Sešit pro laboratorní práci z chemie
téma:
Příprava oxidu měďnatého
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 oxidu měďnatého Chemické reakce jsou děje, při kterých v molekulách reagujících látek dochází k zániku původních vazeb a ke vzniku vazeb nových. Změny vazeb mají za následek vznik nových druhů molekul. Produkty reakce mají i jiné chemické a fyzikální vlastnosti, než měli výchozí látky. Chemici často potřebují znát odpověď na otázku, jaká množství látek musí navážit, aby připravili určitou sloučeninu. Vstupní informace pro chemickou reakci poskytují výpočty z chemických rovnic a to je také základem této laboratorní práce. Chemická rovnice Všechny chemické reakce vyházejí ze zákona zachování hmotnosti – to znamená, že součet hmotností látek do reakce vstupujících se rovná součtu hmotností látek z reakce vystupujících. Pro chemické reakce rovněž platí, že počty atomů určitého druhu musí být na obou stranách rovnice shodné (výjimkou jsou radioaktivní přeměny). Oxid měďnatý je v této laboratorní práci produktem, jeho vzorec je CuO, je to černohnědá pevná látka, která se v přírodě nachází jako minerál tenorit. CuO se v praxi používá jako pigment k barvení skla a keramiky, leštidlo v optice, katalyzátor při výrobě hedvábí nebo jako vodič elektrického proudu. Síran měďnatý pentahydrát – skalice modrá je v této laboratorní práci výchozí látkou, patří k těm nejběžnějším sloučeninám mědi. Jeho vzorec CuSO4 . 5H2O – je to azurově modrá krystalická látka, která krystalizuje v trojklonných krystalech. V bezvodém stavu, tedy CuSO4 je to bílý prášek, který se dá použít k důkazu vody v organických kapalinách. V praxi se používá pro výrobu minerálních barev, k impregnaci dřeva, moření osiva, jako součást poměďovací lázně apod.
Obr. 1: Krystalizace čili růst krystalů, při které dochází k pravidelnému uspořádání částic do krystalové mřížky. Krystalizace je jednou z důležitých separačních metod. Filtrace je metoda oddělování pevné látky od kapaliny na porézní přepážce – filtru. V chemické laboratoři se k tomu používá filtrační aparatura a jako filtr nejčastěji filtrační papír. Tekutina protékající filtrem se nazývá filtrát, pevná látka se zachytí na filtru.
Pracovní postup pro laboratorní práci Příprava oxidu měďnatého Navážíme 5 g pentahydrátu síranu měďnatého (CuSO4 . 5H2O) Do kádinky nalijeme 50 ml vody a síran rozpustíme, mícháme skleněnou tyčinkou. K roztoku přilijeme 35 ml roztoku hydroxidu sodného. Kádinku pak za občasného míchání zahříváme tak dlouho až změní sraženina zbarvení. Směs v kádince necháme usadit a sestavíme filtrační aparaturu a směs přefiltrujeme. Produkt zachycený na filtru ještě promyjeme asi v 50 ml destilované vody a usušíme v sušárně, nebo podle času sušíme volně. 6. Hmotnost produktu přesně zvážíme a zaznamenáme si hodnotu pro další výpočty. 1. 2. 3. 4. 5. 1.
Pokyny pro přípravu laboratorní práce Příprava oxidu měďnatého Chemické látky
CuSO4 . 5 H2O (asi 5 g na skupinu) 10% NaOH fenolftalein
Pomůcky
kádinka (250 ml) váhy laboratorní lžička skleněná tyčinka stojan kahan filtrační papír nůžky filtrační nálevka filtrační kruh
Příprava 10% NaOH Do větší kádinky nalijeme 900 ml destilované vody a přisypeme 100 g pevného NaOH. Okamžitě roztok mícháme, aby se NaOH nepřipekl ke dnu kádinky. Pozor jedná se o žíravinu! Příprava indikátoru fenolftaleinu. 1 g fenolftaleinu rozpustíme ve směsi 70 ml etanolu a 30 ml destilované vody.
Pracovní list pro laboratorní práci Příprava daného množství oxidu měďnatého.
1. Reakce zapište chemickými rovnicemi a popište barevné změny při reakci:
2. Uveďte výpočet hmotnosti oxidu měďnatého, kterou jste měli z navážky získat, a hmotnost skutečně získaného produktu, skutečný výtěžek vyjádřete i v %, ztráty se pokuste zdůvodnit.
3. Teoretický výpočet – Zahříváním směsi práškového uhlíku a oxidu měďnatého vznikl oxid uhličitý a měď. Vypočítejte z rovnice, jaké množství C a CuO musí zreagovat, abychom získaly 10 g mědi?
4. Nakreslete a popište filtrační aparaturu.
5. Doplňte. Filtraci provádíme za normálního nebo………. tlaku. Při filtraci za normálního tlaku umístníme filtrační nálevku do…………Dovnitř vložíme filtrační papír tak, aby sahal ….cm pod okraj. Pomocí ………. zvlhčíme nálevku, aby dobře přilnul ke stěnám nálevky. Pod nálevku umístníme kádinku tak,………………………..Do nálevky nalijeme směs pevné látky a kapaliny po………….Po průtoku kapaliny filtrem získáme v kádince čistou kapalinu zvanou………….. a na filtru máme pevnou látku. Jako filtr lze použít i jiné materiály např………,……….,…………..,………….. Při filtraci za sníženého tlaku použijeme porcelánovou………………………Na dno nálevky dáme kruh z filtračního papíru, který je o něco menší než dno nálevky, a zvlhčíme ho vodou. Nálevku upevníme do odsávací baňky a připojíme přes pojistnou nádobu k…………. Do nálevky nalijeme směs určenou k filtraci a ………..zapojíme. Po ukončení filtrace nejprve uzavřeme……a pak vyjmeme nálevku z baňky.
6. Kde všude se v praxi a průmyslu využívá filtrace, uveďte alespoň 5 příkladů.
7. Ekologická otázka: Měď je esenciálním stopovým prvkem, je nepostradatelná při tvorbě hemoglobinu, melaninu a některých enzymů. Množství mědi v krevním séru je asi 0,001 %. Jsou sloučeniny mědi toxické, a co je Wilsonova choroba?
Doporučená literatura MAREČEK, A., HONZA, J. Chemie pro čtyřletá gymnázia 1. díl. 3. vyd. Olomouc: Nakladatelství Olomouc s. r. o., 2005. ISBN 8071820555. s. 65–67 ŠKARKA, B., BENEŠ, P., SZEMESOVÁ, M. Laboratorní cvičení z chemie. 2. vyd. Praha: SPN, 1986. ISBN 2067630021. s. 29–31
Přehled požadovaných znalostí a dovedností. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Názvosloví anorganických sloučenin. Znalost zápisu chemické reakce chemickou rovnicí. Znalost výpočtu výtěžku z chemické rovnice. Znalost výpočtu skutečného výtěžku v %. Sestavit základní filtrační aparaturu podle nákresu. Samostatně si připravit filtrační papír do filtrační nálevky. Znalost přesného vážení navážky a výtěžku.
Použitý obrázkový materiál: Obr. 1: Stephanb. Commmons.wikimedia.org [online]. [cit. 2013-04-17] Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW:
