Sešit pro laboratorní práci z chemie
téma:
Příprava roztoků a měření pH
autor: ing. Alena Dvořáková vytvořeno při realizaci projektu: Inovace školního vzdělávacího programu biologie a chemie registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.1.38/01.0002 projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
Teorie pro laboratorní práci – Příprava roztoků a měření pH Roztok je homogenní směs dvou a více látek. Děj, v jehož průběhu roztoky vznikají, se nazývá rozpouštění. Roztok je složen s rozpouštěné látky a rozpouštědla. Rozpouštědlo je ta látka, která je soustavě v nadbytku. Pokud se jedná o vodné roztoky, je rozpouštědlem voda. Podle skupenství rozlišujeme roztoky pevné např. slitiny nebo sklo, roztoky kapalné např. sůl nebo kyslík ve vodě a roztoky plynné např. vzduch. Rozpustnost určité látky v daném rozpouštědle je udaná hmotnost látky, která se za daných podmínek – teploty a tlaku rozpustí v určitém váhovém nebo objemovém množství rozpouštědla za vzniku nasyceného roztoku. Přesněji rozpustnost látky udává, kolik gramů látky se rozpustí za vzniku nasyceného roztoku ve 100 g rozpouštědla. Rozpustnost látky je dána nejen povahou látky samotné, ale i povahou rozpouštědla a teploty. Číselné hodnoty rozpustnosti látek jsou důležité nejen v chemické laboratoři, ale i v průmyslu např. při výrobě léčiv, barev apod. Koncentrace roztoků – v praxi je důležité vědět, jaké množství látky je v roztoku obsaženo, tedy jinak, jaká je koncentrace roztoku. Koncentraci roztoku lze vyjádřit různými způsoby… hmotnostní zlomek hmotnostní procento objemové procento látková koncentrace
Vyjadřování kyselosti a zásaditosti roztoků Začneme vodou. Autoprotolýza vody je chemická reakce mezi dvěma molekulami vody, kdy jedna se chová jako zásada a přijme vodíkový kationt H+, vznikne pak oxoniový kationt H3O+,druhá voda se chová jako kyselina a odštěpí vodíkový kationt H +, vznikne pak hydroxidový aniont OH-. Bylo zjištěno, že v 1 litru čisté vody je za standardních podmínek 1.10-7 mol/dm3 oxoniových kationtů H3O+ a 1.10-7 mol/dm3 hydroxidových aniotů OH-. Součin těchto obou koncentrací se nazývá iontový součin vody K V a jeho hodnota je za standardních podmínek konstantní 1.10 -14. pH také vodíkový exponent je záporně vzatý dekadický logaritmus látkové koncentrace oxoniových kationtů H3O+, matematicky pH je -log cH3O+.
Pracovní postup pro laboratorní práci Příprava roztoků a měření pH Příprava přírodního indikátoru 1. Listy z červeného zelí nebo z červené řepy nařežeme a zalijeme v kádince destilovanou vodou. 2. Směs povaříme a necháme vychladnout. Příprava roztoků 1. Každá pracovní skupina dostane dva roztoky, které připraví o zadané koncentraci a objemu. 2. K příslušným chemickým látkám dostane bezpečnostní listy, které si pozorně prostuduje. 3. Podle zadané koncentrace a objemu si vypočítáte navážku chemické látky. 4. Dále vypočtené množství chemické látky navážíme s přesností 0,1 g. 5. Směs kapalin připravíme tak, že v odměřeném množství kapaliny chemickou látku mícháme skleněnou tyčinkou. POZOR! Koncentrovanější roztok lijeme do vody, nikdy opačně! Koncentrovanější kyselina se vždy vlije do vody, nikdy ne opačně! Při přípravě hydroxidu, sypeme navážené množství hydroxidu do vody, ne naopak, aby nedošlo k připečení peciček hydroxidu na dně nádoby. Pokud připravujeme určitý objem roztoku o dané koncentraci, navážené množství nejprve rozpustíme asi v polovině připraveného objemu roztoku v odměrné baňce a vzniklý roztok doplníme vodou pomocí střičky až po rysku na požadovaný objem a vše promícháme. Měření pH 1. Nachystáme si 5 zkumavek s asi 3 ml prvního připraveného roztoku. 2. Do každé zkumavky s roztokem přidáme asi 4 kapky indikátoru – lakmus červený, lakmus modrý, fenolftalein, univerzální indikátor a přírodní již dříve připravený indikátor. 3. Barevné změny si zapíšeme do tabulky.
Pokyny pro přípravu laboratorní práce Příprava roztoků a měření pH Chemické látky každá pracovní skupina připraví dva různé roztoky podle zadání, proto budou připraveny různé soli výluh z červené řepy nebo z červeného zelí lakmus modrý lakmus červený univerzální indikátor fenolftalein
Pomůcky
kádinky (různé objemy podle zadání) váhy lžička na chemikálie skleněná tyčinka odměrné válce (různé objemy) odměrné baňky (různé objemy) střičky s destilovanou vodou
Výluh z červené řepy nebo z červeného zelí Výluh z červené řepy nebo z červeného zelí, tedy roztok anthokyaninů, připravíme tak, že 1–2 lžičky rostlinného materiálu nakrájíme a povaříme ve 100 ml vody. Po vychladnutí roztok slijeme do zásobní láhve a uchováváme v ledničce beze změny asi týden. Roztok anthokyanů je při pH 0–3 červený, při pH 3–9 modrofialový, při pH 9–14 zelený.
Pracovní list pro laboratorní práci. Příprava roztoků a měření pH. 1. Výpočet navážky látky pro přípravu hmotnostní % koncentrace:
2. Výpočet navážky látky pro přípravu molární látkové koncentrace roztoku:
3. Hodnota rozpustnosti NaCl při 200C…………………………………………………. Návrh na přípravu nasyceného roztoku NaCl:
4. Tabulka naměřených hodnot pH a barevných změn indikátorů.
Název roztoku
PH univerzál
Lakmus červený
Lakmus modrý
fenolftalein
Přírodní výluh
5. Výpočet CH3O+ a COH- prvního roztoku naměřeného univerzal papírkem:
Výpočet CH3O+ a COH- druhého roztoku.
6. Pojem alkalický louh znamená ……………………………………..
7. Pojem zakousnutí zátky znamená………………………………………….
Co se dá proti tomu dělat? 8. Ekologická otázka – U nás je vypuštěno do veřejných kanalizací ročně asi 576 mil. m3 odpadních vod, z toho z lidských sídel 337 mil. m3 . Procesem čištění prochází asi 95 % vod z veřejné kanalizace. V posledních letech bylo vybudováno velké množství čistíren odpadních vod (ČOV), takže asi 75 % obyvatel je napojeno na veřejné kanalizace. Nakreslete schéma čistírny odpadních vod:
9. Autoprotolýza vody………………………..
Doporučená literatura MAREČEK, A., HONZA, J. Chemie pro čtyřletá gymnázia 1. díl. 3.vyd. Olomouc: Nakladatelství Olomouc s. r. o., 2005. ISBN 8071820555. s. 68–85, 116–121
Přehled požadovaných znalostí a dovedností. 1. Názvosloví základních anorganických sloučenin. 2. Znalost výpočtu koncentrace roztoků. Molární látková koncentrace, hmotnostní zlomek, hustota, rozpustnost, látkové množství. 3. Znalost pojmů kyselost, zásaditost roztoků a měření pH. 4. Práce s matematickofyzikálněchemickými tabulkami – vyhledávání hodnot v tabulkách.
