Akademia Górniczo Hutnicza

w Krakowie

Wydział Górnictwa i Geoinżynierii

Laboratorium z chemii, sprawozdanie z ćwiczeń.

Wykonawcy: Konrad Goraj

Mikołaj Gzyl

Łukasz Gębusia

Ćwiczenie 1

Przygotować 50 mL roztworu o stężeniu 0,5 M diwodorofosforanu(V) sodu korzystając z monohydratu diwodorofosforanu(V) sodu. Jakich naczyń laboratoryjnych należy użyć do sporządzenia tego roztworu?

Opis wykonania ćwiczenia:

Obliczamy potrzebną ilość monohydratu diwodorofosforanu(V) sodu.

Obliczamy jaka ilość hydratu zawiera tyle g czystej substancji.

119,98g - 138g

2,9995g - x

x=3.45g

Obliczoną ilość substancji odmierzamy na wadze laboratoryjnej, a następnie wsypujemy do kolby miarowej o pojemności 50ml. Tryskawką zalewamy kolbę wodą do 50ml, po czym mieszamy. Aby doprowadzić do całkowitego rozpuszczenia substancji, stosujemy łaźnię ultradźwiękową.

Charakter chemiczny: sól

pH zmierzone: 3,33

Odczyn: kwaśny

Użyte naczynia laboratoryjne: łyżeczka, kolba miarowa o pojemności 50ml, zlewka, tryskawka.

Obserwacje:

Podczas mieszania roztworu kolba wyczuwalnie się oziębia. Substancja wymaga energicznego mieszania, a do rozpuszczenia całej ilości substancji potrzebne jest działanie ultradźwiękami.

Równania reakcji:

Wnioski:

Rozpuszczalność substancji według karty charakterystyki POCH wynosi ok. 850g/l, co oznacza, że maksymalna ilość jaką moglibyśmy roztworzyć otrzymując 50ml roztworu wynosi ok. 4g. Jest to ilość niewiele większa, niż ta potrzebna do wykonania ćwiczenia.

Rozpuszczaniu substancji towarzyszy pochłanianie ciepła, więc jest to reakcja endotermiczna.

Ćwiczenie 2

Do probówek wlać po około 3 mL:

1. 6 M NaOH

2. 6 M HCl

Do probówek wrzucić oczyszczone mechanicznie lub chemicznie metale i obserwować zachodzące zmiany.

Obserwacje:

Z pośród kawałków metali wrzuconych do roztworów zasadowych, tylko glin wykazuje objawy reakcji, poprzez widoczne pęcherzyki gazu ulatniające się z probówki. Natomiast w roztworach kwaśnych gaz wydziela się z probówki z próbką glinu oraz cynku.

Równania reakcji i wnioski:

Glin jest amfoteryczny, reaguje z kwasami i zasadami, a podczas reakcji zachodzi wydzielanie wodoru. Cynk i żelazo reagują z kwasami z wydzielaniem wodoru.

Zastosowania praktyczne reakcji:

Reakcje przedstawione powyżej stosuje się do otrzymywania wodoru.

Reakcja glinu z zasadą jest wykorzystywana do produkcji betonu komórkowego. Dodaje się do niego pasty lub proszki z aluminium, a po zmieszaniu beton pęcznieje.

Ćwiczenie 3

Badanie pH zaczynu cementowego.

1. Beleczkę ze stwardniałego zaczynu cementowego przełamać na pół. Miejsce przełamania spryskać 1% roztworem fenoloftaleiny. Obserwować zabarwienie przełomu. Zapisać wymiary beleczki. Narysować jak wygląda przełom po poddaniu go działaniu fenoloftaleiny. Wyjaśnić skąd biorą się różnice w barwie poszczególnych obszarów beleczki. Przedyskutować znaczenie praktyczne wykonanego doświadczenia.

Obserwacje:

Po spryskaniu przełamanej beleczki cementowej można zaobserwować zabarwienie na fioletowo części przekroju. Obszar ten położony jest blisko centrum beleczki.

Rysunek przekroju poprzecznego beleczki ze stwardniałego zaczynu cementowego, popryskanego fenoloftaleiną (zakreskowany prostokąt to miejsce, które zabarwiło się na fioletowo).

Wnioski:

W centralnej części beleczki beton ma odczyn zasadowy, przez obecny w nim wodorotlenek wapnia. Na obrzeżach nie wykazuje ona odczynu zasadowego, ponieważ nastąpiła tam karbonatyzacja, czyli reakcja wodorotlenku wapnia z tlenkiem węgla (IV). W odczynach zasadowych stal zbrojeniowa pasywuje się, tworząc warstwę tlenku, która chroni przed dalszą korozją. Obniżenie pH po niżej 9 może powodować rdzewienie zbrojeń w betonach, co znacznie zmniejsza żywotność konstrukcji budowlanych. Powinno się odpowiednio zabezpieczać żelbetony przed karbonatyzacją. Nie wykonanie zabezpieczeń jest błędem budowlanym i może być groźne dla użytkowników.

2. W zlewce o objętości 250 ml umieścić dwie łyżeczki cementu a następnie wlać 50 ml wody. Całość mieszać na mieszadle magnetycznym przez 10 min. Wyłączyć mieszadło, odczekać 5 minut, zdekantować roztwór do zlewki o pojemności 25 ml, zmierzyć pH uzyskanego roztworu.

pH otrzymanego roztworu wynosi 12.

Ćwiczenie 4

1. Badanie właściwości mechanicznych belek wykonanych z betonu komórkowego oraz zaczynu cementowego.

1. Spróbować zarysować powierzchnię badanego materiału przy pomocy ostrego przedmiotu. Zanotować obserwacje.

Beton komórkowy bardzo łatwo zarysować. Beton z zaczynu cementowego wykazuje większą odporność na zarysowania.

2. Spróbować przeciąć badane próbki przy pomocy brzeszczotu. Zanotować obserwacje.

Beton komórkowy bardzo łatwo przeciąć brzeszczotem, natomiast ten z zaczynu cementowego piłuje się bardzo opornie.

3. Zanurzyć kawałek badanego materiału w wodzie. Zanotować obserwacje.

Beton komórkowy unosi się na wodzie, nawet gdy zanurzymy go w niej na dłuższy czas, natomiast belka z zaczynu cementowego tonie.

Ćwiczenie 5

Pomiar pH słabych i mocnych elektrolitów. Roztwory kwasów i zasad

Lp.	Substancja	Stężenie / M	Charakter chemiczny	Rodzaj elektrolitu*	pH zmierzone	pH obliczone	Odczyn
1.	NaOH	0,5	zasada	mocny	14	13,70	zasadowy
2.	NaOH	0,02	zasada	mocny	9,5	12,30	zasadowy
3.	Kwas octowy	2	kwas	słaby	2,12	2,22	kwasowy
4.	Kwas cytrynowy	0,5	kwas	słaby	1,7	1,69	kwasowy
5.	Kwas cytrynowy	0,005	kwas	słaby	2,6	2,80	kwasowy

* słaby, mocny

Obliczenia:

Kwas cytrynowy

Stałe dysocjacji:

K₁=3,09

K₂=4,75

K₃=6,41

-sprzeczne (stopień dysocjacji musi być większy od 0)

Dla C₀=0,5M

Nie uwzględniam w obliczeniach stałej dysocjacji drugiego i trzeciego stopnia, ponieważ nie mają one znaczącego wpływu na wynik.

pH=1,69

Dla C₀=0,005M

M

Nie uwzględniam w obliczeniach stałej dysocjacji drugiego i trzeciego stopnia, ponieważ nie mają one znaczącego wpływu na wynik.

pH=2,80

1. Zapisz równania dysocjacji substancji użytych w ćwiczeniu.

Ćwiczenie 6

Hydroliza

1. Obserwacje i ich interpretacja

Lp.	Substancja (stężenie molowe)	Charakter chemiczny	pH zmierzone (papierek uniwersalny / pH-metr)	Odczyn
1.	Węglan sodu (0,005M)	sól	11/11,25	zasadowy
2.	Szczawian sodu (0,005M)	sól	8/8,72	zasadowy
3.	Octan sodu (0,005M)	sól	7/7,72	obojętny
4.	Węglan sodu (0,5M)	sól	11/11,77	zasadowy
5.	Diwodoroortofosforan sodu (0,005M)	wodorosól	4/3,33	kwasowy

2. Zapisz równania reakcji wyjaśniające odczyn roztworów wodnych badanych w czasie ćwiczenia.

1. i 4.

Ćwiczenie 7

Pomiary pH produktów spożywczych.

1. Obserwacje i ich interpretacja

Lp.	Substancja	pH zmierzone (papierek uniwersalny/pH-metr)	Odczyn	Substancja odpowiedzialna za pH produktu spożywczego
1.	Sok z ogórka	4/3,5	kwasowy	Kwas mlekowy
2.	Cytryna	2/2,3	kwasowy	Kwas cytrynowy
3.	Woda morska	6/5,8	obojętny	NaCl
4.	Pomarańcza	3/3,3	kwasowy	Kwas cytrynowy
5.	Ocet	2/2,2	kwasowy	Kwas octowy
6.	Płyn do prania	9/9,1	zasadowy	Sole mocnych zasad i kwasów tłuszczowych
7.	Mydło	10/10	zasadowy	Sole mocnych zasad i kwasów tłuszczowych
8.	Proszek do prania	11/11,3	zasadowy	Sole mocnych zasad i kwasów tłuszczowych

---