I GIG B	Michał Palarczyk
Grupa 1 / 2 25.11.08	Temat: 2) Hydroliza - wykorzystanie wskaźników alkacymetrycznych do oceny przebiegu hydrolizy.

1. Wstęp teoretyczny:

Hydroliza - procesowi temu ulegają roztwory soli słabych kwasów i mocnych zasad lub mocnych kwasów i słabych zasad. Reakcja ta polega na oddziaływaniu jonów wody ( H⁺ i OH^-) na jony powyższych soli w roztworze, w wyniku czego powstaje nie zdysocjowany słaby kwas lub słaba zasada. Hydrolizie nie ulegają sole mocnych kwasów i mocnych zasad, ponieważ ich odczyn jest obojętny. Reakcja ta przebiega według schematu:

A-B + H₂O → H-B + A-OH

Hydroliza jest reakcją odwrotną do otrzymywania soli metodą: kwas + zasada = sól + woda tzn.

Sól + woda = kwas + zasada

Wszystkie sole mocnych zasad zasad i słabych kwasów tworzą roztwory wodne o odczynie zasadowym pH > 7.

Sole mocnych kwasów i słabych zasad tworzą roztwory wodne o odczynie kwasowym pH < 7.

Przykład hydrolizy:

NaCl + H₂O = NaOH + HCl

1. Rozpisujemy związki oprócz wody na jony:

Na⁺ + Cl^- + H₂O = Na⁺ + OH^- + H⁺ + Cl^-

2. Redukujemy jony występujące jednocześnie po prawej i po lewej stronie równania:

H₂O = H⁺ + OH^-

Wynik reakcji wykazał, że NaCl ma odczyn obojętny, zatem pochodzi od mocnego kwasu i mocnej zasady.

II. Doświadczenia

Doświadczenie 1

Wstęp:

Na podstawie obserwacji zabawienia się poszczególnych wskaźników należało odczytać odczyn pH wybranych soli. Solami, które badaliśmy były: chlorek sodu (NaCl), węglan sodu (Na₂CO₃), chlorek amonu (NH₄Cl), wodorofosforan (V) sodu (Na₂HPO₄) oraz siarczan (VI) glinu. Doświadczenie przebiegało według poniższego planu.

1. Dolanie do każdego związku błękitu bromotymolowego, który jest wstępnym wyznacznikiem.

2. Do kolejnej próbki każdego związku dodaliśmy odpowiednio fenoloftaleinę lub oranż metylowy, w zależności od koloru zabarwienia się próbki po dodaniu błękitu bromotymolowego. Jeśli błękit wykazał barwę niebieską to dodawaliśmy fenoloftaleinę, która jest typowym wskaźnikiem zasadowości środowiska, natomiast jeśli błękit zabarwił związek na żółty to dodawaliśmy oranżu metylowego, który jest wskaźnikiem określającym kwasowość środowiska.

Obserwacje i wyniki przedstawię w zbiorczej tabeli:

Roztwór soli	Oranż metylowy		Błękit bromotymolowy		Fenoloftaleina		pH
		Zabarwienie	pH	Zabarwienie	pH	Zabarwienie	pH
NaCl	pomarańczowy	(3,1; 4,4)	zielony	(6;7,6)	--------	----	(3,1; 4,4)
Na2CO3	-------	----	niebieski	>7,6	różowy	(8,2;10)	(8,2; 10)
NH4Cl	pomarańczowy	(3,1; 4,4)	żółty	< 6,0	------	----	(3,1; 4,4)
Na2HPO4	------	----	niebieski	>7,6	różowy	(8,2;10)	(8,2; 10)
Al.2(SO4)3	czerwony	< 3,1	żółty	< 6,0	------	----	< 3,1

Pomiary pH wykazały charakter wszystkich próbek soli:

1. Chlorek sodu NaCl - pomiar pH wykazał, że obojętny charakter tej soli, zatem korzystając ze wstępu teoretycznego, sól ta pochodzi od mocnego kwasu i mocnej zasady. Obojętny charakter udowodnię reakcją hydrolizy.

NaCl + H₂O = NaOH + HCl

Chlorek sodu woda wodorotlenek kwas solny

sodu

Na⁺ + Cl^- + H₂O = Na⁺ + OH^- + H⁺ + Cl^-

H₂O = H⁺ + OH^-

Ostatecznym produktem w reakcji hydrolizy jest rozpad cząsteczki wody na jony. Woda ma charakter obojętny, zatem chlorek sodu ma również charakter obojętny.

2. Węglan sodu Na₂CO₃ - pomiary wskaźnikami wykazały zasadowy charakter tej soli. Sól pochodzi od mocnej zasady i słabego kwasu. Reakcja otrzymywania węglanu sodu otrzymujemy:

H₂CO₃ + 2 NaOH = Na₂CO₃ + 2 H₂O

Kwas węglowy wodorotlenek węglan sodu woda

sodu

Reakcja elektrolizy:

Na₂CO₃ + 2 H₂O = H₂CO₃ + 2 NaOH

H₂CO₃ nie rozpatrujemy jako jonowy związek, ponieważ słabych elektrolitów nie rozpisuje się na jony, zatem dalsza część równania będzie przebiegała następująco:

2Na⁺ + CO₃^2- + 2 H₂O = H₂CO₃ + 2 Na⁺ + 2 OH^-

CO₃^2- + 2H₂O = H₂CO₃ + 2 OH^-

Obecność jonu wodorotlenowego OH^- po stronie produktów reakcji świadczy o zasadowym charakterze węglanu sodu. Reakcja ta jest reakcją anionowej, ponieważ po stronie substratów, oprócz wody występuje również anion reszty kwasowej kwasu węglowego CO₃^2-.

3. Chlorek amonu NH₄Cl - wskaźniki wykazały kwasowy charakter tej soli. Chlorek amonu pochodzi od mocnego kwasu HCl oraz słabej zasady NH₄(OH). Reakcja otrzymywania chlorku amonu:

HCl + NH₄OH = NH₄Cl + H₂O

Kwas solny wodorotlenek chlorek woda

Amonu amonu

W reakcji hydrolizy udziału nie bierze oprócz wody wodorotlenek amonu jako słaby elektrolit.

NH₄Cl + H₂O = HCl + NH₄OH

NH₄⁺ + Cl^- + H₂O = H⁺ + Cl^- + NH₄OH

NH₄⁺ + H₂O = H⁺ + NH₄OH

O kwasowym charakterze chlorku amonu świaczy obecność jonów wodorowych H⁺ po stronie produktów reakcji, natomiast reakcja ma charakter kationowy ze względu na obecność jonu NH₄⁺ po stronie substratów.

4. Wodorofosforan (V) sodu Na₂HPO₄ - badania wskaźnikami wykazały zasadowy charakter związku. Reakcja powstawania Na₂HPO₄ jest następujaca:

2 NaOH + H₃PO₄ = Na₂HPO₄ + 2 H₂O

Wodorotlenek sodu kwas wodorofosforan(V) woda

ortofosforowy sodu

Zasadowy charakter wodorofosforanu określa reakcja hydrolizy:

Na₂HPO₄ + 2 H₂O = 2 NaOH + H₃PO₄

2 Na⁺ + HPO₄^2- + 2 H₂O = 2 Na⁺ + 2OH^- + H₃PO₄

HPO₄^2- + 2 H₂O = 2 OH^- + H₃PO₄

Obecność jonów OH^- świadczy o zasadowym charakterze soli. Reakcja jest reakcją anionową, ponieważ jednym z substratów hydrolizy jest anion HPO₄^2-.

5. Siarczan (VI) glinu Al₂(SO₄)₃ - badanie błękitem bromotymolowym wykazało kwasowy charakter związku, natomiast oranż metylowy wykrył silne kwasowe środowisko, zatem sól ta pochodzi od silnego kwasu i słabej zasady. Siarczan (VI) glinu powstaje:

2 Al(OH)₃ + 3 H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 6 H₂O

Wodorotlenek glinu kwas siarkowy(VI) siarczan (VI) woda

glinu

Reakcja hydrolizy jest następująca:

Al₂(SO₄)₃ + 6 H₂O = 2 Al(OH)₃ + 3 H₂SO₄

2 Al³⁺ + 3 SO₄^2- + 6 H₂O = 2 Al(OH)₃ + 3 H²⁺ + 3 SO₄^2-

2 Al³⁺ + 6 H₂O = 2 Al(OH)₃ + 3 H²⁺

Reakcja ta jest reakcją kationową, ze względu na obecność kationu glinu Al³⁺. Sól ma charakter kwasowy, a dowodzi temu obecność jonu wodowowego H²⁺ po stronie produktów hydrolizy.

Doświadczenie 2 Miareczkowanie:

Wstęp:

Do probówki dodajemy 5 cm³ kwasu solnego o nieznanym stężeniu molowym, dodajemy do niego 3 krople fenoloftaleiny, po czym dolewamy biuretą wodorotlenku sodu NaOH o stężeniu 0,1 mol/dm³.

Obserwacje:

Po dodaniu fenoloftaleiny do do kwasu nic w roztworze się nie zmieniło, natomiast po dodaniu 6 cm³ zasady NaOH roztwór soli zmienił się na kolor różowy.

Wnioski:

Celem tego ćwiczenia było obliczenie za pomocą miareczkowania stężenia kwasu solnego. Reakcja przebiegła następująco:

HCl + NaOH = NaCl + H₂O

Kwas solny wodorotlenek chlorek woda

Sodu sodu

Dane: Wzór: Szukane:

V_HCl = 5 cm³ C_M = n/V_r C_{M HCl} = ? n - ilość moli

V_NaOH = 6 cm³

C_{M NaOH} = 0,1 mol/dm³

n_HCl = n_NaOH n = C_M * V_r

C_{M HCl} * V_HCl = C_NaOH * V_NaOH /V_HCl

C_HCl = C_NaOH * V_NaOH / V_HCl

C_HCl = 0,1 * 6 / 5 = 0,12 [mol/dm³]

Zatem miareczkowanie umożliwia nam, oprócz dokładnego odmierzania, obliczanie stężeń, objętości, ale także dzięki wzorom na stężenia oraz stechiometrii także masy badanych substancji.

---