Wojciech Pętelski 31.10.2006

Ćwiczenie 7.2

Oszacowanie zawartości rozpuszczalnych wodorotlenków w fazie ciekłej zaczynu cementowego.

Cel:

-obliczenie stężenia molowego jonów wodorotlenkowych w dwóch próbkach

-obliczenie pH zaczynu cementowego w badanych próbkach - po 15 i 60 minutach hydratacji

Teoria:

Zaczyn cementowy powstaje w wyniku zmieszania cementu z wodą i odznacza się on wysokim odczynem zasadowym. Jest to wynikiem procesu hydratacji, która jest zbiorem reakcji chemicznych oraz procesów fizycznych zachodzących na skutek zmieszania cementu z wodą. Powstaje wtedy miedzy innymi wodorotlenek wapniowy (hydratacja krzemianów) oraz rozpuszczalne wodorotlenki (reakcja z woda związków alkalicznych np: Na₂O i K₂O)

Przebieg doświadczenia:

1. odważono dwie próbki po 25g cementu portlandzkiego, następnie każdą z nich umieszczono w kolbie stożkowej o pojemności 500 cm³

2. do obu kolb dodano po 250 cm³ wody, zanotowano czas, następnie przez 15 minut pierwszą próbkę mieszano pierwsza próbkę mieszadłem magnetycznym

3. po upływie 15 minut zawartość odsączono przez gęsty sączek i przy pomocy papierka uniwersalnego zbadano pH roztworu - niebieskie zabarwienie wskazywało na pH w granicach 10

4. w czasie mieszania drugiej próbki pobrano pipetą 2 porcje przesączu pierwszej po 25cm³, umieszczono je w kolbach stożkowych i dodano po 50cm³ wody destylowanej

5. dodano do kolb stożkowych po 3 krople czerwieni krezolowej i miareczkowano roztwór kwasem solnym o stężeniu molowym równym 0,1

6. miareczkowano do czasu zmiany barwy na słomkowy kolor, w obu kolbach stożkowych otrzymano ten sam wynik - 9 cm³ kwasu HCL

7. po upływie 60 minut mieszania drugiej próbki postępowano analogicznie jak w przypadku pierwszej

pH ≈ 10

V_HCl = 8,8

8. po otrzymaniu tych wszystkich danych przystąpiono do obliczania stężenia jonów OH^- oraz pH obu próbek

Próbka I - 15 min. hydratacji

V_HCl = 9cm³ = 9 * 10^-3 dm³

C_HCl = 0,1 mol/dm³

n_HCl = V_{HCl 1} * C_{HCl 1}

n_OH- = n_{HCl 1}

n_OH-₁ = 10^-1 * 9*10^-3 = 9 * 10^-4 mol

n_OH = c_OH *V

c_OH = 0,9/25 mol/dm³

c_H+ * c_OH- = 10^-14 mol/dm³ = const.

c_H+ = 10^-14 * 25/0,9 = 27,8 * 10^-14

pH= -log c_H+

pH= 12,56

Próbka II - 60 min. hydratacji

V_HCl = 8,8cm³ = 8,8 * 10^-3 dm³

C_HCl = 0,1 mol/dm³

n_HCl = V_{HCl 2} * C_{HCl 2}

n_OH- = n_{HCl 2}

n_OH-₂ = 10^-1 * 8,8*10^-3 = 8,8 * 10^-4 mol

n_OH = c_OH *V

c_OH = 0,88/25 mol/dm³

c_H+ * c_OH- = 10^-14 mol/dm³ = const.

c_H+ = 10^-14 * 25/0,88 = 28,41 * 10^-14

pH= -log c_H+

pH= 12,55

Wnioski:

-zaczyn cementowy odznacza się wysokim odczynem zasadowym ze względu na proces hydratacji, a w szczególności reakcje hydrolizy w wyniku której powstaje wodorotlenek wapniowy

-wartość pH w próbce, która dłużej stała jest zbliżona do pierwszej, możemy dlatego przypuszczać że hydratacja najintensywniej zachodzi przez pierwsze 15 minut i te wyniki możemy przyjąć za poprawne gdyż zaistniała różnica jest na tyle mała, że mogła pochodzić z błędów obliczeniowych.

1. pH pierwszej próbki, metoda przybliżona

2. pH pierwszej próbki, obliczenia

3. pH drugiej próbki, metoda przybliżona

4. pH drugiej próbki,obliczenia

---