1
Kémia 12. osztály
Tartalom
Kémia 12. osztály 1.
Kísérletek hidrogéngázzal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2.
Klór reakciója nátriummal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
3.
Ammónium-klorid termikus bomlása . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
4.
Jód és cink reakciója . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
5.
„Vörösbor” varázslat – színvarázs kálium-permanganáttal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
6.
Kísérletek etil-kloriddal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
7.
Kísérletek glicerinnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
8.
Aszpirin előállítása és a szalicilsav vizsgálata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
9.
C-vitamin tabletta hatóanyag- (aszkorbinsav-) tartalmának meghatározása . . . . . . . . . . . . 18
10. Refraktometria: Minőségi és mennyiségi vizsgálat refraktométer segítségével (sók azonosítása és koncentráció meghatározására) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 11. Polarimetriás vizsgálat: Különböző koncentrációjú cukoroldatok koncentrációjának meghatározása . . . . . . . . . . . . 22 12. Színes oldatok abszorbanciájának vizsgálata, rézionok koncentrációjának meghatározása spektrofotometriás módszerrel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 13. Az ételecet ecetsavtartalmának meghatározása konduktometriás titrálással . . . . . . . . . . . 26 Szerzők: Ábrahámné Csákányi Ildikó, Kertész Róbert, Pálinkás Margit, Tóth Anita Lektorálta:
Prof. Dr. Csapó János egyetemi tanár A kísérleteket elvégezték: Laczóné Tóth Anett és Máté-Márton Gergely laboránsok
Készült a TÁMOP 3.1.3-10/2-2010-0012 „A természettudományos oktatás módszertanának és eszközparkjának megújítása Kaposváron” című pályázat keretében Felelős kiadó: Klebelsberg Intézményfenntartó Központ A tananyagot a Kaposvár Megyei Jogú Város Önkormányzata megbízása alapján a Kaposvári Városfejlesztési Nonprofit Kft. fejlesztette Szakmai vezető: Vámosi László laborvezető, Táncsics Mihály Gimnázium Kaposvár A fényképeket készítette: Szellő Gábor és Tamás István, Régió Média Bt. Tördelőszerkesztő: Parrag Zsolt, Ráta 2000 Kft. Kiadás éve: 2012, példányszám: 90 db VUPE 2008 Kft. 7400 Kaposvár, Kanizsai u. 19. Felelős vezető: Vuncs Rita Második javított kiadás, 2013.
2
Kémia 12. osztály
Készítette: Tóth Anita
1. Kísérletek hidrogéngázzal Emlékeztető, gondolatébresztő A hidrogén molekula kötési energiája nagy (436 kJ/mol), a kötés csak több ezer fokos hőmérsékleten szakad fel. Szobahőmérsékleten kevéssé reakcióképes elem. Ha atomos állapotba kerül, reakcióképessége ugrásszerűen megnő. Hidrogén- és oxigéngáz elegye akármeddig eltartható anélkül, hogy reagálnának, de egyetlen szikra is elég, és a gázelegy azonnal felrobban. Nemcsak a 2:1 arányú H2 : O2 gázelegy robban, hanem a néhány % oxigéngázt tartalmazó hidrogéngáz is. Hozzávalók (eszközök, anyagok) • félmikro oldalcsöves kémcső cseppentővel • félmikro kémcső • kb. 8 cm-es egyenes üvegcső • derékszögben hajlított kihúzott végű üvegcső
• • • • • •
2 db félmikro főzőpohár Bunsen-égő talpas állvány lombikfogó vegyszeres kanál granulált cink
• • • • •
1:1 higítású sósav réz(II)-oxid híg kálium-permanganát-oldat híg kálium-jodidos jódoldat 2,0 mol/dm3 koncentrációjú kénsav
Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. A hidrogén reakciója réz-oxiddal 1.a Száraz félmikro kémcső aljára tegyél kb. 0,1 g szemcsés réz(II)-oxidot! A kémcsövet kissé ferdén - szájával lefelé - rögzítsd állványba! Utána az ábrán látható módon állítsd össze a gázfejlesztőt! 1.b Az oldalcsöves félmikro kémcsőbe tegyél egy cinkdarabkát, csepegtess rá 1:1 hígítású sósavat! Először két cseppet adj, majd kicsit később 2-3 cseppet, miközben melegíted a réz-oxidot tartalmazó kémcsövet! 1-2 perc múlva már változást tapasztalsz! Később újra vizsgáld meg a kémcső tartalmát!
2. Az atomos hidrogén reakciókészségének vizsgálata 2.a Két félmikro főzőpohárba önts híg, halványlila kálium-permanganát-oldatot, kb. a harmadáig, savanyítsd meg annyi kénsavval, hogy kb. félig legyen a főzőpohár! 2.b Félmikro gázfejlesztőben - az első kísérletben leírt módon - fejlessz hidrogéngázt, buborékoltasd át az egyik oldaton, a másikba pedig dobj egy darabka cinket! 2.c Félmikro főzőpoharat tölts félig kénsavval, adj hozzá annyi kálium-jodidos jódoldatot, hogy jól látható legyen sárgásbarna színe! Utána öntsd ketté, az egyikbe vezess hidrogéngázt, a másikba dobj cinket! Figyeld meg a változásokat!
3
Feladatlap
Kémia 12. osztály
FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Miért kell a réz-oxidot tartalmazó kémcsövet a leírt módon rögzíteni? Hogyan fogható fel a hidrogéngáz? 2. Mit tapasztaltál a réz-oxidot tartalmazó kémcsőben néhány perc elteltével? Ismertesd a lejátszódó folyamatot, elemezd a hidrogén szerepét! 3. Igen tiszta fém állítható elő fém-oxidból hidrogénnel, például így állítják elő az égők izzószálaihoz szükséges wolframot. Mivel magyarázható az eljárás tisztasága? 4. Gázfejlesztő készülékben, nagyobb mennyiségű hidrogéngáz előállításával végzett kísérlet esetén, durranógázpróbát kellene végezni, mielőtt a rézoxidra vezetnénk a gázt. A kísérlet végén, a hevítés beszüntetése után folytatni kellene a hidrogéngáz áramoltatását, amíg a kémcső le nem hűl. Miért kellene elvégezni a durranógázpróbát? Miért szükséges a hidrogéngázt teljes lehűlésig áramoltatni? 5. Milyen színű a kémcsöved tartalma néhány perccel a kísérlet befejezése után? Mi a magyarázata? 6. Mit tapasztaltál a kálium-permanganát-oldatokban? 7. Hogyan változott a kálium-jodidos jódoldat színe? 8. Magyarázd meg a tapasztaltakat!
Felhasznált irodalom A kémia emelt szintű szóbeli vizsga B. feladatának elvégzendő és nem elvégzendő kísérletei, kísérletleírásai: 29. kísérlet http://www.oh.gov.hu/letolt/okev/doc/ketszintu_erettsegi_2012maj/kemia_emelt_szob_kiserlet_b_2012maj.pdf 2012.04.25. PERCZEL Sándor, WAJAND Judit (1985): Szemléltető és tanulókísérletek a kémia tanításában. Tankönyvkiadó, Budapest. pp. 204205., p. 208. ÁBRA: saját ötlet alapján
4
Kémia 12. osztály
Készítette: Ábrahámné Csákányi Ildikó
2. Klór reakciója nátriummal Emlékeztető, gondolatébresztő A klórt 1774-ben fedezte fel Scheele svéd tudós. Neve a görög klorosz szóból származik, aminek jelentése: sápadt zöld. Elemi állapotban rendkívül mérgező, vegyületei közül több az élő szervezet számára nélkülözhetetlen. A fluor után a legreakcióképesebb elem, mivel a klórmolekula kötése már a látható fény hatására bomlik. Fémekkel gyakran tűztünemény közben reagál. Fémvegyületeiben oxidációs száma mindig -1. Reakciója fémekkel redoxireakció. Hozzávalók (eszközök, anyagok) • • • • •
szűrőpapír 2 db Bunsen-állvány dióval Bunsen-égő csiszolt dugós gázfejlesztő kálicső egyfuratú gumidugókkal
• • • • • •
2 db gázmosó palack vízlégszivattyú kés csipesz 30 tömeg%-os sósav 2 mol/dm3 koncentrációjú
nátrium-hidroxid-oldat • kristályoskálium-permanganát • nátrium • desztillált víz
Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Szereld össze a gázfejlesztő készüléket! 2. Szórj lombikba két kanálnyi kálium-permanganátot, öntsd a sósavat a csepegtető tölcsérbe! 3. Helyezz a kálicső közepébe lencse nagyságú, kérgétől megtisztított nátriumdarabot! 4. A vízlégszivattyú megnyitásával lassú áramban vezesd át a klórt a szobahőmérsékletű nátrium felett!
5. Állítsd le a klórgáz fejlesztését, a maradék gázt a csőből távolítsd el a vízlégszivattyúval! 6. Olvaszd meg a nátriumot a gázláng segítségével, majd ismét indítsd meg a klórgáz fejlesztését, ügyelve arra, hogy a gáz áramlási sebessége a nátrium felett lassú legyen!
5
Feladatlap
Kémia 12. osztály
FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Írd le a tapasztalataidat! A szobahőmérsékletű nátrium és a klór között …………………...........................…………………………………………….. A megolvadt nátrium a klórgázzal ...…………………………………………………………………….............................…………….., az üvegcső falán ……………………………………………………………............................................…………………………………………. 2. Készíts energiadiagramot a következő energia értékek ismeretében: A klór disszociációs energiája: 244 kJ/mol, a nátrium szublimációs energiája: 110 kJ/mol, a nátrium-klorid szublimációs energiája: 789 kJ/mol, a nátrium ionizációs energiája: 502 kJ/mol, a klór elektronaffinitása (Cl---> Cl): 355 kJ/mol 3. Helyezd el az alábbi „címkéket” a diagram megfelelő helyére! Na(sz)+1/2 Cl2(g) Na+(g) + Cl- (g)
NaCl(sz)
Na(g)+1/2 Cl2(g) Na(g) +Cl(g)
Na+(g) + Cl(g)
4. Írd le a kísérlet során lejátszódó részfolyamatok termokémiai egyenleteit!
5. Olvasd le az alábbi energiaértékeket a diagramról! A nátrium rácsenergiája: ……………………………., a nártiumionok képződéshője:…….....................……………….., a nátrium-klorid képződéshője:………………………..........……..
Felhasznált irodalom RÓZSAHEGYI Márta, WAJAND Judit (1998): 575 kísérlet a kémia tanításához. Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest. pp. 290-291. ISBN 963 18 8512 7 VILLÁNYI Attila (1995): Ötösöm lesz kémiából Példatár. Műszaki Könyvkiadó, Budapest. pp 121-129. ISBN 963 16 2380 7 VILLÁNYI Attila (1992): Kémia tesztgyűjtemény középiskolásoknak. Calibra Kiadó, Budapest. pp. 31-37. ISBN 963 7740 46 5 ÁBRA: saját ötlet alapján
6
Kémia 12. osztály
Készítette: Ábrahámné Csákányi Ildikó
3. Ammónium-klorid termikus bomlása Emlékeztető, gondolatébresztő Az ammónium-klorid a hidrogén-klorid és az ammónia egyesülésekor sűrű fehér füst formájában keletkező vegyület. Hétköznapi neve: szalmiáksó. Az alkímiában nagy jelentőséget tulajdonítottak neki, mert két olyan anyagból áll, melyek korrodeálják a fémeket. Ezért azt hitték, hogy az ammónium-klorid lehet a fémek más fémmé való átalakításának kulcsa. Nagyobb mennyiségben a Solvay-féle szódagyártás köztes termékeként jelenik meg. Fehér színű, kristályos, vízben jól oldódó anyag. Vizes oldata savas kémhatású. 100 oC fölött párolog. Felhasználási területei: szárazelemekben elektrolitként, forrasztási felületek tisztítására, élelmiszer adalékanyagként. Hozzávalók (eszközök, anyagok) • • • •
Bunsen-állvány csőfogó dióval Bunsen-égő üvegcső
• üveggyapot • szilárd ammónium-klorid • univerzális indikátor
Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Helyezd a hőálló üvegcső közepébe az üveggyapot dugót! 2. Szórjál rá szilárd ammónium-kloridot, majd zárd el üveggyapot dugóval!
3. Erősítsd az üvegcsövet kissé döntve állványba, majd melegítsd az ammónium-klorid réteget! 4. A cső felső és alsó nyílásához tarts megnedvesített indikátorpapírt!
7
Feladatlap
Kémia 12. osztály
FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Írd le a tapasztalataidat! A kísérlet során az indikátor az üvegcső felső végén …………………..........……………………………., alsó felén …………………..…………..………színű lesz. 2. Elemezd a lejátszódott folyamatot! Add meg a látottak magyarázatát! Az ammónium-klorid hevítése során halmazállapot változást szenved, majd bomlik. A halmazállapot változás neve:..…………………………..... 3. Írd le a bomlás egyenletét!................................................................................... 4. Egészítsd ki a mondatokat! A ……………………………….. gáz molekulatömege, ezért sűrűsége kisebb, diffúziósebessége nagyobb, mint a ………………………………… gázé. Ezért az üvegcső alsó végén a ………….……..………………. gáz, a felső nyílásán a ………………………………………..……..gáz távozik, amit az indikátorok színváltozása is jelez. Következtetéseidet reakcióegyenletekkel támaszd alá ………………………….. 5. Rajzold le az ammónium-klorid szerkezeti képletét! Állapítsd meg a benne előforduló kötéstípusokat! kötéstípusok: 6. A vegyületből erősebb lúg segítségével ammónia állítható elő. Írd fel a folyamat egyenletét! ……………………………………………………………………………… 7. Az ammóniumsók különböző hőmérsékleten különböző módon bomlanak. Írd fel az alábbi bomlási egyenleteket: NH4Cl ---> (NH4)CO3 ---> NH4NO3 ---> NH4NO2 ---> NH4ClO4 --->
Felhasznált irodalom RÓZSAHEGYI Márta, WAJAND Judit (1998): 575 kísérlet a kémia tanításához. Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest. pp. 364-365. ISBN 963 18 8512 7 RÓZSAHEGYI Márta, SIPOSNÉ Kedves Éva, HORVÁTH Balázs (2010): Kémia 11-12. Közép- és emelt szintű érettségire készülőknek. Mozaik Kiadó, Szeged. pp. 128-129. ISBN 978 963 697 638 5 ÁBRA: saját ötlet alapján
8
Kémia 12. osztály
Készítette: Kertész Róbert
4. Jód és cink reakciója Emlékeztető, gondolatébresztő A negatív standardpotenciálú fémek és a halogének többnyire heves reakcióban egyesülnek egymással. A halogének közül a jód azonban szilárd halmazállapotú, így a szintén szilárd halmazállapotú fémekkel szobahőmérsékleten nem tud gyors reakcióba lépni. Ha azonban víz kerül a rendszerbe, akkor a reakció megindul. Ha a reakció során keletkező vegyület alacsonyabb energiaszintű, mint a kiindulási anyagok, akkor az exoterm reakcióban fejlődő hő hatására a jód szublimálni fog, ami a keletkező lila gőz alapján felismerhető. Hozzávalók (eszközök, anyagok) • • • •
1 dm3-es gömblombik 10 cm3-es mérőhenger 1 db kémcső vasállvány fogóval és vaskarikával
• • • •
porcelánmozsár 7 gramm jód 2 gramm cinkpor (vagy cinkforgács) desztillált víz
Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Dörzsölj el finom porrá 7 gramm jódkristályt (óraüvegen kimérve találod)! 2. Keverd össze a lemért cinkporral (szintén óraüvegen találod)! 3. Szórd a keveréket száraz kémcsőbe! 4. Fogd be a kémcsövet függőleges állványba, majd rögzíts fölé vaskarikát, amelybe szájával lefelé helyezd el a gömblombikot!
5. Vedd ki a gömblombikot, majd önts a kémcsőben levő keverékre kb. 2-3 cm3 vizet! 6. Ezután gyorsan helyezd vissza a gömblombikot! (A reakció azonnal megindul, igyekezni kell!)
9
Feladatlap
Kémia 12. osztály
FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Mit figyeltél meg a kémcsőben, mikor a vizet a porkeverékre öntötted? …………………………………………………………………………….........................................................………………………………………….. 2. Mi figyelhető meg a gömblombik belsejében? ………………..................................................................................….. 3. Termodinamikai szempontból milyen folyamat a szublimáció? …………………………………………………….......... 4. Írd le a kémcsőben lejátszódó reakció egyenletét! ………………………………………………………………....................... 5. Keretezd be a folyamathoz tartozó reakcióhőt!
∆Hr = - 208 kJ/mol
∆Hr = + 208 kJ/mol
6. Miért történik változás a gömblombik falán? ………………………………………………………………………....................... …………………………………………………………………………….........................................................………………………………………….. 7. A fentiek alapján milyen rácstípusban kristályosodik a jód? ………………………………………………................… 8. Mit tanácsolsz, milyen polaritású oldószerrel kellene eltávolítani a lombikból a kikristályosodott anyagot? ………………………………………………………………………………………………………………………….......................................
Felhasznált irodalom RÓZSAHEGYI Márta, WAJAND Judit (1991): 575 kísérlet a kémia tanításához. Tankönyvkiadó, Budapest. pp. 312-313. ISBN 963 18 3118 3 ÁBRA: saját ötlet alapján
10
Kémia 12. osztály
Készítette: Kertész Róbert
5. „Vörösbor” varázslat – színvarázs kálium-permanganáttal Emlékeztető, gondolatébresztő Mi lehet a színváltozással, vagy gázképződéssel járó reakciók magyarázata? A redoxi reakciókban részt vevő anyagok különböző oxidációs állapotaihoz gyakran eltérő szín tartozik. Színváltozással járhatnak még komplex-képződési reakciók is. A gázfejlődéssel járó reakciók redoxi- és sav-bázis reakciók egyaránt lehetnek. Hozzávalók (eszközök, anyagok) • 250 cm3-es Erlenmeyer-lombik dugóval • 8 db titrálólombik • 2 mol/dm3-es koncentrációjú kálium-permanganát-oldat • 20 tömeg%-os kénsavoldat • kristályos Mohr-só (vas(II)-ammóniumszulfát)
• • • • • • •
ammónium-tiocianát nátrium-hidrogén-karbonát nátrium-szulfit nátrium-tioszulfát kálium-jodid kálium-jodát sárgavérlúgsó (kálium-hexaciano-ferrát(II)
Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. A 250 cm3-es Erlenmeyer-lombikot töltsd meg savanyított (kb. 4:1 térfogatarány) kálium-permanganát-oldattal! (Az oldat töménységét úgy állítsd be, hogy a színe a vörösboréhoz hasonlítson!) 2. Tegyél a titráló lombikokba a következő sókból néhány kristálykát, majd önts rá kb. 20 cm3 „vörösbort”, aztán körkörös mozdulattal keverd össze a lombikok tartalmát! 1. nátrium-szulfit „víz” 2. nátrium-szulfit, nátrium-hidrogén-karbonát „szódavíz”
3. Mohr-só + nagyon kevés(!!!) ammóniumtiocianát „fehérbor” 4. Mohr-só + ammónium-tiocianát „konyak” 5. Mohr-só + nagyon kevés(!!!) ammóniumtiocianát + nátrium-hidrogén-karbonát „pezsgő” 6. Kálium-jodid + kevés kálium-jodát + nátrium-hidrogén-karbonát „Coca-Cola” 7. Nátrium-tioszulfát +bárium-klorid „tej” 8. Mohr só+sárgavérlúgsó „Curasso”
Feladatlap
11
Kémia 12. osztály
FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) Rendezd és szükség szerint egészítsd ki az egyenleteket, majd jelöld aláhúzással az egyes folyamatokban a színváltozást okozó anyagokat! 1. ….. MnO4- + ….. SO32-+ ….. H+ = …..Mn2+ + ….. SO42-+ ….. H2O 2színtelen folyadék keletkezik + 2. ….. HCO3 + ….. H = ...................................................... a pezsgés magyarázata (a színváltozás okát az előző reakcióban kellett felírni) 3. ….. MnO4- + ….. Fe2+ + ….. H+ = ….. Mn2+ + ….. Fe3+ + ….. H2O a lila szín eltűnik ….. [Fe(H2O)6]3+ + ….. SCN- = ….. [Fe(H2O)5(SCN)]2+ + ….. H2O sárga szín a kis koncentráció miatt 4. Az oldat elszíntelenedésének okát lásd 3. lombiknál leírtakban, az elszíneződés oka ugyanitt (itt a nagyobb mennyiségű ammónium-tiocianát miatt lesz sötétebb az oldat). 5. A színváltozás okát lásd a harmadik, a pezsgés okát a második lombiknál leírtakban! 6. ….. MnO4- + ….. I- + ….. H+ = ….. Mn2+ + ….. I2 + ….. H2O színtelen folyadék keletkezik ….. I- + ….. IO3- + ….. H+ = ….. I2 + ….. H2O sötétbarna, csapadékos oldat keletkezik 7. ….. MnO4-+ ….. S2O32-+ ….. H+ = ….. Mn2+ + ….. SO42-+ ….. H2O színtelen folyadék keletkezik …..Ba2+ + ….. SO24 = …..BaSO4 tejfehéren opalizáló oldat keletkezik 8. ….. [Fe(CN)6]4- + ….. Fe3+ = ….. Fe4[Fe(CN)6]3. kék színű oldat keletkezik (az oldat ezt megelőző elszíntelenedésének okát lásd 3. lombiknál leírtaknál)
Felhasznált irodalom http://archiv.fppti.hu/szakteruletek/kemia/kemiaegyeb/muranyi.doc 2012. 05. 12. ÁBRA: saját ötlet alapján
12
Kémia 12. osztály
Készítette: Tóth Anita
6. Kísérletek etil-kloriddal Emlékeztető, gondolatébresztő A halogéntartalmú szénvegyületek a természetben ritkán fordulnak elő, mesterséges termékek. Gyakorlati jelentőségük főként az, hogy rajtuk keresztül sokféle szénvegyület előállítható. Az etil-klorid (klór-etán) színtelen, kellemes illatú, könnyen cseppfolyósítható gáz (fp. 12 °C). A halogéntartalmú szénhidrogének jellemző reakciói a szubsztitúció és az elimináció. Hozzávalók (eszközök, anyagok) • • • • • •
félmikro gömblombik állvány Bunsen-égő 20 cm hosszú kapilláris cső egyfuratú dugó 3 db félmikro kémcső
• • • • • •
kémcsőállvány cseppentő vízfürdő etanol cc. kénsav kristályos nátrium-klorid
• • • • •
etil-klorid acetonos oldata sósavoldat ezüst-nitrát-oldat híg nátrium-hidroxid-oldat salétromsav
Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Rögzítsd a gömblombikot állványba a képen látható módon! 2. Tegyél bele 20 csepp etanolt, 10 csepp tömény kénsavat és kb. 1 g sót, utána zárd le a kapillárissal ellátott egyfuratú dugóval! 3. Fülke alatt enyhén melegítsd a lombikot! Figyeld meg a keletkező gáz színét, majd egy kis idő múlva gyújtsd meg a cső végén távozó gázt! Bár nagyon kis mennyiségekkel dolgozol, légy óvatos! Az etil-klorid rendkívül gyúlékony, belélegezve ártalmas gáz! A továbbiakban is illékony oldattal dolgozol! Tartsd zárva az oldatos üveget, és figyelj, hogy
ne legyen nyílt láng a laborban! A kísérletek befejezése után öblítsd ki a kémcsöveket! 4. Két kémcsőbe tegyél 3-5 csepp ezüst-nitrátoldatot! Az egyikhez adj két csepp etil-kloridoldatot, a másikhoz két csepp sósavat! Figyeld meg a változásokat! 5. Tegyél a harmadik kémcsőbe 8-10 csepp nátrium-hidroxidot-oldatot és 3-5 csepp etilklorid-oldatot, majd néhány percig melegítsd vízfürdőn a kémcső tartalmát! 6. Lehűtés után közömbösítsd néhány csepp salétromsavval, majd adj hozzá ezüst-nitrát oldatot! Figyeld meg a kémcső tartalmát!
Feladatlap
13
Kémia 12. osztály
FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Mire használható az etil-klorid spray? Melyik tulajdonságán alapul a felhasználása? ................................................................A 2. Írd fel az első kísérlet során lejátszódó reakciók egyenletét! ................................................................A 3. Mi a tömény kénsav szerepe a reakcióban? ................................................................A 4. Milyen változást tapasztaltál a kémcsövekben a kísérlet második részében? Magyarázd meg a változást! Írd fel a lejátszódó reakció ionegyenletét! ................................................................A 5. Mi történt a harmadik kémcsőben a nátrium-hidroxid-oldat és az etil-klorid-oldat elegyítésekor? Írd fel a lejátszódó reakciót egyenlettel! Melyik reakciótípusba sorolható? ................................................................A 6. Mit tapasztaltál a lehűtött kémcsőben ezüst-nitrát hozzáadása után? ................................................................A 7. Ha nem közömbösítetted volna salétromsavval az oldatot, akkor más színű csapadék képződését tapasztaltad volna. Milyen színű csapadék keletkezne közömbösítés nélkül? ................................................................A 8. Tömény lúggal erős hevítés hatására az etil-kloridból más keletkezik. Milyen típusú reakció játszódik le ekkor és mik a termékek? Írd le egyenlettel! ................................................................A 9. Igazak (I) vagy hamisak (H) a következő állítások? Az etil-klorid jól oldódik vízben. A fogorvosok régen narkotikumként használták az etil-kloridot. Létezik egy olyan óra, amelynek működéséhez az etil-klorid hőmérsékletfüggő térfogatváltozása adja az energiát. Az iparban az etil-alkoholt nyomás alatt sósavval hevítik, így állítanak elő etil-kloridot.
Felhasznált irodalom A kémia emelt szintű szóbeli vizsga B. feladatának elvégzendő és nem elvégzendő kísérletei, kísérletleírásai: 55. kísérlet http://www.oh.gov.hu/letolt/okev/doc/ketszintu_erettsegi_2012maj/kemia_emelt_szob_kiserlet_b_2012maj.pdf 2012.04.25. PERCZEL Sándor, WAJAND Judit (1985): Szemléltető és tanulókísérletek a kémia tanításában.Tankönyvkiadó, Budapest. pp. 408409. ÁBRA: saját ötlet alapján
14
Kémia 12. osztály
Készítette: Tóth Anita
7. Kísérletek glicerinnel Emlékeztető, gondolatébresztő A glicerin háromértékű alkohol. Színtelen, szagtalan, édes ízű, sűrűn folyó folyadék. Olvadáspontja 17,8 °C, forráspontja 290 °C, sűrűsége 1,26 g/cm3. Élelmiszerekben a víztartalom megőrzésére, oldószerként, édesítőszerként alkalmazzák E422 néven. Régi magyar neve: zsírédeny. A patikában kapható glicerin általában 80-90%-os. Mérések szerint a 80 m/m%-os glicerin fagyáspontja –20 °C. Hozzávalók (eszközök, anyagok) • • • • • • •
2 db félmikro kémcső 4 db kémcső gumidugó kémcsőfogó kémcsőállvány főzőpohár vegyszeres kanál
• • • • • • •
cseppentő vagy pipetta Bunsen-égő stopperóra glicerin desztillált víz jég konyhasó
• kálium-permanganát • kálium-dikromát (K2Cr2O7) • tömény nátrium-hidroxidoldat • 0,25 mol/dm3 koncentrációjú réz-szulfát-oldat
Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Tölts annyi glicerint egy kémcsőbe, hogy ha gumidugóval lezárod, maradjon egy kevés levegő! Állítsd fejre a kémcsövet, és stopperrel mérd meg, mennyi idő alatt ér a másik végére a buborék! Próbálkozz többször, ha nem sikerült elsőre mérni! Utána vedd ki a dugót és tedd félre a kémcsövet! A kísérletek végén ismételd meg a mérést! 2. Két számozott félmikro kémcsövet tölts félig vízzel, illetve vízzel és glicerinnel fele-fele arányban! Állítsd a kémcsöveket sózott jeges vízzel töltött főzőpohárba! Néhány perc múlva figyeld meg a változásokat!
3. „Glicerinszonda” Negyed kémcsőnyi glicerinhez adj egy kevés kálium-dikromátot, hogy halványsárga színű legyen az oldat! Bunsen-égő lángja felett melegítsd óvatosan! A kémcső tartalma hevesen pezsegni fog, vigyázz, ki ne fusson! Figyeld meg a színváltozást! 4. Két félmikro kémcsőbe tegyél 2-2 csepp réz-szulfát-oldatot és 3-3 csepp nátriumhidroxid-oldatot! Figyeld meg a változásokat! Utána csepegtess az egyik kémcsőbe 5 csepp glicerint, a másikba 5 csepp desztillált vizet, rázd össze a folyadékokat! Figyeld, mi történik!
Feladatlap
15
Kémia 12. osztály
FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Honnan eredhet a glicerin régi magyar neve? Milyen tulajdonságára utalhat? ................................................................A 2. Hogyan változott a mozgó buborék sebessége a két mérés során? Mivel magyarázod a változást? ................................................................A 3. A glicerinnek nagy a belső súrlódása (viszkozitása). Mi ennek az oka? ................................................................A 4. Az 1. ábrán a víz+glicerin-elegy egyensúlyi fázisdiagramját látod. A diagram fagyáspont-görbéi azokat a tömegszázalék- és hőmérséklet-értékeket adják meg, amelyeken a két-két fázis egyensúlyban van egymással. Tanulmányozd az ábrát! Mit tapasztaltál a jégbe állított kémcsövekben? A fázisdiagram és a glicerin olvadáspontjának ismeretében mivel magyarázod a tapasztaltakat? ................................................................A 5. A glicerin-víz elegy fagyáspontjának van egy minimális értéke. Mekkora ez az érték és milyen öszszetételű az elegy? Az 1. ábra tanulmányozása után válaszolj a kérdésre! X= 67 % ................................................................A 6. Milyen színűre változott a halványsárga oldat? Mi okozta a színváltozást? ................................................................A 7. Melegítés közben az oldat felhabzott. Melyik gáz fejlődése okozhatta? ................................................................A 8. Milyen kémiai reakción alapul a szonda működése? ................................................................A 9. Mit tapasztaltál a réz-szulfát-oldat és a nátrium-hidroxid-oldat elegyítése során? Írd le a reakció egyenletét! ................................................................A 10. Az egyik kémcsőben a kivált csapadék feloldódott. Milyen színváltozást tapasztaltál? ................................................................A 11. Mivel magyarázható a csapadék oldódása? Nézd meg a 2. ábrát! ................................................................A
Felhasznált irodalom PERCZEL Sándor, WAJAND Judit (1985): Szemléltető és tanulókísérletek a kémia tanításában. Tankönyvkiadó, Budapest. RADNAI Gyula: Érdekességek a glicerin fagyásáról. KöMal 2004/január pp. 46-49. ÁBRA: saját ötlet alapján
16
Kémia 12. osztály
Készítette: Pálinkás Margit
8. Aszpirin előállítása és a szalicilsav vizsgálata Emlékeztető, gondolatébresztő A szalicilsavat elsősorban az élelmiszeriparban használják fel, befőttek tartósítására. A boltokban található szalicil, tulajdonképpen szalicilsav. Érdekesség, hogy az élővilágban is bizonyos növények szalicilsavat termelnek pl. stressz hatására. Ilyen növény a paradicsom is. Az aszpirint hogyan tudnád elnevezni másképpen? (szerkezetre utaló név) Milyen acilezési módszereket ismersz? Milyen eljáráshoz sorolható az aszpirin előállítása? (O,N,C acilezések) Hozzávalók (eszközök, anyagok) • kémcső, perem nélkül (16/150 mm) • 10 cm3-es mérőhenger • kémcsőállvány, fa kémcsőfogó • Bunsen-égő • 100 cm3-es Erlenmeyerlombik • 100 cm3-es főzőpohár • vegyszeres kanál • óraüveg (75 mm átmérőjű)
• • • • • • • • •
üvegbot vízfürdő cseppentő vagy pipetta hőmérő vízsugárszivattyú, szívópalack Büchner-tölcsér porcelántál (48 mm átmérőjű) gumikónusz vákuumszűréshez vákuumtömlő
• • • • • • • • •
technikai szűrőpapír univerzális indikátorpapír szalicilsav ecetsavanhidrid 2 mol/dm3 koncentrációjú NaOH-oldat 2 mol/dm3 koncentrációjú HCl-oldat cc. H2SO4 desztillált víz 1 tömeg%-os FeCl3 -oldat
Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Szalicilsav vizsgálata 1.a Tegyél egy kis mennyiségű szalicilsavat kémcsőbe, majd enyhén melegítsd.! Figyeld meg, hogy mi történik a kémcső falán! 1.b Rázz össze 0,5 g szalicilsavat és 10 cm3 desztillált vizet, majd nézd meg az oldat pH-ját univerzális indikátorpapír segítségével! Ezután melegítsd az oldatot forrásig, majd hűtsd le, és ismételten nézd meg az oldat savasságát! Figyeld meg az indikátor színváltozását! 1.c Rázz össze 0,5 g szalicilsavat és 3 cm3 2 mol/dm3 koncentrációjú NaOH-oldatot! Adj az oldathoz 4 cm3 2 mol/dm3 koncentrációjú HCl-oldatot a szalicilsav feloldódása után! Figyeld meg, hogy mi történik az oldatban! 1.d Szórjál 10 cm3 desztillált vízbe néhány
kristály szalicilsavat, majd rázd össze a kémcső tartalmát 1 cm3 1 tömeg%-os FeCl3-oldattal! Milyen színváltozást tapasztalsz? 2. Aszpirin előállítása 2.a Szórjál 6 g szalicilsavat Erlenmeyer-lombikba, és önts hozzá 10 cm3 ecetsavanhidridet! 2.b Összerázás után adjál hozzá 10 csepp cc. H2SO4-oldatot, és tedd a lombikot 5 percig vízfürdőre! 2.c Ezután a lombikot állítsd jég közé, és öntsél bele 20 cm3 jeges vizet, néha kevergesd meg üvegbottal! 2.d Öntsd le a folyadék tisztáját, majd tölts hozzá újabb 20 cm3 jeges vizet! 2.e A kivált kristályokat vákuumszűréssel szűrd le!
17
Feladatlap
Kémia 12. osztály
FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) Szalicilsav vizsgálata: 1. Egészítsd ki a mondatot a következő szavakkal! sóképződés, alacsonyabb, szublimál, fenolos OH-csoport, balra, magasabb, kristályos a. A szalicilsav melegítés hatására…………………...........................…………., majd a kémcső falán lerakódott ……………………….. formában. b. A szalicilsav ………………………. hőmérsékleten jobban oldódik, mint ……..................................……………….. hőmérsékleten. c. Lúgokban ……………......................………….közben oldódik, míg sav hatására a disszociációs egyensúly ……………………. tolódhat el. Írd fel a reakcióegyenletet! d. A vas (III)-ionokat tartalmazó oldat felhasználható a ……………...………………..csoport kimutatására. Az oldat színváltozása ………………………………………………………… Aszpirin előállítása 2. Rajzold le az előállítás főbb lépéseit!
3. Mire kell ügyelni a vákummal történő szűrés során? Fontos-e a műveleti sorrend, és ha igen miért?
Felhasznált irodalom RÓZSAHEGYI Márta, WAJAND Judit (1999): Látványos kémiai kísérletek. Mozaik Oktatási Stúdió, Szeged. pp. 237-238. ISBN 963 697 243 5 ÁBRA: saját ötlet alapján
Kémia 12. osztály
18
Készítette: Pálinkás Margit
9. C-vitamin tabletta hatóanyag- (aszkorbinsav-) tartalmának meghatározása Emlékeztető, gondolatébresztő Hogyan csoportosítanád a vitaminokat? Melyik csoportba tartozik a C-vitamin? Milyen zöldségekben és gyümölcsökben található a C-vitamin, és a mi az élettani jelentősége? Jodometriás titrálás során a felszabadult jód, mint oxidálószer, az aszkorbinsavat dehidro-aszkorbinsavvá alakítja. Savanyú közegben a jód pillanatszerűen kötődik addícióval, ami a kettős kötés felszakadásával jár. A reakció utolsó lépéseként a molekulából hidrogén-jodid szakad le. Hozzávalók (eszközök, anyagok) • analitikai mérleg • mérlegedény (alacsony, csiszolt, 60x30 mm-es) • 250 cm3-es mérőlombik • 200 cm3-es Erlenmeyerlombik • 10 cm3-es mérőhenger • 100 cm3-es mérőhenger • 10 cm3-es hasas pipetta
• pipettalabda • 25 cm3-es oldalcsapos büretta, állvánnyal és fogóval • dörzsmozsár törővel • tölcsér (150 mm átmérőjű) • óraüveg (75mm átmérőjű) • vegyszeres kanál • üvegbot • spriccflaska
• nátrium-tioszulfát (Na2S2O3) • kálium-hidrogén-bijodát (KH(IO3)2 ) • kálium-jodid (KI) • desztillált víz • keményítő indikátor • C-vitamin tabletta • tömény sósav
Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Készíts KH(IO3)2-ból 250 cm3 törzsoldatot, majd a bemérésből számítsd ki az oldat pontos koncentrációját (bemérés: 0,95-1,0g legyen)! 2. Erlenmeyer-lombikba mérj 10 cm3 200 g/dm3 koncentrációjú KI-oldatot, majd adj hozzá 5 cm3 1:4 hígítású HCl-at, majd az elegyhez pipettázz 20 cm3 KH(IO3)2 -törzsoldatot! 3. Hígítsd 100 cm3-re! 4. Titráld a kb. 0,1 mol/dm3 koncentrációjú Na2S2O3 mérőoldattal kis I2 koncentrációig, majd keményítő indikátor jelenlétében fejezd be a titrálást! 5. A mérőoldat fogyást jegyezd fel, és az átlag fogyás értékből számold ki a mérőoldat koncentrációját! 6. Poríts el négy darab C-vitamin tablettát dörzsmozsárban!
7. A porkeverékből főzőpohárba mérj be analitikai pontossággal 1,0 g körüli mennyiséget! 8. Oldd fel és mosd át desztillált vízzel 250 cm3 mérőlombikba, majd 5 percig tartó intenzív rázás után készíts törzsoldatot! 9. Homogenizálás után pipettázd ki a törzsoldat tized részét Erlenmeyer-lombikba! 10. Pipettázz hozzá 20 cm3 0,01 mol/dm3 pontos koncentrációjú KH(IO3)2 -oldatot, majd adj hozzá 10 cm3 10 tömeg%-os HCl-oldatot, és kb. 0,5 g KI-ot! 11. A lombikot fedd le, és 5 perc várakozás után titráld meg pontos koncentrációjú 0,1 mol/dm3 Na2S2O3 mérőoldattal kis I2 koncentrációig, majd keményítő indikátor jelenlétében fejezd be a titrálást!
19
Feladatlap
Kémia 12. osztály
FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Számold ki a szükséges vegyszer mennyiségeket!
2. A mérési eredményeket foglald táblázatba és számítsd ki az aszkorbinsav tartalmat! c V nfelesleg nÖ nelhasználódott Na2S2O3 Na2S2O3 I2 I2 I2 [mol/dm3] *10-3 [dm3] [mol] [mol] [mol]
nelhasználódott I2
M aszkorbinsav
hígítás
m aszkorbinsav
m C-vitamin tabletta
tömeg% aszkorbinsav
[mol]
[g/mol]
250/25
[g/250cm3]
[g]
[%]
aszkorbinsav
Felhasznált irodalom ERDEY László (1951): Bevezetés a kémiai analízisbe. Tankönyvkiadó, Budapest. pp.142-149. OLTINÉ DR. Varga Margit (2010): Analitikai kémai gyakorlatok I. Budapest, s.n. ÁBRA: saját ötlet alapján
20
Kémia 12. osztály
Készítette: Pálinkás Margit
10. Refraktometria: Minőségi és mennyiségi vizsgálat refraktométer segítségével (sók azonosítása és koncentráció meghatározására) Emlékeztető, gondolatébresztő Hogyan határoznád meg a törésmutató fogalmát? [beesési szög, törési szög] Mit nevezhetünk teljes visszaverődésnek? [teljes reflexió] A refraktométer sok vizsgálatra felhasználható, pl. az élelmiszeriparban sörök alkoholtartalmának, vagy vaj és olaj minőségének a meghatározására, továbbá szörpök, paradicsom és gyümölcslevek szárazanyag- és cukortartalmának meghatározására. Hozzávalók (eszközök, anyagok) • • • •
analitikai mérleg kézi refraktométer spriccflaska 10 cm3-es, 50 cm3-es és 100 cm3-es mérőhenger • 13 db 100 cm3-es mérőlombik • 13 db 100 cm3-es főzőpohár • 2 db 250 cm3-es főzőpohár
• • • • • • •
vegyszeres kanál üvegbot papírtörlő milliméterpapír ammónium-klorid (NH4Cl) desztillált víz ismeretlen sóminták a minőségi elemzéshez
Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Kvantitatív (mennyiségi) vizsgálat 1.a Készíts szilárd anyagból analitikai mérlegen történő beméréssel és oldással 100 cm3-es mérőlombikba 10; 20; 30...100 g/dm3 koncentrációjú NH4Cl-oldatsorozatot! 1.b Mérd meg az oldatsorozat törésmutatóját refraktométerrel, szobahőmérsékleten! Párhuzamos méréseket végezz! 1.c A mért értékekből készíts táblázatot! Ábrázold grafikusan a mért törésmutató értékeket a koncentráció függvényében, azaz szerkessz kalibrációs diagramot!
1.d Mérd meg az ismeretlen oldatok törésmutatóját, majd a kalibrációs diagram segítségével határozd meg az ismeretlen oldatok koncentrációját! 2. Kvalitatív (minőségi) vizsgálat 2.a Készíts az ismert és ismeretlen mintából azonos, 30 g/dm3-es tömeg-koncentrációjú oldatot! 2.b Mérd meg a törésmutatókat, és azonosítsd be az ismeretlen minta kémiai öszszetételét!
Feladatlap
21
Kémia 12. osztály
FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Írd le a refraktométer kezelésének lépéseit! Nevezd meg az ábrán látható refraktométer részeit!
2. Mi a különbség a kvantitatív és a kvalitatív vizsgálatok között?
3. A mérési adataid alapján készíts kalibrációs diagramot, és határozd meg az ismeretlen oldatok koncentrációját!
4. Jelöld be azt az anyagot, amelyik az ismeretlen minta lehetett, az anyagok minőségi meghatározásánál! Nátrium-klorid Nátrium-szulfát Nátrium-karbonát
Felhasznált irodalom SŐRE Ferenc, TIHANYI Péter, VÁMOS István (1999): Laboratóriumi gyakorlatok. Képzőművészeti Kiadó és Nyomda Kft, Budapest. pp. 17-22. Azonossági száma: 59085 ÁBRA: saját ötlet alapján
22
Kémia 12. osztály
Készítette: Pálinkás Margit
11. Polarimetriás vizsgálat: Különböző koncentrációjú cukoroldatok koncentrációjának meghatározása Emlékeztető, gondolatébresztő Melyek a polarizált fény tulajdonságai? Hogyan állítható elő polarizált fény? (a terjedés irányára merőlegesen egyetlen irányban van csak rezgés) Mit nevezünk optikailag aktív anyagoknak? (aszimmetriacentrum molekulán belül) Alkalmas-e az aminosavak mérésére a polariméter? Válaszodat indokold is! A keményítőtartalom meghatározható-e polariméterrel? Hozzávalók (eszközök, anyagok) • 10 cm3-es, 50 cm3-es és 100 cm3-es mérőhenger • 10 db 100 cm3-es főzőpohár • 10 db 100 cm3-es mérőlombik • 2 db üvegbot • 250 cm3-es főzőpohár • óraüvegek • polariméter
• • • • • • • •
polározócső spriccflaska táramérleg vegyszeres kanál desztillált víz két ismeretlen koncentrációjú cukoroldat milliméterpapír répacukor (kristálycukor)
Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Készíts táramérlegen történő beméréssel és oldással répacukor oldatsorozatot 10; 20; 30;….100 g/dm3-es koncentrációban, 100 cm3es térfogatban! Az oldatok készítéséhez desztillált vizet használj oldószerként! 2. A polarimétert célszerű a mérés előtt fél órával bekapcsolni a bemelegítés végett. A látóteret a távcső mozgatásával állítsd be úgy, hogy a látómezőben lévő válaszvonalakat élesen lásd! 3. Desztillált vízzel töltött mintacsővel hitelesítsd a műszert! A víz esetében mért forgatási szög értékének nullának kell lennie, de ha ettől eltérést tapasztalsz, akkor jegyezd fel az értékét, és vedd figyelembe a korrekciót a további mérés során! Fontos, hogy a mintacsövet buborékmentesen töltsd fel!
4. Mérd meg az ismert koncentrációjú oldatsorozat, majd az ismeretlen koncentrációjú cukorminták forgatási szögét polariméterrel, szobahőmérsékleten! A mérések során, a beállítótárcsa elforgatásával a látóteret megfelelő intenzitásúra állítsd be, majd olvasd le az elforgatás szögét! A tizedfokokat nóniusz-skála segítségével tudod leolvasni. (A toló-mérőhöz hasonlóan, ahányadik nóniusz-osztásvonal egybeesik a főskála valamelyik vonalával, annyi tizedet kell még az egész fokokhoz hozzáadni.) Végezz párhuzamos méréseket! 5. A mért értékekről készíts táblázatot, és ábrázold grafikusan a mért szögértékeket a koncentráció függvényében! 6. A kalibrációs diagramról határozd meg az ismeretlen oldatok koncentrációját!
23
Feladatlap
Kémia 12. osztály
FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Ábrázold a mérési adataid alapján a kalibrációs diagramot, és határozd meg az ismeretlen oldatok koncentrációját! (A koncentrációk függvényében ábrázold az elforgatás szögét!)
2. Határozd meg a szilárd–folyadék extrakció ciklusaihoz tartozó hatásfok értékét! 3. Írd le a polariméter kezelésének lépéseit!
4. Ha összeöntenénk a jobbra és balra azonos mértékben forgató borkősav azonos koncentrációjú oldatát 1:1 arányban, a polarimetriás vizsgálat során mit tapasztalnánk?
Felhasznált irodalom SŐRE Ferenc, TIHANYI Péter, VÁMOS István (1999): Laboratóriumi gyakorlatok. Képzőművészeti Kiadó és Nyomda Kft, Budapest. pp. 22-27. Azonossági száma: 59085 ÁBRA: saját ötlet alapján
Kémia 12. osztály
24
Készítette: Pálinkás Margit
12. Színes oldatok abszorbanciájának vizsgálata, rézionok koncentrációjának meghatározása spektrofotometriás módszerrel Emlékeztető, gondolatébresztő A fény abszorpcióján alapuló eljárás a spektrofotometriás mérés. Színes, vagy színessé alakítható vegyületek optikai úton történő mennyiségi meghatározását végezhetjük ezzel a méréssel. UV-spektroszkópiát alkalmazva a vegyületeket színessé sem kell tenni. Milyen anyagok tekinthetők színesnek? [szelektív abszorpció, színkör, komplementer szín] A fény abszorpció a molekulák szerkezetével összefüggő jelenség. [molekulák elektronjainak gerjesztése] Hozzávalók (eszközök, anyagok) • • • • • •
25 cm3-es oldalcsapos büretta 12 db 100 cm3-es főzőpohár 10 cm3-es mérőhenger 100 cm3-es mérőhenger 12 db 100 cm3-es mérőlombik óraüvegek, vagy bemérőedények (külön-külön minden beméréshez) • analitikai mérleg
• • • • • • • •
spriccflakon üvegbot papírtörlő spatula/kanál küvetták ammóniaoldat (NH4OH) desztillált víz kristályos réz-szulfát (CuSO4. 5 H2O)
Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Készíts oldatsorozatot büretta segítségével 0,1 mol/dm3 koncentrációjú CuSO4 -oldatból! (2·10-3 mol/dm3, 4·10-3 mol/dm3, 6·10-3 mol/dm3, 8·10-3 mol/dm3, 1,0 10-2 mol/dm3, 1,2·10-2 mol/ dm3, 1,4·10-2 mol/dm3 CuSO4-oldatsorozat) 2. Az oldatsorozatot 100 cm3-es mérőlombikokba készítsd el úgy, hogy a bürettából történő kimérések után tölts mindegyik oldathoz 10 cm3 mennyiségű cc. NH4OH-oldatot! 3. A komplexképzés után desztillált vízzel töltsd jelig a lombikokat, és homogenizáld az oldatokat!
4. Az oldatsorozat középtartományú tagján mérd ki az oldat abszorbanciáit 480-700 nmes tartományban, 20 nm-enként! 5. A mért értékeket ábrázold a hullámhossz függvényében, és határozd meg a maximális fényelnyeléshez tartozó hullámhossz értéket! 6. Ezen a hullámhosszon mérd meg az oldatsorozat és az ismeretlenek abszorbanciáját! 7. A mérési adatokat foglald táblázatba, majd ábrázold a koncentráció függvényében! A méréshez kapcsoló további információkat a műszer rövid leírásánál és az ábrán megtalálod.
Feladatlap
25
Kémia 12. osztály
FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Mi a kétsugaras (kétfényutas) spektrofotométer működésének lényege? ................................................ ........A …………………………………………………………………………………………………………………………....................................................... 2. Miért küszöbölhető ki a spektrofotométerrel az oldószer fényelnyelése? ................................................ …………………………………………………………………………………………………………………………....................................................... …………………………………………………………………………………………………………………………....................................................... 3. Hogyan lehet a kalibrációs diagram alapján az ismeretlen minta koncentrációját meghatározni? ......…………………………………………………………………………………………………………………………................................................. 4. A mérési eredményekhez készítsd el a következő táblázatokat! • Abszorpciós görbe készítéséhez: hullámhossz (20 nm-enként) és abszorbancia érték • Kalibrációs diagramhoz: Koncentráció – oldatokból bemérés – és abszorbancia átlag • A maximális hullámhosszt és az ismeretlenek koncentrációját külön kis táblázatban emeld ki! Rövid műszerleírás: A műszert bekapcsolása után hagyd melegedni kb. 15 -30 percet! A méréseknél összehasonlító vakoldatot (desztillált víz) kell alkalmazni! Tölts meg egy küvettát vakoldattal, egy másikat pedig egy közepes koncentrációjú réz-komplex-kalibrálóoldattal, és helyezd a küvettákat a küvettatartóba! Zárd le a küvettatartó fedelét! Egy tárcsa forgatásával megoldható, hogy mindig az adott küvetta kerüljön a fényútba. Fordítsd a desztillált vizes küvettát a fényútba, és állítsd be a hullámhosszt 480 nm-re! Ezután kell beállítani a 100 % áteresztést és 0 % abszorbanciát. A kijelzőn 0,000 abszorbancia fog megjelenni. Fordítsd a réz-komplex-oldatot tartalmazó küvettát a fényútba, és olvasd le az abszorbanciát! Ezután a fény hullámhosszát állítsd be 500 nm-re! Először a vakoldatot tartalmazó küvettát helyezd a fényútba, ismét elvégezve a háttérkorrekciót, majd mérd a réz-komplexoldat abszorbanciáját! (Ismételd 20 nm-enként, 700 nm-ig!) A mért értékek ábrázolásával a maximális hullámhossz meghatározható. Ezen a maximális hullámhosszon kell a kalibrációs diagram felvételéhez szükséges oldatsorozat abszorbanciáit megmérni.
Felhasznált irodalom SŐRE Ferenc, TIHANYI Péter, VÁMOS István (1999): Laboratóriumi gyakorlatok. Képzőművészeti Kiadó és Nyomda Kft, Budapest. pp. 27-39. Azonossági száma: 59085 ÁBRA: saját ötlet alapján
Kémia 12. osztály
26
Készítette: Pálinkás Margit
13. Az ételecet ecetsavtartalmának meghatározása konduktometriás titrálással Emlékeztető, gondolatébresztő Mit tekinthetünk elsőfajú, illetve másodfajú vezetőnek? [elektronok, elektród, ionok, elektrolitok] A vezetési titrálás egy térfogatos meghatározás, ahol a végpontot vezetésméréssel állapítjuk meg. A mérőoldatot kis mennyiségben adagolva mérjük az oldat vezetőképességét. A módszer abban az esetben alkalmazható, ha a mérőoldat hatására jelentősen megváltozik az ionkoncentráció vagy az ionok minősége az egyenértékpontban. A mérés jól alkalmazható pl. sav-bázis titrálásokhoz. Hozzávalók (eszközök, anyagok) • • • • • •
25 cm3-es büretta 250 cm3-es mérőlombik 10 cm3-es hasas pipetta 25 cm3-es hasas pipetta 250 cm3-es főzőpoharak 250 cm3-es Erlenmeyerlombik
• mágneses keverő, keverőpálcával • konduktométer • harangelektród • üvegbot • spriccflaska • milliméterpapír
• 10 tömeg%-os ételecet • desztillált víz • 0,1 mol/dm3 koncentrációjú NaOH-oldat • 0,1 mol/dm3 koncentrációjú HCl-oldat • fenolftalein indikátor
Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. NaOH oldat koncentrációjának meghatározása: 1.a Egy 250 cm3-es főzőpohárba pipettázz 10 cm3 ismert koncentrációjú HCl-oldatot! 1.b. A főzőpoharat helyezd rá a keverőre, majd tedd bele a mágnespálcát! 1.c. A sósavat addig hígítsd desztillált vízzel, amíg az elektród platinagyűrűit el nem lepi! 1.d A titrálást úgy végezd, hogy cm3-enként adagold a bürettából a NaOH-mérőoldatot, és olvasd le a hozzá tartozó műszerállásokat! 1.e. Készíts titrálási görbét mindegyik párhuzamos mérésről, és az ekvivalencia pontok átlagának segítségével számold ki az anyagmennyiség-koncentrációt!
2. Ecetsavtartalom meghatározás: 2.a 250 cm3-es mérőlombikba pipettával mérj az ételecetből 10 cm3-t, majd készíts törzsoldatot! 2.b. Három 250 cm3-es főzőpohárba pipettázz 10-10 cm3-t a törzsoldatból, majd titráld meg az oldatokat! 2.c. Mindhárom mérés eredménye alapján rajzold fel a titrálási görbéket! 2.d Határozd meg az ételecet koncentrációját tömeg%-ban a sűrűség ismeretében!
27
Feladatlap
Kémia 12. osztály
FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Írd le a titrálás során végbemenő kémiai folyamatot!
2. Melyik sav-bázis titrálás típushoz sorolható az ételecet ecetsavtartalmának meghatározása?
3. Töltsd ki az alábbi táblázatot a mérési eredmények alapján! (A mérőoldat fogyása cm3-enként és a hozzá tartozó vezetőképesség értékek.) fogyás [ml] vezetés [mS]
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
…
4. Ábrázold a mérőoldat fogyásának függvényében a mért vezetőképesség adatokat! Az egyenértékpont meghatározása után, ismert oldat sűrűség mellett, határozd meg az ételecet koncentrációját! ρ =1,0168 g/cm3 5. Milyen elektródát használtál a méréshez? Sorold fel az elektróda fontosabb jellemzőit, illetve használatának fontosabb szabályait!
Konduktométer Felhasznált irodalom SŐRE Ferenc, TIHANYI Péter, VÁMOS István (1999): Laboratóriumi gyakorlatok. Képzőművészeti Kiadó és Nyomda Kft. Budapest. pp. 56-60., 69-73. Azonossági száma: 59085 ÁBRA: saját ötlet alapján
Működési szabályzat A laboratóriumi munka rendje
- A gázégő begyújtásának a menete: 1; tűzveszélyes anyagok
1. A laboratóriumi helyiségben a gyakorlatok alatt csak a gyakorlat-
eltávolítása, 2; a kivételi hely gázcsapjának elzárása, 3; a fő gáz-
vezető tanár, a laboráns, illetve a gyakorlaton résztvevő tanulók
csap kinyitása, 4; az égő levegőszelepének szűkítése, 5; a gyufa
tartózkodhatnak.
meggyújtása, 6; a kivételi hely gázcsapjának kinyitása és a gáz
2. A teremben tartózkodó valamennyi személy köteles betartani a tűzvédelmi és munkavédelmi előírásokat. 3. A gyakorlat végeztével a tanulók rendbe teszik a munkaterületüket, majd a gyakorlatvezető tanár átadja a laboránsnak a helyiséget. A csoport ezek után hagyhatja el a termet. 4. A laboratóriumot elhagyni csak bejelentés után lehet. 5. A gyakorlaton részt vevők az általuk okozott kárért anyagi felelősséget viselnek.
meggyújtása . - A kémcsöveket szakaszosan melegítjük, az edény száját soha ne irányítsuk személyek felé. - Tűzveszélyes anyagokat ne tartsunk nyílt láng közelében. Az ilyen anyagokat tartalmazó üvegeket tartsuk lezárva, és egyszerre csak kis mennyiséget töltsünk ki. - Ne torlaszoljuk el a kijárati ajtót, és az asztalok közötti teret. - Az elektromos, 230 V-ról működő berendezéseket csak a tanár
6. Táskák, kabátok tárolása a laboratórium előterének tanulószek-
előzetes útmutatása alapján szabad használni. Ne nyúljunk
rényeiben megengedett. A terembe legfeljebb a laborgyakorlat-
elektromos berendezésekhez nedves kézzel, a felület, melyen
hoz szükséges taneszköz hozható be. 7. A laboratóriumi foglalkozás során felmerülő problémákat (meghibásodás, baleset, rongálás, stb.) a gyakorlatvezető tanár a laborvezetőnek jelenti és szükség szerint közreműködik annak elhárításában és a jegyzőkönyv felvételében.
Munkavédelmi és tűzvédelmi előírások a laboratóriumban Az alábbi előírások minden személyre vonatkoznak, akik a laboratóriumban és az előkészítő helyiségben tartózkodnak. A szabályok tudomásulvételét aláírásukkal igazolják, az azok megszegéséből
elektromos tárgyakkal kísérletezünk, legyen mindig száraz. - Tilos bármely elektromos készülék belsejébe nyúlni, burkolatát megbontani - A meghibásodást jelentsük a gyakorlatvezető tanárnak, a készüléket pedig a hálózati csatlakozó kihúzásával áramtalanítsuk. - Esetleges tűzkeletkezés esetén a laboratóriumot a tanulók a tanár vezetésével a kijelölt menekülési útvonalon hagyhatják el. 11. Munkahelyünkön tartsunk rendet. Ha bármilyen rendellenességet tapasztalunk, azt jelentsük a gyakorlatot vezető tanárnak.
eredő balesetekért az illető személyt terheli a felelősség.
Rövid emlékeztető az elsősegély-nyújtási teendőkről
1. Valamennyi tanulónak kötelező ismerni a következő eszközök
Vegyszerek használata mindig csak a vegyszer biztonsági adatlapja
helyét és működését: - Gázcsapok, vízcsapok, elektromos kapcsolók
szerint történhet. Az elsősegély-nyújtási eljárásokat a gyakorlatvezető tanár végzi.
- Porraloltó készülék, vészzuhany
Tűz vagy égési sérülés esetén
- Elsősegélynyújtó felszerelés
- Az égő tárgyat azonnal eloltjuk alkalmas segédeszközökkel (víz,
- Elszívó berendezések - Vegyszerek és segédanyagok
homok, porraloltó, pokróc, stb.). Elektromos tüzet vízzel nem szabad oltani.
2. A gyakorlatokon kötelező egy begombolható laborköpeny viselé-
- Vízzel nem elegyedő szerves oldószerek tüzét tilos vízzel oltani!
se, melyeket a tanulók helyben vehetnek igénybe. Köpeny nélkül
- Az égési sebet ne mossuk, ne érintsük, ne kenjük be, hanem csak
a munka nem kezdhető el. 3. A hosszú hajat a baleset elkerülése végett össze kell fogni.
száraz gézlappal fedjük be. Kisebb sérülésnél (zárt bőrfelületnél) használhatók az Irix vagy Naksol szerek.
4. A laboratóriumban étkezni tilos.
Mérgezés esetén
5. A tanárnak jelenteni kell, ha bármiféle rendkívüli esemény
- Ha bőrre került: száraz ruhával felitatjuk, majd bő vízzel lemossuk.
következik be (sérülés, károsodás). Bármilyen, számunkra
- A bőrre, illetve testbe kerülő koncentrált kénsavat nem szabad
jelentéktelen eseményt (karmolás, preparálás közben történt
vízzel lemosni, vagy hígítani, mert felforrósodik és égési sérülé-
sérülés stb.), toxikus anyagokkal való érintkezést, balesetet,
seket okoz
veszélyforrást (pl. meglazult foglalat, kilógó vezeték) szintén jelezni kell a tanárnak. 6. A nagyobb értékű műszerek ki/be kapcsolásához kérjük a laboráns segítségét. Ezek felsorolása a mellékletben található. 7. A maró anyagok és tömény savak/lúgok kezelése kizárólag gumikesztyűben, védőszemüvegben történhet. Ha maró anyagok
- Ha szembe jutott: bő vízzel kimossuk (szemzuhany), majd 2%os bórsav oldattal (ha lúg került a szembe) vagy NaHCO3 oldattal (ha sav került a szembe) öblítünk és a szemöblögető készletet használjuk. - Ha belélegezték: friss levegőre visszük a sérültet. - Ha szájüregbe jutott: a vegyszert kiköpjük, és bő vízzel öblögetünk.
kerülnek a bőrünkre, azonnal törüljük le puha ruhával, majd
Sebesülés esetén
mossuk le bő csapvízzel.
- A sebet nem mossuk vízzel, hanem enyhén kivéreztetjük.
8. Mérgező, maró folyadékok pipettázása csak dugattyús pipettával vagy pipettázó labdával történhet. 9. A kísérleti hulladékokat csak megfelelő módon és az arra kijelölt
- A sebet körül fertőtlenítjük a baleseti szekrényből vett alkoholos jódoldattal, majd tiszta és laza gézkötést helyezünk rá. Kisebb sérüléseknél sebtapaszt alkalmazunk.
helyen szabad elhelyezni. A veszélyes hulladékokat (savakat,
Áramütés esetén
lúgokat, szerves oldószereket stb.) gyűjtőedényben gyűjtsük.
- Feszültség mentesítünk, a balesetest lefektetjük, pihentetjük
Vegyszermaradványt ne tegyünk vissza a tárolóedénybe. 10. A gyakorlati órák alkalmával elkerülhetetlen a nyílt lánggal, melegítéssel való munka.
és a sebeit laza gézkötéssel látjuk el. Amennyiben az áramütés a szívet is leállítaná, azonnali újraélesztésre van szükség. Értesítjük az iskolaorvost.
