دانشگاه زنجان گروه شیمی-دانشکده علوم

1دستور کار آزمایشگاه شیمی عمومی

ناهید شه بخش–مرتضی واحدپور : تهیه و تنظیم

1386 مهر

2

صفحه فهرست مندرجات

آیید چرا به آزمایشگاه می5

5 گاهایمنی در آزمایش 9 های اولیه کمک

11 شناسایی وسایل آزمایشگاهی 20 لوازم اندازه گیری حجمی

21 های استاندارد استفاده از بالن ژوژه برای تهیه محلول 23 پت پیاروش کار ب 24 بورت اروش کار ب

25 ای مدرج مراقبت و تمیز کردن وسایل شیشه 27 پت تمیز کردن بورت و پی

29 قانون بقاء جرم: 1مایش آز 35 گرماسنجی: 2آزمایش 39 کروماتوگرافی: 3آزمایش 46 محلول سازی: 4آزمایش 50 تیتراسیون اسید و باز: 6 و 5آزمایش 56 احیاء–تیتراسیون اکسیداسیون : 7آزمایش 59 تعیین و محاسبه سختی آب: 8آزمایش 67 به روش الکتروشیمیاییووگادروآتعیین عدد : 9آزمایش 71 های الکتروشیمیایی پیل: 10آزمایش

3

1عمومی قابل توجه دانشجویان آزمایشگاه شیمی

.ر ساعت مقرر شده در آزمایشگاه حاضر باشندددانشجویان -1

.شود در هر جلسه حضور غیاب انجام خواهد شد، غیبت در آزمایشگاه پذیرفته نمی -2

.سفید الزامی استپوشیدن روپوش -3

مرتب و تمیز کار کنید پس از اتمام آزمایش وسایل را کامالً تمیز و سالم در محل اصـلی خـود دبای -4

در آخـر آزمایـشگاه تـسویه دقرار دهید، در صورت شکستن و یا گم کـردن وسـایلی از آزمایـشگاه بایـ

.گردد حساب نمائید در غیر این صورت نمره اعالم نمی

باید قبل از ورود به جلسه مطالعات الزم را داشته باشند تا بتوانند آزمایش را به موقـع دانشجویان -5

.تمام کنند

چنـین درجـه حـرارت پس از خاتمه آزمایش نتایج را روی ورقه نتایج نوشته و تحویـل دهیـد هـم -6

.آزمایشگاه را نیز یادداشت نمائید

:استنحوه نوشتن گزارش کار بدین صورت -7

صفحه مشخصات: الف

.یات انجام شده باشدلحداکثر در دو سطر که نشان دهنده کلیه عم: هدف) ب

چنین منابعی که برای تئوری ر دو صفحه که بیان کننده تئوری آزمایش باشد هم دحداکثر : تئوری) ج

.دشات باصکنید با ذکر کلیه مشخ استفاده می

روش کار) د

محاسبات) ر

ها پاسخ به پرسش) ز

4

ها با مقادیر موجود در منـابع مقایـسه و مده از آزمایش آکلیه نتایج به دست : گیری و نتیجه بحث) س

.درصد خطا را نیز محاسبه کنید

:علل خطا) ش

:منابع و مĤخذ) هـ

. در هر جلسه، گزارش کار آزمایش انجام شده در جلسه قبل را تحویل نمایید-8

5

:آیید چرا به آزمایشگاه می

نخـست اینکـه شـیمی بـر . ه برای یاد گیری شیمی نیاز به حضور در آزمایشگاه است به سه دلیل عمد

خوانیـد، یـک نظریـه محـض آنچه در کتاب شیمی مـی . گذاشته شده است بنیان اساس تجربه و عمل

های زیاد به نیست و تمام جزئیات آن توسط دانشمندان تجربه شده است و نتایج حاصل پس از بررسی

و دوم اینکه یک دانشجوی شیمی برای انجام کار و حرفه خود نیـاز در آمده استصورت اصل و قاعده

های آزمایشگاهی و کار بـا به مهارت و تجربه دارد و بهترین راه برای کسب و باال بردن مهارت، تکنیک

های آزمایشگاهی، نیاز بـه ثبـت و تنظـیم نتـایج بـه در نهایت برای اضافه کردن به مهارت . ها است آن

.شود ست آمده است و این کار با نوشتن و تنظیم گزارش کار تا حدود زیادی کسب مید

:ایمنی در آزمایشگاه

گوییم شیمی خطرناک است میان توجه داشته باشید که ما نمی ! تواند خطرناک باشد شیمی می

یـز راننـدگی ن . است برای روشن شـدن، راننـدگی را در نظـر بگیریـد زیادی این دو بیان تفاوت

تواند خطرناک باشد، ولی خطرناک بودن یا نبودن آن تنها به وضعیت ماشین بستگی نـدارد، می

. بلکه به حالت روحی و فکری راننده و ترافیک بستگی دارد

هنگامی کـه شـما . ها آشنا سازید خودتان را با آن . داردرا های، ویژه خود هر آزمایشگاهی قانون

.تواند شما را ازخطرهای ممکن ایمن نگهدارد بستن آنها میکاره قوانین را یاد گرفتید، ب

نامیم و این به آن معنی نیست کـه از آزادی ما این قوانین و مقررات را ایمنی در آزمایشگاه می

شود که از خطرات جانی و مالی آنان جلـوگیری عمل دانشجویان بکاهد، بلکه برعکس سبب می

.نشود احتمال وقوع حادثه حتمی استهرگاه این اصول رعایت . عمل آیده ب

6

خصوص متوجه کسانی است که مبتدی بوده و عملیات شیمی عمومی را بـدون ه این خطرات ب

ای بـر شـیمی ندارنـد، و چـه بـسا گونـه احاطـه دهند و هیچ در نظر گرفتن جوانب آن انجام می

به . کنند زمایشگاه کار میکسانی که تاکنون اصالً در آزمایشگاه کار نکرده و بار اول است که در آ

.کردهمین دلیل به این نکات باید توجه بیشتری

نـشانی و های اولیه، آتش خاموش کردن، پتوهای ضـد آتـش، شـیر آتـش جای جعبه کمک -1

.دوش آب را یاد بگیرید

.تمام مدتی که در آزمایشگاه هستید عینک بزنید -2

ب بشویید و بهتر است با آزود چشمتان را با ، ماده شیمیایی با چشم شما تماس گرفت هرگاه

آزمایـشگاه را آگـاه سئولبهـر حـال زود مـ . شستشو دهید مخصوص شوینده چشم های محلول

.سازید

.ای را نچشید هیچگاه ماده -3

هـای قـت از دهـان خـود اسـتفاده نکنیـد زیـرا بیـشتر محلـول و پت هیچ برای پر کردن پی -4

پت با دهان، بخارات آن وارد دهان شما خواهـد ر پر کردن پی آزمایشگاهی سمی هستند و در اث

. استفاده کنید)پوآر(پت پر کن پت از پی شد، برای پر کردن پی

ای را در لولـه کنید، هنگامی که ماده یاد داشته باشید که شما تنها در آزمایشگاه کار نمی ه ب -5

وست خود نگیرید؛ زیرا ممکن اسـت دهید دهانه لوله را به سوی د آزمایشی ریخته و حرارت می

. لوله به صورت دوستتان بپاشدداخلدر اثر جوش آمدن ماده از

را زیـر هـود ) بـرم (و گازهـای سـمی ) اتر(گیر های آتش یا محلول ) آمونیاک(های فرار محلول -6

.جابجا کنید

7

هـم مـی کـه ب ها را به روی دیگری در حـالی ها، همیشه یکی از محلول برای آمیختن محلول -7

.برای رقیق کردن اسید، همیشه اسید را بر روی آب بریزید. زنید، بیفزایید

روش حرارت دادن لوله آزمایش: 1شکل

ایـن عمـل سـبب . بیندازیـد چند عـدد سـاچمه شیـشه ای ها، قبل از حرارت دادن محلول -8

.کند شود که محلول یکنواخت بجوشد و از بیرون پریدن محلول جلوگیری می می

روش ریختن محلول: 2شکل

ای بکنیـد، را وارد چوب پنبـه ) دماسنج(ای و یا ترمومتر خواهید لوله شیشه هنگامی که می -9

ای های سوراخ شده چوب پنبـه را گلیـسرول بزنیـد و بـه دور لولـه، حولـه نخست لوله و جداره

8

اکنـون . بگیریـد بپیچید و در دست راست بگیرید و چوب پنبه را با حوله دیگری دردست چـپ

.وارد چوب پنبه کنید) نه فشار دادن(لوله را با چرخاندن

ای پنبه و لوله شیشه روش کار با چوب: 3شکل

از نگاه کردن مستقیم به ظرفی که در حال جوش است و یا واکنـشی در آن صـورت مـی -10

بینـی ن را بـه سـوی گازهای حاصل را مستقیماً بو نکنید و با دست بخـارات آ . رد، بپرهیزید یگ

.خود هدایت کنید

هرگـاه . آزمایـشگاه را آگـاه سـازید مسئولای در آزمایشگاه رخ بدهد فوری هرگونه حادثه -11

. قلیا و اجسام خورنده روی پوست و یا لباستان ریخت، زود آنرا با مقدار زیادی آب بشویید،اسید

روش بوکردن: 4شکل

9

هـا در ی در آب مانند شیشه، کبریت، کاغذ صـافی و رسـوب های حل نشدن از ریختن ماده -12

های خود را کـامالً تمیـز، قبل از ترک آزمایشگاه، دست . ها خوداری نمایید دستشویی و فاضالب

.بشویید

حتی اگر اطمینان حاصل کنید کـه کـسی بـا آن . از بشر برای نوشیدن آب استفاده نکنید -13

.شیدن در آزمایشگاه خودداری کنیداز خوردن و سیگار ک. کار نکرده است

در مجاورت شعله و یا گرما قرار داد، هر چند که منبـع د مواد قابل اشتعال و انفجار را نبای -14

.حرارتی در فاصله دور مستقر باشد

ها نیز اول کبریت شیر گازهای آزمایشگاه را پس از استفاده ببندید، برای روشن نمودن آن -15

.د شیر گاز را باز کنیدرا روشن کنید و بع

.های شیمیایی منجر به نگرفتن نتیجه خواهد شد عجله در آزمایش-16

اگر از چند آزمایش نتیجه خوبی گرفتید این دلیل بر آن نیست که همیشه نتیجـه خـوبی -17

.خواهید گرفت، بلکه شرط اصلی احتیاط است

های اولیه کمک

:کنیددر موقع وقوع حادثه به نکات زیر توجه

:سوزی ایجاد گردد اگر آتش: الف

)در صورت امکان. ( جسمی که در حال سوختن است از محل حریق دور نمایید-1

.های گاز را ببندید شیر-2

.های برقی را از پریز خارج کنید های دستگاه دو شاخه-3

10

. جسمی را که در حال سوختن است با شن یا پتوی خیس بپوشانید-4

.های آتش خاموش کن استفاده نمایید چهار عمل باال موثر نشد از دستگاهکه در صورتی-5

:اگر لباس کسی آتش گرفت: ب

به سـرعت او را از منطقـه حریـق دور کنیـد و بـا پاشـیدن آب بـه خـاموش نمـودن آتـش -1

.های وی مبادرت کنید لباس

وی خـیس بپوشـانید و در صورت امکان، بدون اتالف وقت او را روی زمین بخوابانید، بـا پتـ -2

.روی زمین بغلتانید

بـا Na و 2CaH ،NaH ،Li،Kهـا ماننـد همیشه در نظر داشته باشید که بعـضی از مـاده -3

.د شدنافزودن آب، بیشتر مشتعل خواه

:هرگاه سوختگی حاصل گردد: ج

ای که به محلـول پـر اگر سوختگی در اثر آتش سوزی باشد، قسمت آسیب دیده را با پارچه -1

.منگنات آغشته است بپوشانید و از داروهای ضد سوختگی برای معالجه آن استفاده کنید

کربنـات بـی (جـوش شـیرین % 3سپس با محلول با آب و اگر سوختگی در اثر اسیدها باشد -2

.شوداستفاده سرانجام با داروهای ضدسوختگی . بشویید) سدیم

سپس با محلـول را با آب و ل سوختگی اگر سوختگی مربوط به داروهای سوزآور باشد، مح -3

اسـتفاده در خاتمه بـا داروهـای ضدسـوختگی . جوهر سرکه یا محلول اسید بوریک بشویید % 1

.کنید

دیده را با الکل یا گلیسیرین زیاد شستشو دهیـد اگر سوختگی در اثر برم باشد، محل آسیب -4

.یدو پنبه آغشته به الکل یا گلیسیرین را بر روی زخم قرار ده

11

اگر سوختگی بر اثر تماس با فنل باشد، محلول سوختگی را با الکـل بـشویید، سـپس پمـاد -5

.سوختگی بمالید

اگر سوختگی در اثر تماس دست با جسم داغ باشد، نخـست چنـد دقیقـه آن را در محلـول -6

.سدیم اشباع بگذارید و بعد با اکسید روی و یا پماد سوختگی آنرا چرب کنید بیکربنات

اگر سوختگی در اثر مایعات جوش باشد و منجر به تاول زدن شود، نخـست آن را بـا اسـید -7

.پیکریک بشویید و سپس پماد سوختگی بمالید

شناسایی وسایل آزمایشگاهی

د و در نتیجـه نبرای اینکه به هنگام آزمایش، مواد مورد آزمایش بر روی ظرف اثری نداشته باش

ای از وســایل مقــاومتی اســتفاده کــرد وســایل شیــشهد، بایــاز آلــودگی مــواد جلــوگیری شــود

) سـیلیکات بـور (ها از انواع مخصوص شیـشه هـستند کـه معمـوالً ازجـنس پیـرکس آزمایشگاه

هـای گیرند ولی در هر حال محلول رار می قها های مقاوم، کمتر تحت تاثیر حالل شیشه. هستند

نگام ه( تا آنجا ممکن است دن رو بای از ای . دارندها اثر ها، بر روی این شیشه اسیدی کمتر از قلیا

.محلول را اسیدی کرد) نگهداری محلول به مدت زیاد

از سـوی دیگـر . های پیرکس دارای ضـریب انبـساط و وزن مخـصوص کمتـری هـستند شیشه

.کنند ها بیشتر بوده و رنگ اصلی محتوی خود را نمایان می شفافیت این شیشه

بـرای حـرارت دادن لـوازم . بـا شـعله مـستقیم حـرارت داد دی را نبایا به طور کلی لوازم شیشه

.ای بهتر است میان ظرف و شعله توری سیمی با مرکز نسوز گذاشت شیشه

corningهـایی از جـنس توان از شیشه در موارد خاصی که شعله مستقیم موردنیاز است می

vycor) مقاومت زیادی در برابر گرما ها این نوع شیشه . استفاده کرد ) سیلیس است % 96دارای

12

چنین به طور بـاور نکردنـی در هم. ندستهداشته و همچنین در برابر شک گرمایی بسیار مقاوم

.های گوناگون مقاوم است ، آب و محلول) اسیدبجز فلوریدریک(ها برابر اسید

: ها سرو کار دارید، عبارتند از لوازم معمولی آزمایشگاه شیمی عمومی که با آن

Wash bottle آبفشان Conical Flask – Erlenmeyer ارلن مایر

Graduated Cylinder استوانه مدرج Water Jar باریل Flask بالن

Graduated Flask بالن ژوژه Beaker بشر

Burette بورتPipette پت پی

Desecrator دسیکاتور Adapters های تعدیل لوله- رابط

Watch Glass شیشه ساعت Dropper قطره چکان

Funnel قیف Separator funnel قیف جدا کننده

Googh funnel قیف گوچ Gas wash bottle گاز شور

Test tube لوله آزمایش U-tube شکلUلوله Condenser مبرد

Stirring rod میله بهم زن وسایل چینی Crucible porcelain بوته چینی Buchner funnel قیف بوخنر

Evaporating dish کپسول چینی Casserole کپسول چینی دسته دار

) چوبی-آهنی(وسایل متفرقه

13

Spatula اسپاتول Support stand پایه

Funnel support پایه قیف Test tube support جای لوله آزمایش

Laboratory Jack جک آزمایشگاه Bunsen burner چراغ بونسن

Fisher burner راغ فیشرچ Ring With clamp حلقه گیره دار

Triangle سه گوش Tripod سه پایه

Clamp گیرهClamp holder ) بست-نوا(گیره پایه Tong crucible گیره بوته

Test – tube clamp گیره لوله آزمایشTubing clamp گیره لوله الستیکی

وسایل آزمایشگاهی

و ارلن خالارلن مایر: 6 شکل بشر : 5شکل

)مزور (استوانه مدرج: 8شکل ) بوخنر(قیف ساده و خال : 7شکل

14

ن ژوژهبال: 10شکل دسیکاتور : 9 شکل

یا دکانتورهای جدا کننده قیف: 12 شکل سه دهانه های بالن: 11شکل

های چهار دهانه و گالبی شکل با لوله کناری بالن: 14های دو دهانه و گالبی شکل شکل بالن: 13شکل

های گالبی شکل با دو و سه دهانه بالن: 16 شکل دهانه یکهای بالن: 15شکل

15

لوله آزمایش مخصوص دستگاه سانتریفوژ: 18لوله آزمایش شکل : 17شکل

ه آزمایش مدرجلول: 21باریل شکل : 20آبفشان شکل : 19 شکل

بورت: 24 شکل شکل Uلوله : 23گاز شوی شکل : 22 شکل

کپسول چینی : 27هاون چینی شکل : 26بوته چینی و درب آن شکل : 25 شکل

16

دار پت حباب پی: 31 شکل قطره چکان : 30شکل بورت اتوماتیک: 29پت شکل پی: 28شکل

مبردهای مارپیچی: 33شکل خرطوم خال : 32شکل

گیره پنجه پالستیکی : 36مبردهای مارپیچی شکل : 35ستون تقطیر شکل : 34شکل

17

گیره لوله آزمایش: 40 شکل گیره حلقه دار : 39گیره لوله الستیکی شکل : 38گیره کپسول شکل : 37شکل

نوا:43 شکل نسوزمثلث: 42اسپاتول شکل : 41شکل

گیره پایه: 45گیره بالن : 44شکل

جای لوله آزمایش: 47شیشه ساعت شکل : 46 شکل

هیپا: 50لوله شوی شکل : 49چراغ گاز شکل :48 شکل

18

جای قیف: 52گیره بورت شکل : 51 شکل

جک : 54پنبه سوراخ کن شکل چوب: 53 شکل

بشر: 1

از این . کوچکی درانتها دارند ) ناودان(رهای مناسب و دلخواه، بشرهایی هستند که بر آمدگی بش

.های زیر استفاده کرد توان به منظور نوع بشر می

.ای ریختن مایعات بسیار مناسب استبر -

ای بـه هنگـام پوشـاندن جای بسیار مناسبی برای گذاشتن بهم زن شیـشه ) ناودان(برآمدگی -

. استدهانه بشر

19

جای خروج مناسبی برای بخارات و گازهای فرار حاصل بـه هنگـام تبخیـر ) ناودان(برآمدگی -

.است

های بسیار مفید بشر از اندازه. اندازه بشر را بایستی متناسب با حجم مایع موجود در آن برگزید cc 250 الی cc 6005شکل (است(.

ارلن مایر : 2

از آن جملـه بـرای بهـم زدن، . کاربرد زیادی دارنـد cc 500- cc200ارلن مایرهایی با گنجایش

)6شکل (.رود تر در تیتراسیون بکار می و از همه مهم... حرارت دادن و

قیف: 3

سانتی متر بیشتر مـورد 9و ، 7، 5/5ها با قطر دهانه قیف. داشته باشند 60 انحناء دهای بای قیف

در ایـن (دن بـورت ، ریخـتن جامـدات بـه بـالن ژوژه از قیف برای پر کر . گیرند استفاده قرار می

و صاف کردن اسـتفاده ) تر داشته باشد صورت بهتر است قیف دهانه بزرگتر و لوله خروجی کوتاه

.)7شکل (کنند می

یا مزوراستوانه مدرج:4

درجه بندی استوانه مـدرج . وجود دارد cc 2000 الیcc2های گوناگون از استوانه مدرج در اندازه

تـوان بـرای رو از اسـتوانه مـدرج نمـی از این . زیاد دقیق نیست، زیرا سطح باالیی آن گشاد است

ـ رود اسـتوانه کـار مـی ه کارهای دقیق استفاده کرد و تنها برای برداشتن حجم تقریبی محلول ب

.)8شکل () آن درجه بندی ریز ندارد10/1تا (مدرج معموال از ته آن تا اولین درجه بندی

20

های هم زن یله م:5

د هـر دو نشو و به درازای مناسب بریده می میلیمتر 3-5هایی به قطر های هم زن از شیشه میله

مناسب با انـدازه ددرازای هم زن بای . انتهای آنرا بایستی روی چراغ گاز گرفت تا کامال گرد شود

. ز لبـه بـشر باشـد سانتی متر بلنـدتر ا 5 حدود دو شکل ظرف مورد نظر باشد،مثال برای بشر بای

رسـوب جدا کردن کنند و از این برای شستن و گاهی انتهای میله را مجهز به لوله الستیکی می

.کنند استفاده می

دسیکاتور: 6

رود دسیکاتور یک ظرف سر بسته ای است که برای نگهداری اجسام در اتمسفر خشک بکار می

کلریـد بـی آب، کلسیم مانند ) کننده خشک(در ته دسیکاتور مواد جاذب الرطوبه ). 20قسمت(

.)9شکل (می ریزند...سولفات بی آب وکلسیم سیلیکاژل،

لوازم اندازه گیری حجمی

ـ ای برای تعیین حجم محلول لوازم حجم سنجی شیشه رود برخـی از کـار مـی ه ها و یا مایعات ب

هـای ویـژه ای دیـده های مدرج، نشانه روی این ظرف. ای در کارخانه مدرج شده اند لوازم شیشه

. شـود دیـده مـی to deliver ) مخفـف ( TDها عالمـت گاهی روی این گونه ظرف. شود می

مایع یا د نه آن حجم دار از دهد که محلول یا مایع خارج شده پت یا بورت که نشان می مانند پی

.محلول موجود در ظرف

21

دهـد کـه حجـم ن مـی نـشا TC. شود دیده می) to containمخفف (TCگاهی نیز عالمت

توجـه د بایـ . از آن محلول موجود در ظرف برابر مقدار نوشته شده است نـه حجـم خـارج شـده

به اطراف ظرف و مرطوب شدن آن، حجم مایع موجـود بـا چسبیدن محلول داشت که به سبب

.حجم مایع خارح یکسان نیست

.گویند را بالن ژوژه می حجم معینی بالن ژوژهباهایی ظرف

نیـز بـه ºC20 و ظرفیت کل آن معمـوال نوشـت TCهای مدرج عالوه بر عالمت ظرف بر روی

درجه بنـدی ºC20 دهد که ظرف مورد استفاده در این درجه حرارت نشان می . خورد چشم می

.شده است

رو حجمی کند، از این ای با تغییر درجه حرارت اندکی تغییر می های شیشه گنجایش تمام ظرف

.درست است ºC20 است تنها درته شدهنوشکه روی شیشه

.مقدار تغییر گنجایش دراثر درجه حرارت، به اندازه ظرف و جنس شیشه بستگی دارد

بـه ºC20 از جنس سیلیس در اثر باال رفـتن درجـه حـرارت از CC100برای نمونه یک بالن

ºC27 حجم آنها تنهاCC2/0 ت ضـریب سـیلیکا بـور هـایی از جـنس شیـشه . یابد می شفزیا

.انبساط حرارتی بسیار کمی دارند

های استاندارد استفاده از بالن ژوژه برای تهیه محلول

ین منظـور رای ا د ب کروزن معینی از جسم را با دقت وزن د برای تهیه یک محلول استاندارد بای

بریزیـد ) یا شیشه توزین (جسم موردنظر را در شیشه ساعت . را وزن کنید نخست شیشه ساعت

.استتفاوت وزن دو توزین متوالی، نشانگر وزن جسم . دوباره وزن کنیدو

:ر در حالل زود حل شودظن هرگاه جسم مورد-1

22

بالن منتقل به دقت جسم جامد را توسط قیف ه ب. قیف کوچکی را در دهانه بالن ژووژه بگذارید

با حالل بشوئید و از سپس جداره قیف را . را با حالل بشوئید) شیشه توزین(شیشه ساعت . کنید

در بالن بریزد و آن قدر به هم بزنیـد تـا را دقت کنید که تمام حالل مصرفی .روی بالن بردارید

.حل شود

: هرگاه جسم موردنظر به سختی در حالل حل شود-2

شیـشه جـسم جامـد را را کـه روی . بشر کوچک استفاده شـود در این حالت بهتر است از یک

را بـشویید مقدار کمی از حالل را به دقت روی شیشه در بشر بریزید و با اید کردهساعت توزین

و ای تمیزی نمونه را خرد کنید هم زن شیشه تا ماده جامد روی آن باقی نمانده باشد سپس با

تا دو سوم گنجایش بالن را با سپس. به بالن منتقل کنید و حل ان را حاللمقدار بیشتری از با

. بزنید تا محلول یکنواخت شودحالل پر کنید، بهم

متـر سانتی 2در هر دو حالت، سرانجام آنقدر حالل بیفزائید تا قوس پایینی حالل از خط نشانه

بدر. درب بالن ژوژه را چندین بار سر و ته کنید تا محلول یکنواخـت شـود . فاصله داشته باشد

.شده در محلول، خارج شودهای هوای حل اندکی صبر کنید تا حباب. بالن ژوژه را بردارید

. دقیقه صبر کنید تا محلول به درجه حـرارت آزمایـشگاه برسـد 15 بالن ژوه را بگذارید و بدر

سپس قطره قطره حالل بیفزائید تا قوس پایینی محلول به خط نشانه بالن مماس شود بار دیگر،

خت شـود ایـن تنهـا راه ا بار سر و ته کنید تا محلول یکنو در بالن ژوژه را محکم کرده و چندین

درجـه حـرارت آزمایـشگاه را در . باشـد تهیه یک محلول یکنواخت بدون هدر رفتن محلول مـی

برای هـر درجـه % 02/0ضریب انبساط آب در حدود . مرحله رقیق نمودن نهایی یادداشت کنید

هرگـاه درجـه حـرارت . بـاالیی هـستند هـا دارای ضـریب و بسیاری از حالل باشد سانتیگراد می

23

در مورد . (آزمایشگاه متفاوت از درجه حرارت محلول باشد، بایستی تغییر حجم را تصحیح نمود

).تصحیح حجم با مربی خود مشورت کنید

روش درست کردن محلول : 55 شکل

پت پیاروش کار ب

ـ ن را کنید و آ جداره خارجی آن را با کاغذ صافی خشک پت بعد از اطمینان از تمیزی پی -1 اب

.سپس کامالً خالی کنید. شستشو دهید محلول مورد استفاده میلی لیتر 4 الی 3

ست شـاید خبه خود استفاده کنید ن اپت از انگشت سب برای نگهداری و کنترل محلول در پی -2

اگر . های دیگر است تر از انگشت که ساده انگشت از ایناستفاده برایتان کمی مشکل باشد ولی با

گشت سبابه خود را جای نرآورده و ا د پت پرکن را کنید بالفاصله پی پت پر کن استفاده می از پی

.آن بگذارید

24

نـه (پت را تا باالی خط نشانه پر کنید و سپس با تکان دادن انگشت سبابه قوس پـائینی پی -3

.مماس کنید) یا خط نشانه(محلول را بر خط صفر ) باالیی

پت کردن پیپر: 56شکل

بعـد از . نید تا تمام محلول خـارج شـود کارلن مایر بچسبانید و صبر داخلی پت را به جداره پی

پـت بـاقی بعد از این مدت محلـولی کـه در پـی . ثانیه صبر کنید 15خارج شدن آخرین قطره،

.ماند، نباید وارد ارلن شود می

روش کار با بورت

محلـول مـوردنظر میلـی لیتـر از 4 الی 3با یکبار بورت را پس از اطمینان از تمیزی بورت، -1

.دیشستشو ده

25

سپس با باز کردن شیر بورت، قوس پایینی محلول را بر . بورت را تا باالی خط صفر پر کنید -2

. خط صفر مماس کنید

محلـول از بـورت خـارج شـود بعـد از cc 2/0 در موقع کار با بورت سعی کنید در هر ثانیه -3

. ثانیه صبر کنید و سپس بورت را بخوانید15دن آخرین قطره از بورت خارج ش

است که با دست چپ شیر بورت را گرفته و بـه پـایین گونه روش کار درست با بورت این -4

یـا (و با دست راست ارلن را زیر بـورت گرفتـه بهـم بزنیـد ) اگر راست دست هستید (بچرخانید

یابید که رایتان کمی مشکل است، ولی با اندکی تمرین در می این کار ب مخست انجا ن). بچرخانید

.های دیگر است این روش بهتر و تندتراز روش

اید بورت را کنید که هنوز به نقطه تعادل نرسیده اگر از پایان عمل اطمینان ندارید و فکر می-5

.کند ک میگاهی مقایسه این دو حالت برای سنجش کم. بخوانید و یک قطره دیگر بیفزائید

روش خواندن بورت: 58 شکل روش کار با بورت: 57شکل

ای مدرج مراقبت و تمیز کردن وسایل شیشه

ها بایـد آنجا کردن و تمیز نمودن ای مدرج، وسایل دقیقی هستند که در جابه های شیشه ظرف

گونـه ای مـدرج را حـرارت داد و یـا هـیچ هرگز نباید وسـایل شیـشه . دقت کامل به عمل آورد

26

ظرف را باید خالی کرد و پـس از . ها به مدت زیادی نگهداری کرد محلولی را در این گونه شیشه

ا با پنبه بالفاصله درب بالن ژوژه را بگذارید و دهانه بورت ر . شستن با آب مقطر، آنرا خشک کرد

. نید توسط گرد و خاک هوا آلوده نشودک یر مدت زمانی که از آن استفاده نمبپوشانید تا د

تـرین راه سـاده . هـا اطمینـان حاصـل کنیـد نآای از تمیـزی قبل از استفاده از وسایل شیـشه

هرگـاه بعـد از خـالی . نها به وسیله آب مقطر اسـت آان از تمیزی وسایل، مرطوب نمودن اطمین

ظرف جمع شد، در این صورت سطح آن به اندازه کـافی بـرای های ن، قطرات آب در دیواره شد

.های کمی تمیز نیست آزمایش

مقایسه لوله تمیز با کثیف: 59شکل

سـدیم و محلول غلیظ )شوییفرمایع ظ (ها نتتوان با محلول دترژ ای را می چربی وسایل شیشه

. ب مقطر بـشوئید آسپس با آب شیر و سرانجام با . درتمیز ک ) درصد 10در حدود (هیدروکسید

ب کشیدن تمیز نشد در آهیدروکسید و محلول نت،دترژز شستن با هرگاه ظرف موردنظر پس ا

آب CC 20دی کرومـات را در سدیم یا پتاسیم گرم 10(لفوکرومیک واین صورت از محلول س

20(اسـید کرومیـک ا از محلول و ی ) اسید غلیظ به آن بیفزائید کسولفوری CC 10. حل کنید

بیفزائیـد تـا محلـول اشـباع ظیاسـید غلـ سولفوریک cc 30گرم دی کرومات پتاسیم یا سدیم

استفاده ) روز به همان حالت بگذارید و سپس دکانته کنید محلول را شبانه . دست آید ه ای ب شده

27

ماسـی بـا ترگاه ه. دنبر می و تمام مواد آلی را از میان ندستهها بسیار خورنده این محلول . کنید

در صورت تماس، فوراً لباس یا بـدنتان را بـا . زاندوس ت می دشه لباس و یا بدنتان داشته باشد، ب

.استفاده کنیدها را تنها زیر نظر مربی این محلول. بی کربنات شستشو دهید سدیمب زیاد وآ

ccهیدروکـسید در سـدیم گـرم 10پرمنگنات و پتاسیم گرم 10(از محلول پرمنگنات قلیایی

بایستی توجه داشت که از . ای استفاده کرد توان برای پاک کردن وسایل شیشه نیز می ) آب 100

.شود محلول جوشان این پاک کننده استفاده می

پت تمیز کردن بورت و پی

داخل محلول فرو هبورت را به طور وارون . بشری را از محلول جوشان پرمنگنات قلیایی پر کنید

شیر بورت را ببندید تا محلـول در . ر الستیکی محلول را داخل بورت بکشید آبه وسیله پو . ببرید

خالی کنید و بورت را با آب مقطر بشوئید آن را سپس . بگذارید تا محلول سرد شود . بورت بماند

کلریـدریک روی شیشه ظاهر شود، در این صورت نخـست بـا 2MnOای رنگ هاله قهوه هرگاه

هکه آیا بورت کامالً تمیز شد برای اطمینان از این . ن را بشویید آ و سپس با آب مقطر M1اسید

ن آای در گونه سیاهی یا لکـه یچهاست یا نه باید بعد از خالی کردن آب مقطر موجود در بورت،

.در غیر این صورت باید فرآیندشستشو را دوباره تکرار کنید. دیده نشود

بـدین منظـور نخـست واشـر . باید شـیر بـورت را روغـن کـاری کـرد بعد از تمیز کردن بورت،

.الستیکی و شیر بورت را در بیاورید

. نیـد چـرب ک ) شـود معموالً از روغن سیلیکون استفاده می (شیر بورت را با الیه نازکی از روغن

شیر بورت را در جای خود قرار دهید و واشر الستیکی را وصل کنید و بپیچانید تا تمـام سـطح

.ن یکنواخت چرب شودآ

28

روش تمیز کردن شیر بورت و روغن کاری آن: 60شکل

پت حتماً از پوار استفاده کنید برای پر نمودن پی .شستشو دهید بورت مانند پت را نیز باید پی

.و هرگز با دهان مک نزنید

روش تمیز کردن بورت با محلول پاک : 62 شکل پت روش تمیز کردن پی: 61شکل

کننده

29

1آزمایش

قانون بقاء جرم

تئوری

گوناگون دریافت که در یک واکنش شـیمیایی جـرم های نتوان الوازیه، ضمن آزمایش آ 1780در سال

این نتیجه منجر به کشف یکـی از مهمتـرین . الت برابر است کل مواد واکنش دهنده با جرم کل محصو

.قوانین شیمیایی یعنی قانون بقای جرم شد

و ترکیبـی یروند بلکه از شـکل آیند و نه از بین می وجود میهنه ب ها در طی یک واکنش شیمیایی اتم

مانـد یی ثابـت مـی بنابراین جرم مواد در طی یک واکنش شیمیا. وند به شکل و ترکیب دیگر تبدیل می

. که به قانون بقای جرم معروف است

کننـد زیـرا قانون بقای جرم را امروزه تعمیم داده و آن را به صورت قانون بقای جرم و انرژی بیان مـی

ای به کار های شیمیایی معمولی صادق است و در مورد تبدیالت هسته قانون بقای جرم تنها در واکنش

صورت و یا انرژی به جرم، ای به دلیل تبدیل مقداری جرم به انرژی ت هسته یالددر تب . شود گرفته نمی

تغییرات انرژی در واکنشهای معمولی نیز ممکن است در اثر تغییـر . کلی قانون بقا را باید به کار گرفت

.اندازه گرفت آزمایش ن است که بتوان از طریقآجرم باشد ولی این گونه تغییرات جرم بسیار کمتر از

صـحت قـانون ،طی انجام چند مرحله واکنش شیمیایی روی مقدار معینی از مـس ما آزمایش ر این د

در این مراحل مس توزین شـده بـه ترتیـب بـه در این مراحل دهیم بقای جرم را مورد بررسی قرار می

مس نیترات، مس کربنات، مس کلرید، مس هیدرواکسید، مس اکسید، و مس سولفات تبدیل کـرده و

. کنـیم ام در یک واکنش شیمیایی با استفاده از پودر روی یا آلومینیوم مس اولیه را بازیـابی مـی سرانج

بـدیهی . مس به دست آمده تایید کننده قانون بقای جـرم خواهـد بـود و مساوی بودن وزن مس اولیه

.گرفتنظر در را باید آزمایش است که در این آزمایشات خطاهای موجود در طی هر مرحله از

30

مواد موردنیاز وسایل موردنیاز

ml 250بشر

250ارلن مایر

ml10پی پت

شیشه ساعت

کاغذ صافی

ای قیف شیشه

ولتاسپا

ای مزن شیشهه

کاتوریس د

پوآر

ترازو

چراغ گاز بونزن

پودر مس

موالر6 نیتریک اسید

نیتریک اسید رقیق

اشباعسدیم کربنات

موالر6سدیم هیدروکسید

هیدروکسید رقیقسدیم

موالر5/0ریک اسید د کلری

موالر3 سولفوریک اسید

سولفوریک اسید رقیق

پودر روی

:روش کار

:جلسه اول

یـک بـشر درشما گذاشـته، سی که مسئول آزمایشگاه در اختیار پودر م : تهیه مس نیترات از مس -1

و به وسیله موالر به آن بیفزایید 6سید لیتر نیتریک ا میلی 5سپس در زیر هود . یدبریزلیتر میلی 250

31

هـا آناز تـنفس گازهـای متـصاعد شـده بـه دلیـل سـمیت زیـاد . را بپوشانید دهانه آن ساعت شیشه

.بپرهیزید

اضـافی اسـید محلول مس نیترات تهیه شده مقداری نیتریـک : تبدیل مس نیترات به مس کربنات -2

شوند بنابراین الزم اسـت کـه اسـید اضـافی را پـیش از ها به وسیله اسید تجزیه می دارد چون کربنات

شده مس نیترات قطره قطـره دبرای این منظور به محلول سر . اضافه کردن سدیم کربنات خنثی کنید

اگـر زنیـد ب اضافه کنید چنانچه رسـوبی تـشکیل شـد محلـول را هـم محلول رقیق سدیم هیدروکسید

آنقدر ادامه دهید تا رسوب بسیار کمی تشکیل شده اضافه کردن سدیم هیدروکسید را . رسوب حل شد

.تواند باشد این رسوب چه ترکیبی می. و ثابت بماند

توجـه کنیـد کـه . ن قطره قطره نیتریک اسید رقیق اضافه کنید تا رسوب دوباره حل شود آ سپس به

.اسید زیادی نریزید

محلـول بـاال اضـافه کنیـد اضـافه محلول سیر شده سدیم کربنات را قطره قطره با بهم زدن مداوم بـه

واکـنش تـشکیل . بی رنگ تشکیل شده دیگر حل نـشود آکردن سدیم کربنات را ادامه دهید تا رسوب

.رسوب را بنویسید

سپس آنقدر آب مقطر اضافه کنید تا بشر نیمه پر شود محتوی بشر را بهم بزنید و بگذارید رسوب تـه

از دیـواره بـشر قطـره سـدیم کربنـات تا دو ادن محلول یک آنگاه بدون بهم زدن و تکان د . نشین شود

اضافه کنید اگر در پای قطره رسوبی تشکیل نشد و یا محلول باالی رسوب کدر نگردید، واکنش کامـل

لیتر دیگر میلی 2محلول باالی رسوب کدر شد، ر گولی ا . توانید ادامه دهید است و عملیات بعدی را می

دو وبـاره دد و سـپس ونید و بهم بزنید و صبر کنید تا رسوب ته نشین شـ سدیم کربنات به آن اضافه ک

. تا از کامل شدن واکنش مطمئن شویدقطره سدیم کربنات اضافه کنید

ط مس کربنات را بـا اسـتفاده وماده کنید، آنگاه مخل آپس از کامل شدن واکنش وسایل صاف کردن را

) رود پر نکنید زیرا مقداری از رسـوب بـه هـدر مـی هیچ گاه کاغذ صافی را (از کاغذ صافی، صاف کنید

32

کـه رسـوب کـامالً عـاری از سپس رسوب را با مقادیر کم آب مقطر چند بار بشویید تا مطمئن شوید

رسوب را برای جلسه بعد نگـه داریـد و محلـول . رنگ رسوب حاصل را یادداشت کنید . مواد دیگر است

.توانید دور بریزید زیر صافی را می

: دومجلسه

هـا توسـط اسـید تجزیـه همان طور کـه گفتـه شـد، کربنـات : تبدیل مس کربنات به مس کلرید -3

.ک اسید به مس کلرید تبدیل کنیدیتوانید مس کربنات را توسط هیدروکلر شوند، بنابراین می می

بـا واز روی کاغذ صافی خارج کنید رسوب مس کربنات تهیه شده در جلسه قبل را به وسیله اسپاتول

که تا حد امکان رسوب را به وسیله اسـپاتول بـه داخـل پس از این . انتقال دهید داخل ارلن احتیاط به

سـپس بـا . دیـ کاغذ صافی محتوی رسوب را داخل قیف و سپس روی ارلن قرار ده ،ردیدکنتقل مارلن

انتهـای میلـه نگاه بـا آ موالر، تمام رسوب را حل کنید 5/0اضافه کردن قطره قطره هیدروکلریک اسید

افی را شستشو دهیـد تـا تمـام ذرات مـس صای کاغذ صافی را سوراخ کنید و با کمی آب کاغذ شیشه

ن را آ قیف را بردارید و ارلن را به مالیمت تکان دهیـد و کمـی نیـز .کربنات به داخل ارلن منتقل شود

ل را در ایـن حالـت حرارت دهید تا تمام مس کربنات حل شود و دیگر گازی خارج نشود رنـگ محلـو

.یادداشت کنید

سـاعت قـرار چـسبد روی شیـشه ای را که به آن مـی انتهای میله هم زن را وارد محلول کنید و قطره

، رنگ جامد باقی مانده را که مس لپس از تبخیر حال . مالیمت حرارت دهید تا خشک شود هدهید و ب

.کلرید است یادداشت کنید

اگر ارلـن محتـوی محلـول مـس کلریـد گـرم اسـت بـا آب : اکسید تهیه مس هیدرواکسید و مس -4

ید ن موالر اضافه ک 6هیدرواکسید سدیم نید بعد قطره قطره با تکان دادن ارلن محلول ککشی سرد لوله

تا رسوب آبی تیره تشکیل شود سپس آن قدر آب بریزید تا ارلن نیمه پر شود محتوی ارلـن را بـه هـم

33

کامل شدن واکنش را به روشی که در قسمت دوم ذکر شـد . نشین شود بزنید و صبر کنیدتا رسوب ته

وشـانید و ج دقیقـه ب سـه پس از کامـل شـدن رسـوب، محلـول را . امتحان کنید با سدیم هیدرواکسید

محلـول روی رسـوب را . پس بگذارید رسوب ته نشین شود سرات رنگ رسوب را یادداشت کنید و یتغی

ب مقطـر بـه آن آاید بی رنگ باشد و چنانچه بی رنگ نباشد کمی این محلول ب . با احتیاط خالی کنید

.افزوده و بهم بزنید و پس از ته نشین شدن رسوب، محلول روی رسوب را خالی کنید

مـوالر 3لیتـر محلـول میلی 5به ارلن محتوی مس اکسید : تهیه مس سولفات و بازیابی مس اولیه -5

رسوب آنقدر حرارت دهید تا تمام رسوب حل شود به سولفوریک اسید افزوده و در صورت حل نشدن

ل حاوی مس سولفات اسـت سـپس رنگ محلول توجه کنید و مشاهدات خود را یادداشت کنید، محلو

را چنـد دقیقـه ارلـن قرار دهیـد ارلن اضافه کنید و یک شیشه ساعت روی گرم پودر روی 5/0 به آن

لیتـر میلـی 5نگ آبی محلول از بین برود سپس بـه آن روی میز بگذارید و گاهی آن را تکان دهید تا ر

محلول رقیق سولفوریک اسید اضافه کنید و به آرامی حرارت دهید تا بجوشد و تمام گازهای آن خارج

کاتور ین گذاشته تا خشک شود و سپس آن را در دس ودر این مرحله یک عدد کاغذ صافی را در آ . شود

اید به وسـیله ت آوردهسفی را وزن کنید و مس فلزی را که به دقرار دهید و پس از سرد شدن کاغذ صا

. کاغذ صافی صاف کنید بعد آن را در آون گذاشـته و پـس از خـشک شـدن کاغـذ صـافی، وزن کنیـد

س به دست آمـده موزن . کند اختالف این وزن از وزن کاغذ صافی، وزن مس را برای شما مشخص می

.را به مسئول آزمایشگاه گزارش دهید

: تایجن

:وزن کاغذ صافی

: وزن کاغذ صافی با مس

:دهشیابی وزن مس باز

: وزن اولیه مس

34

: سؤاالت

.هایی را که در هر مرحله اتفاق افتاده است بنویسید کلیه معادالت شیمیایی واکنش-1

.طلق را در مورد وزن مس بنویسید در صد خطای نسبی و م-2

.کنیم قیق اضافه می سولفوریک اسید ر،5چرا در مرحله -3

.ذکر کنید آزمایش عوامل ایجاد کننده خطا را در این-4

35

2آزمایش

)متری کالری (گرماسنجی

:تئوری

انـرژی شـوند، ایـن تغییـرات تغییرات فیزیکی و شیمیایی همیشه باعث تغییر در انرژی سیـستم مـی

گرمایی و در نهایت به صـورت افـزایش و یـا کـاهش در دمـای سیـستم قابـل معموالً به صورت انرژی

یک کـالری . شود متر انجام می گیری این انرژی گرمایی در دستگاهی به نام کالری اندازه. مشاهده است

هایی است که نسبت به تعادل گرما با محیط اطرافش عـایق اسـت یعنـی نـه متر مناسب دارای دیواره

البته این عایق بودن نسبت به گرما به طور . شود شود و نه به آن وارد می رج می ان خ آ انرژی گرمایی از

توانیم نفوذ به داخل یا خارج شدن گرما را به صفر برسـانیم وقت نمی چشود یعنی هی کامل انجام نمی

ر دمای توان فرض بر این گذاشت که تغیی نظر کنیم می که اگر از ورود یا خروج گرما به گرماسنج صرف

ناشی از گرمای واکنش انجام شده در داخل ،نانجام یک واکنش شیمیایی در داخل آ متر در اثر کالری

.گرماسنج خواهد بود

گیری تغییـرات ها هدف، اندازه آندهد که در هایی را تشکیل می ایش گرماسنجی در شیمی اساس آزم

هـا یـا فرآینـدها بعضی از ایـن آزمـایش .نش شیمیایی و یا یک فرآیند شیمیایی است کآنتالپی یک وا

تـر از های گرمـاگیر سـطح انـرژی مـواد اولیـه پـایین در واکنش .ندهست گرماده و بعضی دیگر گرماگیر

.های گرماده سطح انرژی مواد اولیه از محصوالت باالتر است محصوالت است و در واکنش

انحالل هر نمکـی در . سی خواهد شد ل برر نتالپی ناشی از فرآیندهای انحال آتنها تغییر آزمایش در این

اگر عمل انحالل گرماگیر باشد گرمای انحالل عبارتست است از گرمای . ب یا گرماده است یا گرماگیر آ

اگـر عمـل انحـالل گرمـاده . هایی که در شبکه بلورین قرار دارند نیونآها و الزم برای جدا کرن کاتیون

در بیشتر موارد انرژی شـبکه . ها آبپوشی یون ز به دست آمده ا باشد گرمای انحالل عبارتست از گرمای

. خواهد بوددهبلورین کمتر از کل گرمای آبپوشی است بنابراین کل تغییرات گرما

36

رد نیازو ممواد رد نیازوموسایل

متر کالری

)ترمترمو(دماسنج

)مزور(استوانه مدرج

ترازو

پتاسیم نیترات

سدیم هیدروکسید

:رروش کا

. کرددبررسی خواهیقسمت است که فرایندهای گرماگیر و گرماده را دو شاملاین آزمایش

:فرآیندهای گرماگیر: اولقسمت

لیتـر آب مقطـر در میلـی 100 به وسیله استوانه مـدرج :گیری گرمای انحالل پتاسیم نیترات اندازه

. ر دهید و صبر کنید تا تعادل دمایی برقرار شود ن را به دور از هر منبع گرمایی قرا آمتر بریزید و کالری

دمای ( ثابت بماند پس از برقراری تعادل دمایی، دما را یادداشت کنید ه دقیق 2-3تر میعنی دمای ترمو

ثانیـه 20متر بریزید و گاهی به هم بزنید و هر گرم پتاسیم نیترات را به داخل کالری 5سپس ) اولیه

.این دما را یادداشت کنید) دمای ثانویه(بت شود اوقتی که دما ثیک بار دما را بخوانید تا

:فرآیند گرماده: دومقسمت

37

100 مقـدار .استفاده کنید سدیم هیدروکسید این بار از . است اول قسمتمانند هآزمایش این

5شـت دمـای اولیـه، متر بریزید و پس از برقراری تعادل دمایی و یاددا لیتر آب مقطر را در کالری میلی

ثانیه یک بار دما را بخوانیـد تـا 20ید و به هم بزنید و هر بریز متر را در کالری سدیم هیدروکسید گرم

. این دما را یادداشت کنید)دمای ثانویه(وقتی که دما ثابت شود

:نتایج

:م نیتراتپتاسینویه در انحالل ادمای اولیه و ث

:دیم هیدروکسیدس نویه در انحاللادمای اولیه و ث

:محاسبات

آید دست میهگرمای جذب شده برای این انحالل از رابطه زیر ب

A)mt(mQ 2211 ++∆= cc

جرم جـسم حـل m2جرم حالل ، m1 برای انحالل ، گرمای جذب شده توسط سیستم Q که در آن

.متـر اسـت الریظرفیت گرمایی کـ A و ویژه جسم حل شدهگرمایc2 گرمای ویژه حالل، c1، وندهش

گرمای ویژه پتاسیم نیترات برابـر ، cal.deg-1.gr-1 1گرمای ویژه محلول برابر گرمای ویژه آب خالص

cal.deg-1.gr-1 21/0 و گرمای ویژه سدیم هیدرواکسید cal.deg-1.gr-1 48/0 در نظر گرفته شود .

بـا ( گـرم آب اسـت 100رات در م پتاسیم نیتـ ر گ 5 انحالل یمده از رابطه باال، گرما آگرمای به دست

ک مـول یـ مقدار گرمـای انحـالل ). گرم بر مول است101توجه به اینکه وزن مولکولی پتاسیم نیترات

.را بر حسب کیلو کالری محاسبه کنیدم پتاسیم نیترات ر گ1 مقدار گرمای انحالل وپتاسیم نیترات

. پـیش متفـاوت اسـت قسمت المت با خواهد بود فقط ع اولقسمت همانند دوم نیز قسمتمحاسبات

بـر حـسب سـدیم هیدروکـسید گرمـای انحـالل یـک گـرم وسدیم هیدروکسید گرمای انحالل مولی

. محاسبه کنید راکیلوکالری

38

: پرسش

فرآیندهای گرماگیر و گرماده را بررسی کنید و علت گرماگیر و یا گرماده بودن فرآینـد را توضـیح -1

.دهید

؟شود چه عاملی باعث انحالل خودبخودی می در انحالل گرماگیر-2

. آنتالپی انحالل را تعریف کنید-3

را بیان کنید آزمایش عوامل ایجاد کننده خطا در-4

39

3آزمایش کروماتوگرافی

:تئوری

تـوان از یکـدیگر پذیر باشد به راحتی مـی ها در یک حالل حل نآمخلوط دو جسم را که فقط یکی از

توان ها متفاوت باشد می پذیری آن ولی میزان انحالل پذیر، جسم در یک حالل حل اگر هر دو . جدا کرد

. پذیری در دماهای مختلف به روش جز به جز کردن، جـدا کـرد ین میزان انحالل تعیآن دو جسم را با

زدیک باشد، ممکن اسـت دو جـسم کـامالً از یکـدیگر جـدا نکه میزان انحالل پذیری به هم در صورتی

م دیگـر دارد بـه ستوان در آخر جسمی را که مقدار کمتری ناخالصی از ج لی در هر صورت می نشوند و

.دست آورد

ای گیـاهی از ه ست چون اولین بار جهت جداسازی رنگدانه ا کردن رنگها آشکارکروماتوگرافی به معنی

در حال . شد به کار رفت به این نام مشهور 1قبیل کلروفیل توسط یک گیاه شناس روسی به نام تسوت

برای جداسازی ترکیبات بی رنـگ و بلکهحاضر از کروماتوگرافی نه تنها برای جداسازی ترکیبات رنگی

.شود ها نیز استفاده می یون

ن آرود کـه در کروماتوگرافی یک روش فیزیکی برای جدا کردن و خالص سـازی مـواد بـه شـمار مـی

شـود کـه فاز ثابت انتخاب مـی نز دو فاز به عنوا یکی ا . شوند ترکیبات جدا شده میان دو فاز پخش می

فاز ثابـت . فاز دیگر فاز متحرک است که در فاز ثابت در حرکت است . دهد سطح وسیعی را تشکیل می

اء زهای کرومـاتوگرافی اجـ در تمام روش. تواند مایع یا گاز باشد تواند جامد یا مایع و فاز متحرک می می

ها بـر جداسازی. شود یک فاز متحرک از داخل فاز ساکن عبور داده مییک مخلوط به وسیله جریانی از

.اساس اختالف در سرعت حرکت اجزای مختلف از میان فاز ساکن است

Mikhail Tsuett-١

40

هـا بـر دو اصـل اسـتوار بندی کنند ولی تمام این تقسیم بندی می کروماتوگرافی را به چند نوع تقسیم

انـواع . از ثابـت وجـود دارد توگرافی فاز متحـرک و فـ است به این معنی که در تمام انواع مختلف کروما

:روماتوگرافی عبارتند ازکمعمول

.فاز متحرک آن گاز و فاز ثابت آن مایع است: مایع–کروماتوگرافی گاز - 1

.فاز متحرک آن مایع و فاز ثابت آن نیز مایع است: مایع–کروماتوگرافی مایع - 2

. و فاز ثابت آن نیز جامد استفاز متحرک آن گاز: جامد–کروماتوگرافی گاز - 3

.فاز متحرک آن مایع و فاز ثابت آن نیز جامد است: جامد–کروماتوگرافی مایع - 4

شـود بحـث ها به بعد موکول می نواع مختلف دیگری از کروماتوگرافی وجود دارد که بحث در مورد آن ا

جامد است در ایـن جـا –یع کروماتوگرافی روی کاغذ است که از انواع کروماتوگرافی ما آزمایش ایندر

این نوع کروماتوگرافی اولین بار در اواسـط . ز متحرک یک حالل است افاز ثابت کاغذ کروماتوگرافی و ف

فاز . شود یموی یک سطح انجام رگرافی ودر این روش، کرومات . ن نوزدهم برای جداسازی به کار رفت رق

رومـاتوگرافی ک ذ چـون کاغـ کنـد ر مـی از داخل فاز سـاکن عبـو مویینگی تحت تاثیر خاصیت متحرک

ای از محلول کـه اجـزای تواند حالل را در منافذ خود نگهداری کند و در عمل نمونه متخلخل است می

ن باید جدا شوند را به صورت نقطه روی کاغذ کروماتوگرافی قرار داده و سپس لبه کاغـذ را در حـالل آ

ی کاغذ قرار دارند، کمی باالتر از سـطح مـایع قـرار برند به طوری که نقاط نمونه محلول که رو فرو می

خـود رود و به همراه کاغذ باال می ازبه محض خیس شدن کاغذ در اثر خاصیت مویینگی حالل . ندرگی

مختلف نمونه حاللیت متفاوتی را در فاز متحرک دارند و بنابراین بـا ءاجزا. برد مخلوط نمونه را باال می

کنند و در نتیجه این امر سـبب جداسـازی اجـزای نمونـه می ت باال حرک های مختلفی به طرف سرعت

رود و بنـابراین در ای که حاللیت بیشتری در حالل دارد بـا سـرعت بیـشتری بـاال مـی نمونه. گردد می

گیـرد بـه همـین ترتیـب نمونـه بـا حاللیـت کمتـر فاصله بیشتری از سطح مایع داخل ظرف قرار مـی

.اهد بودتر به سطح مایع خو نزدیک

41

گـذاری کـرد و و عالمت صروی کاغذ کروماتوگرافی مشخ بعد از جداسازی حد پیشرفت حالل را باید

اگر ایـن اجـزاء . های شیمیایی یا فیزیکی بر روی کاغذ شناسایی نمود ها را توسط روش اجزاء یا کاتیون

تند و بـرای مـشاهده رنگی باشند بدون هیچ مشکلی قابل مشاهده خواهند بود اما غالباً بـی رنـگ هـس

شـوند و در اثـر ها در سطح کاغذ پاشـیده مـی این معرف . شود های شیمیایی استفاده می ها از معرف نآ

هـای برای شناسـایی ترکیبـات مختلـف از معـرف . نمایند را رنگی می ها ترکیب با اجزای جدا شده، آن

.شود مختلف استفاده می

ی ماورای بنفش مشاهده نمود و برخی از مـواد کـه خاصـیت ها توان با کمک المپ برخی از مواد را می

در یـک سیـستم بـا . ی تابش، قابل شناسایی هستند های آشکار کننده رادیواکتیو دارند توسط دستگاه

توان به وسیله مقـدار ثابـت شکار شدن می آء را پس از زحالل معین، فاز ساکن و در دمای ثابت، هر ج

Rf شود به صورت زیر تعریف می که مشخص کرد: فاصله طی شده توسط نمونه نسبت به خط مبداء

فاصله طی شده توسط حالل نسبت به خط مبداء Rf =

Rf حالل، دما، ضخامت فاز ساکن، رطوبت فاز ساکن ، مقدار معینی است که به نوع کاغذ برای هر جزء

.یا بخار فاز متحرک بستگی دارد آزمایش نجامی نمونه و مقدار اشباع شدن محفظه ا و متحرک، اندازه

خـط (صفر برای لکه یا جزیی است که در همان محل لکه گذاری . کند تغییر می 1 و 0بین Rfمقدار

برای لکه یا جزئی است که همراه حالل حرکت کرده 1باقی مانده و اصالً حرکتی نکرده است و ) مبداء

.گیرد ا بین این دو حد قرار می بقیه اجزRf. و تا خط حالل رسیده است

و یا جدا کردن Co) 2 +( و کبالت Ni)2 +(، نیکل Cu)2+( های مس شناسایی یون آزمایش هدف از این

.استمخلوط این یونها

توان به وسیله رنگ آبی تیـره کمـپلکس کـه در اثـر ترکیـب بـا آمونیـاک را می 2Cu+های وجود یون

متیـل با تشکیل کمپلکس صورتی رنگ در اثر ترکیـب بـا دی 2Ni +یون. شود مشخص کرد تشکیل می

42

در اثر ترکیب با آمونیوم تیوسیانات که ایجـاد Co 2+های یون. آشکار خواهد شد(DMG)گلی اکسیم

.شوند کنند مشخص می ای می رنگ آبی فیروزه

مواد موردنیاز وسایل موردنیاز

ml 500بشر

)کاغذ صافی(کاغذ کروماتوگرافی

مداد, خط کش

لوله مویین

)ورقه آلومینیوم(درپوش برای بشر

ظروف مخصوص اسپری

پوآر

ml 20 و ml 10پی پت

کلریدریک اسید غلیظ

استون

نیترات(II)مس

نیترات (II)نیکل

نیترات (II)کبالت

مونیاک غلیظآ

دی متیل گلی اکسیم

آمونیوم تیوسیانات

:روش کار

500بـرای تهیـه ایـن حـالل در یـک بـشر . رافی را تهیـه کنیـد کرومـاتوگ ) فاز متحـرک (ابتدا حالل

لیتر کلریدریک اسـید غلـیظ میلی 4لیتر آب مقطر بریزید، سپس میلی 2پت، لیتری با کمک پی میلی

محلـول . لیتر استون به محلول فوق بیفزائیـد میلی19پت دیگری، ن اضافه کنید و با استفاده از پی آبه

لومینیوم محکم ببندید و مدتی ساکن قرار دهیـد تـا داخـل بـشر از آ را با ورق را هم زده و دهانه بشر

.بخار حالل اشباع شود و جداسازی بهتر انجام گردد

سانتیمتر انتخاب کنید از عرض 5/8 سانتیمتر و عرض 10مستطیل به طول یک کاغذ صافی به شکل

سـانتیمتر از لبـه 5/1یک خط بـه فاصـله ) ودنویس به کار نبرید خخودکار یا ( کاغذ با استفاده از مداد

.کاغذ صافی را از وسط تا بزنیدسپس . خط مبدا است این خط مشخص کننده. کاغذ رسم کنید

سه محلول شامل

) نیترات(II)مس (2Cu+ شاملمحلول رقیق

43

)نیترات (II)نیکل (2Ni+ محلول رقیق شامل

)نیترات (II)کبالت (2Co+ محلول رقیق شامل

های های مویین تمیز و برای هر محلول به طور جداگانه به فاصله شود که با کمک لوله ا داده می به شم

مساوی یک قطره روی خط مبدا قرار دهید پس از قرار دادن هر قطره صبر کنید تـا لکـه ایجـاد شـده

مـان طـره دیگـری از ه قسـپس . شوار استفاده کنید ستوانید از خشک شود برای تسریع در این امر می

در صورت رقیـق بـودن نمونـه ایـن . خشک شده قرار دهید هکلماده و با کمک همان لوله مویین روی

.ر بیشتر باشدمت میلی2 نمونه نباید از یها قطر لکه پهن شدگیعمل را چند بار تکرار کنید

ها روی کاغذ کروماتوگرافی طرز قرار دادن لکه

دن اثر محلول ها در روی کاغذ، دوباره کاغـذ کرومـاتوگرافی را از وسـط تـا زده و در شپس از خشک

های بشر تماس نداشته باشد و بـا اید طوری قرار دهید که با دیواره که حالل را در آن تهیه کرده بشری

انده به لبـه م سانتیمتر 5/0 منتظر بمانید تا حالل به حدود ورقه آلومینیوم مجدداً دهانه بشر را ببندید

ن حـالل را روی کاغـذ بـا تباالی کاغذ برسد سپس کاغذ کروماتوگرافی را بردارید و آخرین حد باال رفـ

در خاتمه هر نقطه رنگی که ظاهر شد بـا مـداد . مداد عالمت بگذارید و صبر کنید تا کاغذ خشک شود

44

ی خط مبدء را همچنین فاصلهها را تا خط مبدأ و ی مرکز هر یک از لکه و فاصله بکشید خطدور آن را

.لیتر اندازه بگیرید حالل رسیده است توسط خط کش مدرج و با دقت یک میلی تا باالترین نقطه که

در مرحله بعد محلول آمونیاک را در زیر هود قرار داده و کاغذ کرومـاتوگرافی را روی بخـارات آن نگـه

.آیند به رنگ آبی درمی2Cu+های حاوی دارید لکه

روی کاغذ اسـپری ،ظرف مخصوص اسپری از لیتر از محلول دی متیل گلی اکسیم را چند میلی سپس

.شوند به رنگ صورتی بر روی کاغذ ظاهر می2Ni+های حاوی کنید لکه

اسـت خر با استفاده از ظرف مخصوص اسپری دیگری که حاوی محلول آمونیوم تیوسیانات آدر مرحله

ای روی کاغـذ دیـده به رنگ آبـی فیـروزه 2Co+های حاوی نید لکه روی کاغذ کروماتوگرافی اسپری ک

ممکن است رنگ حاصـل ( بکشید خطشوند بهتر است بالفاصله بعد از شناسایی هر یون دور آن را می

. را تا خط مبدأ با خط کش اندازه بگیرید و در جدول ثبـت کنیـد لکه رنگی صله مرکز هر اف) محو شود

Rfاسبه کنیدها را مح هر یک از یون.

:نتایج

:فاصله حرکت حالل از خط مبدأ

Rf نام کاتیون نام شناساگر رنگ لکه پس از افزودن شناساگر ترم فاصله از مبدأ بر حسب میلی

+2Cu

+2Ni

+2Co

:سواالت

1- Rfبه چه عواملی بستگی دارد

دارد؟ چرا؟Rf درجه حرارت چه تاثیری بر -2

45

دارد؟Rfوماتوگرافی چه تاثیری بر روی نوع کاغذ کر-3

های مختلف در کروماتوگرافی چیست؟ علت انتخاب حالل-4

یـد بـاالتر از سـطح حـالل در محفظـه هـای گذاشـته شـده روی کاغـذ کرومـاتوگرافی با چرا لکـه -5

کروماتوگرافی قرار گیرند؟

د؟شخواهد خطایی چه ب موج نتیجه گذاشتن لکه بزرگ از نمونه روی کاغذ کروماتوگرافی -6

46

4آزمایش

ها تهیه محلولهای اند مانند محلول هایی که بر اساس حجم کل محلول تعریف شده برای تهیه محلول :تئوری

در ایـن صـورت . شود استفاده می ) بالن ژوژه (های حجم سنجی معموالً از بالن ... موالر، نرمال و

ه را با استفاده از بشر و حل کردن مـواد جامـد ی محلول، مقدار دقیق ماده حل شوند برای تهیه

زنیـد آن در بشر، در بالن ژوژه بریزید و با دقت در حالی که دایماً محلول را با احتیـاط هـم مـی

ای کـه روی گـردن بـالن مـشخص شـده، برسـد تا سطح محلول به خط نشانه دقدر آب بیفزایی

توجه کنید که در هنگـام تهیـه بته باید ال). ط نشانه بالن گردد برخ مماس انحنای مقعر محلول (

اسیدها باید ابتدا در داخل بالن مقداری آب بریزید سپس مقدار دقیق اسید را به آن افزوده و بـا

.افزودن آب، حجم محلول را تا خط نشانه برسانید

های موردنیاز از مواد تجارتی جامد تهیه محلول

جه به برچسب روی ظرف ایـن مـواد و وزن برای تهیه محلول از مواد جامد تجارتی باتو

مورد نیاز برای تهیه محلول مورد نظر را محاسـبه نمـود و ) گرم(فرمولی مربوطه ابتدا باید وزن

پس از توزین دقیق مقدار محاسبه شده آن را داخل بشر حل کـرده و سـپس داخـل بـالن ژوژه

.ط نشانه رساندریخت و با افزودن آب و به هم زدن مداوم، حجم محلول را تا خ

1/0 میلی لیتر محلول سـود 250با توجه به اطالعات موجود در روی برچسب روش تهیه : مثال

.موالر را شرح دهید

:کنیم ابتدا وزن مورد نیاز را محاسبه می

47

ggg

molg

mLmolmLNaOHg

NaOHNaOH

NaOHNaOH 11.1 90

100140

10001.0 250? =×××=

نیم سـپس ک گرم سود را وزن کرده، آن را در بشر کوچکی با استفاده از آب مقطر حل می 11/1

میلی لیتر ریخته و با استفاده از همان بشر و افـزودن آب 250محتویات بشر را داخل بالن ژوژه

رسانیم تا حدی که انحنای مقعر سطح محلول مماس بـر مقطر حجم محلول را تا خط نشانه می

.خط نشانه موجود در گردن بالن ژوژه شود

یعهای مورد نیاز از مواد تجارتی ما تهیه محلول

برای تهیه محلول از مواد مایع تجارتی، اطالعات موجود در روی برچسب ظرف این مواد

کنیم و با استفاده از این اطالعات حجم مورد نیاز از محلول تجارتی را کـه بـرای را استخراج می

سپس ایـن حجـم را بـه طـور دقیـق بـا . کنیم تهیه محلول مورد نظر احتیاج است، محاسبه می

.رسانیم برداشته و در بالن ژوژه با افزودن آب و یا حالل دیگری به حجم میکمک پی پت

. موالر از استیک اسید تجارتی شرح دهید1روش تهیه یک لیتر محلول استیک اسید : مثال

.توان این اطالعات را استخراج کرد از روی برچسب ظرف استیک اسید می

mol /g 05/60 = وزن مولکولی

دانسیته = mL/g 05/1) گرم وزن دارد05/1ز محلول تجارتی یک میلی لیتر ا(

وزنی-درصد وزنی% = 99) گرم استیک اسید وجود دارد99 گرم از محلول تجارتی 100در (

با استفاده از این اطالعات، حجم استیک اسید تجارتی الزم برای تهیه یک لیتر محلول یک

.کنیم موالر را محاسبه می

محلول محلول

محلول

48

محلول د تجارتی محلول اسیاستیک اسید

محلول

استیک اسیداستیک اسیداستیک اسید

محلول تجارتی

محلول تجارتی

محلول تجارتی

gg

molg

LmolLmL

99100

105.60

111? ×××=

mLg

mL 8.5705.1

1=×

پت داخل بالن ژوژه یک لیتر از محلول تجارتی استیک اسید را به کمک پی میلی8/57

.رسانیم لیتری ریخته و با افزودن آب مقطر حجم کل محلول را به یک لیتر می

مورد نیاز ی محلول اسید تجارتی را محاسبه کرده و سپس حجم توان موالریته البته می

.ی معلوم را برای تهیه محلول مورد نظر محاسبه نمود از این محلول با موالریته

31.17g05.60

mol1g100

g99mL1

g05.1

mL1000mol?

=×××

=

حال با استفاده از فرمول رقیق کردن، . موالر است31/17محلول تجارتی استیک اسید

.کنیم یک لیتر محلول موالر محاسبه میحجم مورد نیاز از این محلول را برای تهیه

)5-18 (M1 V1 = M2 V2

mL8.57V)mL(10001)mL(V31.17 11 =⇒×=×

:یادآوری

بـه . تر تهیه کرد توان از هر محلول غلیظی، محلول رقیق با کمک فرمول رقیق کردن می

. موالر تهیه کرد2ر محلول سود لیت میلی100توان موالر می6عنوان مثال از محلول سود

M1 V1 = M2 V2

استیک اسید

استیک اسید محلول تجارتی استیک اسید

محلول تجارتی

محلول تجارتی

محلول تجارتی محلول تجارتی

49

mL3.336

200V1002V6 11 ==⇒×=×

لیتری ریخته و با آب مقطر به میلی 100 موالر را در بالن ژوژه 6لیتر از محلول سود میلی 3/33

.شود موالر تهیه می2رسانیم بدین ترتیب محلول سود حجم می

مواد موردنیاز وسایل موردنیاز

ml 10پی پت

100 یا ml 50 بالن ژوژه

کلریدریک اسید غلیظ

:روش آزمایش

هـای هـای کلریـدریک اسـید بـا غلظـت میلی لیتری محلول 100 یا 50با استفاده از بالن ژوژه

.آهنگی مسئول آزمایشگاه تهیه کنید متفاوت را با هم

50

6 و 5آزمایش تیتراسیون اسید و باز

:تئوری

تیتراسیون عبارتست از : توان گفت لفی ارائه شده است در تعریف اولیه می برای تیتراسیون تعاریف مخت

در بیان دیگر که بر اساس خنثی شـدن اسـت . برابر کردن یک محلول با محلول دیگر از نظر شیمیایی

بـا . خنثی شدن یعنی از بین رفتن اثر بازها توسط اسیدها و بالعکس :شود که به این صورت تعریف می

ه و غلظـت تـ نکه موالریته محلول اسید یا باز معلوم باشد، موالری آشرط ه ب نل خنثی شد استفاده ازعم

اسـید و قلیـا (ایـن عمـل را تیتراسـیون . تـوان بـه دسـت آورد را می ی مجهول اسیدها یا بازهامحلول

. گویند که حتماً باید در مجاورت یک معرف صورت گیرد) سنجی

تجزیـه کمـی مبتنـی بـر سـنجش حجـم را روش حجـم که توان گفت تر می جامعکامل و در تعریف

گیـری کمـی در هـای انـدازه تـرین روش تـرین و متـداول نامنـد کـه از مهـم سنجی یا تیتراسیون مـی

هـای رسـوبی، نای چهـار نـوع واکـنش بـه نـام بتوان بر م تیتراسیون را می. استهای شیمی آزمایشگاه

.بندی کرد و کاهش طبقه اکسایش ،) باز–اسید (کمپلکسومتری، خنثی شدن

گـر، تیترکننده، واکـنش (با افزایش تدریجی یک محلول ) ها تیتراسیون(های تیترسنجی گیری در اندازه

تا هنگامی که یک تغییر فیزیکی قابل مشاهده در معرف توسط ) تیتر شونده (به محلول دیگر ) تیترانت

) آنالیـت، مجهـول (توان به تعیین غلظت و مقدار یک گونه می) نقطه پایانی (آزمایش کننده دیده شود

ایـن محلـول را . های واکنش بایـد غلظـت مشخـصی داشـته باشـد بدون شک یکی از محلول . پرداخت

های های استاندارد اولیه و محلول های استاندارد در دو گروه محلول محلول. گویند محلول استاندارد می

.گیرند استاندارد ثانویه قرار می

محلول استاندارد محلولی است که در مقابل عوامل و مواد آزمایشگاه حساس نباشـد و واکـنش انجـام

نداشتن آب تبلور، حساس نبودن به رطوبـت ،خلوص باال، پایداری زیاد در صد ،ملکولی باال وزن ،ندهد

51

از سایر خـصوصیات ایـن )طور معمول در آب به(، قیمت مناسب، در دسترس بودن و حاللیت باال هوا

طور مستقیم و از روی محاسـبه جـرم و اولیه به یک محلول استاندارد لظت غ . است ها محلول مواد و

یا مـوادی کـه ها محلول به .گردد میمقدار ماده اولیه حل شده در حجم مشخص از حالل تعیین

گویند کـه بـرای تعیـین دقیـق غلظـت مـواد و یـا مشخصات فوق را داشته باشند استاندارد اولیه می

بدیهی است که هر اندازه در تهیه محلول استاندار دقت شود نتایج به . ندور ی دیگر به کار می ها محلول

ی جدیدی تهیه کـرد و ها محلول شرایط الزم است که در بعضی . مده دقت خوبی خواهد داشت آدست

ـ مـده کـه آمحلول جدید بـه دسـت . اندارد نمود ی استاندارد اولیه، است ها محلولها را از روی آن ن آه ب

محلول استاندارد . رود یی دیگر به کار م ها محلولگویند برای تعیین غلظت محلول استاندارد ثانوی می

:استیات ذیل آل دارای خصوص ایده ثانویه

.ز تهیه ثابت باقی بمانداها پس ها و یا سال غلظت آن برای ماه -1

واکنش آن با ماده مورد تجزیه سریع باشد -2

استاندارد و ماده مورد تجزیه تقریباً کامل باشد تا نقطه پایـانی واکـنش بـه طـور ماده واکنش بین -3

.رضایت بخش مشاهده شود

یین چنان باشد که بتوان توسط یک معادله شیمیا آرد تجزیه استاندارد و ماده مو ماده واکنش بین -4

های توان مستقیماً بر اساس داده زنه آن را بیان کرد در غیر این صورت وزن ماده مورد تجزیه را نمی موا

هـای جنبـی بـین مـاده شـیمیایی کند که واکنش ایجاد میحجمی حاصله محاسبه نمود چنین نیازی

.ول وجود نداشته باشدلیا سایر اجزای سازنده محاستاندار و ماده مجهول و

روشی برای تشخیص نقطه هم ارزی بین استاندار و ماده مورد تجزیه وجود داشته باشد یعنی یـک -5

.ضایت بخش نیاز استرطه پایانی قن

در حقیقت موقعیت ایـن نقطـه را فقـط بـر . نقطه هم ارزی در یک تیتراسیون یک مفهوم نظری است

این تغییـرات در نقطـه . توان حدس زد ا نقطه هم ارزی است می اساس تغییرات فیزیکی که در رابطه ب

52

هایی وجود دارد که مربوط به نارسایی تغییرات فیزیکـی بین این دو نقطه تفاوت . دشو پایانی آشکار می

. خطای تیتراسیون نیز محصول این عوامل اسـت . و محدودیت توانایی ما در مشاهده این تغییرات است

استفاده از یک ماده شیمیایی است کـه در نزدیکـی نقطـه هـم ن نقطه پایانی روش معمولی برای تعیی

شناساگرها اسیدها یـا بازهـای ضـعیفی . نامند ای را شناساگر می چنین ماده . دهد ارزی، تغییر رنگ می

.های متفاوتی دارند ها رنگ نآهستند که فرم اسیدی و بازی

دهنـد های مختلفی از خود نشان می اند رنگ در آن حل شده محیطی که pHبرخی از مواد باتوجه به

توان به عنوان معرف برای تشخیص اسیدی و بازی بودن محیط و همچنین تعیین نقطه این مواد را می

بـاز مـورد اسـتفاده قـرار داد کـه بـه نـام -اسـید ) تیتراسـیون (های تیتر سنجی گیری پایانی در اندازه

ها خود اسیدها یا بازهای ضـعیفی هـستند این معرف . شوند ز شناخته می با -های شیمیایی اسید معرف

.نمایند های متفاوتی ایجاد می که در اثر تفکیک و یا تجمع ساختار آنها تغییر کرده و رنگ

های اسید و باز فنل فتـالئین اسـت کـه در محـیط اسـیدی های مناسب برای تیتراسیون یکی از معرف

.ارغوانی استرنگ و در محیط قلیایی بی

مواد مورنیاز وسایل موردنیاز

ml 25بورت

گیره بورتو پایه

ml 250ارلن مایر

ml 10پت ژوژه پی

M1/0 روژن فتاالتدهیم سیاپت

سدیم هیدروکسید

معرف فنل فتالئین

اسید مجهولکلریک

:)تهیه محلول سدیم هیدروکسید و استاندارد کردن آن (5روش آزمایش شماره

جـذب رطوبـت . باز اسـت –های اسید ترین باز مورد استفاده در تیتراسیون سدیم هیدروکسید متداول

شـوند تـا ایـن مـاده ترین عواملی هـستند کـه موجـب مـی سریع از محیط و مسئله خلوص آن از مهم

53

. اولیه محسوب نشده و پس از تهیه، غلظت دقیق آن باید با استاندارد کردن مـشخص گـردد استاندارد

که خاصیت یک اسید تک ظرفیتـی را دارد مـاده اسـتاندارد اولیـه (KHP)پتاسیم هیدروژن فتاالت

.مورد استفاده برای تعیین غلظت محلول سدیم هیدروکسید است

(KHP)پتاسیم هیدروژن فتاالت

:روش آزمایش

الزم به یادآوری است پـس . ( موالر تهیه کنید 1/0 میلی لیتر محلول سدیم هیدروکسید با غلظت 100

لیتری منتقل کنید و با افزایش حـدود میلی100 یا 50از محاسبه، مقدار سدیم هیدروکسید را به بشر

محلول را در . ای سدیم هیدروکسید جامد را حل کنید لیتر آب مقطر و با کمک همزن شیشه میلی 30

های کم از آب مقطر شستشو داده و به بالن لیتری بریزید و بشر را چندبار با حجم میلی 100بالن ژوژه

بالن را . بالن را تا خط نشانه با آب مقطر به حجم رسانده و در پوش آن را قرار دهید . ژوژه منتقل کنید

).چند بار سر و ته کنید تا محلول همگن بدست آید

هیـد سـپس د ایـد کـر که تهیه کـرده سدیم هیدروکسیدی ب مقطر و بعد با محلول آابتدا با بورت را

دقت کنیـد کـه حبـاب هـوا در شـیر بـورت . داخل بورت محلول سود بریزید و روی صفر تنظیم کنید

.ر صورت وجود حباب ، شیر بورت را باز کنید تا حباب هوا خارج شودد. نباشد

تمیز مایر ژوژه به یک ارلن را به کمک پیM1/0یم هیدروژن فتاالت پتاس از محلول میلی لیتر 10

به این محلول معرف فنل فتالئین قطره3 تا 2 و قطرمیلی لیتر آب م 15 تا 10کرده و حدودمنتقل

.اضافه کنید

54

بگذارید تا تغییر رنگ محلول را بهتر آنهید و یک قطعه کاغذ سفید زیر رلن را زیر بورت قرار دا

دهید با ضمن اینکه ارلن را توسط دست راست و به طور آهسته حرکت دورانی می. ص دهیدتشخی

سدیم هیدروکسید به محلول پتاسیم هیدروژن طره قطره محلول دست چپ شیر بورت را باز کنید تا ق

حجم ادامه دهید سپس رنگ صورتی کم رنگیبه وجود آمدند را تا وافزایش س. اضافه شودفتاالت

در موقع خواندن بورت چشم باید در امتداد سطح .وی بورت بخوانیدر مصرفی را از دیم هیدروکسیدس

. بار انجام دهید2تیتراسیون را . مایع باشد و عدد مقابل خط زیر سطح مقعر مایع خوانده شود

2 دانیـد مـی حجم سود مصرفی را ز آنجایی که کرار کنید ا خواهید تیتراسیون را ت برای بار دوم که می

از حجم الزم برای رسیدن به پایان تیتراسیون یک باره به محلـول میلی لیتر سدیم هیدروکسید کمتر

ره قطره سـود تیتراسـیون طرا خوب هم بزنید سپس با افزایش ق مایر ارلن . اضافه کنید مایر داخل ارلن

و غلظـت سـدیم دداشـت یا حجم سود مـصرفی را و ن به پایان تیتراسیون ادامه دهید رسید اسید را تا

از این سدیم هیدروکسید به عنوان استاندارد ثانویـه بـرای 6در آزمایش . را محاسبه کنید هیدروکسید

.تعیین غلظت کلریدریک اسید مجهول استفاده کنید

:باتوجه به استوکیومتری واکنش سدیم هیدروکسید و پتاسیم هیدروژن فتاالت

OHNaKPKHPNaOH 2+→+

:هم ارز عبارت خواهد بود ازرابطه مولی بین این دو جزء در نقطه

NaOHتعداد مول = KHPتعداد مول

در هـا ی تعیـین تعـداد مـول برا. محلول است های ماده حل شده در یک لیتر غلظت موالر، تعداد مول

: یعنی.ای از یک محلول باید غلظت محلول را در حجم محلول ضرب کرد نمونه

VCM های ماده حل شده تعداد مول=×

LLmolmol ماده حل شده=×

55

تـوان غلظـت سـدیم هـای حاصـل از تیتراسـیون و بـا اسـتفاده از رابطـه زیـر مـی لذا باتوجه بـه داده

:هیدروکسید را محاسبه نمود

KHPKHPNaOHNaOH VMVM =

:6روش آزمایش

ایـد استاندارد کردید و غلظت آن را بدست آورده5محلول سدیم هیدروکسیدرا که در آزمایش شماره

.برای تعیین غلظت کلریدریک اسید مجهول استفاده کنید

میلـی 15 تـا 10 میلی لیتر کلریدریک اسید با غلظت مجهول را در یک ارلن مایر بریزیـد و بـه آن 5

بـورت را بـا سـدیم هیدروکـسیدی کـه . عرف فنل فتالئین اضافه کنید قطره م 3 تا 2لیتر آب مقطر و

سپس ارلن مایر را زیـر بـورت قـرار . اید پر کرده و صفر آن را تنظیم کنید غلظت آن را استاندارد کرده

داده و قطره قطره سدیم هیدرکسید به محلول اسید اضافه کنید تا رنگ صورتی کـم رنگـی بـه وجـود

تیتراسیون را یـک بـار دیگـر انجـام دهیـد و غلظـت اسـید . ا یادداشت کنید حجم سود مصرفی ر . آید

.مجهول را محاسبه کنید

:سؤاالت

ویه چه تفاوتی باهم دارند؟نمحلول استاندار اولیه و ثا -1

شناساگر چه خصوصیاتی باید داشته باشد؟ -2

.رسم کنیدمنحنی تیتراسیون یک اسید قوی با باز قوی را به طور تقریبی -3

چرا؟.ارلن مایر را نباید هیچگاه با محلول مورد آزمایش شستشو داد -4

. سود مجهول را به دست آوریدموالریته -5

56

7آزمایش

احیاء–ون اکسیداسیون یتیتراس

تئوری

یک اکی واالن از یک ماده اکسید کننده یا احیـا کننـده در واکـنش بـه ترتیـب عبـارت اسـت مقـدار

بنابراین یک جسم اکسید کننـده یـا احیـا . دهد گیرد یا می که یک الکترون می )بر حسب گرم (ای ماده

د که بستگی به نـوع واکـنش لفی برای یک اکی واالن داشته باش کننده ممکن است مقادیر جرمی مخت

.دارد

:منگانیمتری

شـود مـی اسـتفاده کنندهپرمنگنـات بـه عنـوان جـسم اکـسید پتاسیم ها از هایی که در آن کلیه روش

هـای صـورت دهد پرمنگنات میتوانـد بـه ند به طوری که روابط زیر نشان می شو منگانیمتری نامیده می

:محیط خواهد بود pH عبتا ختلف احیا شود و محصوالت واکنشم

OH4Mne5H8MnO

O2HMnO3e4HMnO

22--

4

22--

4

+→++

+→++++

+

شرایط برند به عبارت دیگر های کامالً اسیدی به کار می در منگانیمتری معموالً پرمنگنات را در محیط

.نمایند را فراهم می2الزم برای رابطه

گـردد، بـه همـین سـبب در محلول پرمنگنات رنگ بنفش تندی دارد که در نتیجه احیا بی رنگ مـی

نشان دهنده پایان واکنش لزومی نخواهد داشت زیرا خاتمه واکنش برای منگانیمتری استفاده از معرف

.دهند نگنات تشخیص میرا از روی ظاهر شدن و یا محو شدن رنگ پرم

پرمنگنات به وسیله تیتراسیون یک محلول اسیدی از آن پتاسیم ریته یک محلول موال آزمایش در این

:های یونی عبارتند از واکنش. شود به وسیله مقدار معینی از یون اگزاالت تعیین می

57

-2

-242

22--

4

2eCO2OC

OH4Mne5H8MnO

+→

+→++ ++

هـا نآهای واکنش احیا با تعداد ید تعداد الکترون جا نوشته شوند با های یونی یک واکنش اگر بخواهند

.در واکنش اکسیداسیون برابر باشد

مواد مورنیاز وسایل موردنیاز

ml 25بورت

ml 250ارلن مایر

ml 100استوانه مدرج

ml 5پت پی

شیشه ساعت

دماسنج

پتاسیم پرمنگنات

سدیم اگزاالت

1 : 1سولفوریک اسید

:روش کار

نگنـات بـا مرا با آب مقطر شستشو داده و سپس با چند میلـی لیتـر از محلـول پتاسـیم پر ابتدا بورت

شود کر دهید و تا روی صـفر شما قرار داده می رموالریته نامعین که توسط مسئول آزمایشگاه در اختیا

.نرا پر کنیدآبورت

و با اسـتفاده د مایر بریزیارلنو در ) با استفاده از شیشه ساعت ( گرم سدیم اگزاالت را وزن کرده 05/0

. اضـافه کنیـد 1:1لیتر سولفوریک اسـید میلی 2 پت با پی و آب مقطر ml 100از استوانه مدرج به آن

برسد سپس محلول پتاسـیم پرمنگنـات را قطـره C80° تا C70°محلول را گرم کنید تا دمای آن به

اضافه کردن هر قطره پتاسیم پرمنگنات دقت کنید بعد از . (ارلن اضافه کنید به قطره ضمن تکان دادن

)و از بین رفتن رنگ ارغوانی قطره بعدی اضافه شود

58

اضافه کردن پتاسیم پرمنگنات را تا زمانی که رنگ محلول صورتی شده و به مدت یک یا چنـد دقیقـه

.حجم پتاسیم پرمنگنات مـصرفی را از روی بـورت بخوانیـد و یادداشـت کنیـد . بماند ادامه دهید ثابت

هـای مـصرفی میـانگین گرفتـه و موالریتـه پتاسـیم را یک بار دیگر تکرار کنید و بین حجـم آزمایش

.پرمنگنات را محاسبه کنید

:سواالت

. کنیدهرا بنویسید و موازن آزمایش نهای انجام شده در ای فرمول واکنش - 1

؟ چه نقشی در واکنش داردC80° تا C70°دمای - 2

؟افتد اتفاق میهای بعدی نگنات خیلی دیرتر نسبت به قطرهمر پلچرا بی رنگ شدن قطره او - 3

شود چیست؟ ای می بعضی مواقع محلول حاصل از تیتراسیون قهوه علت اینکه - 4

شود؟ چگونه تعیین می آزمایش نقطه پایان تیتراسیون در این - 5

59

8آزمایش

تعیین و محاسبه سختی آب

تئوری

pH و سـختی ،های محلول در آن نمک ،گ، بو، دما آب مانند شفافیت، رن خواص فیزیکی و شیمیایی

تمـام . ب یکی از مهمترین عوامل است آهای محلول در در این میان، نمک . کند کیفیت آب را بیان می

.اند های آلی و معدنی دهندۀ ناخالصی اند، نشان هایی که در آب محلول نمک

از اسـت ه سـختی آب عبـارت درجـ . ن اسـت آسختی شرب آب تعیین کننده کیفیت ترین عامل مهم

.های کلسیم و منیزیم در یک دسی متر مکعب آب است های یون تعداد میلی گرم

به این مفهـوم آبـی کـه دارای . توان استفاده کرد ب از کمیت صابونی شدن نیز می آبرای بیان سختی

هـایی کـه ونکاتی. شود هایی باشد که از کف کردن صابون جلوگیری کند، آب سخت نامیده می کاتیون

:شوند، عبارتند از ب معمولی وجود دارند و سبب سختی آب میآاغلب در

Fe+3, Fe+2, Mg+2, Ca+2

، 2پالمیتیـک (و اسیدهای آلی ) یا پتاسیم ( مخلوطی از نمک سدیم )1ها نه دترژان (های معمولی صابون

ب آشوند و به آسـانی در ها به مقدار زیادی در آب حل می این صابون . هستند) 4 و اولئیک 3استئارتیک

و یـا آهـن 2Ca ،+2 Mg+ های شود یون ب سخت صابون اضافه می آکه به هنگامی. کنند خالص کف می

.کنند با آنیون صابون ترکیب شده و تولید رسوب می++ +→+ 2Na)OHCa(CCaOHNaC2 223518

223518

Detergent-1 Palmitic Acid-2 Stearic Acid -3 Oleic Acid -4

60

آب سـبب شود، حرارت دادن و تبخیـر نمـودن خار از آب سخت استفاده می بهای که در دیگ هنگامی

شود کـه آب از رسوب هنگامی ظاهر می . های دیگ رسوب کنند های غیرفرار در لوله شود که نمک می

یعنـی . دشـون خار مـی بهای بازده دیگ موجب کم شدن ها این رسوب هدر نتیج . نمک اشباع شده باشد

.شود ها می گیرد و زیادی رسوب سبب ترکیدن لوله مبادله حرارتی خوب انجام نمی

، 2Ca+رود عاری از یونهای های بخار به کار می بی که برای دیگ آید که باید آ نین بر می چبحث باال از +2 Mgرا، نرم کردن آب گویند از آبها خارج ساختن این یون. و آهن باشند .

سختی کل-3 سختی دایم -2 سختی موقت -1: وجود داردیبرای آب سه نوع سخت

سختی موقت -1

م محلول در آب است که با حرارت دادن های کلسیم و منیزی جود بی کربنات مربوط به و سختی موقت

شوند و به صورت جامد ته نـشین شـده و از محـیط های نامحلول تبدیل می ب به کربنات آو جوشیدن

.گردند خارج می

ب کـم شـوند و از سـختی آ های محلول در اثر حرارت به رسوب تبـدیل مـی ن جایی که این نمک از آ

.گویند ها را سختی موقت می شود، سختی مربوط به این نمک می

سختی دایم -2

که استهای کلسیم و منیزیم از قبیل نیترات، سولفات و کلرید سختی دایم به علت وجود دیگر نمک

ها مانند برخی از این نمک . مانند کنند و به صورت محلول باقی می در اثر جوشیدن آب هم، رسوب نمی

بـرای از بـین بـردن . کننـد های بخار ایجاد خوردگی می های دیگ د در لوله یسیم کلرید و منیزم کلر کل

مـثالً از سـدیم . های شیمیایی اسـتفاده کـرد این نوع سختی و کاهش آن و نرم کردن آب باید از روش

.شود استفاده می2Mg+ و 2Ca+های کربنات برای رسوب دادن یون

61

سختی کل -3

.گویند ختی موقت و سختی دایم سختی کل میبه مجموع س

سختی دایم+ سختی موقت = سختی کل

واحد سختی آب

مـثالً یـک درجـه سـختی فرانـسوی . گیری سختی آب در کشورهای مختلف متفاوت است واحد اندازه

ب است که به آن درجه هیدروتی متریـک فرانـسوی آگرم کلسیم کربنات در یک لیتر میلی 10معادل

.ویندنیز گ

. در یک لیتر آب است(CaO) میلی گرم آهک زنده10لمانی معادل آیک درجه سختی

در یـک لیتـر آب اسـت 2Mg+ و2Ca+هـای یـون میلی گرم از 1مریکایی معادل آیک درجه سختی

(ppm).

.دهد نشان میرا گرم بر لیتر کلسیم کربنات تقسیم بندی آب را بر حسب میلیع انوازیرجدول

کلسیم کربنات گرم در یک لیتر آب میلی نوع آب

سبک

سختی کم

متوسط

سخت

55-0

100-55

200-100

500-200

.و کاربرد آب نشان داده شده است) کلسیم کربنات(رابطه بین سختی آب بعدی لدر جدو

کلسیم کربنات گرم در یک لیتر آب میلی نوع آب

پختن سبزیجات و آب آشامیدنی نرم شود سخت و باید "نسبتا گونه مصرفی مناسب نیست برای هیچ

300-0 600-300

600بزرگتر از

62

گیری سختی موقت برای اندازه . شود گیری می تی موقت، دایم و کل آب شهر اندازه خس آزمایش در این

یته مـشخص در حـضور معـرف نـارنجی متیـل تیتـر رالمور با کلریدریک اسید با هآب، مقداری آب ش

:قرار زیر استواکنش به . شود می

22223

22223

2COO2HCl2HCl)Ca(HCO2COO2HMgCl2HCl)Mg(HCO

++→+++→+

Ca

هـای مـول ا و یـا میلـی هـ مـول کنـد و تعـداد یم تغییر قرمزگ محلول از زرد به در نقطه هم ارزی رن

. هستندرباهم براب) که بیانگر سختی موقت آب است(کلریدریک اسید و بی کربنات کلسیم و منیزیم

مقـدار زیـادی سـدیم یان شـده در سـختی دایـم آب، بگیری سختی دایم آب طبق معادله برای اندازه

. بـریم ن را از بین می آافزاییم و با تبخیر کردن آب مورد آزمایش، سختی موقت ب شهر می آکربنات به

رسوب کلسیم کربنات و منیزیم منجر به تولید های کلسیم و منیزیم با سدیم کربنات یون واکنش بین

ن جا که مقدار سدیم کربنات مـورد آب نامحلول هستند، البته از ها در آ د که این رسوب شو کربنات می

است بنابراین مقدار اضافی سدیم کلسیم و منیزیم های استفاده بیش از مقدار الزم برای واکنش با یون

ب مقطـر، آبا حل کـردن ایـن رسـوب در . کند کلسیم و منیزیم کربنات رسوب می کربنات هم، همراه

ب مقطـر بـه صـورت نـامحلول بـاقی آهـایی کـه در شود و رسـوب حل می افیفقط سدیم کربنات اض

این مقدار اضافی سدیم کربنات را با کلریـدریک اسـید بـا . کنیم مانند را توسط کاغذ صافی جدا می می

. که واکنش آن به صورت زیر استکنیم غلظت مشخص در حضور معرف نارنجی متیل تیتر می

2232 CO OH 2NaCl 2HCl CONa ++→+

های اسـید مـصرفی برابـر مولکند و تعداد میلی تغییر می قرمزه پایانی رنگ محلول از زرد به در نقط

.های سدیم کربنات اضافی است مولتعداد میلی

ب کـه سـختی دایـم آب را آهـای کلـسیم و منیـزیم در ناز آنجایی که مقداری از سدیم کربنات با یو

یعنی همان مقدار کـه (یتراسیون سدیم کربنات اولیه هند ترکیب شده است، لذا با انجام ت د تشکیل می

نوردن حجم کلریدریک اسید مصرفی بـرای ایـ آو به دست ) ب شهر افزوده شد آبه آزمایش در ابتدای

63

(مقدار سدیم کربنات در نقطه هم ارزی و داشتن کلریدریک اسید مصرفی برای سدیم کربنات اضـافی

توان حجم کلریدریک اسید معادل با سـدیم کربنـاتی دار می ختالف این دو مق ا و) مرحله قبل آزمایش

دایم آب را محاسبه ورد و به این ترتیب سختی آ واکنش داده را به دست 2Mg+ و 2Ca+که با یونهای

.گویند معکوس می به این تیتراسیون تیتراسیون. کرد

مواد مورنیاز وسایل موردنیاز

ml250بشر

ml 100) مزور(استوانه مدرج

ml 20پت پی

ml 250ارلن مایر

ml 25بورت

ای قیف شیشه

ای هم زن شیشه

کاغذ صافی

رموال 05/0سدیم کربنات

رموال 1/0کلریدریک اسید

)نارنجی متیل(معرف متیل اورانژ

:روش کار

گیری سختی دایم آب اندازه) الف

پت ل بشر ریخته و توسط پی لیتر آب شهر را به کمک استوانه مدرج برداشته و داخ میلی 100

ن قدر حرارت دهید تـا آمخلوط را . به آن اضافه کنید نرمال 05/0لیتر محلول سدیم کربنات میلی 10

شـوند مـی نـشین های محلول در آب به صورت جامد تـه نمک. لیتر ته بشر باقی بماند میلی 5/0حدود

بـرای جـدا کـردن . ات اضافی اسـت رسوب حاصل شامل کلسیم کربنات، منیزیم کربنات و سدیم کربن

2COلیتـر آب مقطـر بـدون میلی 20، به کمک استوانه مدرج های محلول های نامحلول از نمک نمک

بـرای بـه دسـت آوردن آب مقطـر (ای محلول را هم بزنیـد داخل بشر بریزید و به کمک همزن شیشه

64

یک کاغذ صافی را تا کـرده ). د آن خارج شو 2COای بجوشانید تا ، آب مقطر را چند دقیقه 2COبدون

یمحلول داخل بشر را صاف کنید و مجدداً کم. ارلن مایر قرار دهید و روی قیف بگذارید و قیف را روی

رسوب روی کاغذ صافی شـامل . ه و صاف کنید د در بشر ریخته، آن را خوب هم ز 2COآب مقطربدون

اضـافی اسـت کـه بـا ل سدیم کربنـات و منیزیم کربنات است و محلول زیر صافی شام کلسیم کربنات

قطره معرف متیل اورانـژ داخـل ارلـن بریزیـد رنـگ 3 تا 2 واکنش نداده است 2Mg+ و 2Ca+های یون

پر کنید و محلول داخل ارلن را بـا آن تیتـر موالر 1/0 اسیدرا با کلریدریک بورت. شود محلول زرد می

حجـم اسـید . تغییـر کنـد قرمـز ز زرد بـه نقطه پایانی واکنش زمانی اسـت کـه رنـگ محلـول ا . کنید

) میلی لیتر1V (.کلریدریک مصرفی را یادداشت کنید

برداشـته و داخـل ژوژه پـت با پی موالر 05/0 میلی لیتر محلول سدیم کربنات 10در آزمایش دیگری،

اسـید قطره نارنجی متیل بیفزاییـد و آن را بـا کلریـدریک 3 تا 2 میلی لیتری بریزید و 250ارلن مایر

حجم . تغییر کند قرمزنقطه پایانی واکنش زمانی است که رنگ محلول از زرد به . تیتر کنید موالر 1/0

) میلی لیتر2V. (مصرفی را یادداشت کنیداسید کلریدریک

:محاسبه سختی دایم آب

2V مصرفی برای کل سدیم کربنات اولیـه برابـر موالر 1/0اسید اگر در آزمایش فوق حجم کلریدریک

میلـی لیتـر 1Vمصرفی برای کل سدیم کربنات اضافی موالر 1/0اسید میلی لیتر و حجم کلریدریک

هـای کلـسیم و منیـزیم موجـود در یونبا فرض شود اختالف این دو معادل با سدیم کربناتی است که

. میلی لیتر آب شهر ترکیب شده است100

آورند بنابراین حجم اسید مصرفی معـادل بـا میاز آنجا که سختی را همواره در یک لیتر آب به دست

میلی لیتـر آب شـهر 1000های کلسیم و منیزیم موجود در واکنش با یونشده در سدیم کربنات وارد

. به دست آید

V(ml) 100(ml)

X 1000 X=10V

65

.آید دست می بهبه این ترتیب حجم اسید مصرفی به ازای یک لیتر آب شهر

: به این قرار استهای انجام شده واکنش

32

32

32

32

MgCONa2MgCONa

CaCONa2CaCONa

+→+

+→+++

++

32geMethyloren

32 COHNaCl2HCl2CONa + →+

هـای سـدیم مول میلی چنین های اسید با سدیم کربنات برابر است هم مول میلیهای باال طبق واکنش

.استختی دایم برابر است که همان س 2Ca +و 2Mg+های های نمک مول کربنات با میلی

M×V(lit)= مولتعداد

M×V(cc)= مولتعداد میلی

:با توجه به موارد ذکر شده داریم

2232=سختی دایم , ++===× MgCaCONaHClmlHCl mmolmmolmmolVM

بـر حـسب سـختی دایـم بایـد کربنـات کلـسیم هـای گـرم میلـی برای تبدیل مقدار سختی به واحـد

. شود گزارشppmحسب ضرب شود تا بر 100عدد در 2Mg+ و 2Ca+ های مول میلی

گیری سختی موقت آب اندازه) ب

3 تـا 2لیتری ریختـه و میلی 250لیتر آب شهر را به کمک استوانه مئرج داخل ارلن مایر میلی 100

تیتر کنید تـا ایـن موالر 1/0ن بیفزایید و آن را به وسیله کلریدریک اسید آقطره معرف متیل اورانژ به

HCl تغییـر کنـد حجـم قرمـز محلول از زرد بـه گک اسیداضافی رن که با افزودن یک قطره کلریدری

) میلی لیتر3V (.مصرفی را یادداشت کنید

:محاسبه سختی موقت آب

بـا . آوریـم مانند سختی دایم حجم اسید مصرفی برای یک لیتر آب شهر را با تناسب زدن به دست می

ارزی چنین خـواهیم در نقطه هم موقت ذکر شد، سختی بخش تئوری توجه به معادالت واکنش که در

:داشت

66

22=سختی موقت , ++==× MgCaHClmlHCl mmolmmolVM

در کربنات های کلسیم میلی گرم برای تبدیل مقدار سختی به واحد . است V3در اینجا حجم مورد نظر

. شود گزارشppmحسب ضرب کنیم تا بر 100ا در عدد رموقتسختی لیتر باید

:محاسبه سختی کل

.قت به دست آمده بر حسب میلی گرم کلسیم کربنات در لیتر را باهم جمع کنیدسختی دایم و مو

سختی کل= سختی دایم + سختی موقت

: سؤاالت

استفاده کرد؟2COب مقطر بدون آد از یا ب،برای تعیین سختی دایم آب آزمایش چرا در هنگام -1

.یدد مثال بزننروآ که سختی دایم آب را به وجود میهایی از نمک -2

؟شود در تعیین سختی دایم آب چرا سدیم کربنات به مقدار اضافی، استفاده می -3

د؟نکن های سخت چه مشکالتی در مصارف عمومی و صنعتی ایجاد می آب -4

توان به سادگی آب سخت را تشخیص داد؟ به کمک چه روشی می -5

67

9آزمایش

ووگادرو به روش الکتروشیمیاییآتعیین عدد

:تئوری

گیری دیگری به نـام این عدد به واحد اندازه . ووگادرو است آ در شیمی عدد یی از اعداد ثابت اساس یک

تـرین برای تعیین عدد آووگادرو وجود دارد یکی از سـاده آزمایش نوع 20بیش از . شود میمول مربوط

خـش پسطح ها در یک مول از جسم است برای این کار جسم را روی یک شمارش تعداد مولکول اه آن

پخش مقدار کمی چربـی روی سـطح . کنند به نحوی که ضخامت جسم به یک الیه مولکولی برسد می

روش ساده و در عین حال دقیق برای تعیین عدد اووگادرو اسـتفاده .آب مثال خوبی در این مورد است

ووگـادرو آدد به تعیین عـ شبا استفاده از همین رو آزمایش در این . های الکتروشیمیایی است از روش

.پردازیم می

مولکول گرم، کهای موجود در ی ، یا تعداد مولکول مهای موجود در یک اتم گر عدد آووگادرو تعداد اتم

تـوان بـه سـادگی بـه این ثابت مهـم را مـی . وجود در یک مول الکترون است مهای و یا تعداد الکترون

ور جریـان مـستقیمی را از یـک محلـول برای این منظ . وردآالکتروشیمی به دست آزمایش وسیلۀ یک

اکسایـشی کـه در آنـد انجـام . دهـیم اسیدی مس سولفات که محتوی دو الکترود مس است، عبور می

:ود به صورت زیر استش می

−+ +→ eCuCu 121

21 2

تـوان مقـدار ش وزن این الکتـرود، در مـدت زمـان معـین و شـدت جریـان ثابـت، مـی با دانستن کاه

از تقسیم این مقدار بر . برای ایجاد یک مول الکترون را محاسبه کرد ) بر حسب کولن ( الزم هالکتریسیت

.آید عدد آووگادرو به دست می) 6/1 ×10-19(بار الکتریکی یک الکترون

68

8/31( اتـم گـرم مـس نیم در محلول، 2Cu+ گرم اتم نیمه برای ایجاد دهد ک به ما نشان می باالرابطه

.کند یک مول الکترون ایجاد میCuگرم اتم نیم الزم است، یا هر ) گرم

در ) مپـر آبـر حـسب (ان یـ ضرب شدت جر کند برابر است با حاصل قدار کولنی که از محلول عبور می م

این مقدار کولن در ازای کـاهش وزن . م شده است کافت انجا که عمل برق ) بر حسب ثانیه (مدت زمانی

بـه زیرن مقدار کولن الزم برای یک مول الکترون را از رابطۀ اتو الکترودها ایجاد شده است، بنابراین می

.دست آورد

مدت زمان × شدت جریان ولن الزم برای یک مول الکترونکمقدار کاهش وزن آند = 8/31

.ریمیگ میزیر کمک از رابطه نیز عدد آووگادروبرای محاسبه

6/1×10-19کولن = عدد آووگادرو مقدار کولن الزم برای یک مول الکترون

مواد مورنیاز وسایل موردنیاز

ml250بشر یک سو کننده

آمپرمتر ارئوست

دو الکترود مسی

M 2/0 سولفات (II)مس 1:1سولفوریک اسید

استون

:روش کار

یکی به عنوان آند و دیگری را به عنوان کاتد انتخاب کنید الکترودی کـه نقـش ،ود مسی ابتدا دو الکتر

لیتـری میلی 250 به لبه بشر هالکترودها را توسط دو گیر . گرم وزن کنید ±001/0آند را دارد با دقت

لیتـر میلـی 2 سـولفات و (II)لیتـر محلـول مـس میلی 250. و در وضعیت کامالً مقابل هم قرار دهید

69

کافـت را دارد مطـابق سپس این بشر را که نقـش ظـرف بـرق . داخل بشر بریزید 1:1سولفوریک اسید

.شکل زیر به طور سری در مدار قرار دهید

) عدد آووگادرونتعیی(شمای دستگاه برق کافت

آمپر ثابـت 2/0یان را در رئوستا شدت جر به وسیله ،قیمتپس از بستن مدار و اتصال آن به جریان مس

بایـد آزمـایش کند بنـابراین در تمـام طـول زمایش، شدت جریان تغییر می آدر مدت انجام ( نگه دارید

مـل الکترولیـز را بـه ععت انومتر یـا سـ وو به کمک کر ) شدت جریان را توسط رئوستا ثابت نگه داشت

را قطـع کـرده و الکترودهـا را از بـشر پس از اتمام الکترولیز، جریان برق . دقیقه انجام دهید 25مدت

قطره استون آند را شستشو دهید و آن را روی یـک صـفحه کاغـذ قـرار دهیـد تـا 3 تا 2ورید و با آدر

. با استفاده از روابط ذکر شده عدد آووگادرو را محاسبه کنید.خشک شود و مجدداً آن را وزن کنید

:سؤاالت

70

مقدار کولنی که برای یک مول الکترون و عدد آووگـادرو نیـاز در به دست آوردن را محاسبات الزم -1

.سیدی، بنواست

.ن تعیین کنیدآبه مقدار حقیقی ووگادرو را نسبت آدرصد خطای عدد -2

.شود بنویسید هایی که در کاتد و آند انجام می واکنش -3

. ر عمل ایـن طـور نیـست از لحاظ نظری کاهش وزن آند باید با افزایش وزن کاتد برابر باشد ولی د -4

چرا؟

71

10آزمایش

های الکتروشیمیایی پیل

تئوری

بـه ) احیـا کننـده (ها از ماده اکسید شـده های اکسایش و احیا معموالً همراه با انتقال الکترون واکنش

دیگر باشند های احیا کننده و اکسید کننده جدا از هم هرگاه ماده . است) هاکسید کنند (ماده احیا شده

بـرای ایجـاد شـرایطی مناسـب . ها نیست زیرا راهی برای انتقال الکترون ، گرفت دها صورت نخو واکنش

.ها به مثال زیر توجه کنید برای جابجایی الکترون2Zn2AgZn2Ag ++ +→+

زیر در نظر گرفتتوان از دو نیم واکنش را میباالواکنش

22 ++→ ZneZn

AgeAg 222 →++

روینیتـرات و در دیگـری محلـول نقـره رض کنید که دو بشر در اختیار دارید که در یکـی محلـول ف

نیترات بگذارید و میله گرافیتی نیـز در محلـول ویرای از روی را در محلول میله. موجود است نیترات

بایـد کلی ش برای انجام واکن. وی و گرافیت را با سیم مسی به هم وصل کنید رهای میله. دیگر بگذارید

. ها از میله روی جریان یابد، یعنی فلز روی با از دست دادن الکترون تبدیل به یـون روی شـود الکترون

های حاصل به سوی الکترود گرافیت رفته و یون نقره موجود در محلول را احیا کرده و به نقره الکترون

.کند فلزی تبدیل می

های مثبت ی ادامه یابد، بدیهی است که به مقدار زیادی یون ا هر گاه این فرآیند به مقدار قابل مالحظه

بـدون (روی وارد محلول نیترات روی خواهد شد، در حالیکه در بشر دیگر به مقدار زیادی یون نیترات

بـه محـض اینکـه نیـروی الکترواسـتاتیک ایجـاد شـده بـه وسـیله بارهـای . تولید خواهد شد ) کاتیون

شود، برابر شـود، جریـان قطـع خواهـد ها می ی که سبب جریان الکترون غیرمتعادل در دو بشر با نیروی

72

گونـه تـوان هـیچ آید و از اینرو نمـی این حالت قبل از جریان انتقال مقدار کافی الکترون، پیش می . شد

های نیترات را از بشر محتوی نیترات نقـره هرگاه بتوان به طور متناوب، یون . بینی کرد تغییری را پیش

) کـه مقـدار آن بـسیار کـم اسـت (به بشر محتوی نیتـرات روی ) ر نیترات در آن بیشتر است که مقدا (

وان دو تـ ت، مـی سـ مـده ا آطـوری کـه در شـکل همان. ها ادامه خواهد یافت انتقال داد، انتقال الکترون

تکـه کیها را از خود عبور دهد، جدا کرد و یا با محلول را به وسیله یک دیواره متخلخل که بتواند یون

.وانند جابجا شوندبتکاغذ صافی آغشته به محلول الکترولیت بهم وصل کرد، تا یونها

هرگاه تنها سیم مسی، مستقیماً برای وصل کردن دو نیم واکنش به کار رود، از عبور الکترون از میلـه

حـرارت انرژی شیمیایی به کـار رفتـه تنهـا تولیـد . روی به میله گرافیت هیچ کاری انجام نخواهد شد

هم، ه ب دتوان با قرار دادن یک موتور کوچک در خط واصل دو الکترو انرژی شیمیایی را می . د کرد هخوا

.به کار مفید تبدیل کرد

: به نکات زیر توجه کنیدها پیلدر مورد

ن را با هرگونه هدایت کننده آن اتو کند و می های نیم پیلی شرکت نمی الکترود گرافیت در واکنش - 1

.ض کردوچون سیم پالتین عغیرفعالی

حتمـاً نبایـد از محلـول ها است، های روی یکی از نیمه واکنش پیلی که به عنوان مثال واکنش در - 2

ن بـه اوتـ یون کرده و با میله روی وارد واکنش نشود، می دهر نمکی که تولی . نیترات روی استفاده کرد

رونـد، کـه خاصـیت اکـسایش و احیـا را ها به کار مـی موادی در ساختن پیل شایان ذکر است . کار برد

.داشته باشند

.گیرد،کاتد گویند ن صورت میآ احیای یون در ی کهالکترود - 3

.ند گویندآود ش ن انجام میآ که اکسایش در یالکتردو - 4

توان با گذاشتن ولت متر بـه جـای می. کلی است شنیروی الکتروموتوری پیل، نشانگر انجام واکن - 5

.گیری کرد ، آن را اندازهسیم مسی میان دو الکترود

73

الکترودی که در آن الکترون، فراورده نیمه واکنش باشد، دارای عالمـت منفـی اسـت و بـه سـوی - 6

.شود که دارای عالمت مثبت است الکترودی روانه می

شیمیایی مورد استفاده قـرار پیلتوان برای تهیه احیا را می –ر تئوری، هر واکنش اکسایش از نظ - 7

واکنش در دو نیم پیل جداگانـه انجـام شود که هر نیم کنش به دو نیم واکنش تقسیم می ادله وا عم. داد

شود می

پتانسیل الکترودی استاندارد

پتانـسیل نـیم واکـنش . اسـت پتانسیل کل یک پیل، اندازه تفاوت موجود میان پتانسیل دو نـیم پیـل

222 احیای HeH پتانسیل نیم . نامند د استاندارد هیدروژن می را صفر در نظر گرفته و الکترو ++→

د استاندارد هیدروژن شامل فلز پالتـین در محلـول والکتر. سنجند های دیگر را نسبت به آن می واکنش

از آن عبـور و گاز هیدروژن تحت فشار یک اتمـسفر استن یک موالر آ در +Hاسیدی است که غلظت

را بـه عنـوان شـرایط ºC25 و دمـای M1والً غلظـت معمـ . خواهـد بـود ºC25 دما نیز . شود داده می

. برند ی یونی به کار میها محلولاستاندارد، در

کـاهش و بـا مبادلـه –شود از نـوع اکـسایش ها انجام می همان طور که اشاره شد واکنشی که در پیل

کاهش، الکترون از یک جـزء بـه جـزء دیگـر منتقـل –های اکسایش در واکنش . االکترون همراه است

گیـرد، کـاهش شود و جزیی کـه الکتـرون مـی دهد اکسید می جزیی که الکترون از دست می . شود می

:واکنش زیر را در نظر بگیرید .یابد می

)()()()( 22 sCuaqZnaqCusZn +→+ ++

در یک محلول یک واکنش خود به خودی است کـه در آن (II)های مس واکنش بین فلز روی و یون

Zn با از دست دادن الکترون Zn2+ و Cu2+با گرفتن الکترون ،Cuنماید تولید می.

+− )آندی(نیم واکنش اکسایش +→ eaqZnsZn 2)()( 2

74

2)(2)( )کاتدی(نیم واکنش کاهش sCueaqCu →+ −+

دهند که این دو نیم واکنش در سطح دو الکترود متفاوت انجام پذیرد در یک سلول ولتایی ترتیبی می

مبادله شود از مدار الکتریکـی (II)های مس ها به جای آن که مستقیماً بین فلز روی و یون تا الکترون

نیم سلول سمت چپ شامل الکترود روی در محلول سولفات روی و نـیم سـلول سـمت . بگذرند خارج

و برای این که واکنش انجام شود باید بین دو . راست شامل الکترود مس در محلول سولفات مس است

شکل است که دارای محلـول سـیر Uپل نمکی معموالً یک لوله . محلول الکترولیت پل نمکی قرار داد

شـود پل نمکی برای تکمیل مـدار اسـتفاده مـی . در آگار است NH4NO3 یا KNO3 یا Klز شده ا

پـل نمکـی . کند تا مدار باز نباشـد یعنی محلول دو نیم پیل را از لحاظ الکتریکی به هم دیگر وصل می

هـای دو نـیم سـلول کند ولـی مـانع از مخلـوط شـدن محلـول جریان بین دو نیم سلول را هدایت می

.شود می

مواد موردنیاز وسایل موردنیاز ولت متر

ml 100بشر سیم مسی

گیره )پتاسیم نیترات اشباع+ گار آ(پل نمکی

M2/0روی نیترات M 2/0 سولفات (II) نیترات یا مس (II)مس

الکترود روی الکترود مسی

:روش کار

مـوالر و در 2/0لیترمحلـول روی نیتـرات میلـی 100لیتری انتخاب کرده در یکـی میلی 100دو بشر

وی تـ بـشر مح الکترود مس را داخل. موالر بریزید2/0 نیترات (II)لیتر محلول مس میلی 100ری گید

یـک سـر پـل نمکـی را . رار دهید داخل بشر محتوی روی نیترات ق را نیترات و الکترود روی (II)مس

وارد ) اسـت شکل تهیه شـده Uاز مخلوط آگار و محلول اشباع پتاسیم نیترات در یک لوله پل نمکی (

. نیترات و سر دیگر آن را داخل محلول روی نیترات بگذارید(II)محلول مس

75

ایـن پیـل را از نید و مقدار پتانـسیل کره به ولت متر وصل یگ یکد روی و مس راتوسط سیم و الکترو

.روی ولت متر بخوانید و یادداشت کنید

:سؤاالت

.محاسبه کنید این پیل را) نیروی محرکه الکتریکی سلول (مقدار تئوری ولتاژ -1

بین مقدار تئوری و تجربی شده است؟پتانسیل چه عواملی موجب تفاوت -2

. جهت جریان را مشخص کنید ودر پیل کاتد، آند -3

لی بستگی دارد؟مایل به چه عوپتانسیل پ -4

.ها را بنویسید انواع پیل را نام برده و تعریف مختصری از آن -5

ای و محلـول نیتـرات نقـره رهبه جای تیغه روی و محلول سـولفات از تیغـه نقـ آزمایش اگر در این -6

بدر قطـ فعـل و انفعـاالت انجـام شـده ) ید ب کنشخیص مکاتد و آند پیل فوق را ) الف: ده شود استفا

.ویسیدنمثبت و منفی را ب