A Siófoki Perczel Mór Gimnázium tanulói segédlete KÉMIA munkafüzet Tanulói kísérletgyűjtemény-munkafüzet az általános iskola 11. osztálya számára 11. o s z t ály CSODÁLATOS TERMÉSZET
TARTALOM 1. Klór előállítása, reakciói... 4 2. Kísérletek kénhidrogénnel... 6 3. Kísérletek kén-dioxiddal és kénsavval... 8 4. Kísérletek nitrogén tartalmú vegyületekkel...10 5. Glicerin előállítása és vizsgálata... 12 6. Néhány fémes elem kationjainak kimutatása, színes komplexek az analitikában...14 7. Védekezés a korrózió ellen... 16 8. Élelmiszerek savtartalmának meghatározása... 18 9. A természetes vizek keménysége...20 10. A balaton kémiai vízminőségének meghatározása gyorstesztek segítségével..... 22 11. Töreki természetvédelmi terület szárazgyep talajának és nedves mocsári talajának összeasonlítása klorid-ion tartalom alapján...24 12. Felszíni víz (Balaton, Cinege patak, Sió csatorna) összes keménységének, Ca 2+ ; Mg 2+ meghatározása komplexometriás titrálással....26 13. Permanganometria alkalmazása a térfogatos elemzésben...28 Szerzők: Hollósy Eszter, Kakasi Gabriella, Vaskóné Csák Erika Lektor: Dr. Kaleta Zoltán Készült a TÁMOP 3.1.3-11/2-2012-0038 A csodálatos természet című pályázat keretében Felelős kiadó: Siófok Város Önkormányzata A tananyagot a felelős kiadó megbízása alapján a KEIOK Kft. és az INNOBOND Kft. fejlesztette Szakmai vezető: Vámosi László szakértő A fényképeket készítette és a kísérleteket elvégezte: Laczóné Tóth Anett és Máté-Márton Gergely Tördelő szerkesztő: Tóth Adrien Kiadás éve: 2014. Példányszám: 38 db Nyomda: VUPE 2008 Szolgáltató és Kereskedelmi Kft. Kaposvár, Kanizsai u. 19. 3
Kémia 11. osztály A kísérlet leírása 1. KLÓR ELŐÁLLÍTÁSA, REAKCIÓI Emlékeztető, gondolatébresztő A VII.A csoport elemeit gyűjtőnévvel halogéneknek nevezzük. Nevüket onnan kapták, hogy az I.-II. főcsoport elemeivel sószerű anyagokká egyesülnek. Molekulaszerkezetük jellemzője, hogy kétatomos molekulát alkotnak. Mit csinálj, mire figyelj? (Megfigyelési szempontok, végrehajtás) a) Csiszolatos készüléket használunk. A fejlesztő lombikjába széles szárú tölcséren keresztül kristályos kálium-permanganátot szórunk. A csiszolatokat tömény foszforsavval (vagy kénsavval) kenjük, mert a csapzsírt a klór megtámadja. A gázfejlesztő csapos tölcsérébe tömény sósav oldatot öntünk. A sósavat cseppenként engedjük a kálium-permanganátra. A klórgáz kivezetésére használjunk derékszögben meghajlított üvegcsövet. Vezessük a száraz klórgázt álló helyzetű üveghenger aljára. Amikor a henger megtelt klórral, borítsuk le üveglappal, 1-2 hengert így megtöltve, tegyünk félre a további kísérletekhez. b) Lencse nagyságú megtisztított nátrium darabkát hosszúnyelű vaskanálban olvaszd meg és merítsd a klórgázba. c) Dobjál bele felizzított gombostűt. d) Az előállított klóros vízbe mártsunk lakmuszpapírt. e) Festékes vízhez töltsél klóros vizet és rázd össze. Hozzávalók (eszközök, anyagok) csiszolatos lombik üveghenger óraüveg üvegcső (derékszögben meghajlított) kálium-permanganát sósav gombostű olvasztó kanál nátrium lakmusz festék kés Klórgáz előállítása 4
Készítette: Vaskóné Csák Erika Kémia 11. osztály FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Töltsd ki a táblázatokat! Klór szín szag halmazállapot sűrűség szerkezeti képlet megfigyelés magyarázat Na + Klór Fe + Klór H 2 O + Klór Festék + Klór Indikátor + Klór 2. Az iskolában a technikusnak telített klóros vizet kell készítenie. Az egyik laboratóriumi segédkönyvben megtalálta, hogy légköri nyomáson és 25 C-on 100 g víz 641 mg klórt old. Hány tömeg % klórt tartalmaz a 25 C-on telített klóros víz? 3. Igaz-hamis állítások a klórról. a. közönséges körülmények között gáz b. színtelen szagtalan c. sárgászöld, szúrós szagú d. vizes oldata savas kémhatású e. molekulája dipólusos f. a levegőnél nagyobb sűrűségű g. erős oxidáló szer h. vizes oldata az ezüst-nitrát-oldatból csapadékot választ le i. forráspontja magasabb a hidrogénnél, mert molekulái között erősebb dipólus-dipólus kölcsönhatás lép fel j. sok anyagot elszíntelenít, mert redukálja festékanyagukat k. előállítható sósavból erős redukáló szerrel l. vízben viszonylag jól oldódik, oldata semleges kémhatású Felhasznált irodalom: dr Lengyel Béla: Általános és szervetlen kémiai praktikum 5
Kémia 11. osztály A kísérlet leírása 2. KÍSÉRLETEK KÉNHIDROGÉNNEL Emlékeztető, gondolatébresztő Kén az élő szervezetben: A fehérjék amelyek az élő szervezetek legfontosabb alkotói mindig tartalmaznak ként is. Kéntartalmuk a fehérjék rothadásakor, Mit csinálj, mire figyelj? a) Vas(II)-szulfidból közepes töménységű sósavoldat hatására kénhidrogén keletkezik. A gázfejlesztésére legalkalmasabb a Kipp-készülék. A Kipp-készüléket darabos vas(ii)-szulfiddal töltjük meg és vízzel 1:1 arányban higított sósavat öntünk bele. A kén-hidrogén kellemetlen szagú és mérgező, ezért csak fülkében szabad fejleszteni és a fülke ajtaját csak résnyire hagyjuk nyitva. bomlásakor nagyon kellemetlen szagú és mérgező gázzá, kénhidrogénné alakul. A záptojás illata a kénhidrogén jellegzetes szagától ered. b) Fogjunk fel a gázból nagy kémcsőnyi mennyiséget langyos víz felett, majd gyújtsuk meg. c) Tartsunk a fejlődő gáz útjába ólom-acetáttal átitatott szűrőpapír csíkot. d) Öntsünk gázmosóba 40-50 cm 3 desztillált vizet és telítsük kénhidrogénnel. Az oldatot használjuk fel a következő feladat kísérleteihez. Hozzávalók (eszközök, anyagok) gázfejlesztő készülék gázfelfogó henger kémcső gyújtópálca Bunsen-égő vas(ii)-szulfid sósav víz KI-os I 2 -oldat vas(iii)- klorid ólom-acetáttal átitatott szűrőpapír e) Néhány cm 3 kén-hidrogénes vízhez csepegtessünk KI-os I 2 -oldatot. f) Elegyítsünk kémcsőben néhány cm 3 vas(iii)-kloridot kén-hidrogénes vízzel. Gázfelfogó henger Kipp-készülék 6
Készítette: Vaskóné Csák Erika Kémia 11. osztály FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Írd fel a következők egyenletét! a. keletkezése b. égése c. vas(iii)-kloriddal való reakciója 2. Töltsd ki a táblázatot! Mit tapasztaltál? Magyarázat ólom-acetát KI-os I 2 -oldat vas(iii)- klorid + kén-hidrogén jel szerkezeti képlet szín szag alakja polaritása kén-hidrogén Felhasznált irodalom: dr Lengyel Béla: Általános és szervetlen kémiai praktikum 7
Kémia 11. osztály A kísérlet leírása 3. KÍSÉRLETEK KÉN-DIOXIDDAL ÉS KÉNSAVVAL Emlékeztető, gondolatébresztő A kén-dioxid színtelen, fojtó szagú, a levegőnél nehezebb, mérgező gáz. Mit csinálj, mire figyelj? A savas esők egyik okozója. Milyen módon kerül a levegőbe? a) Csiszolatos gázfejlesztő lombikjába Na 2 SO 3 -ot szórunk, kevés vizet öntünk rá, úgy, hogy a csiszolatra tapadt Na 2 SO 3 -ot lemossuk a lombikba, és hogy a sóból sűrű pép keletkezzék. A SO 2 gáz olyan ütemben fejlődik, amilyen ütemben csepegtetjük a kénsavat. A derékszögben meghajlított gázelvezető csövet vezessük álló helyzetben levő gázfelfogó henger aljáig. Az üveghengert felül vattával lazán dugjuk be. A SO 2 -al megtelt hengert üveglappal fedjük le. Hasonlóképpen töltsünk meg még kettő gázfelfogó hengert. b) Az egyik kén-dioxiddal telt hengerbe dobjunk kék vagy piros virágot és ismét fedjük le a hengert. c) Kb. 6-8 cm hosszú magnézium szalag végét gyújtsuk meg Bunsen-égővel, majd az égő szalagot dobjuk a második SO 2 -dal telt hengerbe: a magnézium tovább ég. d) 200 cm 3 -es főzőpohárba szórjunk 4-5 kanál porcukrot és ezt Hozzávalók (eszközök, anyagok) gázfejlesztő lombik derékszögben meghajlított cső 2 db gázfelfogó henger főzőpohár fém csipesz üveglap kék vagy piros virág magnézium szalag porcukor tömény kénsav öntsük le tömény kénsavval, majd üvegbottal gyorsan keverjük össze. Magnézium-szalag égése 8
Készítette: Vaskóné Csák Erika Kémia 11. osztály FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Töltsd ki a táblázatot! Szerkezeti képlete kötése polaritása Vízben való oldódása Színes virággal történt v. összegképlet magnéziummal Kén-dioxid Mi történt a porcukorral, miért? 2. Melyik sor tartalmaz olyan anyagpárt, amelyek reakciója során nem képződik kén-dioxid? a. FeS+O 2 b. Cu+H 2 SO 4 c. Na 2 SO 3 +H 2 SO 4 d. H 2 SO 4 +H 2 O 2 3. A tömény kénsavoldatra vonatkozó állítások közül melyik igaz vagy hamis? a. minden fémmel reakcióba lép b. felhasználható ammónia gáz szárítására c. a vegyületnek savanyú sói is ismertek d. dihidrogén-szulfiddal reakcióba lépve redoxireakció játszódik le e. szabad levegőn a tömege állás közben csökken f. szabad levegőn a tömege állás közben nő g. nem oldja az ólmot h. forró állapotban a rézzel gázfejlődés közben reagál i. képes a jodidionokat jóddá oxidálni j. vízzel történő hígítása hő fejlődéssel jár 4. Válaszd a megfelelőt A) kén-dioxid B) kénsav C) mindkettő D) egyik sem 1. szúrós szagú gáz, vizes oldata lúgos kémhatású........... 2. a kén és a hidrogénegyesülésekor keletkezik........... 3. erős vízelvonó hatású, roncsoló vegyület........... 4. a savas esők okozója........... 5. oldódása exoterm folyamat........... 6. atomrácsos szerkezetű........... 7. tömény oldata a vasat passziválja........... 8. a salétromsav gyártás alapanyaga........... 9. 8-atomos molekulát alkot........... 10. zsíroldó hatású........... Felhasznált irodalom: dr Lengyel Béla: Általános és szervetlen kémiai praktikum Nemzeti Tankönyvkiadó 1999. 9
Kémia 11. osztály A kísérlet leírása 4. KÍSÉRLETEK NITROGÉN TARTALMÚ VEGYÜLETEKKEL Emlékeztető, gondolatébresztő Miért lesz bővebb paradicsom termés ott ahol az ágyás a leérett cukorborsó helyére kerül? Mit csinálj, mire figyelj? 1. Kémcsövekbe rendre kevés túrót, húst, keményre főtt tojásfehérjét teszünk. Ezután tömény szódaoldatot (Na 2 CO 3 ) öntünk a kémcsövekbe, annyit hogy ellepje a fehérje tartalmú élelmiszert. Ezután a kémcsöveket nagyon óvatosan melegítjük, a szájukat mindig arrafelé tartjuk amerre senki sem áll. A melegítés során az élelmiszerek fehérjetartalmából ammónia gáz válik szabaddá, amit a kémcsőhöz tartott piros lakmuszpapír, illetve a sósavba mártott üvegbot jelez. 2. Nagyobb, szélesebb üvegkádat töltsünk meg kb. félig vízzel és helyezzünk rá kis csészét úgy, hogy az a víz színén ússzon. A csésze aljára helyezzünk kis porcelán lemezkét. Erre helyezzünk gyertyát és mikro égővel gyújtsuk meg, majd gyorsan borítsuk le nagyobb főzőpohárral, mely alatt a csésze kényelmesen elfér. Az égés megszűnése után a rendszer lassan lehűl és közben a belső vízszint felemelkedik. Nyomjuk le a poharat a vízbe addig, amíg a poháron belül és kívül a vízszint azonos lesz, a vízszintnél tegyünk a pohárra jelzést. A pohár kiemelése után állapítsuk meg, hogy a térfogatcsökkenés az eredeti térfogatnak hány százaléka? Hozzávalók (eszközök, anyagok) túró, hús, keményre főtt tojásfehérje szódaoldat lakmuszpapír üvegbot kémcső Bunsen-égő gyufa kémcsőfogó üvegkád főzőpohár gyertya réz salétromsav 3. A kémcsőben lévő vörösréz forgácsra HNO 3 -oldatot öntünk. Rézhuzal reakciója salétromsavval 10
Készítette: Vaskóné Csák Erika Kémia 11. osztály FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Töltsd ki a táblázatot! összegképlet szerkezeti képlet kötő e- párok nem kötő e- párok szigma kötés Pi kötés kötés polaritás nitrogén 2. Melyik megállapítás nem igaz az ammóniára? a. molekulája tetraéder alakú b. molekulája dipólus c. molekulái között hidrogénkötés alakulhat ki d. molekulája proton megkötésére képes e. kovalens kötést létesíthet egyes fém ionokkal 3. Az ammóniára vonatkozó alábbi állítások közül melyek helyesek? a. vízben csak kis mértékben oldódik b. molekulái trigonális piramis alakúak c. közönséges körülmények között cseppfolyós halmazállapotú d. vízben jól oldódik e. savakkal közvetlenül egyesül f. bizonyos fémionokkal komplexeket képez g. vizes oldata lúgos kémhatású h. könnyen cseppfolyósítható 4. Töltsd ki a táblázatot! Megfigyelés Magyarázat Élelmiszerek+szóda +melegítés Indikátor színváltozása Réz + salétromsav Felhasznált irodalom: dr Lengyel Béla: Általános és szervetlen kémiai praktikum 11
Kémia 11. osztály A kísérlet leírása 5. GLICERIN ELŐÁLLÍTÁSA ÉS VIZSGÁLATA Emlékeztető, gondolatébresztő Mit nevezünk többértékű alkoholoknak? Miben fordul elő glicerin? Milyen tulajdonságát használja a Mit csinálj, mire figyelj? 1. Glicerin előállítása Tegyél egy porcelántégelybe nagyjából 50 g zsiradékot, adj hozzá apránként, állandó keverés mellett 50 g elporított ólomoxidot és ugyanannyi vizet. Melegítsd fokozatosan a keveréket folyamatosan kevergetve. A keveréket forrald, amíg az egész zsiradék át nem alakul, ekkor fejezd be a melegítést, és hagyd kihűlni az anyagokat. Dekantáláld a felül összegyűlt folyadékot ami a glicerin egy főzőpohárba, majd melegítsd vízfürdőn, hogy a víz elpárologjon. kozmetikai ipar? Mi a dinamit és kinek a nevéhez fűződik a felfedezése? 2. A glicerin nedvszívó hatásának kimutatása Egymástól néhány cm távolságra cseppents szűrőpapírra egyegy csepp glicerint és vizet. Kb. 20 perc múlva vizsgáld meg a szűrőpapírt! 3. A glicerin reakciója réz(ii)- hidroxiddal Tégy egy kémcsőbe 1 cm 3 rézszulfát oldatot, majd adj hozzá 1,5 cm 3 nátrium-hidroxid oldatot. Világoskék csapadék jelenik meg. Adj hozzá egy kevés (2 cm 3 ) glicerint, és rázd össze a keveréket! Jegyezd fel a tapasztaltakat! 4. Akrolein előállítása Tégy egy száraz kémcsőbe 1 g kálium-hidrogén szulfátot, adj hozzá néhány csepp glicerint és óvatosan melegítsd! Figyeld meg a keletkezett anyag szagát! Hozzávalók (eszközök, anyagok) növényi olaj vagy zsír (50 g) nátrium-hidroxid oldat (10%-os) réz-szulfát glicerin ólom-oxid (50 g) kálium-hidrogénszulfát víz szűrőpapír talpaslombik porcelántégely üvegbot kémcsövek (3 db) főzőpohár vasháromláb agyagos dróthálóval kémcsőfogó szűrőpapír vízfürdő gyufa cseppentő Glicerin reakciója réz(ii)-hidroxiddal 12
Készítette: Kakasi Gabriella Kémia 11. osztály FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. A két legismertebb többértékű alkohol a glicerin és a glikol. Add meg a két vegyület tudományos nevét és képletét! Biológiai hatásukat tekintve, milyen fontos tulajdonságban különböznek? 2. A glicerint zsírok elszappanosításával lehet előállítani. Az elvégzett 1. kísérlet miben különbözik a szappanfőzéstől?...................................................................................................................... Mi keletkezett a reakció során és mi tette lehetővé a dekantálást? Miért lehet párologtatással eltávolítani a vizet? 3. Mi bizonyítja a glicerin nedvszívó hatását?...................................................................................................................... Hogyan nevezzük az ilyen tulajdonságú anyagokat?...................................................................................................................... 4. Írd le pár szóban mit tapasztaltál a 3. kísérletben!............................................................................................................................................................................................................................................ Magyarázat: A glicerin és a sok hidroxilcsoportot tartalmazó szerves vegyületek komplex vegyület keletkezése közben oldják a réz(ii)-hidroxidot. 5. Hol érezhetted a 4. kísérletben keletkezett anyag szagát?...................................................................................................................... Milyen anyagcsoportba tartozik az akrolein? Írd le a keletkezését glicerinből! (vízkilépés)............................................................................................................................................................................................................................................ Felhasznált irodalom: PARTENI Elena,et al. (1965) EXPERIENTE DE CHIMIE PENTRU LICEE Editura didactica si pedagogica BUCURESTI p.290-291 DR SIPOSNÉ DR KEDVES Éva (2009) KÉMIA10. tankönyv Mozaik Oktatási Stúdió SZEGED p. 82 13
Kémia 11. osztály A kísérlet leírása 6. NÉHÁNY FÉMES ELEM KATIONJAINAK KIMUTATÁSA, SZÍNES KOMPLEXEK AZ ANALITIKÁBAN Emlékeztető, gondolatébresztő A kationokat és az anionokat analitikai osztályokba soroljuk. A csoportreagensekkel a kationok általában csapadékként leválaszthatók, illetve elvégezhetők az egyéni kimutatási reakciók. Ezek legtöbbje jellemző színreakció. A d mező fémeinek a sói gyakran maguk is színesek, és a változó vegyértékű fémeknél a szín utal az oxidációs számra. Mit csinálj, mire figyelj? (Megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Réz(II)-ionok reakciói A réz(ii) ion vizes oldatban kék színű, a vízmentes sók többnyire fehérek. a. Kb. 1-2 cm 3 réz-szulfát oldathoz adj nátrium-hidroxid oldatot, míg csapadékkiválást nem észlelsz. Világoskék kocsonyás csapadék vált le. Adj a keverékhez ammónium-hidroxidot! A csapadék intenzív kék színnel feloldódik. b. 1-2 cm 3 0,25 mólos réz-szulfát oldathoz adj sárga vérlúgsó oldatot! Vörösbarna réz(ii)- hexaciano-ferrát(ii) csapadék válik le. Ötszörösre hígított CuSO 4 oldatban rózsaszín elszíneződést tapasztalunk. 2. Vas(II) ionok reakciói A vas(ii) vegyületek vizes oldatban többnyire halványzöldek, de könnyen vas(iii) vegyületekké oxidálódnak, amelyek sárgásbarnák. a. Adj 1-2 cm 3 vas(ii)-szulfát oldathoz 2,0 mólos NaOH oldatot. Az oldatból fakózöld vas(ii) hidroxid válik ki. Hosszabb ideig levegőn állva a csapadék megbarnul. b. Kb. 0,5 cm 3 0,5 M-os vas(ii) szulfát-oldathoz adj kevés NaFot (ami komplexálja a vas(iii) ionokat), majd cseppenként 0,02 M-os K 3 [Fe(CN) 6 ]-vörösvérlúgsó oldatot, míg csapadékképződést nem észlelsz. A keletkezett vas(ii)-hexaciano-ferrát(iii) csapadék a Turnbull-kék. Fe 3 [Fe(CN) 6 ] 2 3. Vas(III) ionok reakciói a. Kb 0,5 cm 3 0,3 M-os FeCl 3 oldathoz adj 2,0 M-os NaOH-t, míg vörösbarna csapadék nem válik le. b. Kb 0,5 cm 3 0,3 M-os FeCl 3 oldathoz adj cseppenként sárgavérlúgsó oldatot, míg csapadék nem képződik. A kék színű vas(iii)- hexaciano-ferrát(ii)-csapadék a Hozzávalók (eszközök, anyagok) réz(ii)-szulfát-oldat (0,25 mólos) nátrium-hidroxid (2 mólos) ammónium-hidroxid (2 mólos) sárga vérlúgsó-oldat 0,02mólos (K 4 [Fe(CN) 6 ]) vas(ii)-szulfát nátrium-fluorid vörösvérlúgsó 0,02 mólos (K 3 [Fe(CN) 6 ]) vas(iii)-klorid oldat ammónium-rodanid oldat (0,1 mólos) kémcsövek (8 db) kémcsőállvány berlini-kék. Fe 4 [Fe(CN) 6 ] 3 c. 0,5 cm 3 0,3 M-os FeCl 3 oldathoz adj 0,1M-os NH 4 SCN-oldatot. Az oldat sötétvörös színű lesz a vas-rodanid (Fe(SCN) 3 ) képződése következtében. Réz-szulfát és nátrium-hidroxid oldat reakciója 14
Készítette: Kakasi Gabriella Kémia 11. osztály FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Add meg a réz(ii)-szulfát vízmentes-, és kristályvizet tartalmazó képletét! 2. Írd fel a három kation hidroxidjának keletkezését ionegyenlettel! 3. A Cu(OH) 2, de a Ni(OH) 2 is ammónia hatására kék színű, oldható komplex vegyületté alakul. A réz-komplex négy-, a nikkel-komplex négy- vagy hat molekula ammónia ligandumot tartalmaz. Mi a komplex ionok képlete, magyarázd meg a bennük kialakuló kötéseket! 4. Mi történik a vas(ii) hidroxiddal állás közben? 5. Mennyi az 1.b, 2.b, és 3.b kísérletekben szereplő komplex vegyületekben található elemek oxidációs száma?...................................................................................................................... 6. A 3.c reakció használható a természetes vizek vastartalmának kimutatására. Rendkívül érzékeny, jellemző reakció. Felhasznált irodalom: Dr Pálfalvi Aladárné- Dr Perczel Sándor et al. (1982) Kémiai kísérletgyűjtemény IV. osztály Tankönyvkiadó, Budapest p.51-52, 64-68 15
Kémia 11. osztály A kísérlet leírása 7. VÉDEKEZÉS A KORRÓZIÓ ELLEN Emlékeztető, gondolatébresztő A korrózió ellen különböző módokon védekezhetünk. Az egyik jó módszer a fémbevonat készítése. A passzív fémek vékony rétege megvédi az aktív fémeket a korróziótól. Fémbevonat esztétikai céllal is készülhet, pl. krómozás, nikkelezés. A fémbevonat legtartósabban elektrolitból, elektrolízis útján vihető fel a bevonandó anyagra. Ez az eljárás a galvanizálás. Galvanizálás előtt a bevonandó felületet gondosan meg kell tisztítani. Mit csinálj, mire figyelj? (Megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Rézlemez nikkelezése Önts a főzőpohárba 100 cm 3 nikkelfürdő-oldatot, majd helyezz két rézhuzalt (sínt) a tetejére. Az egyik huzal közepére kis horog segítségével függeszd fel az anódként szolgáló nikkellemezt, a másik sínhez erősítsd fel a bevonandó rézlemezt. Csipesz segítségével a síneket kapcsold az áramforrás megfelelő pólusaihoz. Kb. 30 perces elektrolízis után elég vastag nikkelbevonatot kapunk. Öblítsd le a nikkelezett lemezt és dörzsöld fényesre egy darab puha ruhával. 2. Alumínium eloxálása Tedd rövid időre az alumíniumlemezt nátrium-hidroxid oldatba, öblítsd le vízzel, majd helyezd salétromsavba. Pár perc után vedd ki és újból mosd le vízzel. A megtisztított alumíniumlemezt helyezd a galvanizáló berendezésbe anódként, katódnak ónlemezt alkalmazz, elektrolitként 15%-os kénsavoldatot. Az elektrolízist 20 percig végezd. A folyamat befejezése után mosd le és töröld szárazra az alumíniumlemezt. 3. Cinkbevonat készítése vaslemezen (horganyzás) Állítsd össze a galvanizáló berendezést! Tegyél bele cinkfürdő-oldatot. Kapcsold katódként a zsírtalanított és 10%-os sósavoldattal lemaratott vaslemezt, anódként cinklemezt használj! Az elektrolízist 30 percig végezd! A folyamat befejezése után vízzel öblítsd le és szárítsd meg a bevont lemezt! Hozzávalók (eszközök, anyagok) nikkelfürdő-oldat cinkfürdő-oldat nikkellemez rézlemez vaslemez cinklemez ónlemez alumíniumlemez kénsavoldat (15%-os) 2 mólos nátrium-hidroxid oldat 2 mólos salétromsavoldat alacsony főzőpohár (200 cm 3 ) 2 db 15 cm hosszú 2-3 mm átmérőjű rézdrót (sín) egyenáramforrás huzalok csipeszek kis horgok Cinkbevonat készítése vaslemezen (horganyzás) 16
Készítette: Kakasi Gabriella Kémia 11. osztály FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Mit nevezünk korróziónak és hogyan csoportosíthatók a fémek a korrózióval szembeni viselkedésük alapján? Adj példákat korrózióval szemben aktív-, és passzív fémekre! 2. Mi az elektrolízis lényege? Milyen folyamat megy végbe az anódon és milyen a katódon? 3. Az áramforrás melyik pólusához melyik elektródot kell kapcsolni? 4. Az 1. és a 3. kísérletben a katódként használt tárgy felületére nikkel, illetve cinkréteg válik ki. Az első esetben tetszetős külső keletkezik, a 2. esetben a cink véd a korróziótól. A használt elektrolitból kivált ionok az anódról pótlódnak, tehát az anód mennyisége fogy. Írd fel az első kísérlet katód-, és anódreakcióit! Mennyivel nő a rézlemez tömege, ha 30 percig 1 A áramerősséggel végezzük a galvanizálást, és eközben menynyivel csökken a nikkellemez tömege? 5. A cinkkel bevont vas (horganyzott bádog) ellenáll a korróziónak. Mi ennek a magyarázata? 6. Mit jelent az eloxálás? Miért kell az alumíniumlemezt NaOH-ba, majd salétromsavba tenni és miért nem oldódik az utóbbiban? Elektrolitként kénsavat használtál, tehát tulajdonképpen a vizet elektrolizáltad. Írd fel a katódon és az anódon lezajló folyamatot! Az anódon keletkezett atomos oxigén az alumíniumot oxidálta, és összefüggő, tömör alumíniumoxid bevonat keletkezett. Az alumínium alacsony értékű (nagy negatív szám) standardpotenciálja ellenére ellenáll a további korróziós hatásoknak. A jól eloxált tárgy az elektromos áramot nem vezeti! Felhasznált irodalom: Dr Pálfalvi Aladárné-Dr Perczel Sándor et al (1982) Kémiai kísérletgyűjtemény IV. osztály Tankönyvkiadó Budapest p.136, 138-139 17
Kémia 11. osztály A kísérlet leírása 8. ÉLELMISZEREK SAVTARTALMÁNAK MEGHATÁROZÁSA Emlékeztető, gondolatébresztő A szerves savak egy része előfordul különböző növényekben vagy állatokban. Soknak a neve annak az élőlénynek a nevével kapcsolatos, amelyből először előállították, pl. sóskasav, citromsav, hangyasav, tejsav stb. A karbonsavak az erős szervetlen savakhoz képest gyenge savak. Savas kémhatásuk lúgokkal közömbösíthető. A karbonsavakban található karboxilcsoportok (-COOH) száma adja meg a sav értékűségét (mono-, di-, tri-, és polikarbonsavak). Mit csinálj, mire figyelj? 1. Salátalé ecetsav tartalmának meghatározása A salátaléből pipettázz 10-10 cm 3 -t a titráló edényekbe, 2-2 csepp fenolftalein indikátor jelenlétében titráld meg a mintákat a nátrium-hidroxid mérőoldattal, amíg az maradandóan halvány rózsaszínűvé válik. A salátalében található ecetsav egy egyértékű karbonsav. 2. Savanyúkáposzta-lé tejsavtartalmának meghatározása Savanyúkáposzta levéből pipettázz 10-10 cm 3 -t három titráló lombikba. Kevés vízzel hígítsd fel, adj hozzá 2-2 csepp fenolftalein indikátort és titráld meg a mintákat a 0,1 mólos nátriumhidroxid mérőoldattal, amíg az maradandóan halvány rózsaszínűvé válik. A savanyúkáposztában a tejsavon kívül egyéb szerves savak is előfordulnak, de a számítást úgy kell végezni, mintha csak tejsav volna bennük. 3. Citrom citromsavtartalmának meghatározása Táramérlegen mérj le 1 db citromot és a levét facsard főzőpohárba. A citromlevet öntsd át egy 100 cm 3 -es mérőlombikba és desztillált vízzel egészítsd ki 100 cm 3 -re (törzsoldat). A törzsoldatból pipettázz 10-10 cm 3 -t három titráló edénybe, 2-2 csepp fenolftalein indikátor jelenlétében titráld meg a mintákat a 0,1 mólos nátriumhidroxid mérőoldattal! A citromsav háromértékű gyenge sav. Hozzávalók (eszközök, anyagok) salátalé savanyúkáposzta-lé citrom fehérbor 0,1 mol/dm 3 nátrium-hidroxid oldat fenolftalein indikátor büretta bürettaállvány 12 db Erlenmeyer lombik (titráló lombik) 10 cm 3 -es pipetta (4 db) főzőpohár vasháromláb agyagos drótháló táramérleg mérőtest sorozattal 100 cm 3 -es mérőlombik 4. Fehérbor szabad savtartalmának meghatározása A fehérborból pipettázz 10-10 cm 3 -t három titráló edénybe. A mintákat kezdődő forrásig melegítsd a szén-dioxid eltávolítására! A forró oldatokhoz adj 2-2 csepp fenolftalein indikátort és titráld meg a nátrium-hidroxid oldattal. A bor szabad savtartalmát borkősavban fejezzük ki, amely egy dihidroxi-dikarbonsav. Sav-bázis titrálás 18
Készítette: Kakasi Gabriella Kémia 11. osztály FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Írd fel az ecetsav képletét és reakcióját nátrium-hidroxiddal! Az ecetsav moláris tömege M=...................... g/mol 1 mol ecetsav...................... 1mol NaOH-dal reagál. A mérőoldat fogyások: 1. próba.............. cm 3 2. próba.............. cm 3 3. próba.............. cm 3 Átlagfogyás: V=.............. cm 3 10 cm 3 salátalére 1000 cm 3 NaOH.............. 0.1 mol NaOH.............. 0,1mol ecetsav V 1 cm 3 NaOH.............. 0,1 V 1 : 1000 mol ecetsav = 0,1 V 1 : 1000 M CH3COOH g ecetsav A salátalé ecetsav koncentrációja c m =.............. g/dm 3 illetve c n =.............. mol/dm 3 2. A tejsav képlete: CH 3 -CH(OH)-COOH, moláris tömege M=90,08 g/mol A mérőoldat átlagfogyás 10 cm 3 savanyúkáposzta-lére V 2 cm 3 1000 cm 3 0,1 mólos NaOH.............. 9,0 g tejsavval egyenértékű V 2 cm 3 0,1 mólos NaOH x g tejsavval egyenértékű A savanyúkáposzta-lé tejsavtartalma.............. g/dm 3. 3. A citromsav 2-hidroxipropán-1,2,3-trikarbonsav. Savanyú ízű, vízben jól oldódó kristályos anyag. Egy mólja 3 mol NaOH-dal egyenértékű. Moláris tömege: M = 192 g. 1mol NaOH.............. 192/3 = 64 g citromsavval reagál A mérőoldat átlagfogyás: V 3 cm 3 0,1 mólos NaOH oldat 10 cm 3 citromlére. Egy citrom levéből 100 cm 3 törzsoldatot készítettél, tehát egy citrom levére elhasználódott 10 V 3 cm 3 mérőoldat. Egy citrom mért tömege m g, amiben (V 3 /1000) 64 g citromsav van. Számold ki, 1 kg citrom citromsavtartalmát! 4. A borkősav 2,3-dihidroxibutándisav. Moláris tömege 150 g. Nem mérgező, szilárd anyag, sói a tartarátok. A káliumhidrogéntartarát a borkő. Írd fel a borkősav képletét!................................................. Mivel két karboxilcsoportot tartalmaz, egy mol NaOH fél mol borkősavat közömbösít. A mérőoldat átlagfogyása: V 4 cm 3 0,1 mólos NaOH oldat 10 cm 3 borra. A mérési adatok alapján számold ki a vizsgált bor borkősavban kifejezett savtartalmát g/dm 3 koncentrációban! Felhasznált irodalom: Dr Pálfalvi Aladárné Dr Perczel Sándor et al (1982) Kémiai kísérletgyűjtemény gimnázium IV. osztály Tankönyvkiadó Budapest p.155-158. 19
Kémia 11. osztály A kísérlet leírása 9. A TERMÉSZETES VIZEK KEMÉNYSÉGE Emlékeztető, gondolatébresztő A természetes vizek keménységét a bennük oldott kalcium-, illetve magnéziumionok okozzák. Ezek az ionok részben hidrogén-karbonát-, részben szulfát-, klorid-, és nitrátionokkal együtt vannak jelen a vízben. A víz forralásával megszüntethető a keménység egy része, mert csapadék formájában kiválik, ez a változó keménység, és ezt a hidrogén-karbonátok okozzák. A többi só hevítéssel nem alakítható csapadékká, ez az állandó keménység. Az összes keménység a vízben levő valamennyi kalciumés magnéziumsó együttvéve. A víz keménységét német keménységi fokban adjuk meg. 1 Nk O az a víz, melynek 1 dm 3 -ében 10 mg CaO-dal egyenértékű oldott kalcium-, és magnéziumsó található. Mit csinálj, mire figyelj? (Megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. A víz lúgosságának és változó keménységének meghatározása Mérj 100 cm 3 vizsgálandó vizet Erlenmeyer-lombikba, adj hozzá 2 csepp metilnarancs indikátort és kezdődő piros színig titráld meg 0,1 mol/dm 3 -es sósavoldattal! Az oldatot forrald fel, ha visszasárgult, lehűlés után fejezd be a titrálást! Ismételd meg a mérést még kétszer, jegyezd fel a mérőoldat fogyást! 2. A víz összes keménységének meghatározása A lúgosság meghatározásánál felhasznált közömbös mintát öntsd 250 cm 3 -es mérőlombikba! Pipettázz bele 0,1 mol/dm 3 -es nátrium-hidroxid és 0,05 mol/ dm 3 -es nátrium-karbonát mérőoldatok 1:1 arányú elegyéből 20 cm 3 -t. Melegítsd forrásig, hogy a levált csapadék összeálljon. Lehűlés után töltsd fel jelig a lombikot desztillált vízzel. Rázd össze, és szűrd le kb. a felét. A szűrletből mérj egy másik lombikba 100 cm 3 -t. Titráld meg 0,1 mol/dm 3 - es sósavoldattal a feleslegben maradt lúgkeveréket. A fogyott cm 3 -t szorozd meg 2,5-del, mert a 250 cm 3 törzsoldatból, csak 100 cm 3 -t titráltál. Hozzávalók (eszközök, anyagok) vizsgálandó vízminta 0,1 mol/dm 3 -es sósavoldat metilnarancs indikátor 0,1 mol/dm 3 -es nátrium-hidroxid oldat 0,05 mol/dm 3 -es nátriumkarbonát oldat 250 cm 3 -es Erlenmeyerlombik (6 db) 250 cm 3 -es mérőlombik szűrőpapír tölcsér büretta 20 cm 3 -es pipetta pipettalabda 100 cm 3 -es mérőhenger vasháromláb agyagos drótháló Sav-bázis titrálás metilnarancs jelenlétében 20
Készítette: Kakasi Gabriella Kémia 11. osztály FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. A víz lúgosságát az oldott kalcium-, és magnézium-hidrogén-karbonát okozza. Írd fel, a hidrogén-karbonát ion hidrolízisét! A sósav hozzáadásával a hidrogén-karbonát-ionok szén-dioxidá és vízzé alakulnak. A szükséges sósav menynyisége arányos az oldatban levő hidrogén-karbonátok mennyiségével. Egészítsd ki a reakciók egyenletét! Ca(HCO 3 ) 2 +..... HCl CaCl 2 + 2 CO 2 +..... Mg(HCO 3 ) 2 +..... HCl MgCl 2 +..... +..... A 100 cm 3 víz semlegesítéséhez szükséges 0,1 mólos sósavoldat köbcentimétereinek a száma a lúgossági fok. A számolás menete: M CaO = 56 g/mol, ami egyenértékű 1 mol hidrogén-karbonáttal. - 1 mol HCO 3..... 2 mol HCl - 0,5 mol HCO 3..... 1 mol HCl..... 0,5 mol CaO..... 28 g CaO 1000 cm 3 sósav..... 0,1 mol HCl............................... 2,8 g CaO 1 cm 3 0,1 mólos sósav............................... 2,8 mg CaO-dal egyenértékű Mérőoldat fogyás 1................ cm 3 Átlagfogyás:............... cm 3 100 cm 3 vízre 2................ cm 3 3................ cm 3 1 Nk o azt jelenti, hogy 1 mg CaO van 100 cm 3 vízben. átlagfogyás 2,8=............ mg CaO =............... Nk o 2. A bevitt 20 cm 3 lúgoldatkeverék az összes oldott kalcium-, és magnéziumiont csapadékká alakította. Azért kell keveréket használni, mert a MgCO 3 viszonylag jól oldódik vízben, a magnézium-hidroxid viszont rosszul. A kalcium-karbonátnál és hidroxidnál fordított a helyzet. Írd fel a két egyenletet! A lecsapószerek maradékát az elhasznált 0,1 mólos sósavval állapítjuk meg. Írd fel a titrálás egyenleteit! 1cm 3 0,1 mólos sósav............... 1cm 3 0,1 mólos NaOH............... 1 cm 3 0,05 mólos Na 2 CO 3 A bevitt 20 cm 3 lúgoldatból vond le a sósavval visszatitrált lúgoldat térfogatát, így megkapod a kalcium- és magnéziumionok csapadékká alakításához fogyott lúgoldat köbcentimétereit. A kapott térfogatot szorozd meg 2,8-del, és megkapod a víz összes keménységét Nk o -ban. Felhasznált irodalom: Dr Pálfalvi Aladárné Dr Perczel Sándor et al (1982) Kémiai kísérletgyűjtemény gimnázium IV. osztály Tankönyvkiadó Budapest p.170-174. 21
Kémia 11. osztály A kísérlet leírása 10. A BALATON KÉMIAI VÍZMINŐSÉGÉNEK MEGHATÁROZÁSA GYORSTESZTEK SEGÍTSÉGÉVEL Emlékeztető, gondolatébresztő A víz vizsgálatainkat is mindig valamilyen céllal végezzük (kémiai összetétel, szennyezőanyag felderítés, minősítés stb.). A mintának és a mintavétel helyének reprezentatívnak kell lennie, ezért kell minden esetben helyszíni szemlét végezni, mely kijelöli a mintavételi helyet és a vett minta minőségét befolyásoló tényezőket. A helyszínen gyorstesztek, illetve adatbegyűjtők segítségével tudjuk a méréseinket elvégezni. A gyorstesztek egyszerű fél-kvantitatív vizsgálati eljárások. Előnyük, hogy a helyszínen, gyorsan tudjuk elvégezni a méréseinket. Mi lehet a hátrányuk? Mit csinálj, mire figyelj? Hozzávalók (eszközök, anyagok) Felszíni víz kémiai összetételének vizsgálata a) Helyszíni szemle A helyszíni szemle során jelöljük ki a vízmintavételi helyet. Mindig áramlásból egy rétegből vesszük a vízmintát, a vizsgálati anyaggal kiöblített edénybe. A mintát feliratozzuk. b) Helyszínen elvégzendő vizsgálatok Hőmérséklet, ph, vízben oldott gázok, átlátszóság. Ezeknél a paramétereknél nem lehet a vízmintát tartósítani és a mintavétellel egy időben kell elvégezni a méréseket. A kémiai szenzorcsomag tartalmaz hőmérséklet, oldott oxigén, ph és vezetőképesség szenzort. A szenzorok csatlakoztatása után az adatbegyűjtőt kell bekapcsolni, és automatikusa kijelzi az eredményt. Secci korong segítségével a víz átlátszóságát lehet megállapítani. A korongot le kell lehetőleg a fenékig engedni és megmérni azt a távolságot, amikor már nem látszik a korong felfestése. c) Kémiai vízvizsgálat gyorstesztek segítségével (A laboratóriumban is elvégezhetőek a mérések 24 órán belül) A Visocolor vizsgálóbőrönd tartalmaz ammónia, foszfát, nitrát, nitrit, összes keménység, ph teszteket. Az útmutató alapján 5 ml vízmintával dolgozunk, és a leírás alapján hozzáadjuk a reagenseket, a várakozási idők betartása után egy színskálához vízminta vevő (1 l-es folyadéküveg) Visocolor vizsgálóbőrönd oldott oxigén titrimetriás készlet kémiai szenzorcsomag spricc flaska 5 db 250 cm 3 alacsony főzőpohár Secci korong hasonlítjuk az oldatainkat. A skáláról leolvassuk az eredményt. Az oldott oxigén tartalmat titrimetriás gyorsteszt segítségével határozzuk meg a leírt útmutató alapján, ennél a típusú mérésnél a mérőoldat fogyásából számoljuk ki a koncentrációt. Vízminőség vizsgálat gyorstesztekkel 22
Készítette: Vaskóné Csák Erika Kémia 11. osztály FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Töltsd ki a táblázatot Paraméterek Hőmérséklet ph Vezetőképesség Oldott oxigén Nitrát Nitrit Ammónia Foszfát Összes keménység Átlátszóság Koncentráció cm 2. A kapott értékek alapján megadott táblázat és az osztályba sorolás segítségével minősítsd a felszíni vizet (Amennyiben elvégeztétek a biológiai vízminősítést is, azt is vegyétek figyelembe) I. osztály: kiváló víz. Mesterséges szennyezőanyagoktól mentes, tiszta, természetes állapotú víz, amelyben az oldottanyagtartalom kevés, a tápanyagterhelés csekély és szennyvízbaktérium gyakorlatilag nincs. II. osztály: jó víz. Külső szennyezőanyagokkal és biológiailag hasznosítható tápanyagokkal kismértékben terhelt, mezotróf jellegű víz. A vízben oldott és lebegő, szerves és szervetlen anyagok mennyisége az életfeltételeket nem rontja. A vízi szervezetek fajgazdagsága nagy, egyedszámuk kicsi, természetes szagú és színű. Szennyező baktérium igen kevés. III. osztály: tűrhető víz. Mérsékelten szennyezett (pl. tisztított szennyvizekkel már terhelt) víz, amelyben a szerves és a szervetlen anyagok, valamint a biológiailag hasznosítható tápanyagterhelés eutrofizálódást eredményezhet. Szennyvízbaktériumok következetesen kimutathatók. Esetenként szennyezésre utaló szag és szín is előfordul. IV. osztály: szennyezett víz. Külső eredetű szerves és szervetlen anyagokkal, illetve szennyvizekkel terhelt, biológiailag hozzáférhető tápanyagokban gazdag víz. Ez a vízminőség kedvezőtlenül hat a magasabb rendű vízi növényekre és a gerinces állatokra. V. osztály: erősen szennyezett víz. Különféle eredetű szerves és szervetlen anyagokkal, szennyvizekkel erősen terhelt, esetenként toxikus víz. Szennyvízbaktérium-tartalma közelít a nyers szennyvizekéhez. A biológiailag káros anyagok és az oxigénhiány korlátozzák az életfeltételeket. A víz átlátszósága általában kicsi, zavaros, bűzös, színe jellemző és változó. Vízminőségi komponens Mértékegység Vízminőségi osztály I. II. III-V Vízhőmérséklet 0 C 25 30 30 Vezetőképesség µs/cm 80 160 160 ph 6,5-8,0 6,5-8,5 6,5-8.5 Oldott oxigén mg/l 6 4 4 Nitrát mg/l 20 40 40 Nitrit mg/l 0,1 0,3 0,3 Ammónia mg/l 1 2,5 2,5 Foszfát mg/l 0,3 2 2 összes keménység mg/l 150 350 350 3. Miért fontos a vizeink megfelelő oldott oxigén tartalma? 4. Sorolj fel 3-3db oldott oxigén növelő és csökkentő tényezőt. Növelő 1. 1. 2. 2. 3. 3. Csökkentő A felszíni vizek oldott oxigén tartalma........... -.......... mg/l ig változhat, a hőmérsékletváltozással............... arányos. Felhasznált irodalom: Lévai T. (1999) Analitika I, Környezetvédelmi Minisztérium,p.15-18 www.nyme.hu/uploads/.../koerny_ved_fcnbkov_iv_resz_01.pd... 2014. április 12. 23
Kémia 11. osztály A kísérlet leírása 11. TÖREKI TERMÉSZETVÉDELMI TERÜLET SZÁRAZGYEP TALAJÁNAK ÉS NEDVES MOCSÁRI TALAJÁNAK ÖSSZE- HASONLÍTÁSA KLORID-ION TARTALOM ALAPJÁN Emlékeztető, gondolatébresztő Melyik aniont tartalmaznak többségében a talajoldatok? Mit gondolsz miért? Minden talajban megtalálható a kloridion. A meghatározás argentometriásan történik lúgos közegben. A talajok sótartalmának megítélésében fontos szerepet játszik a szerves anyag tartalom. A magasabb humusz tartalmú talajoknál a sótartalom kevésbé ártalmas. A klorid-ionokat a víz sokkal jobban kilúgozza a durva szövetű talajokból, mint a finom szövetűekből. A klorid-ion növeli sóhatást. Mit gondolsz, van-e különbség klorid-ion tartalomban a 2 talajminta között? Mit csinálj, mire figyelj? 1. Talaj oldatok klorid ion tartalmának meghatározása a) Vizes kivonat készítése: Mindkét talajmintából vizes talajkivonatot készítünk. 20 g légszáraz talajból 1:5 arányú vizes kivonatot készítünk. A kivonatot átszűrjük szűrőpapíron és 50 cm 3 vizes kivonatot pipettázunk 200 cm 3 -es Erlenmeyer lombikba. b) ph beállítás: A kivonatokat 8.2 ph-ra állítjuk be mérőműszer segítségével NaHCO 3 adagolásával. c) Klorid tartalom meghatározása csapadékos titrálással: A 8.2 ph-jú vizes kivonatokhoz 1 cm 3 Kálium-kromát indikátort adagolunk és ezüst nitrát mérőoldattal vörösbarna színig titráljuk. A mérőoldat fogyást feljegyezzük. (V) Ezüst- nitrát nehézfémsó ezért külön kell gyűjteni, nem szabad kiönteni a lefolyóba! 2. Ezüst-nitrát faktorának meghatározása 10 cm 3 NaCl oldatot Erlenmeyer lombikba pipettázunk, 1 cm 3 Kálium-kromát indikátort adagolunk hozzá és ezüst nitrát mérőoldattal vörösbarna színig titráljuk. A mérőoldat fogyást feljegyezzük. (V 1 ) A mérést háromszor megismételjük. (az eredményeket átlagoljuk) Az elméleti fogyás ismeretében kiszámoljuk a mérőoldat faktorát. Hozzávalók (eszközök, anyagok) ezüst-nitrát mérőoldat 10%-os Káliumkromát indikátor 0,05 mol/dm 3 -es Na 2 CO 3 - oldat lúgosító szer 3 0,05 mol/dm H 2 SO 4 -oldat semlegesítő szer fenolftalein indikátor semlegesítéshez 3 6 db 200 cm Erlenmeyer lombik 3 3 db 150 cm Erlenmeyer lombik 3 2 db 20 cm pipetta 3 1 db 1 cm pipetta 3 1 db 100 cm mérőhenger 2 db üvegtölcsér 2 db szűrőpapír 1 db szemcseppentő üvegbot 3 2 db 150 cm főzőpohár büretta ph mérő műszer Talajkivonat átszűrése 24
Készítette: Hollósy Eszter Kémia 11. osztály FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Írd fel a reakció egyenletét (2 lépésben) 2. Add meg a szárazgyep és a mocsári talaj kloridion tartalmát Száraz gyep: Cl mg / 100g (talaj) = 100 / 10 V c (AgNO 3 ) M (Cl ) =........................................... Mocsári talaj: Cl mg / 100g (talaj) = 100 / 10 V c (AgNO 3 ) M (Cl ) =......................................... c (AgNO 3 ) : 0,1 mol/dm 3 M (Cl) : 35,5g 3. Add meg az ezüst-nitrát faktorát: f: elméleti fogyás / gyakorlati fogyás =............................................................................ 4. Van különbség a két talajtípus között a só tartalomban? A táblázat segítségével találj magyarázatot a mérésed eredményére. 5. Milyen káros folyamatot segíti elő a só koncentráció növekedése a talajban? Szoloncsákos réti talaj Szolonyeces réti talaj Típusos réti talaj Csernozjom réti talaj Öntés réti talaj Lápos réti talaj Só felhalmozódás az A- szintben Só felhalmozódás a B- szintben + + + - - + - + + + + + + + - + Vasmozgás + + + + + + + + + + + + Humuszosodás Kicserélhető Na -tart. növekedés + + ++ + + + + + + + + + + + + + + - - - + Kilúgzás - + + + + - Felhasznált irodalom: Dr. Fekete J., et al.(2007) Természettudományos vizsgálatok II., Környezetvédelmi Minisztérium, p.9 Lévai T (1999) Analitika I, Környezetvédelmi Minisztérium,pp.225-226 25
Kémia 11. osztály A kísérlet leírása 12. FELSZÍNI VÍZ (BALATON, CINEGE PATAK, SIÓ CSATORNA) ÖSSZES KEMÉNYSÉGÉNEK, Ca 2+ ; Mg 2+ MEGHATÁROZÁSA KOMPLEXOMETRIÁS TITRÁLÁSSAL Emlékeztető, gondolatébresztő A felszíni vizek általában lágy vizek, 100-150 mg/dm 3 CaO (10-15 Nk 0 ) A víz széndioxid tartalmának csökkentésekor a kalcium-karbonát kiválásával a magnéziumionok kerülnek túlsúlyba. A vízben lévő Ca 2+ és Mg 2+ ionokat Eriokromfekete-T indikátor jelenlétében ph 9.5-10 tartományban A Ca 2+ ionokat murexid indi kátor jelen létében ph 12-13 ta r- tományban komplexometriásan közvetlenül meghatározhatjuk. A keménységet okozó sók ilyen koncentrációban nem károsak, sőt szükségesek az emberi szervezet számára. A Balaton lágy vagy kemény vizű tavunk? Milyen sók vannak túlsúlyban a keménységet okozó sók közül. Ez a só okozza a tó zöldeskék színét. Mit csinálj, mire figyelj? (Megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. A kalciumion és kalciumkeménység meghatározása (CaK) 200 cm 3 Erlenmeyer lombikba kimérünk 50 cm 3 vízmintát (v 0 ) hozzáadunk 0,1-0,2 g murexid indikátort és körkörös rázogatással feloldjuk. Pipettázó labda segítségével gyorsan hozzámérünk 2 cm 3 lúgosító (Nátrium-hidroxid) oldatot. A lazacvörösre színeződött oldatot intenzív rázogatás közben gyorsan lila színig titráljuk. A mérőoldat fogyás V 1 (cm 3 ) 2. Összes keménység meghatározása (ÖK) 200 cm 3 Erlenmeyer lombikba kimérünk 50 cm 3 vízmintát (V 0 ) hozzáadunk 0,1-0,2 g eriokromfekete-t indikátort és feloldjuk. A mintához 2 cm 3 puffer oldatot adunk (pipettázó feltétet használva). A borvörösre színeződött oldatot azonnal titráljuk. Az oldat a végpont előtt ibolyás kék és a végpontban égszínkék színűre változik. Mérőoldat fogyás V 2 (cm 3 ) 3. EDTA faktorának meghatározása 100 cm 3 Erlenmeyer lombikba kimérünk 10 cm 3 Kalcium-klorid alapoldatot, hozzáadunk 0,1-0,2 g eriokromfekete-t indikátort és feloldjuk. 50 cm 3 -re desztillált vízzel hígítjuk. Az alapoldathoz 2 cm 3 puffer oldatot adunk (pipettázó feltétet használva) A borvörösre színeződött oldatot azonnal titráljuk. Az oldat a végpont előtt ibolyás kék és a végpontban égszínkék Hozzávalók (eszközök, anyagok) EDTA mérőoldat CaCl2 alapoldat Pufferoldat: NH Cl / NH OH 4 4 3 Lúgosító oldat 2 mol / dm NaOH oldat Eriokromfekete-T indikátor Murexid-indikátor 3 2 db 200 cm Erlenmeyer lombik 3 3 db 100 cm Erlenmeyer lombik 3 50 cm mérőhenger 3 2 cm pipetta vegyszeres kanál színűre változik. (háromszor végezzük el a mérést és az eredményt átlagoljuk). Titráló eszközök 26
Készítette: Hollósy Eszter Kémia 11. osztály FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) A komplexometriás titrálások reakcióegyenlete: Me n+ + H 2 Y 2 = MeY 2 + 2H + 1. Számold ki a kalciumkeménységet, a magnéziumkeménységet és az összes keménységet mg/dm 3 -ben és németkeménységi fokban is. CaK= V 1 T 1000 / V 0 (mg/dm 3 ) =............................................................................... MgK= (V 2 -V 1 ) T. 1000 / V 0 (mg/dm 3 ) =........................................................................... ÖK= V 2 T 1000 / V 0 (mg/dm 3 ) =................................................................................. T a mérőoldat titere (mérőszáma). Jelen esetben T = 1 mg CaO / cm 3 1nk 0 az a víz amelyben 10 mg CaO só van oldott állapotban M = 56 mg CaO nk 0 CaK=............................................................................. nk 0 MgK =............................................................................. nk 0 ÖK =............................................................................... 2. Add meg az EDTA faktor számát. Faktorszám: Elméleti fogyás / gyakorlati fogyás =............................................................... 3. Milyen keménységnek nevezzük a karbonát tartalmú kalcium és magnézium sókat? Húzd alá a helyes választ. Mit lehet a magyarázata ennek a kifejezésnek? állandó keménység változó keménység 27
Kémia 11. osztály A kísérlet leírása 13. PERMANGANOMETRIA ALKALMAZÁSA A TÉRFOGATOS ELEMZÉSBEN Emlékeztető, gondolatébresztő A permanganometria olyan térfogatos elemzési eljárás, amelyben mérőoldatként KMnO 4 -ot használunk. A KMnO 4 oxidáló hatású, így vele redukálószerek mérhetők. A meghatározások során végbemenő reakció erősen függ a rendszer ph-jától. A legerélyesebb oxidáló hatást a mérőoldat erősen savas közegben tudja kifejteni. A savas közeg létrehozására általában kénsavat használunk. A reakció lényege: MnO 4 + 8H + +5 e Mn 2+ + 4H 2 O A permanganometriás titrálásoknál nincs szükség külön indikátorra, mert a KMnO 4 erősen liláspiros színű, így már nagyon híg oldatban is észlelni tudjuk a színét. Mit csinálj, mire figyelj? (Megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Hidrogén-peroxid oldat töménységének meghatározása Üvegdugós edénykében mérj le 1,0 g tömény H 2 O 2 oldatot. Gondosan mosd át egy 100 cm 3 -es mérőlombikba, és készíts törzsoldatot desztillált vízzel. Jól rázd össze a lombik tartalmát. A törzsoldatból kétjelű pipettával mérj be 10 cm 3 -t a titráló lombikba, adj hozzá 20 cm 3 20%-os kénsavat és 10 cm 3 desztillált vizet. Titráld meg hidegen KMnO 4 oldattal, a halvány rózsaszín szín megjelenéséig. A mérést ismételd meg még kétszer, jegyezd fel a mérőoldat fogyást! 2. Mohr-só vas(ii)-tartalmának meghatározása A vas(ii)-vegyületeket a savas KMnO 4 nagyon könnyen oxidálja vas(iii)-vegyületekké. Mivel a vas(iii) ionok sárga színűek, jelenlétükben nehéz észlelni a KMnO 4 halvány rózsaszín színét, ezért a vas(iii) vegyületet maszkírozni kell. Ez foszforsavval történik, ami a vas(iii) ionokkal színtelen komplexet képez. Mérj le a vizsgálandó anyagból 1,5 g körüli mennyiséget analitikai mérlegen, majd kénsavval megsavanyított vízben oldd fel. Mosd át az oldatot egy 100 cm 3 - es mérőlombikba, töltsd jelig ugyancsak megsavanyított vízzel. Rázd össze, majd pipettázz a titrálólombikba 10 cm 3 -t. Adj hozzá 10 cm 3 1 mol/dm 3 koncentrációjú kénsavat, 1-2 cm 3 foszforsavat, hígítsd fel desztillált vízzel 50 cm 3 térfogatra, és titráld meg 0,02 mol/dm 3 koncentrációjú KMnO 4 oldattal halvány rózsaszín színig! Hozzávalók (eszközök, anyagok) hidrogén-peroxid oldat kénsav (20%-os) kénsav (1 mol/dm 3 ) desztillált víz Mohr-só foszforsav KMnO 4 oldat (0,02 mol/dm 3 ) üvegdugós mérőedény 100 cm 3 -es mérőlombik (2 db) 10 cm 3 -es pipetta (2 db) pipettalabda büretta bürettaállvány és bürettafogó titráló lombik 100 cm 3 -es (6 db) analitikai mérleg A mérést ismételd meg még kétszer, jegyezd fel a mérőoldat fogyást! Permanganometria 28
Készítette: Kakasi Gabriella Kémia 11. osztály FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Az első kísérletben lejátszódó reakció egyenlete: 2MnO 4 + 5H 2 O 2 +6H + 2Mn 2+ + 5O 2 + 8H 2 O Mérőoldat fogyás: 1.................... cm 3 2.................... cm 3 Átlagfogyás: V 1 =................... cm 3 3.................... cm 3 1 cm 3 0,02 mol/dm 3 koncentrációjú KMnO 4 megfelel 1,7008 mg H 2 O 2 -nak. 10 cm 3 bemért oldatra fogyott................... V 1 cm 3 mérőoldat 100 cm 3 -re...................................... 10 V 1 cm 3 10 V 1 1,7008 mg H 2 O 2 található a bemért kb. 1,0 g tömény H 2 O 2 oldatban ebből a tömény oldat tömegszázalékban megadott töménysége: w%=................... % 2. A második kísérletben lejátszódó reakció egyenlet: 10 Fe(NH 4 ) 2 (SO 4 ) 2 + 2KMnO 4 + 8 H 2 SO 4 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 10 (NH 4 ) 2 SO 4 + 8H 2 O +Fe 2 (SO 4 ) 3 Mérőoldat fogyás: 1.................... cm 3 2.................... cm 3 Átlagfogyás: V 2 =................... cm 3 3.................... cm 3 1 cm 3 0,02 mol/dm 3 koncentrációjú KMnO 4 megfelel 39,216 mg Mohr-sónak, (Fe(NH 4 ) 2 (SO 4 ) 2 6H 2 O), illetve 5, 584 mg Fe 2+ ionnak. A fogyások átlagából számítsd ki a minta vas(ii)-tartalmát, majd a bemérés ismeretében számítsd ki a Mohrsó százalékos vas(ii)-tartalmát! Felhasznált irodalom: Dr. Horváth Ernőné (1987) Kémiai anyagvizsgálat IV. osztály Tankönyvkiadó Budapest p.67, 71-72. 29
JEGYZETEK
MŰKÖDÉSI SZABÁLYZAT A laboratóriumi munka rendje 1. A laboratóriumi helyiségben a gyakorlatok alatt csak a gyakorlat-vezető tanár, a laboráns, illetve a gyakorlaton résztvevő tanulók tartózkodhatnak. 2. A teremben tartózkodó valamennyi személy köteles betartani a tűzvédelmi és munkavédelmi előírásokat. 3. A gyakorlat végeztével a tanulók rendbe teszik a munkaterü-letüket, majd a gyakorlatvezető tanár átadja a laboránsnak a helyiséget. A csoport ezek után hagyhatja el a termet. 4. A laboratóriumot elhagyni csak bejelentés után lehet. 5. A gyakorlaton részt vevők az általuk okozott kárért anyagi felelősséget viselnek. 6. Táskák, kabátok tárolása a laboratórium előterének tanulószekrényeiben megengedett. A terembe legfeljebb a laborgyakorlathoz szükséges taneszköz hozható be. 7. A laboratóriumi foglalkozás során felmerülő problémákat (meghibásodás, baleset, rongálás, stb.) a gyakorlatvezető tanár a laborvezetőnek jelenti és szükség szerint közreműködik annak elhárításában és a jegyzőkönyv felvételében. Munkavédelmi és tűzvédelmi előírások a laboratóriumban Az alábbi előírások minden személyre vonatkoznak, akik a laboratóriumban és az előkészítő helyiségben tartózkodnak. A szabályok tudomásulvételét aláírásukkal igazolják, az azok megszegéséből eredő balesetekért az illető személyt terheli a felelősség. 1. Valamennyi tanulónak kötelező ismerni a következő eszközök helyét és működését: - Gázcsapok, vízcsapok, elektromos kapcsolók - Porraloltó készülék, vészzuhany - Elsősegélynyújtó felszerelés - Elszívó berendezések - Vegyszerek és segédanyagok 2. A gyakorlatokon kötelező egy begombolható laborköpeny viselése, melyeket a tanulók helyben vehetnek igénybe. Köpeny nélkül a munka nem kezdhető el. 3. A hosszú hajat a baleset elkerülése végett össze kell fogni. 4. A laboratóriumban étkezni tilos. 5. A tanárnak jelenteni kell, ha bármiféle rendkívüli esemény következik be (sérülés, károsodás). Bármilyen, számunkra jelentéktelen eseményt (karmolás, preparálás közben történt sérülés stb.), toxikus anyagokkal való érintkezést, balesetet, veszélyforrást (pl. meglazult foglalat, kilógó vezeték) szintén jelezni kell a tanárnak. 6. A nagyobb értékű műszerek ki/be kapcsolásához kérjük a laboráns segítségét. Ezek felsorolása a mellékletben található. 7. A maró anyagok és tömény savak/lúgok kezelése kizárólag gumikesztyűben, védőszemüvegben történhet. Ha maró anyagok kerülnek a bőrünkre, azonnal törüljük le puha ruhával, majd mossuk le bő csapvízzel. 8. Mérgező, maró folyadékok pipettázása csak dugattyús pipettával vagy pipettázó labdával történhet. 9. A kísérleti hulladékokat csak megfelelő módon és az arra kijelölt helyen szabad elhelyezni. A veszélyes hulladékokat (savakat, lúgokat, szerves oldószereket stb.) gyűjtőedényben gyűjtsük. Vegyszermaradványt ne tegyünk vissza a tárolóedénybe. 10. A gyakorlati órák alkalmával elkerülhetetlen a nyílt lánggal, melegítéssel való munka. - A gázégő begyújtásának a menete: 1; tűzveszélyes anyagok eltávolítása, 2; a kivételi hely gázcsapjának elzárása, 3; a fő gázcsap kinyitása, 4; az égő levegőszelepének szűkítése, 5; a gyufa meggyújtása, 6; a kivételi hely gázcsapjának kinyitása és a gáz meggyújtása. - A kémcsöveket szakaszosan melegítjük, az edény száját soha ne irányítsuk személyek felé. - Tűzveszélyes anyagokat ne tartsunk nyílt láng közelében. Az ilyen anyagokat tartalmazó üvegeket tartsuk lezárva, és egyszerre csak kis mennyiséget töltsünk ki. - Ne torlaszoljuk el a kijárati ajtót, és az asztalok közötti teret. - Az elektromos, 230 V-ról működő berendezéseket csak a tanár előzetes útmutatása alapján szabad használni. Ne nyúljunk elektromos berendezésekhez nedves kézzel, a felület, melyen elektromos tárgyakkal kísérletezünk, legyen mindig száraz. - Tilos bármely elektromos készülék belsejébe nyúlni, burkolatát megbontani. - A meghibásodást jelentsük a gyakorlatvezető tanárnak, a készüléket pedig a hálózati csatlakozó kihúzásával áramtalanítsuk. - Esetleges tűzkeletkezés esetén a laboratóriumot a tanulók a tanár vezetésével a kijelölt menekülési útvonalon hagyhatják el. 11. Munkahelyünkön tartsunk rendet. Ha bármilyen rendellenességet tapasztalunk, azt jelentsük a gyakorlatot vezető tanárnak. Rövid emlékeztető az elsősegélynyújtási teendőkről Vegyszerek használata mindig csak a vegyszer biztonsági adatlapja szerint történhet. Az elsősegélynyújtási eljárásokat a gyakorlatvezető tanár végzi. Tűz vagy égési sérülés esetén - Az égő tárgyat azonnal eloltjuk alkalmas segédeszközökkel (víz, homok, porraloltó, pokróc, stb.). Elektromos tüzet vízzel nem szabad oltani. - Vízzel nem elegyedő szerves oldószerek tüzét tilos vízzel oltani! - Az égési sebet ne mossuk, ne érintsük, ne kenjük be, hanem csak száraz gézlappal fedjük be. Kisebb sérülésnél (zárt bőrfelületnél) használhatók az Irix vagy Naksol szerek. Mérgezés esetén - Ha bőrre került: száraz ruhával felitatjuk, majd bő vízzel lemossuk. - A bőrre, illetve testbe kerülő koncentrált kénsavat nem szabad vízzel lemosni, vagy hígítani, mert felforrósodik és égési sérüléseket okoz - Ha szembe jutott: bő vízzel kimossuk (szemzuhany), majd 2%-os bórsav oldattal (ha lúg került a szembe) vagy NaHCO 3 oldattal (ha sav került a szembe) öblítünk és a szemöblögető készletet használjuk. - Ha belélegezték: friss levegőre visszük a sérültet. - Ha szájüregbe jutott: a vegyszert kiköpjük, és bő vízzel öblögetünk. Sebesülés esetén - A sebet nem mossuk vízzel, hanem enyhén kivéreztetjük. - A sebet körül fertőtlenítjük a baleseti szekrényből vett alkoholos jódoldattal, majd tiszta és laza gézkötést helyezünk rá. Kisebb sérüléseknél sebtapaszt alkalmazunk. Áramütés esetén - Feszültség mentesítünk, a balesetest lefektetjük, pihentetjük és a sebeit laza gézkötéssel látjuk el. Amenynyiben az áramütés a szívet is leállítaná, azonnali újraélesztésre van szükség. Értesítjük az iskolaorvost.