1

Numer

ćwiczenia:

4

Dział analizy i temat ćwiczenia:

Analiza miareczkowa – alkacymetria.

Oznaczanie HCl.

Data wykonania

ćwiczenia:

22.04.13 r.

Data oddania

sprawozdania:

29.04.13 r.

Grupa:

A3

Imię i nazwisko:

Przemysław Kołoczek

Nazwisko

sprawdzającego:

Uwagi:

Ocena:

2

1. Wstęp.

Kwas solny jest kwasem mocnym. Miareczkując go mocną zasadą (NaOH) można
stosować wiele wskaźników do detekcji punktu końcowego, m. in. wskaźnik „5,1”.
Stanowi on mieszaninę 0,1% roztworów zieleni bromokrezolowej i czerwieni metylowej,
zmieszanych w stosunku 3:2. Wskaźnik ten zmienia barwę przy pH równym 5,1.
Oznaczenie polega na zmiareczkowaniu próbki HCl za pomocą mianowanego roztworu
NaOH wobec wskaźnika „5,1” do zmiany barwy roztworu z czerwonej na zieloną.
Reakcja zachodząca podczas oznaczenia:
HCl + NaOH → NaCl + H

2

O.

2. Część doświadczalna.

a) Sprzęt i odczynniki.

– Zlewka 50 cm

3

,

– mianowany roztwór NaOH

– kolba miarowa 100 cm

3

,

(0,1276 ± 0,0008) mol/dm

3

,

– pipeta miarowa 20 cm

3

,

– wskaźnik „5,1”,

– biureta 50 cm

3

,

– woda destylowana.

– kolby stożkowe,
– mały lejek,
– szkiełka zegarkowe,
– tryskawka,
– gruszka
– łapa metalowa,
– statyw,
– wkraplacz,

b) Wykonanie.

Otrzymaną próbkę w zlewce 50 cm

3

przeniesiono ilościowo do skalibrowanej kolby

miarowej 100 cm

3

z pomocą lejka, kilkakrotnie opłukując zlewkę i lejek. Roztwór

uzupełniono wodą destylowaną do kreski i wymieszano poprzez kilkakrotne
odwrócenie zamkniętej korkiem kolby do góry dnem. Następnie odmierzono 3 porcje
przygotowanego roztworu do odpowiednich kolb stożkowych, dodano do każdej 2
krople wskaźnika i przykryto szkiełkami zegarkowymi. Zamontowaną biuretę na
statywie przepłukano i uzupełniono mianowanym roztworem NaOH. Każdy z
roztworów zmiareczkowano, aż do zmiany barwy roztworu z czerwonej na zieloną, za
każdym razem uzupełniając biuretę mianowanym roztworem NaOH.

3. Wyniki.

(𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

)

1

= 9,7 𝑐𝑚

3

(𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

)

2

= 9,6 𝑐𝑚

3

(𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

)

3

= 9,6 𝑐𝑚

3

4. Opracowanie wyników.

a) Obliczenia.

Ponieważ pierwszy (największy) wynik odbiega od pozostałych przeprowadzono dla
niego test Grubbsa, aby sprawdzić czy jest on obarczony błędem grubym. W tym celu
skorzystano ze wzoru:

3

𝐺

𝑚𝑎𝑥

=

|𝑥

𝑚𝑎𝑥

− -𝑥|

𝑠

𝑥

gdzie:
𝐺

𝑚𝑎𝑥

– wartość krytyczna testu Grubbsa dla największego wyniku,

𝑥

𝑚𝑎𝑥

– największy wynik,

𝑥 – średnia arytmetyczna wyników,
𝑠

𝑥

– odchylenie standardowe wyników.

𝐺

𝑚𝑎𝑥

= 1,16

Wartość tablicowa dla 3 wyników oraz poziomu istotności 5% wynosi 1,15. Wynika
stąd, że wynik ten jest obarczony błędem grubym i należy go odrzucić.

Obliczono średnią objętość zużytego titranta na podstawie wzoru:

𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

=

1
𝑛

∑(𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

)

𝑖

𝑛

𝑖=1

gdzie:
𝑛 – liczba wyników,

(𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

)

𝑛

– n-ty wynik objętości zużytego mianowanego roztworu NaOH [cm

3

].

𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

= 9,6 𝑐𝑚

3

Obliczono masę HCl w otrzymanej próbce na podstawie wzoru:

𝑚

𝐻𝐶𝑙

=

𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

∙ 𝐶

𝑁𝑎𝑂𝐻

∙ 𝑀

𝐻𝐶𝑙

∙ 𝑊

1000

gdzie:
𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

– średnia zużyta objętość mianowanego roztworu NaOH [cm

3

],

𝐶

𝑁𝑎𝑂𝐻

– stężenie mianowanego roztworu NaOH [mol/dm

3

],

𝑀

𝐻𝐶𝑙

– masa molowa HCl [g/mol],

𝑊 – współczynnik współmierności skalibrowanej kolby i pipety.

𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

= 9,6 𝑐𝑚

3

𝐶

𝑁𝑎𝑂𝐻

= 0,1276 𝑚𝑜𝑙/𝑑𝑚

3

𝑀

𝐻𝐶𝑙

= 36,461 𝑔/𝑚𝑜𝑙

𝑊 = 4,976

𝑚

𝐻𝐶𝑙

= 0,2222 𝑔

b) Niepewności pomiarowe.

Niepewność rozszerzoną masy HCl obliczono na podstawie wzoru:

4

𝑈(𝑚

𝐻𝐶𝑙

) = 𝑘 ∙ 𝑢

𝑐

(𝑚

𝐻𝐶𝑙

)

gdzie:
𝑘 – współczynnik rozszerzenia,
𝑢

𝑐

(𝑚

𝐻𝐶𝑙

) – złożona niepewność standardowa wyznaczonej masy HCl [g].

Ponadto, do powyższego wzoru wstawiono następujące zależności:

1) 𝑢

𝑐

(𝑚

𝐻𝐶𝑙

) = 𝑚

𝐻𝐶𝑙

∙ √(

𝑢

𝑐

(𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

)

𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

)

2

+ (

𝑢

𝑐

(𝐶

𝑁𝑎𝑂𝐻

)

𝐶

𝑁𝑎𝑂𝐻

)

2

+ (

𝑢

𝑐

(𝑊)

𝑊

)

2

gdzie:
𝑢

𝑐

(𝑚

𝐻𝐶𝑙

) – złożona niepewność standardowa wyznaczonej masy HCl [g],

𝑚

𝐻𝐶𝑙

– wyznaczona masa HCl [g],

𝑢

𝑐

(𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

) – złożona niepewność standardowa objętości zużytego titranta [cm

3

],

𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

– średnia objętość zużytego roztworu titranta [cm

3

],

𝑢

𝑐

(𝐶

𝑁𝑎𝑂𝐻

) – złożona niepewność standardowa stężenia titranta [mol/dm

3

],

𝐶

𝑁𝑎𝑂𝐻

– stężenie roztworu titranta [mol/dm

3

],

𝑢

𝑐

(𝑊) – złożona niepewność standardowa współczynnika współmierności kolby i

pipety,
𝑊 – współczynnik współmierności kolby i pipety.

2) 𝑢

𝑐

(𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

) = √𝑢

1

2

(𝑉) + 𝑢

2

2

(𝑉) + 𝑢

3

2

(𝑉) + 𝑢

4

2

(𝑉) + 𝑢

5

2

(𝑉)

gdzie:
𝑢

𝑐

(𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

) – złożona niepewność standardowa objętości zużytego titranta [cm

3

],

𝑢

1

(𝑉) – standardowa niepewność kalibracji biurety [cm

3

],

𝑢

2

(𝑉) – standardowa niepewność objętości kropli [cm

3

],

𝑢

3

(𝑉) – standardowa niepewność odczytu na skali biurety [cm

3

],

𝑢

4

(𝑉) – standardowa niepewność poprawki temperaturowej szkła [cm

3

],

𝑢

5

(𝑉) – odchylenie standardowe średniej objętości zużytego titranta [cm

3

].

3) 𝑢

1

(𝑉) =

𝑢

𝑘𝑏

√3

gdzie:
𝑢

1

(𝑉) – standardowa niepewność kalibracji biurety [cm

3

],

𝑢

𝑘𝑏

– niepewność kalibracji biurety [cm

3

],

4) 𝑢

2

(𝑉) =

𝑉

𝑘𝑟

√3

gdzie:
𝑢

2

(𝑉) – standardowa niepewność objętości kropli [cm

3

],

𝑉

𝑘𝑟

– objętość kropli [cm

3

].

5

5) 𝑢

3

(𝑉) =

𝑢

𝑜𝑡

√3

gdzie:
𝑢

3

(𝑉) – standardowa niepewność odczytu na skali biurety [cm

3

],

𝑢

𝑜𝑡

– niepewność odczytu na skali biurety [cm

3

].

6) 𝑢

4

(𝑉) =

𝑝

𝑡𝑜𝑠

√3

gdzie:
𝑢

4

(𝑉) – standardowa niepewność poprawki temperaturowej szkła [cm

3

],

𝑝

𝑡𝑜𝑠

– poprawka temperaturowa objętości szkła [cm

3

].

7) 𝑢

5

(𝑉) = 𝑠(𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

) = √

1

𝑛(𝑛 − 1)

∑((𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

)

𝑖

− 𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

)

2

𝑛

𝑖=1

gdzie:
𝑢

5

(𝑉) = 𝑠(𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

) – odchylenie standardowe średniej objętości zużytego titranta

[cm

3

],

8) 𝑢

𝑐

(𝐶

𝑁𝑎𝑂𝐻

) =

𝑈(𝐶

𝑁𝑎𝑂𝐻

)

𝑘

gdzie:
𝑢

𝑐

(𝐶

𝑁𝑎𝑂𝐻

) – złożona niepewność standardowa stężenia titranta [mol/dm

3

],

𝑈(𝐶

𝑁𝑎𝑂𝐻

) – rozszerzona niepewność standardowa stężenie titranta [mol/dm

3

],

𝑘 – współczynnik rozszerzenia.

9) 𝑢

𝑐

(𝑊) =

𝑈(𝑊)

𝑘

gdzie:
𝑢

𝑐

(𝑊) – złożona niepewność standardowa współczynnika współmierności kolby i

pipety,
𝑈(𝑊) – rozszerzona niepewność standardowa współczynnika współmierności kolby i
pipety,
𝑘 – współczynnik rozszerzenia.

Po przekształceniach otrzymano wzór:

𝑈(𝑚

𝐻𝐶𝑙

) = 𝑚

𝐻𝐶𝑙

∙ √

𝑘

2

∙ (𝑢

𝑘𝑏

2

+ 𝑉

𝑘𝑟

2

+ 𝑢

𝑜𝑡

2

+ 𝑝

𝑡𝑜𝑠

2

+ 3𝑠

2

(𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

))

3 ∙ (𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

)

2

+ (

𝑈(𝐶

𝑁𝑎𝑂𝐻

)

𝐶

𝑁𝑎𝑂𝐻

)

2

+ (

𝑈(𝑊)

𝑊

)

2

6

𝑘 = 2

𝑚

𝐻𝐶𝑙

= 0,2222 𝑔

𝑢

𝑘𝑏

= 0,1 𝑐𝑚

3

𝑉

𝑘𝑟

= 0,044 𝑐𝑚

3

𝑢

𝑜𝑡

= 0,05 𝑐𝑚

3

𝑝

𝑡𝑜𝑠

= 0,0025 𝑐𝑚

3

𝑠(𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

) = 0 𝑐𝑚

3

𝑉

𝑁𝑎𝑂𝐻

= 9,6 𝑐𝑚

3

𝑈(𝐶

𝑁𝑎𝑂𝐻

) = 0,0008 𝑚𝑜𝑙/𝑑𝑚

3

𝐶

𝑁𝑎𝑂𝐻

= 0,1276 𝑚𝑜𝑙/𝑑𝑚

3

𝑈(𝑊) = 0,0098

𝑊 = 4,9759

𝑈(𝑚

𝐻𝐶𝑙

) = 0,0035 𝑔 ⇒ 1,59%

c) Wynik końcowy.

Masa HCl w badanej próbce: (0,2222 ± 0,0035) g.

5. Podsumowanie.

Wyznaczona masa HCl została oceniona pozytywnie przez osobę sprawdzającą,
aczkolwiek wynik odbiegał znacząco od założonego, o czym świadczy otrzymana
ocena (dostateczny plus). Może to być spowodowane błędną kalibracją naczyń
miarowych. Niepewność wyznaczonej masy różni się od niej samej o 2 rzędy wielkości.
Niepewność rozszerzona stanowi 1,59% wyniku. Największy wpływ na końcową
niepewność miały tutaj niepewności związane z odczytem objętości zużytego titranta.
Niepewność współczynnika współmierności kolby i pipety oraz niepewność stężenia
NaOH nie mają tutaj tak dużego wpływu na końcową niepewność.