míchání. V kádince si připravte 10% roztok H2SO4. Při ředění H2SO4 pracujte v digestoři a nezapomeňte na brýle. Koncentrovaná H2SO4 se pomalu přidává do vody za stálého míchání. Do připraveného roztoku zásady přidejte indikátor methylčerveň a opatrně po malých dávkách za stálého míchání přidávejte roztok H2SO4, dokud se nezmění barva. Po provedení neutralizace přidejte 1 - 2 lžičky aktivního uhlí a povařte s ním roztok asi 1 min. Poté roztok za horka zfiltrujte a filtrát zahustěte na poloviční objem. Tento zahuštěný roztok dejte na parní lázeň a odpařte do vzniku krystalů. Krystaly vysušte a odevzdejte jako řádný preparát. Aktivní uhlí adsorbuje barvivo, jinak by síran nebyl čistý (bílý). Výpočty: 1. Jaká hmotnost výchozích sloučenin (100%) je k reakci zapotřebí? 2. Vypočtěte hmotnost kyseliny sírové a roztoku amoniaku, které máte k dispozici (např.96% kyselinu sírovou 3. Pomocí tabulek (popř. změřením hustoty) vypočtěte výchozí objem roztoku kyseliny sírové 4. Pozor – některé sírany tvoří hydrát, výpočet si můžete zopakovat na straně 42 Ukázka výpočtu pro přípravu 10 g K2SO4

Výpočet hmotnosti 100% H2SO4

n K 2 SO4 n H 2 SO4

=

m H 2 SO4 = m H 2 SO4 =

1 1 m K 2 SO4 MrK 2 SO4

⋅ MrH 2 SO4

10 ⋅ 98 = 5,63(100%) 174 62

Výpočet hmotnosti 96% H2SO4

mroz . =

m H 2 SO4 w

=

5,63 = 5,86 g 0,96

Výpočet ředění na 10% kyselinu sírovou: Ve schématu hmotnostní zlomky kyseliny sírové a hmotnosti celků. m1=5,86g w1=0,96

m3=? w3=0,1

m2=?

w2 = 0 celková bilance: m1+m2=m3 bilance složek

m1 w1 + m2 w2 = m3 w3 5,86 ⋅ 0,96 + 0 = 0,1m3 5,6256 = 0,1m3 m3 = 56,3 m(H2O)=56,3-5,86=50,4 g Výpočet objemu H2SO4(96%):

V=

m

ρ

=

5,86 = 3,18ml 1,840

Výpočet KOH-100%

n K 2 SO4 n KOH

=

1 2

m KOH = 2 ⋅

m K 2 SO4 MrK 2 SO4

⋅ MrKOH = 2 ⋅

10 ⋅ 56,1 = 6,44 g 174

Výpočet KOH- 80%

m=

m KOH 6,44 = = 8g w 0,8 63

Úloha č. 24

Příprava pentahydrátu thiosíranu sodného (pentahydrate sodium thiosulfáte) K reakci použijte 0,1 molu bezvodého siřičitanu sodného nebo odpovídající množství Na2SO3.7H2O. Smíšením s vodou z něj připravte nasycený roztok. Do varné baňky předložte rozmělněnou síru (ovlhčenou ethanolem) v odpovídajícím stechiometrickém poměru podle rovnice Na2SO3 + S + 5 H2O

Na2S2O3.5H2O

Připravený roztok siřičitanu sodného vlijte na síru, baňku uzavřete zátkou se zpětným chladičem, který upevníte na stojan. K urychlení reakce je možno přidat Na2S (malou lžičku). Chladič napojte na přívod vody a ponechte protékat chladicí vodu. Potom baňku zahřívejte tak dlouho, až se téměř všechna síra rozpustí, což trvá 1 až 2 hodiny. Kalný roztok přefiltrujte a nezreagovanou síru vysušte a zvažte. Z její hmotnosti vypočtěte teoretický výtěžek připravovaného thiosíranu sodného. Filtrát zahustěte ke krystalizaci odpařením asi na polovinu původního objemu. Protože thiosíran sodný tvoří snadno přesycený roztok, je vhodné jej před vlastní krystalizací naočkovat krystalkem Na2S2O3.5H2O. Volným chladnutím se získají jednoklonné krystaly Na2S2O3.5H2O. Ty izolujte matečný louh znovu zahustěte ke filtrací na Büchnerově nálevce, k r y s t a l i z a c i a nechte volně krystalovat. Krystaly vysušte filtračním papírem a zvažte. Není možné thiosíran odpařovat do sucha, uniká krystalová voda a bezvodý thiosíran se napeče na misku. Proto jej nechte opravdu volně krystalizovat! Krystaly tají ve své krystalové vodě při teplotě 48,5 oC. Toto ověřte – viz úloha č.3.

64

Kovy (s-, p-) a jejich sloučeniny Úloha č. 25

Elektrochemická řada napětí kovů 1. Do čtyř zkumavek nalijte 5 ml roztoků o c = 0,1 mol/l NaCl,CuSO4, AgNO3 a vody. Do každé zkumavky vhoďte zrnko zinku a pozorujte změny, výsledky zapište do tabulky a napište chemické reakce, které jste prokazatelně pozorovali. Stejný pokus opakujte s kousky Cu drátu, Al a pak s odmaštěnými Fe hřebíky. 2. Do tří zkumavek nalijte asi 5 ml HCl, CH3COOH, H2SO4 zředěné vodou v poměru 1:1. Do každé zkumavky vhoďte granulku Zn, pozorujte rychlost reakcí, výsledky zapište do tabulky (1-nejrychlejší, 2- střední,3-nejpomalejší), napište chemické reakce. 3. Do zkumavky uchycené ve stojanu vložte hliníkový plíšek (3x3, nastříhaný na kousky). Přilijte 5 ml roztoku NaOH o Cg = 0,1 g/l, zkumavku uzavřete zátkou s trubičkou. Vznikající vodík jímejte do zkumavky otočené dnem vzhůru, vodík dokažte přiložením ústí zkumavky k plameni (zvuková zkouška). Stejný pokus proveďte s kousky Zn a HCl (1:1). 4. Do čtyř zkumavek nalijte 5 ml roztoků HNO3 (konc. a zřeď.) a H2SO4 (konc. a zřeď.), do každé zkumavky vložte kousek Cu drátu a pozorujte změny, výsledky zapište do tabulky a napište chemické reakce, které jste prokazatelně pozorovali. Stejný pokus opakujte s kousky Zn, Al a pak s odmaštěnými Fe hřebíky. 5. Na keramické síťce zapalte plynovým kahanem hořčíkové hobliny. Opatrně na hořící hořčík přilévejte slabý proud vody z pipety nebo střičky. Plamen se zvětšuje a stává se oslnivější, protože hořčík má velkou afinitu ke kyslíku, rozkládá vodu a začne hořet i uvolněný vodík.

Beketovova řada všech kovů (včetně polokovů) Li Rb K Cs Fr Ba Ra Sr Ca Na La Y Mg Pr Ce Ho Nd Er Tm Tb Sm Lu Pm Dy Gd Yb Ac Cm Sc Es Lr Eu Be

Fm Cf Th Md Hf Al Zr Pa U Np Pu No Mn V Ti Bk Si Am B Ta Zn Cr Nb Ga Fe Cd In Tl Co Ni In Sn Pb W H2

H2 Mo Ge Sb As Tc Re Bi Cu Po Te Os Rh Ru Ag Hg Pd Ir Pt Au

65

Úloha č. 26

Plamenové zkoušky na kationty alkalických kovů a kovů alkalických zemin Těkavé sloučeniny uvedených kovů dávají charakteristické zbarvení nesvítivého plamene. K praktickému provedení je třeba platinového drátku. Konec drátku upravený do tvaru malého očka se nejprve střídavě ponořuje do zředěné kyseliny chlorovodíkové na hodinovém sklíčku a žíhá se nesvítivým plamenem, až se plamen nezbarvuje. Tím se odstraní nežádoucí nečistoty. Pak se na drátek navlhčený kyselinou chlorovodíkovou nabere vzorek a přiblíží se ke spodnímu okraji nesvítivého plamene, čímž se dosáhne jeho zbarvení. U méně těkavých látek je třeba drátek posunout do vyšší teplejší části plamene. Mnohé látky obsahují stopy sloučenin sodíku, které způsobují intenzívní žluté zabarvení plamene. V takovém případě se s výhodou využije modré kobaltové sklo, které umožňuje pozorovat i méně intenzívní zabarvení plamene způsobené jinými sloučeninami, především draselnými. Při každé následující zkoušce sloučeniny je nutné mít drátek zcela čistý, čehož se dosáhne kyselinou chlorovodíkovou již uvedeným způsobem. Proveďte plamenové důkazy kationtů ve vzorcích sloučenin lithia, sodíku, draslíku, vápníku, stroncia a barya. Pokud jste pracovali s čistými chemikáliemi podle uvedeného postupu, zbarvil se plamen u jednotlivých látek takto: vzorek obsahující lithium - karmínově, sodík - žlutě, draslík - světle fialově, vápník - cihlově červeně, stroncium - červeně, baryum žlutozeleně. Některé kovy a hlavně jejich oxidy můžeme dokázat zbarvením taveniny boraxu. Jejich tavením s boraxem na očku platinového drátku získáme charakteristicky zbarvenou kapku boritanů – boraxovou perličku.

Hořčík - magnesium Úloha č. 27

Příprava chloridu cínatého (tin (II) chloride)a jeho vlastnosti Zrnko cínu rozklepejte na tenký plíšek a vhoďte jej do zkumavky s 10 ml koncentrované kyseliny chlorovodíkové. Zkumavku zahřívejte, aby se cín rozpustil. Získaný roztok rozdělte do tří dalších zkumavek a pozorujte reakce s 1 ml roztoku K2Cr2O7, s 1 ml roztoku KMnO4 a s 1 ml roztoku HgCl2 (všechny roztoky o koncentraci 0,1 mol.l-1). Uveďte chemickou rovnici reakce cínu s kyselinou chlorovodíkovou. Sestavte rovnice oxidačně-redukčních reakcí, které probíhaly ve zkumavkách mezi chloridem cínatým a příslušnými oxidačními činidly v prostředí kyseliny chlorovodíkové (působením K2Cr2O7 vznikal chlorid cíničitý a chlorid chromitý při reakci s KMnO4 došlo k jeho redukci na MnCl2 a reakcí s chloridem rtuťnatým se vylučuje nejprve Hg2Cl2, který postupně černá vylučováním elementární rtuti).

66

Úloha č. 28

Chování hořčíku ve vodě a v roztoku chloridu amonného (ammonium chloride) 0,1 g hořčíku dejte do zkumavky a přilijte 3 ml vody. Pozorujte, zda nastávají nějaké změny. Asi po 4 minutách přidejte 3 ml 30%ního roztoku chloridu amonného a mírně zahřejte.

Hliník - aluminium Úloha č. 29

Příprava hydroxidu hlinitého (aluminium hydroxide) 15 g síranu hlinitého (nebo síranu draselno-hlinitého) rozpusťte tak, aby vznikl nasycený roztok při 25oC a srážejte jej postupným přidáváním 10%ního roztoku amoniaku tak dlouho, dokud se tvoří bílá sraženina. Potom vzniklou směs povařte a sraženinu dekantujte horkou vodou tak dlouho, až filtrát nebude dávat s roztokem chloridu barnatého bílou sraženinu. Promytý Al(OH)3 vysušte při 95oC, rozetřete a zvažte. 1. Sestavte rovnici této chemické reakce. 2. Jak připravíte nasycený roztok síranu hlinitého při 25oC z 15 g tuhého síranu hlinitého? 3. Jaký objem 10%ního roztoku amoniaku je třeba k úplnému vysrážení hydroxidu hlinitého z užitého roztoku síranu hlinitého? 4. Dobré promytí sraženiny hydroxidu hlinitého se zkouší chloridem barnatým. Napište chemickou rovnici, podle níž se ve filtrátu prozrazuje přítomnost síranových iontů.

Úloha č. 30

Reakce hydroxidu hlinitého v kyselém a v zásaditém prostředí Do nasyceného roztoku hlinité soli přilijte ve zkumavce zředěný roztok amoniaku. Získáte bílou sraženinu Al(OH)3, kterou dobře protřepejte a rozdělte do dvou dalších zkumavek. K první přilijte tolik kyseliny chlorovodíkové (zředěné v poměru 1 : 1), aby se sraženina právě rozpustila. Vysvětlete, proč se tvoří dým. Do druhé zkumavky přilijte 20%ní roztok NaOH. Vysvětlete chemickými rovnicemi průběh reakcí.

67

Přechodné kovy Úloha č. 31

Koordinační sloučeniny mědi (copper), železa (iron) a stříbra (silver) Reakce proveďte na tečkovací destičce..

a) Příprava síranu tetraamminměďnatého Na tečkovací destičku dejte několik krystalků CuSO4.5H2O a přidejte několik kapek vody, aby se síran měďnatý právě rozpustil. Pak přikápněte koncentrovaný roztok amoniaku a všimněte si změny zbarvení. Zapište iontovými rovnicemi přípravu síranu tetraamminměďnatého.

b) Příprava koordinačních sloučenin železa a jejich stálost Na žlutý roztok chloridu železitého kápněte roztok KSCN krvavě červené zbarvení prokáže železité sloučeniny. Dalším přidáním roztoku KF dojde k odbarvení, vznikne hexafluoridoželezitan draselný. Fluorokomplex lze rozložit přídavkem koncentrovaného roztoku amoniaku a vytvoří se hnědá sraženina Fe(OH)3. Reakce lze znázornit následujícími iontovými rovnicemi: Fe(H2O)6

3+

Fe(SCN)6 FeF6

3-

-

+ 6 SCN 3-

+6F

-

+ 3 NH3 + 3 H2O

Fe(SCN)6 FeF6

3-

3-

+ 6 H2O

+ 6 SCN

-

-

Fe(OH)3 + 3 NH4+ + 6 F

c) Příprava koordinačních sloučenin stříbra a jejich stálost K roztoku dusičnanu stříbrného přidejte roztok K2Cr2O7. Vzniklá červenohnědá sraženina Ag2Cr2O7 tvoří působením koncentrovaného roztoku NH3 rozpustný komplexní dichroman diamminstříbrný, který lze převést zpět na původní dichroman stříbrný okyselením octovou kyselinou. Průběh reakcí vyjadřují tyto iontové rovnice: 2 Ag+ + Cr2O72Ag2Cr2O7 + 4 NH3 2 Ag(NH3)2

+

Ag2Cr2O7

2 Ag(NH3)2

+ Cr2O72- + 4 H+

+

+ Cr2O 72-

Ag2Cr2O7 + 4 NH4+

68

Úloha č. 32

Příprava hydroxidu železitého (Iron(III) hydroxide) Hydroxid železitý lze připravit srážením železitých solí z roztoku amoniakem: Fe2 ( SO4 ) 3 + 6 NH 3 + 6 H 2O  → 2 Fe(OH )3 + 3( NH 4 ) 2 SO4 ( NH 4 ) Fe( SO4 ) 2 + 3 NH 3 + 3H 2O  → Fe(OH ) 3 ↓ +2( NH 4 ) 2 SO4 5%ní roztok železité soli srážejte v 800 ml kádince za horka vypočteným množstvím 10%ního roztoku amoniaku. Připravte si dvojnásobné množství roztoku NH3, protože se dává přebytek, dokud se tvoří sraženina. Zásobní roztok nemá přesně 25% NH3, což závisí hlavně na zavírání zásobní lahve!!!!! Pozor ale na velké množství srážedla, konec srážení je dán malým přebytkem NH3, který indikujete čichem. Sraženinu 2 x dekantujte horkou vodou, 1 x horkou destilovanou vodou a poté zfiltrujte do vymizení reakce na síranový ion - odtékající filtrát nesmí tvořit s barnatými solemi bílý zákal. Získaný hydroxid železitý na filtračním papíru vložte do odpařovací misky filtračním papírem vně, odsajte vodu, odlepte filtrační papír a nechte na hodinovém sklíčku do dalšího laboratorního cvičení. Zvažte a odevzdejte jako řádný preparát (tentokrát neroztírejte v třecí misce!) Vypočtěte praktický výtěžek. Z filtrátu lze odpařením do sucha připravit síran amonný. Hydroxid železitý má žlutohnědou barvu, je často klkovitý, snadno se rozpouští v kyselinách, je však nerozpustný v hydroxidech.

Fe2 (SO4 ) 3 + 6NH 3 + 6 H 2 O  → 2 Fe(OH )3 + 3(NH 4 )2 SO4

Fe2 (SO4 ) 3 + 6NH 3 + 6 H 2 O  → 2 Fe(OH )3 + 3(NH 4 )2 SO4

Fe2 (SO4 ) 3 + 6NH 3 + 6 H 2 O  → 2 Fe(OH )3 + 3(NH 4 )2 SO4

( NH 4 ) Fe(SO4 )2 + 3 NH 3 + 3 H 2 O  → Fe(OH)3 ↓ +2 (NH 4 )2 SO4 ( NH 4 ) Fe(SO4 )2 + 3 NH 3 + 3 H 2 O  → Fe(OH)3 ↓ +2 (NH 4 )2 SO4 ( NH 4 ) Fe(SO4 )2 + 3 NH 3 + 3 H 2 O  → Fe(OH)3 ↓ +2 (NH 4 )2 SO4

Mangan - manganese Úloha č. 33

Příprava sloučenin manganu v různém oxidačním stupni Pro prvek mangan je typické, že může mít ve svých sloučeninách rozdílná oxidační čísla v rozmezí od -III až do VII. Nejběžnější jsou sloučeniny manganu v oxidačních číslech II, IV, VI a VII. U sloučenin s kyslíkem a vodíkem se s růstem oxidačního čísla manganu mění jejich vlastnosti od slabě zásaditých přes amfoterní až k silně kyselým. Sloučeniny s nízkým oxidačním číslem mají redukční schopnosti. Zvyšováním oxidačního čísla se postupně zesilují jejich oxidační schopnosti, takže např. sloučeniny MnVII jsou silná oxidační činidla.

69

a) Připravte 10 ml 3%ního roztoku chloridu manganatého. Do zkumavky nalijte 5 ml roztoku a pipetou, kterou ponoříte na dno zkumavky, opatrně přidávejte 5%ní roztok NaOH. Pozorujte reakci na rozhraní obou kapalin a sestavte chemickou rovnici. b) Do dalších 5 ml 3%ního roztoku chloridu manganatého přilijte 5%ní roztok NaOH, promíchejte a pozorujte postupnou přeměnu sraženiny na hydroxid manganitý. Sestavte chemickou rovnici reakce. Vzdušným kyslíkem se bílý hydroxid manganatý oxiduje na hnědý hydroxid manganitý. c) Část hydroxidu manganitého smíchejte v další zkumavce se zředěnou HCl. Co pozorujete? Jaké sloučeniny vznikají? d) Do zkumavky dejte lžičku MnO2 a přidejte několik kapek koncentrované HCl. Poznáte, jaký plyn se uvolňuje? Vyjádřete rovnicemi. Reakce probíhá ve dvou fázích, za studena vzniká chlorid manganičitý, zahříváním chlorid manganatý. e) Opatrně ve zkumavce zahřívejte asi 1 g MnO2 se stejným množstvím KNO3 a pecičkou NaOH. Vznikne oxid dusičitý a zelená tavenina, ze které lze vyloužením vodou získat zelený roztok mangananu draselného, jehož krystalizací se tvoří tmavě zelené krystalky této látky. Vyjádřete rovnicí. f) Asi 0,5 g FeSO4.7H2O rozpusťte v 25 ml studené zředěné H2SO4. Z byrety potom ihned za stálého míchání přikapávejte roztok KMnO4 o koncentraci 0,02 mol.l-1 tak, abyste zachytili, kdy se kapalina růžově zbarví. Reakce je příkladem kvantitativního analytického stanovení železa v kyselém prostředí metodou zvanou manganometrie. Proč se zpočátku manganistan odbarvoval? Vyjádřete děj rovnicí a označte zbarvení jednotlivých látek, víte-li, že se železnatá sůl oxidovala na železitou za současné redukce manganistanu na sůl manganatou.

70

Úloha č. 34

Preparace manganistanu draselného (potassium permanganate) Navažte 15 g hydroxidu draselného a 5 g chlorečnanu draselného a směs roztavte v porcelánové nebo kovové misce. Odstavte kahan a do taveniny vneste po menších dávkách 10 g jemně rozetřeného oxidu manganičitého. Během reakce neustále míchejte obsahem misky a jestliže tavenina ztuhne dříve, než jste přidali oxid manganičitý, přistavte kahan a reakční směs znovu roztavte. Po skončení reakce žíhejte taveninu tak dlouho, až ztuhne. 3 MnO 2 + 6 KOH + KClO 3 → 3 K 2 MnO 4 + KCl + 3 H 2 O 3 K 2 MnO 4 + H 2 O + 2 CO 2 → 2 KMnO 4 + MnO 2 ⋅ H 2 O + 2 K 2 CO 3

Vychladlou taveninu pak vyvařte v kádince ve 200 ml destilované vody (opravdu maximálně v tomto množství!!!). Do vroucího roztoku zavádějte oxid uhličitý alespoň 30 minut. Oxid uhličitý vyvíjejte v aparatuře sestavené z odsávací baňky, do které vložíte mramor (počítejte 85% čistotu), a dělicí nálevky s HCl (poměr 1:2). Reakční směs nechte asi půl hodiny stát , přidejte několik kapek 20% kyseliny octové a pak ji zfiltrujte přes skleněnou fritu. Na fritě zůstane oxid manganičitý, který nechte uschnout. Filtrát odevzdejte a oxid manganičitý také. Domácí příprava: Vypočtěte základní látku a teoretický výtěžek. Které látky jsou v reakční směsi v přebytku?

Chrom – chrome Úloha č. 35

Příprava oxidu chromitého (chromic oxide) Úkol: Připravte 0,8 g Cr2O3 redukcí dichromanu draselného síranem amonným: K2Cr2O7 +(NH4)2SO4

= Cr2O3

+ K2SO4 + N2 + 4 H2O

Odvážené množství dichromanu draselného dokonale rozetřete v třecí misce s trojnásobným množstvím síranu amonného a směs žíhejte 1 hod. v porcelánovém kelímku, dokud unikají páry. Po vychladnutí vsypte vyžíhaný produkt do větší kádinky a vyvařte s vodou, dekatujte 2 x horkou vodou a 1 x horkou destilovanou vodou, promývejte na filtru do vymizení reakce na sírany a nakonec nechte sušit do příště. Jako vedlejší výrobek lze 71

krystalizací získat z prvního filtrátu síran draselný.

Úloha č. 36

Preparace chromanu draselného (potassium chromate) a) Preparace Vyjděte z 0,02 molu chromité soli. Rozpusťte ji v kádince a doplňte vodou na objem 50 ml. Ke vzniklému roztoku přidávejte po kapkách vypočtené množství 10% roztoku amoniaku až do vytvoření šedozelené sraženiny. (Pro nepřesnou koncentraci amoniaku si připravte dvojnásobné množství). Sraženinu hydroxidu chromitého dekatujte dvakrát horkou vodou a jedenkrát destilovanou vodou. Hydroxid chromitý nefiltrujte, nechte ho pod malým 10% roztok hydroxidu draselného. Alkalickou množstvím vody a přidávejte k němu suspenzi (zkontrolujte pH papírkem) pak velmi opatrně oxidujte vypočteným množstvím 30% peroxidu vodíku a roztok vařte alespoň 15 minut pro odstranění přebytku H2O2. Původně zeleně zbarvený roztok přejde na žlutý roztok chromanu. Roztok přelijte na odpařovací misku a na vodní lázni odpařujte do sucha. Chroman draselný tvoří žluté krystalky.

b) Zkumavkové reakce Malé množství chromanu převeďte ve zkumavce okyselením na dichroman draselný a ten v zásaditém prostředí převeďte zpět na chroman draselný. Ve zkumavce je možno provést i reakce z úkolu a) Cr2 (SO 4 )3 + 6 NH 3 + 6 H 2 O → 2 Cr (OH )3 + 3 (NH 4 )2 SO 4

2 Cr (OH )3 + 3 H 2 O 2 + 4 KOH → 2 K 2 CrO 4 + 8 H 2 O

2 K 2 CrO 4 + H 2SO 4 → K 2 Cr2 O 7 + K 2SO 4 + H 2 O

K 2 Cr2 O 7 + 2 KOH → 2 K 2 CrO 4 + H 2 O Úloha č. 38

Příprava hydroxidu chromitého a jeho vlastnosti (chromium hydroxide) Ke 3 ml roztoku Cr2(SO4)3 o koncentraci 1 mol.l-1 přidávejte po kapkách roztok KOH. Vzniklou sraženinu oddělte a promyjte vodou. Pak ji rozdělte na dvě části do dvou zkumavek. Do první zkumavky nalijte zředěnou kyselinu sírovou a do druhé roztok hydroxidu draselného v nadbytku. Vysvětlete chemické reakce a sestavte příslušné rovnice.

72

Úloha č. 39

Oxidace chromitanu na chroman Ke 3 ml roztoku Cr2(SO4)3 o koncentraci 1 mol.l-1 dejte přebytek roztoku KOH, aby vznikl zelený roztok hydroxochromitanu draselného. K tomuto roztoku přidejte několik kapek H2O2 a mírně zahřejte. Co pozorujete? Příslušnou rovnici doplňte. Cr3+ +3 OH- = Cr(OH)3 Cr(OH)3 + OH- = Cr(OH)4

-

Příprava mědi Úloha č. 40 Princip Působením kovového železa na vodný roztok síranu měďnatého připravíme práškovou měď CuSO4 (aq) + Fe (s) → Cu (s) + FeSO4 (aq) Cu2+ + Fe → Cu + Fe2+ Cu2+ + 2e- → Cu Fe - 2e- → Fe2+ FeSO4 (aq) → FeSO4 ·7 H2O (s) Pracovní postup (výpočty na 5g CuSO4·5H2O). Z pentahydrátu síranu měďnatého připravíme při teplotě 20 °C 10% roztok, přičemž pH upravíme na hodnotu 3 přidáním 10% roztoku H2SO4. Roztok zahřejeme asi na 80 °C a při této teplotě ho udržujeme během celé reakce. Do roztoku přidáme mírný nadbytek železných tyčinek. Během reakce roztok mícháme, aby ze železných tyčinek odpadávala vyloučená měď. Zároveň doléváním vody udržujeme původní objem roztoku. Reakce je ukončená, když se modrá barva roztoku změní na světle zelenou. Po ukončení reakce pinzetou vybereme z roztoku nezreagované železné tyčinky. Roztok nad vyloučenou mědí za horka zfiltrujeme přes skládaný filtr a odložíme ho. K vyloučené mědi přidáme 20 ml 10% H2SO4 a asi 5 min povaříme, aby se rozpustily zbytky železa. Roztok nad mědí slijeme a měď několikrát dekantujeme 50 ml destilované vody. Vyloučenou měď odfiltrujeme, vysušíme a zvážíme. Poté uchováváme pod vodou, jinak zoxiduje na CuO.

Úloha č. 41

Jak dusičnan měďnatý převést na síran? . Využijeme možnosti vyredukování čisté Cu pomocí Fe nebo Zn. Cu2+ + Fe → Cu + Fe2+ 73

Připravený 5-10%ní roztok měďnaté soli (při výpočtu uvažte obsah krystalové vody) zahřejte k varu. Pak do něj vložte připravené zařízení se železnými hřebíky (viz obrázek) a měď, vznikající na nich občas setřeste. Reakce probíhá, dokud je roztok modře zbarvený. Pokud veškeré měďnaté ionty zreagovaly, opláchněte zbytky hřebíků a nechte měď usadit. Po usazení odlijte kapalinu nad vzniklým kovem, promyjte vodou a znovu odlijte. Další dekantací promyjte měď do neutrální reakce. Konečné promytí proveďte denaturovaným ethanolem a měď odsajte na Büchnerově nálevce. Delším stykem se vzduchem měď oxiduje. Zvlášť čistou měď můžete uchovat pod vodou mírně okyselenou kyselinou sírovou. Vzniklou Cu necháme reagovat s 15% peroxidem vodíku za přítomnosti H2SO4 (stačí 10%). Modrý roztok vaříme do snížení objemu na polovinu a provedeme rušenou krystalizaci, pokud roztok ještě není dostatečně zahuštěný, pokračujeme v odpařování. Krystaly modré skalice použijeme při jiném laboratorním cvičení – krystalizace atd.

74

Podvojné soli Úloha č. 42

Příprava dodekahydrátu síranu draselno-hlinitého Nasycené roztoky výchozích solí se smísí ve stechiometrickém poměru podle rovnice Al2(SO4)3.18H2O + K2SO4 + 6 H2O

2 KAl(SO4)2.12H2O

Volnou nebo rušenou krystalizací se získají krystaly KAl(SO4)2.12H2O. 0,02 molu síranu hlinitého ( k dispozici máte 40% roztok, počítáno na hydrát) a odpovídající množství síranu draselného rozpusťte tak, aby vznikly nasycené roztoky při 60oC. Pokud je zapotřebí, roztoky zfiltrujte a pak navzájem smíchejte. Rušenou krystalizací získejte krystaly. Po odsátí, promytí a vysušení získané krystaly KAl(SO4)2.12H2O zvažte. Obdobným způsobem můžete připravit z příslušných výchozích solí síran sodnohlinitý nebo síran amonno-hlinitý pouze jejich krystalizace je poněkud obtížnější. Vypočtěte: a) hmotnost 40% roztoku Al2(SO4)3.18H2O a objem, když hustota je 1.22 g.cm-3 b) množství odpařené vody, potřebné k zahuštění na nasycený roztok c) navážku K2SO4 Úloha č. 43

Příprava hexahydrátu síranu diamonno-železnatého (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O se nazývá Mohrova sůl. V laboratořích se s výhodou užívá, protože ve vodném prostředí jen nepatrně hydrolyzuje a je na rozdíl od ostatních jednoduchých železnatých solí značně stálý vůči oxidaci vzdušným kyslíkem. Připravuje se krystalizací nasycených roztoků síranu železnatého a síranu amonného, smíšených ve stechiometrickém poměru: FeSO4 + (NH4)2SO4 + 6 H2O

(NH4)2Fe(SO4)2.6H2O

V přípravě vyjděte ze záměru připravit 0,03 molu (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O. Síran amonný o potřebné hmotnosti rozpusťte ve vodě, aby vznikl nasycený roztok při 70oC, přidejte k němu několik kapek H2SO4 a příslušné množství nasyceného roztoku síranu železnatého při téže teplotě. Směs zahřejte k varu. Pokud je třeba, za horka zfiltrujte a rušenou nebo volnou krystalizací získejte krystaly hexahydrátu síranu diamonno-železnatého. Promyté a vysušené krystaly zvažte. Matečný louh znovu zahustěte ke krystalizaci a zpracujte obdobně. Podobně lze připravit ze síranu amonného a síranu nikelnatého hexahydrát síranu diamonno-nikelnatého (NH4)2Ni(SO4)2.6H2O.

75

DALŠÍ ÚLOHY Úloha č. 43

Chromatografie - rostlinná listová barviva V listech zelených rostlin se vyskytuje větší počet lipofilních barviv. Jejich charakteristickou vlastností je rozpustnost v tucích. Pro fotosyntézu mají rozhodující význam chlorofyl a, chlorofyl b a karotenoidy. K separaci listových barviv se používá plošná chromatografie (papírová - PC a tenkovrstvá - TLC).

Princip: Principem chromatografie je mnohonásobně opakované rozdělování látek mezi nepohyblivou (stacionární) fází a pohyblivou (mobilní) fází. Stacionární fází může být chromatografický papír nebo tzv. tenká vrstva, tvořená adsorpčním materiálem naneseným na skleněnou, hliníkovou nebo plastovou desku. Chromatografický papír je filtrační papír zvláště vyrobený z bavlněného odpadu. Tenkou vrstvou je nejčastěji jemně práškovitý oxid hlinitý nebo silikagel, které jsou na podložní desce naneseny vhodným pojivem. Tloušťka vrstvy je 0,2 až 2 mm. Mobilní fází bývá směs organických rozpouštědel. Při rozdělování látek mezi mobilní a stacionární fázi se nejníže zachycují ty látky, které mají největší schopnost adsorpce, nejvýše dospějí látky, jejichž schopnost adsorpce na adsorpční vrstvě je nejmenší. Výsledkem je chromatogram. Jednotlivá listová barviva mají charakteristické zbarvení: chlorofyl a – zelená, chlorofyl b – modrozelená, xanthofyly – žlutá, karotenoidy – oranžová, feofytin – šedá. Postup: Přinesené listy a rostliny (jetelové listy, listy kopřiv, špenát, břečťan, sušená mrkev apod.) rozstříhejte na menší kousky, rozetřete ve třecí misce s malým množstvím propraného křemičitého písku, uhličitanem vápenatým (na špetku nože) a acetonem na hustou kaši. Směs zfiltrujeme do odpařovací misky, odpaříme do sucha na vodní lázni a po zchladnutí rozpustíme v několika kapkách acetonu. Z chromatografické desky Silufol odstřihněte pruh (šířka pruhu se řídí šířkou vyvíjecí nádoby). Ve vzdálenosti asi 20 mm od jedné užší strany vyznačte měkkou tužkou startovní čáru. Při manipulaci s chromatografickou deskou se nedotýkejte rukou nanesené vrstvy, pozor na poškození adsorpční vrstvy, desku přidržujte pouze za její okraj. Zahuštěný extrakt naneste kapátkem na startovní čáru a skvrnu nechte vyschnout. Pokud je nanesená skvrna po zaschnutí málo výrazná, do středu skvrny naneste novou dávku extraktu listových barviv. Do vyvíjecí nádoby nalijte mobilní fázi – směs rozpouštědel: benzín + 2-propanol + voda (100 : 10 : 0,25) tak, aby hladina sahala do výšky 8 – 10 mm. Připravenou chromatografickou desku vložte opatrně do vyvíjecí nádoby s mobilní fází a nádobu zakryjte sklem. Jakmile se čelo vyvíjecí soustavy - mobilní fáze – přiblíží k hornímu okraji desky vyjměte proužek z vyvíjecí nádoby a nechte na vzduchu uschnout. Po uschnutí obtáhněte měkkou tužkou obrysy skvrn a zaznamenejte jejich barvu. Z rozdrcených listů můžeme barviva extrahovat také ethanolem (mobilní fáze) a rozdělit na filtračním papíře (stacionární fáze). Postup je podobný jako při použití Silufolu. K rozdělení směsi barviv můžeme použít také i kousek školní křídy (chemicky to bývá napěněná sádra). Na kousek nové školní křídy naneste kapku listových barviv (podobně jako na Silufol). Místo listových barviv lze použít k dělení barev také fixy. Křídu vložte do kádinky s vyvíjecí směsí (mobilní fází). Kádinku přikryjte hodinovým sklem.

76

Reakční kinetika Závislost rychlosti reakce na koncentraci reagujících látek Čím větší je počet částic reagujících látek v určitém objemu, tj. čím větší je jejich koncentrace, tím častěji dochází k energeticky účinným srážkám a reakce probíhá rychleji. S postupným ubýváním výchozích látek při uskutečňované reakci narůstá množství produktů, ale současně klesá rychlost chemického děje. Zpočátku je reakční rychlost značná, postupně se snižuje, až se reakce zcela zastaví.

Úloha č. 44

Oxidace jodidu draselného Reakce je založena na oxidaci jodidu na jod působením peroxidu vodíku v kyselém prostředí, vzniklý jod zbarvuje škrobový maz modře: 2 KI + H2SO4 + H2O2

I2 + K2SO4 + 2 H2O

Do odměrného válce o objemu 50 ml nalijte 10 ml roztoku H2SO4 o koncentraci 0,01mol.l-1 a 5 ml škrobového mazu. Pak pipetou přidejte 20 ml roztoku KI o koncentraci 0,01mol.l-1. Roztok doplňte vodou tak, aby ve válečku bylo celkem 40 ml roztoku, tyčinkou jej promíchejte a dolijte 10 ml 0,03% ního roztoku H2O2. Opět jej promíchejte a změřte dobu, za kterou příslušný roztok zmodrá. Totéž proveďte ještě třikrát s tím rozdílem, že místo 20 ml roztoku KI budete pipetovat 10, 5 a 1 ml roztoku KI.

Závislost rychlosti reakce na teplotě Zvyšováním teploty se rychlost chemických reakcí zvyšuje. Je to způsobeno tím, že s rostoucí teplotou reagujících látek narůstá kinetická energie zúčastněných částic a zvětšuje se tak počet jejich energeticky účinných srážek. Experimentálně bylo zjištěno, že zvýšením teploty o 10oC vzrůstá rychlost chemické reakce 2krát až 4krát.

Úloha č. 45

Vliv teploty na redukci manganistanu draselného šťavelovou kyselinou Manganistan draselný reaguje v kyselém prostředí (H2SO4) se šťavelovou kyselinou (H2C2O4) podle rovnice 2 KMnO4 + 3 H2SO4 + 5 H2C2O4

K2SO4 + 2 MnSO4 + 10 CO2 + 8 H2O

Fialový roztok manganistanu se po proběhnutí reakce odbarví, dojde k úplné redukci MnVII (fialový) na MnII (bezbarvý).

77

Do tří kádinek dejte po 10 ml roztoku kyseliny šťavelové o koncentraci 0,05 mol.l-1 a přidejte 25 ml roztoku H2SO4 o koncentraci 1 mol.l-1. První kádinku zahřejte na vodní lázni na 90oC, druhou na 50oC a třetí ochlaďte v ledové vodě na 5oC. Potom ke všem vždy přidejte po 5 ml roztoku KMnO4 o koncentraci 0,02 mol.l-1 a promíchejte. Změřte čas, za který se v jednotlivých kádinkách roztok odbarví. Výsledky zapište do přehledné tabulky.

Vliv katalyzátoru na rychlost reakce Přítomnost katalyzátoru způsobuje urychlení nebo zpomalení chemického děje. Látky, které působí jako urychlovače chemického děje, se nazývají katalyzátory. Látky, které reakce zpomalují, se nazývají inhibitory. Katalyzátory v reakčním systému přechodně vytvářejí s výchozími látkami meziprodukty, ale v závěru reakce se opět uvolňují a zůstávají chemicky nezměněny. Obecně lze znázornit rozdíl mezi nekatalyzovanou a katalyzovanou reakcí takto EA A + B  → AB nekatalyzovaná reakce A,1 A + K  → AK

E

katalyzovaná reakce

A,2 AK + B   → AB + K :

E

V případě použití pozitivního katalyzátoru dojde k urychlení chemické reakce. Vysvětlení je v rozdílném reakčním mechanismu nekatalyzované a katalyzované reakce. Energie potřebná k účinným srážkám částic, tzv. aktivační energie EA, je v prvném případě vyšší než aktivační energie EA,1 a EA,2 každé z dílčích reakcí při použití katalyzátoru. Snížení aktivační energie při stejné teplotě má za následek častější energeticky účinné srážky, a proto dojde k urychlení reakce.

Úloha č. 46

Rozklad peroxidu vodíku užitím různých katalyzátorů Do sady zkumavek dejte různé druhy látek přibližně o hmotnosti 0,1 g, např. zrněné aktivní uhlí, oxid manganičitý, oxid stříbrný, oxid chromitý, stříbrný nebo měděný drátek, kousek železa, parafín, polyethylen apod., a do každé zkumavky přilijte 2 ml 6% roztoku H2O2. Na rychlost průběhu katalyzované reakce usuzujte podle uvolňování bublinek kyslíku, který dokážete doutnající špejlí. Seřaďte použité katalyzátory podle klesajícího vlivu na rychlost rozkladu peroxidu vodíku. O tom, že pro reakci uvolňování kyslíku je rozhodující přítomnost peroxidu vodíku a ne katalyzátoru, se přesvědčte takto: do zkumavky s katalyzátorem MnO2, ve které již reakce skončila, přidejte ještě 1 ml H2O2 a po jeho rozkladu další dávku 0,1 g MnO2. Přidáním katalyzátoru se vývoj kyslíku neobnovuje.

78

Seznam použité literatury: 1. Návody pro laboratoře z anorganické chemie, Dagmar Sýkorová a kol., VŠCHT Praha 1996 2. Laboratorní cvičení z chemie pro 1. ročník gymnázia, Miroslav Hrstka, Brno - 1998 3. Chemická laboratorní cvičení I, Miloš Skalický, SNTL - 1984 4. Laboratorní technika a bezpečnost práce, Antonín Pošta a kol., SNTL -1981 5. Laboratorní cvičení z anorganické chemie, Emanuel Bohuňovský a kol.,SNTL - 1964 6. Laboratorní cvičení z anorganické chemie, Emanuel Bohuňovský a kol., SPN - 1959 7. Základy chemie 1, Pavel Beneš, Václav Pumpr, Jiří Banýr, Fortuna Praha 1993 8. Obecná a anorganická chemie, J. Klikorka, B. Hájek, J. Votinský, SNTL 1985

Obsah Laboratorní řád a bezpečnost práce .......................................................................................................... 3 Laboratorní zápisník

- MAKULÁŘ ............................................................................................................. 7

Povinná výbava žáka do laboratoří ............................................................................................................. 8 Bezpečnostní informace .............................................................................................................................. 9 Globálně harmonizovaný systém klasifikace............................................................................................. 12 CLP/GHS..................................................................................................................................................... 19 REACH........................................................................................................................................................ 20 Čistota chemikálií ...................................................................................................................................... 20 Laboratorní potřeby a pomůcky................................................................................................................ 21 Základní laboratorní práce ........................................................................................................................ 26 Váhy a vážení (balance and balancing).................................................................................................. 26 Měření objemu (measuring volume) ................................................................................................... 27 Zahřívání - heating, warm(ing) .............................................................................................................. 30 Chlazení – cooling.................................................................................................................................. 31 Destilace - distillation ............................................................................................................................ 32 Práce s plyny .......................................................................................................................................... 33 Dělení směsí - separation ...................................................................................................................... 33 Srážení - precipitation ........................................................................................................................... 35 Jednotlivé úlohy......................................................................................................................................... 36 Základní práce se sklem......................................................................................................................... 36 79

Práce s korkem a pryží ........................................................................................................................... 37 Roztoky a jejich příprava ....................................................................................................................... 38 Nasycené roztoky ...................................................................................................................................... 46 Mikrokrystaloskopie .............................................................................................................................. 51 Vodík, kyslík –hydrogen, oxygen............................................................................................................ 53 Halogeny – halogens.............................................................................................................................. 54 Dusík - nitrogen ..................................................................................................................................... 57 Bor - boron............................................................................................................................................. 58 Uhlík - carbon ........................................................................................................................................ 59 Síra - sulphur.......................................................................................................................................... 62 Kovy (s-, p-) a jejich sloučeniny ............................................................................................................. 65 Přechodné kovy..................................................................................................................................... 68 Podvojné soli ......................................................................................................................................... 75

80