تبلیغات
وبلاگ زندگی با شیمی - راهنمای جامع تهیه ی محلول ها
تاریخ : جمعه 16 تیر 1391 | 11:41 ق.ظ | نویسنده : محسن کمالی فر

 100میلی لیتر اسید سولفوریک ۰٫۱ نرمال، ۱۰۰ میلی لیتر سدیم بورات ۰٫۱ مولار، ۱۰۰ میلی لیتر بافر آمونیاکال ۰٫۱ مولار با pH=8.9 ، پی پت های میکرو، بالن ژوژه ۱۰۰ میلی لیتری، پی پت فیلر یا پوآر و شیشه محلول درب دار، سولفوریک اسید، سدیم بورات، آمونیوم کلرید، آمونیاک و آب مقطر .

هدف : هدف این جلسه آشنایی کلی با تهیه ی محلول ها و مواد شیمیایی موجود در آزمایشگاه می باشد . همچنین آشنایی با برخی از مفاهیم نظیر غلظت نیز در این جلسه حاصل شد .


هدف یک تجزیه ی شیمیایی ، فراهم نمودن اطلاعاتی درباره ی ترکیب نمونه ای از یک ماده است . در بعضی موارد اطلاعات کیفی در مورد حضور یا عدم حضور یک یا چند جزء در نمونه کافی است ، در مواردی دیگر اطلاعات کمی مورد نظر است . بدون در نظر گرفتن هدف نهایی ، اطلاعات مورد نیاز در انتها توسط اندازه گیری یکی از خواص فیزیکی بدست می آیند که این خاصیت به طور مشخص به جزء یا اجزای سازنده ی مورد نظر مربوط است .

در مسیر تجزیه ی یک ترکیب ابتدا با تجزیه ی کیفی و سپس با تجزیه ی کمٌی به میزان جزء شناسایی شده پی می برند . روش های متعددی برای روند تجزیه ی کمٌی وجود دارند که در دو دسته ی عمده ی روش های خشک و روش های تر قرار می گیرند .

در روش های خشک مقدار آنالیت (به جزء مورد تجزیه و آنالیز ، آنالیت گویند.) به طور مستقیم بدست می آید و این روش بر پایه ی مقایسه می باشد و نتایج آن بطور نسبی بدست می آیند ، به این دلیل اعتبار کمتری دارند . ولی در روش های تر ، همانطور که از نام آن بر می آید ، آنالیت ابتدا به صورت محلول در می آید و سپس با روش هایی مقدار آنالیت به طور غیر مستقیم بدست می آید .

اصولاً توسعه و تغییر پایدار در فنون و روش های تجزیه وجود دارد ؛ طراحی دستگاه های بهتر و فهم کامل مکانیسم فرآیند های تجزیه ای ، موجب بهبود پایدار حساسیت ، دقت و صحت روش های تجزیه ای می شوند . چنین تغییراتی به انجام تجزیه های اقتصادی تر کمک می کند که غالباً به حذف مراحل جداسازی وقت گیر می انجامد . باید توجه داشت که اگر چه روش های جدید تیتراسیون مانند ، کربوسکوپی ، Pressuremetris ، روش های اکسایش – کاهش و استفاده از الکترود حساس فلوئورید ابداع شده اند ، هنوز از روش های تجزیه ی وزنی و حجمی برای آزمایش های عادی استفاده می شود .

خودکار سازی روش های تجزیه ای در برخی موارد با استفاده از ربات های آزمایشگاهی ، اهمیت روزافزونی پیدا کرده است . چنین شیوه ای ، انجام یک سری تجزیه ها را با سرعت ، دقت و کارایی بهتر امکان پذیر می سازد . میکروکامپیوتر ها با قابلیت شگفت انگیز نگه داری داده و بسته ها نرم افزار گرافیکی بطور قابل ملاحظه ای موجبات جمع آوری ، نگه داری ، پردازش ، تقویت و تفسیر داده های تجزیه ای را فراهم می آورند.

یکی از مسائل مهم در روش های تر ، روش های وزنی و روش های حجمی ، انحلال آنالیت و تهیه ی محلول های آزمایشگاهی می باشد . بیشتر تجزیه ها بر روی محلول حاصل از نمونه ها انجام می شود . در حالت ایده آل ، حلال باید تمامی نمونه (نه فقط آنالیت) را به سرعت و به طور کامل حل کند . شرایط هم باید تا حد امکان ملایم باشد تا مانع از اتلاف آنالیت شود . متأسفانه بسیاری از مواد مورد تجزیه در حلال های معمولی نا محلولند. بسپار های با جرم زیاد ، سیلیکات ها و نسوج حیوانی از این قبیل هستند . در چنین مواردی تبدیل آنالیت به حالت محلول می تواند یک امر دشوار و وقت گیر باشد.

محلول ها :

محلول ها مخلوط هایی همگن هستند که معمولاً بر حسب حالت فیزیکی آنها طبقه بندی می شوند ؛ محلول های گازی ، محلول های مایع و محلول های جامد .

قانون فشار های جزیی دالتون رفتار محلول های گازی که هوا متداول ترین آن ها می باشد را بیان می کنند . بعضی از آلیاژ ها محلول های جامد هستند . محلول های مایع متداول ترین محلول ها هستند و کاربرد و اهمیت بسیاری در تجزیه کمی دارند . غالباً انحلال پذیری ماده ای در یک حلال محدود می باشد .

یکی از مهم ترین حلال ها در شیمی ، آب است . آب بواسطه ی مولکول های قطبی خود ، اغلب ترکیبات یونی و قطبی را در خود حل می کند . اما به هر حال تمام مواد در آب به اندازه ای قابل حل شدن می باشند ، هر چند کم و در حد تعداد انگشت شماری واحد سازنده ی ماده .

یکی از ویژگی های بسیار مهمی که محلول ها دارند و از آن ویژگی در تجزیه ی کمی بطور گسترده استفاده میشود ، مقدار ماده ی حل شده در حلال یا غلظت جزء حل شونده می باشد.




تهیه محلول ها:

همانطور که اشاره شد ، ویژگی و خصوصیت مهم محلول ها غلظت آنها میباشد ودرتهیه ی محلول ها نیز داده ی مهم همین غلظت است . محلول های مایع بر اساس حالت ماده ی حل شونده نیز تقسیم بندی می شوند . محلول هایی که از انحلال گاز در حلال مایع حاصل می شوند ، این روش برای تهیه ی محلول ها به خاطر کنترل مشکل تر مواد گازی ، کاربرد کمتری در تهیه ی محلول ها دارند . در چنین حالاتی برای تعیین غلظت ، مقدار ماده ی حل شده ، به فشار و دما و حجم گاز و شاید درصد خلوص آن نیاز باشد تا از رابطه حالت گاز ایده آل مقدار یا تعداد مولهای ماده حل شده را تعیین کنیم.

در محلول هایی که جزء حل شونده جامد می باشد ، درجه خلوص و مقدار وزنی ماده برای تعیین غلظت مهم است . البته برای نوعی از غلظت که با مقدار مول های حل شونده ارتباط دارد جرم مولکولی جامد نیز لازم است.

در محلول هایی هم که جزء حل شونده در حلال مایع ، خود مایع است نیز به جرم مولکولی و حجم و چگالی نیاز داریم . تهیه ی این چنین محلول هایی ، به عبارتی رقیق کردن نامیده میشود .



گذری بر غلظت ها

الف) غلظت معمولی : مقدار گرم های ماده ی حل شده در یک لیتر از محلول :

C = m/V

ب) غلظت مولار : تعداد مول های حل شونده در یک لیتر از محلول :

M = CM = n/V

در رابطه ی فوق تعداد مول های ماده ی حل شده می باشد و از تعریف جرم مولی (جرم مولکولی) می توان رابه ی زیر را نوشت :



این نوع بیان غلظت کاربرد گسترده تری نسبت به بقیه دارد

ج) مولالیته: تعداد مول های ماده ی حل شده در یک کیلوگرم از حلال :

کیلوگرم حلال / تعداد مولهای حل شده = مولالیته



با دانستن چگالی حلال یا محلول میتوان به راحتی این رابطه را به غلظت مولار نسب داد .

(انحلال پذیری یک ماده در یک حلال مخصوص در دمای معین ، بیشترین مقدار از آن ماده است که در مقدار مشخصی از آن حلال حل شود و یک سیستم پایدار تشکیل شود .)

د) نرمالیته : تعداد اکی والان گرم های ماده ی حل شده در یک لیتر از محلول :

N = neq/V

تعداد اکی والان گرم های یک ماده مشابه تعداد مول های ماده تعریف می شود ، یعنی نسبت جرم کل ماده به یک مقدار جرم واحد به نام جرم اکی والان :

neq = m / Meq

جرم اکی والان ماده ی حل شونده ، Meq ، وزن اکی والان نیز نامیده می شود

تعیین وزن اکی والان یک ماده برای تهیه ی محلولی با غلظت نرمال از آن ماده ضروری می باشد . وزن اکی والان یک ماده بستگی به واکنشی دارد که ماده در آن شرکت می کند . پس تعریف وزن اکی والان برای یک ماده همواره مبتنی بر چگونگی رفتار آن ماده در واکنش شیمیایی ویژه است . چنانچه نوع واکنش دقیقاً مشخص نباشد ، ارزیابی وزن اکی والان غیر ممکن خواهد بود و بدون در اختیار داشتن این اطلاعات نمی توان غلظت محلول را بر حسب نرمالیته بیان کرد .




تعیین وزن اکی والان با توجه به واکنش :

وزن اکی والان از طریق رابطه ی زیر بدست می آید که این رابطه بر اساس تعریف های علمی این کمیت برقرار شده است :

Meq = Mw / n

دراین رابطه n ظرفیت ماده ی موردنظر میباشد و از تعریف های اکی والان مشخص میشود .

I ) وزن اکی والان ماده ای که در واکنش خنثی شدن شرکت می کند ، وزنی از آن ماده است که در واکنش مشخص شده با یک مول از یون هیدروژن ترکیب می شود یا یک مول یون هیدروژن تولید می کند . بنابراین n تعداد هیدروژن هایی است که یک وزن مولکولی (یک مول) از ماده توانایی واکنش یا تولید آن ها را دارد .

در برخی موارد ماده ای در تمام واکنش ها با یک ظرفیت مشخص وارد می شود ، ولی در برخی دیگر مقدار ظرفیت ماده به واکنش بستگی دارد

NaOH (aq) + H3PO4 (aq) → Na+(aq) + H3PO4-(aq) + H2O

در واکنش فوق یک مول از اسید فسفریک تنها یک مول از یون هیدروژن را آزاد می کند ، بنابراین n=1 می باشد و وزن اکی والان برابر وزن مولکولی اسید می شود

Meq = Mw

ولی در واکنش زیر :

۲ NaOH (aq) + H3PO4 (aq) → ۲ Na+(aq) + HPO42-(aq) + 2 H2O

همانطور که مشاهده می کنید ، n=2 و وزن اکی والان نصف جرم مولکولی اسید میباشد . چون یک جرم مولکولی از اسید ، دو جرم مولکولی یون هیدروژن آزاد می سازد . به عبارتی نصف جرم مولکولی از اسید توانایی آزاد سازی یک اتم گرم از یون هیدروژن را داراست

Meq = Mw / 2

II ) وزن اکی والان ماده ای که در یک واکنش اکسایش-کاهش شرکت می کند ، عبارت است از وزنی از ماده ی مورد نظر که به طور مستقیم یا غیر مستقیم ، یک مول الکترون تولید یا مصرف کند. در واکنش های اکسایش-کاهش ، کمیتی به نام تغییر عدد اکسایش برای عناصر موجود در ترکیبات معرفی می شود که نشانگر تعداد الکترون مبادله شده در واکنش می باشد . از روی همین کمیت می توان مقدار n و Meq را بدست آورد .






طبقه بندی: شیمی تجزیه و دانلود گزارش کار،