نام و نام خانوادگی:محمد مهدی محمودی وند                                     تاریخ:10/09/1392

عنوان آزمایش:تعیین pH محلول چند ترکیب که هیدرولیز می شوند

هدف آزمایش:تعیین pH محلول های هیدرولیز و محلول های آمفوتریسم

مواد و ابزار لازم:چهار لوله آزمایش، جا لوله ای، کاغذ pH ، هیدروکلریک اسید ، آب مقطر، سود ، متیل اورانژ ، فنل فتالئین ، تورنسل ، برموتیمول آبی ، محلول نمک طعام ، CH3COONa  ،

 Cu(NO3)2 ، ZnCl2

تئوری آزمایش:

هیدرولیز

هیدرولیز یکفرآیند تجزیه شیمیاییاست که در آن از آب برای گسستنپیوندهای شیمیایییک ماده استفاده می‌شود. این مشخصه واکنش هیدرولیز یا آب کافت با واکنشهایی است کهمولکول آببه ترکیب اضافه شده ، اما1 تکمیلی صورت نمی‌گیرد. به عبارتی ترکیب شدن یکنمکبا آب و تولید اسید و باز راهیدرولیزیاآبکافتگویند و به معنی تجزیه بوسیله آب است.

نگاه کلی

درشیمی آلیترکیباتی وجود دارد که از متراکم شدن دو ترکیب و از دست دادن یک مولکول آب ایجاد می‌شود. با انجام عمل هیدرولیز روی این ترکیبات می‌توان آنها را به ترکیبات سازنده شان تجزیه کرد. عمل هیدرولبز معکوس فرآیند آبگیری یاتغلیظمی‌شود و معمولا یکفرآیند برگشت پذیرمی‌باشد، یعنی با آب گیری از ترکیب هیدرولیز شده دوباره همان ترکیب اولیه حاصل می‌شود. البته تحت شرایط خاصی هیدرولیز می‌تواندبرگشت ناپذیرباشد.

چگونگی عمل هیدرولیز

وقتی یک نمک واردآبشد، یونیزه می‌گردد. چون آب ، کمی به صورتویونیزه است، یون مثبت فلزی نمک با یونآب به صورتبازدر می‌آید و یون منفی بنیان نمک با یونآب تولیداسیدمی‌کند. این عمل آب راهیدرولیزگویند.
مثلا وقتی NaCl وارد آب می‌شود، به یونهایوتفکیک می‌گردد. یوننمک با یونآب تولید NaOH و یوننمک با یونآب تولید HCl می‌نماید، ولی چون هم NaOH و هم HCl از دسته بازها و اسیدهای قوی هستند و بلافاصله بطور صددرصد یونیزه می‌شوند و یونهایوآب را مجددا آزاد می‌سازند، تاثیری بر تعادل یونیکه همیشه درآب مقطربرقرار است، نمی‌گذارند و با توجه به اینکه در آب مقطروبا هم برابرند، با حل شدن NaCl در آب به هیچ تغییری در PH آب پدید نمی‌آید.
بنابراین محلول خنثی است و هیچ اثری برمعرفهای شیمیاییندارد. به همین دلیل می‌گویند یونهایودر آب هیدرولیز نمی‌شوند. بنابراین می‌توان گفت که یونهای مولد اسید و باز قوی ، در آب هیدرولیز نمی‌شود.

انواع هیدرولیز

هیدرولیز استرها

یکاسترترکیب متراکم شده ازالکلواسید کربوکسیلیکمی‌باشد. از فرآیند هیدرولیز ، استر در حضور آب و اسید قوی حرارت داده شده و با شکستن مولکول استر دو فرآورده ایجاد می‌شود که یکی شاملگروه هیدروکسیل (OH) و فرآورده‌های دیگر شامل گروه عاملی اسید کربوکسیلیک می‌باشد. قسمتی از مولکول مادر که از ابتدا به صورت کربوکسیلات بودههیدروژن آباضافه شده را دریافت می‌کند و قسمتی که شاملگروه آلکیلبوده ، گروه هیدروکسیل باقیمانده از مولکول آب را دریافت کرده و به الکل تبدیل می‌شود.
با فرآیند آبگیری

'RCOOH + OH-R' → R-COOR
فرآیند هیدرولیز

R-COO-R → R-COOH + ROH
هیدرولیز استرمی‌تواند در محیط اسیدی یا بازی انجام گیرد. بر خلاف هیدرولیز با کاتالیست اسیدی که برگشت پذیر است، هیدرولیز از طریق کاتالیست بازی برگشت ناپذیر است، زیرا واکنش در مرحله آخر به طرف کامل شدن پیش رفته و اسید کربوکسیلیک به یونکربوکسیلاتتبدیل می‌شود.

هیدرولیز آمینو اسیدها

آمینو اسیدهاترکیبات دوگانه‌ای ازاسید کربوکسیلیکوآمینهستند. در هیدرولیز این ترکیبات قسمتی از مولکول مادر که قسمت اسید کربوکسیلیک می‌باشد، گروه -OH آب را جذب کرده و قسمت آمین +H را جذب می‌کند.

نمک خنثیو عمل هیدرولیز

هر نمکی که محلول آن در آب از نظر خاصیت اسیدی و بازی خنثی باشد، آن رانمک خنثیمی‌نامند. هر نمکی که از ترکیب اسیدی قوی با باز قوی بوجود آمده باشد و بر اثر هیدرولیز در آب همین اسید و باز را با ظرفیت برابر تولید نماید، محلولش در آب ، خنثی است.

مثال1 : معادله هیدرولیز NaCl در آب را به شکل زیر می‌نویسیم:
محلول خنثی است.

مثال 2 :معادله هیدرولیزسولفات سدیم () را به شکل زیر می‌نویسیم:
محلول خنثی است.

نمکی از اسید و باز ضعیف عمل هیدرولیز

اگر نمکی از ترکیب یک باز ضعیف با یک اسید ضعیف بوجود آمده باشد، وقتی در آب حل و یونیزه می‌گردد، همه یونهای حاصل از آن در آب هیدرولیز می‌شوند. زیرا وقتی یونهایوآب را می‌گیرند، به صورت اسید و باز ضعیف در می‌آیند و قسمت عمده مولکولهای آنها یونیزه نمی‌شوند و اگر ظرفیتها ودرجه تفکیک یونی اسید و بازحاصل با هم برابر باشند، محلول خنثی خواهد بود. ماننداستات آمونیومدر آب.
کههیدروکسید آمونیوم (باز ضعیف) باواسید استیک (اسید ضعیف) بامی‌باشد. محلول خنثی است، چون محصولات هم ظرفیتهای برابر دارند و هم ثابت تفکیک یونی برابر.

نمکی از اسید قوی و عمل هیدرولیز

اگر نمکی از ترکیب یک اسید قوی با یک باز ضعیف بوجود آمده باشد، مثل (از ترکیباسید کلریدریکبا هیدروکسید آمونیوم) و در آب حل و یونیزه گردد، یون بنیان آن هیدرولیز نمی‌شود، چون مربوط به اسید قوی است و اگر هم با یونآب ترکیب شود، بلافاصله تفکیک می‌گردد و تاثیری بر تعادل یونی آب نمی‌گذارد. ولی یون مثبت آن با یونآب به صورت یک باز ضعیف در می‌آید و باعث کاهش تعداد یونهایمی‌گردد و محیط را اسیدی می‌کند. اینگونه نمکها رانمک اسیدیگویند.
محلول اسیدی است.

نمکی از باز قوی و عمل هیدرولیز

اگر نمکی از ترکیب یک باز قوی با یک اسید ضعیف بوجود آمده باشد و در آب حل و یونیزه شود، یون فلزی آن که متعلق به باز قوی است، هیدرولیز نمی‌شود و تاثیری بر تعادل یونی آب نمی‌گذارد، زیرا اگر هم با یونآب به صورت باز در آید، بلافاصله تفکیک می‌گردد، ولی بنیانهای اسیدی این نمک با گرفتن یونهایآب به صورت مولکولهای اسید ضعیف در می‌آیند و قسمت عمده یونهایگرفته را آزاد نمی‌سازند و باعث کاهش یوندر آب و جابجایی تعادل یونی آب در جهت تولید یونو در نتیجه افزایش یونشده و محیط را قلیایی می‌سازند. مثلکربنات سدیم:
محیط قلیایی است.

هیدرولیز نمکی از اسید و باز قوی با ظرفیتهای متفاوت

اگر از هیدرولیز یک نمک در آب اسید و باز قوی تولید شوند، ولی ظرفیتهای آنها برابر نباشند و یا درجه تفکیک یونی آنها برابر نباشند، محلول حاصل ، خاصیت جسم قویتر و یا خاصیت جسم دارای ظرفیت بیشتر را خواهد داشت. مثلا اگر یک مولوارد مقداری آب شود، تولید یک مول NaOH و یک مولدر آب می‌کند. 2 مول یونآزاد می‌شوند. یک مولبا یک مولاسید خنثی می‌شود و یک مول دیگر از یونهایاسید بطور اضافی در محیط باقی می‌ماند و محیط را اسیدی می‌کند:

برگشت ناپذیری هیدرولیز در شرایط فیزیولوژیکی

همانگونه که اشاره شد هیدرولیز را می‌توان وارونهواکنش تراکمدر نظر گرفت در بین دو ترکیبی که با اتصال به هم یکمولکول آباز دست می‌دهند. بنابراین آب گیری و هیدرولیز می‌توانند در برخی موقعیتها در حال تعادل باشند. اما تحت شرایط فیزیولوژیکی ، جایی که غلظت یک پیش ماده متابولیک پایین است، واکنش هیدرولیز بطور ترمودینامیکی برگشت ناپذیر می‌باشد.
برای مثال

A + H2O → X + Y
با فرض اینکه X غلظت نهایی و Y غلظت اولیه A باشد، اگر Y/X کمتر از 0.01 درصد غلظت واکنش دهنده اولیه باشد، هیدرولیز برگشت ناپذیر خواهد بود.

• ر است، نخستین بار سورِن سِن دانشمند دانمارکی در سال ۱۹۰۹ میلادی مقیاسی به نام pH را بنا کرد که بنا به تعریف، pH برابر منفی لگاریتم مبنای ۱۰ غلظت مولی یون هیدروژن فعال در محلول است
• در دمای اتاق(pH (۲۹۸Kآب خالص را ۷ در نظر می‌گیریم زیرا در این دما غلظت یون هیدرونیم در آب خالص برابر۷-۱۰است.
• در دمای اتاق گستره بازه pH از(۱۴ ~ ۰)است که عدد صفر اسیدی ترین وعدد ۱۴ بازی ترین محیط را مشخص می‌کند و محلولی با pH = ۷ را خنثی در نظر می‌گیریم.
• با بالا بردن دما گستره بازه pH کمتر می‌شود؛ برای مثال در دمای ۳۵۸K این بازه به (۱۳~۰)تغییر می‌کند و محلولی با pH=۶٫۵ را خنثی فرض خواهیم کرد.

شرایط

• ماده باید مایع (l)یا محلول آبی (aq) یا محلول غیرآبی (sol) باشد.
• پی اچ معمولاً در دمای اتاق (۲۹۸K) سنجیده می‌شود.

شناساگرها (Indicators)

شناساگرها در محیط‌های اسیدی یا بازی به رنگ‌های متفاوتی درمی آیند. از شناساگرها برای تعیین pH محلول‌ها استفاده می‌شود.

• از جمله شناساگرهای معروف می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
• گلبرگ گل سرخ
• کاغذ تورنسل (لیتموس) که از درخت لیتموس به دست می‌آید.
• محلول فنول فتالئین (که اگر در یک محلول بازی ریخته شود به سرعت رنگ محلول را ارغوانی می‌کند)
• محلول متیل اورانژ (متیل نارنجی)
• محلول متیلن بلو

-استفاده از شناساگرهای شیمیایی وقت گیر و همراه با اشتباه در تعیین دقیق pH است؛ از این رو امروزه از pH سنج دیجیتالی استفاده می‌شود.
معرف PH
معرفهای PH یا شناساگرهای شیمیایی اسید و باز ، ترکیبات رنگی یا غیر رنگیآلیبا وزن مولکولی بالا هستند که درآبیاحلال‌هایدیگر به دو صورت اسیدی و بازی وجود دارند.

نگاه اجمالی

بهترین شناساگرهای اسید - باز ، اسیدهای آلی ضعیف می‌باشند. شکل اسیدی شناساگر رنگ مشخصی دارد و در صورت از دست دادنپروتون، به ترکیب بازی که دارای رنگ دیگری می‌باشد، تبدیل می‌شود. یعنی تغییر رنگ اغلب شناساگرها ازمحلولبستگی به تغییر شکل آنها دارد. با استفاده از شناساگرها می‌توان PH یک محلول را تعین کرد شناساگرهای مختلفی برای تعیین PH شناخته شده‌اند که هر یک در محدوده خاصی از PH تغییر رنگ می‌دهند.

چگونگی تغییر رنگ یک شناساگر

شناساگرها ، اسیدها یا بازهای ضعیفی هستند و چون اکثر آنها شدیدا رنگی هستند، در هراندازه گیری PH چند قطره از محلول رقیق شناساگر کافی می‌باشد. شناساگرهای اسید - باز را معمولا به صورت HIn نشان می‌دهند.

فرم اسیدیHIn ↔ H+ + -In فرم بازی

(Ka = (H+)x(In-)/(HIn)

اگر محلولی شامل دو جزء رنگی A و B باشد، معمولا رنگ A در مخلوط وقتی توسط چشم انسان تشخیص داده می‌شود که شدت آن ، ده برابر بیشتر از شدت رنگ B باشد، چون شدت آن تابع غلظت است. بنابراین رنگ ترکیب اسیدی شناساگر زمانی قابل رویت است که :

(10In-) = (HIn)

و رنگ و ترکیب بازی شناساگر زمانی قابل مشاهده است که:

(In-) = 10(HIn)

انتظار می‌رود وقتی که (In-) = (HIn) می‌باشد، رنگ شناساگر حد واسط بین دو رنگ باشد. در آن نقطه ویژه :
Ka شناساگر برابر غلظت +H و PKa = PH است. در نتیجه PH ای که در آن یک شناساگر که PKa آن نزدیک PH نقطه هم‌ارزیتیتراسیوناست، تغییر رنگ شناساگر در نزدیک نقطه تعادل ، امکان‌پذیر می‌باشد.

اهمیت استفاده از شناساگر مناسب در تیتراسیون

 معرفهای معروف PH

روش کار:

برای بدست آوردن pH  اسید و بازهای هیدرولیز که به ما داده اند به صورت زیر عمل می کنیم:

ابتدا چهار لوله آزمایش همراه با جا لوله ای می آوریم. حال درون هر چهار لوله را آب می ریزیم . اول pH محلول را به کمک کاغذ pH  اندازه گیری می کنیم که pH آن 5 است. حال درون لوله اول متیل اورانژ می ریزیم و می بینیم که رنگ محلول زرد خیلی کم رنگ شده است. حال درون لوله دوم فنل فتالئین می ریزیم و می بینیم که بی رنگ است. حال درون لوله سوم تورنسل ریخته و می بینیم که دوباره بی رنگ شده است. حال درون لوله چهارم برموتیمول آبی می ریزیم و می بینیم که رنگ محلول نارنجی پر رنگ شده است. سپس درون چهار لوله را می شوریم.

 بعد درون هر چهار لوله آزمایش محلول آب و نمک طعام می ریزیم. ابتدا به کمک کاغذ pH  متر ، pH   آب نمک را مشخص می کنیم که حدود 4 است. حال درون لوله اول متیل اورانژ می ریزیم و می بینیم که به رنگ زرد کم رنگ در می آید که نشان دهنده ی یک اسید ضعیف است. حال درون لوله دوم فنل فتالئین می ریزیم و می بینیم که به سفید مایل به آبی در می آید. حال درون لوله سوم تورنسل می ریزیم و می بینیم که رنگ محلول بی رنگ می شود. حال درون لوله چهارم برموتیول آبی ریخته و می بینیم که به نارنجی پرتغالی رنگ تبدیل می شود که نشان دهنده ی اسید است. حال چهار لوله را شسته و آماده آزمایش بعد می شویم.

بعد درون هر چهار لوله CH₃COONa  می ریزیم و pH  آن را اندازه گیری می کنیم و می بینیم که pH آن برابر با 8  است. حال درون لوله اول متیل اورانژ می ریزیم و می بینیم که به زرد خیلی کم رنگ تبدیل         می شود. درون لوله دوم فنل فتالئین می ریزیم و می بینیم که حدودا بنفش خیلی کم رنگ است. سپس درون لوله سوم تورنسل می ریزیم و می بینیم که بی رنگ می شود. بعد درون لوله چهارم برموتیول آبی می ریزیم و می بینیم که رنگ محلول آبی پر رنگ می شود.

حال چهار لوله را می شوریم و درون آن ها Cu(NO₃)₂   می ریزیم. کاغذ pH  را درون یکی از لوله ها       می زنیم و pH  آن را اندازه گیری می کنیم که حدود 1 است. حال درون لوله اول متیل اورانژ می ریزیم و می بینیم که رنگ محلول سبز لجنی می شود. درون لوله دوم فنل فتالئین می ریزیم و می بینیم که رنگ آن حدودا آبی یاقوتی می شود. سپس درون لوله سوم تورنسل می ریزیم و می بینیم که رنگ محلول باز هم آبی یاقوتی می شود. سپس درون لوله چهارم برموتیول آبی می ریزیم و می بینیم که به رنگ قهوه ای سوخته تبدیل می شود.

سپس هر چهار لوله را می شوریم و درون آن ها  ZnCl₂  می ریزیم. ابتدا pH آن را اندازه گیری می کنیم و می بینیم که حدودا برابر با 4 است. سپس درون لوله اول متیل اورانژ می ریزیم و می بینیم که زرد کم رنگ می شود که رنگ نارنجی نشان دهنده ی باز بودن نمونه است. سپس درون لوله دوم فنل فتالئین می ریزیم و می بینیم که حدودا بی رنگ است. درون لوله سوم تورنسل می ریزیم و می بینیم که دوباره بی رنگ می شود که باز هم نشانگر باز است. سپس در لوله چهارم برموتیمول آبی می ریزیم و رنگ محلول باز هم قهوه ای پر رنگ می شود که نشانگر باز است.

چهار لوله را  شسته و برای گرفتن pH  آمفوتریسم ها آماده می کنیم. حال درون یکی از لوله ZnCl₂ ریخته و به آن  NaOH  اضافه می کنیم ، در همین حال است که یک رسوب ته لوله تشکیل می شود. حال  pH  محلول را اندازه گیری می کنیم که حدود 14  است. حال این رسوب ژله مانندی که درون لوله تشکیل شده است را درون دو لوله ی دیگر می ریزیم. حال درون لوله ی اولی HCl  می ریزیم و pH آن را اندازه گیری می کنیم که 1 است و خاصیت یک اسید قوی پیدا کرده است. حال درون لوله دوم NaOH  می ریزیم و pH آن را اندازه گیری کرده که عدد 14  را نشان می دهد که خاصیت بازی بودن محلول را نشان می دهد.

حال درون یکی دیگر از لوله ها CaCl₂   ریخته و دوباره به آن سود اضافه می کنیم و می بینیم که یک رسوب شیری رنگ تشکیل می دهد. حال  pH آن را اندازه گیری می کنیم که حدود 14  است. حال رسوب درون لوله را داخل دو لوله ی دیگر می ریزیم و درون یکی از لوله ها دوباره سود می ریزیم  و pH آن را که اندازه گیری می کنیم، می بینیم که 14  است. حال درون لوله دوم هیدروکلریک اسید می ریزیم و باز هم یک رسوب شیری رنگ مایل به آبی درست می شود.سپس pH آن را که اندازه می گیریم، می بینیم که حدودا 14 است.

حال لوله ها را شسته و درون یکی از آن ها  KAl(SO₄)₂  می ریزیم و به آن سود اضافه می کنیم و می بینیم که یک اول یک رسوب تشکیل می شود ولی بعد از چند ثانیه رسوب درون محلول حل می شود. pH  محلول را که اندازه گیری می کنیم، می بینیم که 14  است. حال محلول را درون دو لوله ی دیگر می ریزیم و درون یکی از آن ها دوباره سود می ریزیم و pH آن را که اندازه گیری می کنیم، می بینیم که 14 است. حال درون     لوله ی دومی هیدروکلریک اسید می ریزیم و pH آن را که اندازه گیری می کنیم و می بینیم که 14 می شود.

نتیجه گیری: نتیجه می گیریم که اسیدهای قوی و ضعیف را به کمک کاغذ pHمتر و شناساگر ها می توان شناسایی کرد و محلول های آمفوتریسم در محلول های اسیدی خاصیت اسیدی و در محلول های بازی

 خاصیت بازی دارد.

مواردخطا: 1-خطای دید  2- کم ریختن شناساگر ها   3- خالص نبودن مواد  4- کثیف بودن وسائل

fa.wikipedia.orgو  daneshnameh.roshd.ir   منابع: سایت

نظرات شما عزیزان:

الهه

ساعت7:21---22 آذر 1392

[وب سایت] - [ایمیل]

بابا دمت گرم خیلی عالی بود.حال نداشتم گذارشکار بنویسم کپ زدم از رو مطلب
مرررررررررر30

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: