lucrari de laborator

51
CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE UNIVERSITATEA DIN PETROŞANI FACULTATEA DE I.M.E. REFERAT LUCRĂRI PRACTICE DE LABORATOR STUDENT: ANUL : 1

Transcript of lucrari de laborator

Page 1: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

UNIVERSITATEA DIN PETROŞANIFACULTATEA DE IME

REFERAT

LUCRĂRI PRACTICE DE LABORATOR

STUDENTANUL

1

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CUPRINS

securitatea muncii icircn ateliere laboratoare unde se lucrează cu substanţe chimice1verificarea echivalenţilor2i prepararea unor soluţii de diferite concentraţii7ii stabilirea titrului şi factorului soluţiilor10analiza unor parametrii fizico-chimici ai apelor reziduale din industria minieră carboniferă12determinarea ph-ului acidităţii alcalinităţii şi durităţii apelor industriale17determinarea bioxidului de carbon oxigenului şi substanţelor oxidabile24determinarea tendinţei de autoicircncălzire a cărbunilor31factorii care influenţează deplasarea echilibrului chimic şi viteza de reacţie33deteminarea tensiunii electromotoare a pilelor electrice39

BIBLIOGRAFIE

A MATEI CHIMIE GENERALĂ ldquoLUCRĂRI PRACTICErdquo PETROŞANI 1993

2

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

SECURITATEA MUNCII IcircN ATELIERE LABORATOARE UNDE SE LUCREAZĂ CU SUBSTANŢE CHIMICE

Obligaţiile studenţilor

Să cunoască şi să respecte regulile privind manipularea substanţelor chimice folosirea ustensilelor si aparaturii

Să folosească corect echipamentul de protecţie Să cunoască şi să respecte normele privind PSI Să cunoască măsurile de prim ajutor icircn caz de accidente Să păstreze ordinea şi curăţenia

Reguli privind manipularea substanţelor chimice şi utilizarea ustensilelor şi a aparaturii

Substanţele chimice se păstrează icircn flacoane icircnchise şi etichetate Se interzice aplecarea asupra flacoanelor cu substanţe chimice Transvazarea lichidelor se face cu grijă evitacircnd stropirile Procesele icircn urma căror se degajă vapori sau gaze se execută icircn nişe cu ventilaţie Icircncălzirea substanţelor chimice se poate face numai icircn vase termorezistente la flacără de

bec de gaz pe plite electrice băi de apă sau nisip icircn cuptoare Utilizarea gazului din recipienţi sub presiune se face folosind reductoare de presiune Dacă icircn atmosferă se degajă substanţe toxice se opreşte operaţia se reţine respiraţia se

deschid geamurile şi se parăseşte icircncăperea Dacă se produce aprinderea unor substanţe se decuplează curentul se indepartează alte

substanţe inflamabile din vecinătate şi se icircncepe stingerea prin acoperire sau stropire cu apă Icircn caz de nevoie se anunţă formaţiunea de pompieri Icircn caz că pielea vine icircn contact cu un acid sau o bază se spală locul cu multă apă şi se

neutralizează innapoi cu o bază slabă (bicarbonat de sodiu) respectiv cu un acid slab (oţet)

VERIFICAREA ECHIVALENŢILOR

Consideraţii teoretice

Icircntr-o reacţie chimică reactanţii reacţionează icircn cantităţi (m) proporţionale cu echivalenţii lor chimici (E)

Dacă A + B rarr produşi expresia generală a legii echivalenţilor este

Calculul echivalenţilor chimici (E)

Icircn general E pentru un acid

3

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

unde

masa molară a acidului numărul de protoni cedaţi de acid

Icircn general E pentru o bază (hidroxid)

Icircn care

masa moleculară a bazei (hidroxidului) numărul grupelor acceptoare de protoni (numărul de grupe hidroxilitice din hidroxid)

Icircn general E pentru o sare

Icircn care

masa moleculară a sării numărul grupelor cationice cifre de icircncărcare a cationului

Exemple de calcul

Acizi

Baze

Săruri

Partea experimentală

4

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

a) determinarea echivalentului chimic al acidului sulfuric

Aparatură şi materiale necesare

soluţie de NaOH solutie fenolftaleină biuretă pahare Erlenmayer stativ

Modul de lucru

Pentru determinarea echivalentului gram al acidului sulfuric acesta se tratează co o soluţie de NaOH de concentraţie cunoscută Are loc o reacţie de neutralizare conform ecuaţiei chimice

Cunoscacircnd echivalentul gram al hidroxidului de natriu ca fiind 40 g şi cantităţile icircn greutate ale celor două substanţe care reacţionează se determină echivalentul gram al acidului sulfuric pe baza relaţiei

de unde

Icircn care cantitatea de grame de acid sulfuric intrată in reacţie (g) cantitatea icircn grame de NaOH intrată icircn reacţie (g) şi reprezintă numărul de mililitri de şi Na OH intraţi icircn reacţie şi concentraţiile soluţiilor de acid şi bază

Pentru lucru se iau 25 ml soluţie de de concentraţie cunoscută şi se pun icircntr-un pahar Erlenmeyer Icircn paharul cu acid se adaugă 2-3 picături de fenolftaleină ca indicator şi se tritrează cu hidroxid de natriu (NaOH) de la incolor la viraj roz Se citeşte cu exactitate volumul soluţiei utilizate la titrare

Cu ajutorul relaţiilor de mai sus se determină şi Din formulă se calculează şi Se fac aceste determinări de mai multe ori şi se calculează media aritmetică a echivalentului acidului sulfuric

b) Determinarea echivalenţilor chimici ai sărurilor ( )

5

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Aparatură şi materiale necesare

Soluţii de Soluţie de Albastru de timol (indicator) Biuretă Pahare Erlenmeyer Stativ

Modul de lucru

Pentru determinarea echivalenţilor chimici ai sărurilor ( ) acestea se titrează cu o soluţie de de concentraţie cunoscută

Cunoscacircnd echivalentul gram al acidului sulfuric şi cantităţile icircn greutate ale sărurilor de natriu care reacţionează se determină echivalenţii gram ai celor trei săruri

Relaţia de calcul este de forma

de unde

cantitatea in grame de intrată icircn reacţie

cantitatea in grame de sare intrată icircn reacţie

şi - reprezintă numărul de milimetri de şi sare intrată icircn reacţie şi - reprezintă concentraţiile soluţiilor de acid şi sare (Titrul)

Pentru lucru se iau din fiecare sare ( ) cacircte 25 ml soluţie se pun icircntrun Erlemeyer şi se complectează cu apă distilată pacircnă la aproximativ 50 ml soluţie

Icircn paharele cu soluţiile de săruri se adaugă cacircte 2-3 picături de albastru de timol (indicator) şi se titrează cu acid sulfuric de la albastru pacircnă la viraj roşu

Se citesc cu exactitate volumele soluţiei utilizate la titrareCu ajutorul relaţiilor de mai sus se calculeaza pentru toate cele trei cazuriSe compară cu rezultatele obţinute cu echivalenţii chimici ai sărurilor obţinuţi prin calculSe fac trei determinări de acelaş fel pentru a afla media aritmetică a echivalenţilor chimici al sării

respective

6

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

I PREPARAREA UNOR SOLUŢII DE DIFERITE CONCENTRAŢIIII STABILIREA TITRULUI ŞI FACTORULUI SOLUŢIILOR

I Prepararea unor soluţii de diferite concentraţii

Consideraţii teoretice

Soluţiile sunt amestecuri omogene formate din două sau mai multe substaţe ale căror proprietăţi variază cu raportul dintre componente

Icircn orice soluţie se disting două componente principale substanţa dizolvată numită solvat şi substanţa icircn masa icircn care este dispersată uniform solvatu numit solvent

Raportul dintre cantitatea de solvat şi solvent exprimă concentraţia soluţiei Concentraţia soluţiilor reprezintă cantitatea de substanţă dizolvată intr-o anumită cantitate de soluţie sau dizolvant

Concentraţia soluţiilor se poate exprima astfel

Concentraţie procentuală ldquordquo ndash reprezintă cantitatea de substanţă exprimată in grame conţinută icircn 100 grame soluţie

Concentraţia normală ldquonrdquo ndashreprezintă numărul de echivalenţi gram de substanţă dizolvată intr-un litru de soluţie

Concentraţia molară bdquomrdquo ndash reprezintă numărul de moli de substanţă dizolvată icircntr-un litru de soluţie

Concentraţia molală ndash reprezintă numărul de moli de substanţă dizolvată icircn 1000 g dizolvant

7

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Partea experimentală

1 Prepararea unor soluţii a căror concentraţii se exprimă procentual - 5 şi 10

Materiale necesare

Sare solidă NaCl şi KCl Soluţie HCl concentrat 37 d=119 Balanţă farmaceutică Cilindru gradat Pahare Berzelius 300ml

Mod de lucru

Se calculează cantitatea de NaCl solidă necesară pentru 200g soluţie 5 şi se cacircntăreşte cu balanţa farmaceutică

100 g sol NaClC g NaCl200 g sol NaCl x g NaCl

g NaCl

Se pune cantitatea de NaCl cacircntărită icircntr-un pahar Berzelius şi se adaugă cantitatea de apă necesară (190 ml) măsurată cu cilindru gradat

Volumul de soluţie HCl concentrate se măsoară cu ajutorul unui cilindru gradat şi se completează cu apă distilata pana la 50 ml

Prepararea unor soluţii normale şi molare de 01 n 01 n 01 n

Materiale necesare

pa concentrat 96 d = 184 pa Baloane cotate pisetă Sticlă ceas pacirclnii Pipete gradate

Mod de lucru

Se calculează echivalentul hidroxidului de potasiu apoi cantitatea necesară pentru prepararea a 250 ml soluţie 01 n

8

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Pentru 250 ml soluţie vor fi necesare g KOH pa Se cacircntăreşte pe o sticlă de ceas

cantitatea calculată şi se introduce icircntu-un balon cotat de 250 ml Se completează cu apă distilată pacircnă la semnagitacircnd pentru dizolvare

Pentru prepararea soluţiei de 01 n se calculează cantitatea de 96 necesară Pentru 250 ml soluţie 01 n trebuie 01 ml g adică 01 98 4 = 245 25 g

Din tabel avem pentru

96 icircn 1000 g soluţie1765 g x25 g

g sol conc 96

Ceea ce icircn volum reprezintă

ml conc 96

Se adaugă icircn balonul cotat mai icircntacirci puţină apă distilată şi apoi se adaugă volumul de acid sulfuric concentrat rezultat din calcul şi măsurat cu ajutorul unui cilindru gradat Se agită cu grijă şi se comletează cu apă distilată pacircnă la semnul balonului cotat

Acidul oxalic este substanţă titrimetrică care permite prepararea unei soluţii etalon cu ajutorul căruia determinăm titrul soluţiilor aproximative de bază

Prepararea soluţiei se face prin cacircntarire la balanţa analitică a cantităţii necesare pentru 250 ml

soluţie 01 n

Cantitatea necesară pentru volumul propus va fi

Substanţa cacircntărită pe o sticlă de ceas se aduce cantitativ icircn balonul cotat cu 250ml prin spălarea sticlei de ceas cu apă distilată din pisetă Se completează conţinutul balonului cotat la semn cu apă distilată

II Stabilirea titrului şi factorului soluţiilor

Consideraţii teoretice

9

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Soluţiile obţinute dintr-o probă cacircntărită de substanţe pot fii soluţii etalon sau soluţii aproximativeSoluţiile etalon sunt acelea pentru a căror preparare se folosesc substanţe foarte pure şi

nealterabile Concentraţia lor corespunde exact valorii teoretice calculate (acid oxalic dicarbonat de potasiu etc) in cazul soluţiilor aproximative (baze acizi etc) concentraţia se determină experimental prin titrul soluţiei T care reprezintă cantitatea icircn grame de substanţa conţinută icircntr-un milimetru de soluţie Numărul care arată de cacircte ori o soluţie este mai concentrată sau mai diluată decacirct soluţia de concentraţie exactă se numeşte factor Se notează cu F Factorul se calculează cu raportul

Stabilirea concentraţiei exacte a unei soluţii se face prin determinarea volumului de reactiv consumat de substanţa analizată intr-o reacţie chimică dată Reactivul are o concentraţie cunoscută şi se adaugă icircn cantitatea strict necesară stabilită pe baza ecuaţiei chimice Importantă este stabilirea punctului de echvalenţă care marchează sfacircşitul reacţiei Icircn acest scop se folosesc indicatori substanţe care icircşi schimbă brusc culoarea la adăugarea unui exces mic de reactiv Concentraţia se exprimă prin titru respectiv prin facorul soluţiei

Partea experimentalăDeterminarea concentraţiei unei soluţii aproximative de KOH 01 n

Materiale necesare

Soluţie Soluţie 01 n Indicator ndashfenolftaleină Biurete si stativ cu cleme Pahar Erlenmayer

Mod de lucruPentru determinarea titrului şi factorului soluţiei 01 n se foloseşte ca reactiv o soluţie de

acid oxalic 01 n Se umple o biuretă cu soluţie de acid oxalic şi alta cu soluţie de hidroxid de potasiu Se ia o probă de 20 ml acid aoxalic icircntr-un pahar Erlenmayerse diluează cu apă şi se icircncălzeşte la 70-800 C pentru icircndepărtarea CO2 Se adaugă 2-3 picături de fenolftaleină şi se titrează cu KOH 01 n pacircnă la apariţia unei coloraţii slabe Se execută două probe

Calculul titrului şi factorului

Ecuaţia chimică dupa care se desfăşoară titrarea este

Notăm (echivalentul gram al acidului oxalic

(echivalentul gram al hidroxidului de K)

vol de acid oxalic luat icircn analiză ml

volde hidroxid de K folosit la titrare ml

10

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

- titrul soluţiei de acid oxalic (00063033 gml)

titrul soluţiei de hidroxid de K

Factorul soluţiei

Rezultatul va fi media aritmetică a celor două determinăriObservaţie titrul teoretic al soluţiei de KOH 01 n este 00056 gml

ANALIZA UNOR PARAMETRII FIZICO-CHIMICI AI APELOR REZIDUALE DIN INDUSTRIA MINIERĂ CARBONIFERĂ

Consideraţii teoretice

Apele uzate (reziduale) sunt apele cărora prin utilizare li s-au modificat calităţile chimice biologice sau fizice inclusiv temperatura sau radioactivitatea ape de precipitaţii sau din alte sursecare fără a fi făcut obiectul unei folosiri s-au icircncărcat cu substanţe străine provenite de la activităţile sociale sau economice ape de mină şi de zăcămacircnt orice alte ape care au făcut obiectul unei folosiri anterioare

Industria minieră foloseşte şi restituie cantităţi relativ mari de apă din procesul tehnologiei de extracţie şi preparare al cărbunelui Staţiile de cărbune icircn majoritatea bazinelor carbonifere prezintă intercalaţii de argilă şi marnă care prin tăiere mecanizată sunt antrenate icircn producţia de cărbune Principalul impurificator al apelor de mină icircl constituie suspensiile argiloase rezultate din procesul de exploatare Icircn cazul apelor reziduale provenite de la preparaţiile de cărbune principalul impurificator icircl constituie tot suspensiile dar in acestă situaţie sunt prezente şi particule de cărbune De asemenea apele de la preparaţiile de cărbune mai conţin şi motorină şi spumanţi proveniţi de instalaţiile de flotaţie

Principalele caracteristici ale apelor de mină şi ale celor de la preparaţii sun prezentate icircn tabel cu valorile maxime admise de normele icircn vigoare pentru deversarea icircn emisar

11

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Caracteristici UM Ape de preparaţie Ape de minăSuspensiiConţinut de cenuşăpHCO2

SăruriSO4

2-

ClCaHgSlDuritate totală

mgl-

mglmglmglmglmglmglmglgrade

40000-5500067-706-6520-70

120-200UrmeUrme20-305-151-4-

125-18000-

69-75400-1000

-175-700

7-208-255-604-6

36-67

După cum se observă din tabel modificări importante ale unor parametri chimici nu intervin icircn urma utilizării apelor icircn industria minieră De aceea se impune controlul doar asupra următorilor parametri suspensii conţinut de cenuşă pH aciditate alcalinitate densitate-pentru nămoluri

Turbiditatea sau suspensiile

Turbiditatea sau tulburitatea reprezintă gradul de opacitate imprimat unei ape de substanţele icircn suspensie sau icircn stare coloidală Compuşii care determină turbiditatea sunt de natură diversă şi se găsesc icircn diferite grade de dispersie de la coloizi pacircnă la suspensii gravitaţionale Suspensiile gravitaţionale sunt de natură silicoasă şi se depun repede Suspensiile pămacircntoase şi cele argiloase sunt icircn general icircn stare coloidală Turbiditatea se poate determina prin metode optice situaţie cacircnd se exprimă icircn grade de turbiditate (grade de silice Jakson) Se icircnţelege prin grad de silice turbiditatea unei ape echivalentă turbidităţii date de un conţinut de un mg SiO2dm3 Conform STAS 632361 un grad de turbiditate reprezintă tulbureala produsă de 1 mg

caolin sau pămacircnt de infuzorii icircn suspensie icircntr-un litru de apă distilatăSuspensiile se pot determina gravimetric prin determinarea icircn acest mod a suspensiilor reţinute pe

hacircrtia de filtru

pH aciditate alcalinitate

pH-ul unei ape se exprimă prin concentraţia ionilor de H La deversarea apelor reziduale trebuie avut icircn vedere faptul că pentru desfăşurarea normală a proceselor biologice este necesar un domeniu restracircns de pH cuprins icircntre 65-85 Depăşirea acestor limite duce la distrugerea completă a ciclului biologic

Aciditatea se datoreşte de obicei CO2 liber mai rar acizilor organici şi minerali Dintre acizii organici mai frecvent sunt prezenţi acizii humici

Alcalinitatea se datoreşte icircn special ionilor şi icircn mai mică măsură ionilor şi fosfaţilor

Partea experimentală

Aparatură necesară

Turbidimetru Soluţii etalon turbiditate Cilidru gradat 100ml pipete Pacirclnie hacircrtie de filtru

12

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Balanţă şi etuvă Indicatori pH scală pH Ape reziduale evacuare emisar alimentare staţie epurare

Determinarea suspensiilor totale

Mod de lucru

Determinarea suspensiilor este proba care se efectuează pentru un mare număr de puncte de control icircn instalaţiile de preparare Efectuarea probei se face icircn felul următor se recoltează proba din deversarea conductei parcurgacircnd cu vasul colector icircntreaga şuviţă de lichid pacircnă la umplerea vasului Se va lua icircn lucru proba de la alimentarea staţiei de epurare a apei Din vasul cu proba recoltată din alimentarea staţiei de epurarea apei se iau 100 ml apă pentru determinarea gravimetrică a suspensiilor Formarea acestei probe se face măsuracircnd 100 ml suspensie icircntr-un cilindru gradat de 100 ml sub permanentă agitare O agitare necorespunzătoare duce la eliminarea din proba a particulelor mari care sedimentează rapid viciind astfel determinarea Se filtrează proba pe hacircrtie de filtru cu bandă roşie Se usucă proba icircn etuvă reglată la 1050C pacircnă cacircnd la două cacircntăriri succesive se determină o grutate constantă Se determină suspensiile cu următoarea relaţie

mg suspensiidm3 =

Icircn careA- masa suspensiilor filtrate şi uscate (mg)B- masa hacircrtiei de filtru (mg)V- volumul soluţiei luate icircn lucru (ml)

Determinarea turbidităţii

Determinarea turbidităţii se face determinacircnd icircnălţimea stratului de apă care permite observarea clară a unui reper negru pe fond alb iluminat cu o lumină difuză

Se umple tubul cu apa de analizat şi se priveşte de sus icircn jos pentru a vedea banda neagră de pe disc Icircn cazul cacircnd banda nu este vizibilă se scoate apa din tub prin robinetul lateral pacircnă ce banda devine vizibilă Se citeşte icircnălţimea coloanei de apă Pentru aprecierea turbidităţii icircn grade de silice se va trasa curba de etalonare folosind soluţiile etalon de turbidităţi cunoscute Prin această metodă se va determina turbiditatea probei de la evacuare emisar

Determinarea pH- lui

Determinarea pH-ului se face folosind metoda colorimetrică cu scară de comparare Pentru aceasta se iau 10 ml din apa limpede rezultată icircn urma filtrării probei (evacuare emisar) sau a limpezirii acesteia (rin sedimentare) Peste această probă se intrioduc 06 ml indicator Se agită şi se compară coloraţia obţinută cu ceea a unei scări de etalonare

Determinarea alcalinităţii

Determinarea alcalinităţii se face faţă de fenolftaleină (pH- 82) şi faţă de metiloranj (pH- 44) Alcalinitatea faţă de fenolftaleină constituie alcalinitatea permanentă şi este dată de bazele libere şi de carbonaţii alcalini Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă de analizat şi se adaugă 2 picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz proba se titrează cu o sluţie HCl 01 n pacircnă la incolor Alcalinitatea permanentă se exprimă icircn ml HCL N dm3 şi se calculează cu relaţia

13

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

ml HCl 1N dm3 = V ficircn careV ndash volumul icircn ml de HCl 01 n folosit la titraref - factorul soluţiei de HCl 01 n

Alcalinitatea faţă de metiloranj reprezintă alcalinitatea totală şi este dată de bazele liberecarbonaţi şi bicarbonaţi alcalini Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă de analizat şi se adaugă 3 picături metiloran Se titrează cu HCl 01 n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citric la galben-portocaliu Daă la icircncput are culoarea galben- portocaliu această alcalinitate este egală cu zero Alcalinitatea totală se exprimă icircn ml HCl N dm3 şi se calculează cu relaţia

ml HCl 1N dm3 = V f

Determinarea acidităţii

Determinarea acidităţii se face faţă de fenolftaleină (pH -82) ţi faţă de metilranj (pH ndash 44)Aciditatea faţă de fenolftaleină constituie aciditatea totală şi este dată de bioxidul de carbon Pentru

determinarea ei se iau 100 ml apă se adaugă 2 picături indicator şi se titrează cu o soluţie NaOH 01 n pacircnă la o coloraţie roz Dacă apa a fost roz de la icircnceput atunci aciditatea este egală cu zero Aciditatea totală se exprimă icircn ml soluţie NaOH N dm3 şi se calculează cu relaţia

ml NaOH N dm3 = V f

icircn careV ndash volumul de soluţie NaOH 01 n folosiţi la titrare (ml)f ndash factorul soluţiei NaOH 01 n

Aciditatea faţă de metiloranj reprezintă aciditatea permanentă datorată acizilor minerali Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă şi se adaugă 2-3 picături indicator Dacă apare coloraţie galben-citriu această aciditate este egală cu zero Icircn caz contrar se titrează cu o soluţie NaOH 01 n pacircnă la viraj din galben-portocaliu la galben-citriu Aciditatea permanentă se exprimă icircn ml NaOH N dm3 şi se calculează cu ajutorul relaţiei

ml NaOH N dm3 = V f

Determinarea densităţii

Această determinare este utilizată pentru analiza nămolurilor rezultate icircn urma decantării apelor Pentru determinarea densităţii icircntr-un cilindru gradat cacircntărit icircn prealabil gol se pun 500 ml nămol Se cacircntăreşte cilindrul din nou şi se calculează densitatea cu ajutorul relaţiei

Icircn care

densitatea (gcm3)mi = masa cilindrului gradat gol (g)mf = masa cilindrului gradat cu proba de analizat (g)V = volumul luat icircn probă (ml)

14

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Rezultatele obţinute se trec icircn tabelul de mai jos

Apa de analizat Tipul determinării UM Valoarea Alimentarea staţiei

epurareSuspensii totale

Evacuare emisar turbiditatepHalcalinitate totalăalcalinitate permanentăaciditate totalăaciditate permanentă

Nămol

DETERMINAREA pH-ULUI ACIDITĂŢII ALCALINITĂŢIIŞI DURITĂŢII APELOR INDUSTRIALE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite uneori deosebit de restracircnse

După utilizări apele industriale se icircmpart icircn următoarele categorii

Ape de răcire - sunt folosite la răcirea unor aparate utilaje sau produse Aceste ape trebuie să fie lipsite de suspensii de orice fel lipsită de microorganisme stabilă la depuneri şi să nu prezinte pericol de coroziune

Apă tehnologică - este utilizată direct icircn procesul tehnologic pentru obţinerea diverselor produse şi nu impune condiţii prea severe de puritate decacirct icircn unele situaţii speciale

Apă de spălare - este folosită la spălarea utilajelor a diferitelor piese sau produse Trebuie să fie lipsită de suspensii de compuşi agresivi de uleiuri sau substanţe grase

Apa de alimentare a cazanelor de abur - este apa folosită pentru obţinerea aburului şi impune icircn funcţie de temperatură şi presiunea de lucru a cazanului condiţii din ce icircn ce mai severe de lucru Aceste ape trebuie să fie lipsite de suspensii de duritate de acizi liberi oxigen bioxid de carbon grăsimi şi uleiuri sulfaţi silicaţi etc

15

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Principalele proprietăţi ale apelor industriale pH aciditate alcalinitate

Icircn general alcalinitatea respectiv aciditatea unei soluţii apoase se exprimă prin concentraţia ionilor de hidrogen Icircn apele naturale valoarea pH-ului determină icircn mare măsură procesele biologice şi chimice şi condiţionează tratamentele aplicate apei şi caracterul coroziv al acestora Pentru desfăşurarea normală a proceselor biochimice este necesar un domeniu restracircns de pH cuprins icircntre 65 şi 85 Eficienţa unor operaţii de tratare este icircn funcţie directă de pH (coagulare deferizare demanganizare Apele cu un pH scăzut au o puternică acţiunecorozivă iar cele alcaline spumează intens O apă chimic pură este neutră Icircn apele naturale pH-ul este influenţat de compuşii existenţi Dintre aceştia un rol important il au sistemele tampon Acidul carbonic se disociază conform reacţiei

Unde

Din această relaţie rezultă efectul tampon al unui asemenea sistem potrivit căruia pH-ul variază puţin cu diluţia dar mult cu schimbarea acestui raport Icircn apele reziduale valoarea pH-ului depinde icircnsă şi de conţinutul de CO2 liber Cea mai mare parte a CO2 existent icircn apă este dizolvat fizic Icircntre concentraţia CO2 liber (CO2 aq) şi acidul carbonic există un raport constant Ca urmare variaţia pH-ului se poate exprima prin relaţia

Unde

şi

Aciditatea apelor naturale se datoreşte de obicei CO2-ului liber mai rar acizilor organici şi minerali sau sărurilor acizilor tari cu baze slabe Dintre acizii organici mai frecvent sunt prezenţi acizii humici şi uneori acidul acetic Acizii minerali apar doar accidental Aciditatea datorată acizilor organici şi minerali se numeşte aciditate reală şi se determină icircn prezenţametiloranjului (pH=44) Aciditatea totală include şi aciditatea datorată prezenţei CO2 liber şi se determină icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82) Alcalinitatea totală a apelor naturale se datoreşte bazelor libere ionilor şi se determină icircn prezenţa metiloranjului (pH=44) Practic toată alcalinitatea este dată de bicarbonaţii de calciu şi de magneziu Hidroxidul de sodiu este prezent icircn ape reziduale puternic bazice Alcalinitatea permanentă este dată de bazele libere şi de carbonaţii alcalini şi se determină icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82)

Duritatea

Duritatea este propietatea conferită de către totalitatea sărurilor solubile de calciu şi magneziu Icircn funcţie de anionii implicaţi se deosebesc

16

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Duritate temporară (dt) dată de suma bicarbonaţilor de calciu şi de magneziu La icircncălzire dt se elimină avacircnd loc reacţiile

Duritatea permanentă (dp) formată din celelalte sărurisolvite de calciu şi de magneziu (sulfaţi cloruri etc)

Duritatea totală (dT) este suma celor două durităţi

Duritatea se exprimă icircn grade de duritate Gradul de duritate reprezintă icircn Romacircnia duritatea echivalentă a 10 mg CaOdm3 (fiind identic cu gradul german)

Icircn funcţie de duritatea lor apele naturale se pot clasifica icircn Foarte moi dT=0-4 grade Moi dT=4-8 grade Slab dure dT=8-12 grade Mijlocii dure dT=12-18 grade Dure dT=18-30 grade Foarte dure dT=peste 30 grade

Apa dură provoacă greutăţi mari icircn folosinţele industriale ca de exemplu depunerea de cruste icircn cazul cazanelor de abur icircn spălătorii măresc cantităţile de agenţi de spălare deoarece formează săpunuri insolubile

Calciu ăi magneziu

Datorită unor caracteristici biochimice şi fiziologice distincte este util să se cunoască concentraţia ionilor de Ca2+ şi Mg2+ separat Astfel magneziul se găseşte icircn apă sub formă de sulfaţi care icircn concentraţie mare imprimă apei un gust dezagreabil şi un efect laxativ De asemena magneziul mai poate fi prezent icircn apă sub formă de cloruri şi bicarbonaţi

Calciu este prezent icircn toate apele sub formă de bicarbonaţi sulfaţi sau cloruri Excesul de calciu imprimă apei un gust sălciu fiind incriminat icircn favorizarea calculozei renale lipsa de calciu pare a juca un rol icircn producerea unor tulburări funcţionale ale cordului (aritmii) pacircnă la infarctul de miocard

Aparatură şi materiale necesare

Biurete Amestec indicatori pentru determinarea pH-ului scară de etalonare pH-metru soluţii

tampon pentru diferite valori de pH Vase conice HCl 01n NaOH 01n complexon III 001 Indicatori negru de eriocrom T murexid metiloranj fenolftaleină

Mod de lucruDeterminarea pH-ului apeiMetoda colorimetrică folosind scara de comparare

17

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 10 ml apă de analizat şi se introduc intr-o eprubetă peste care se adaugă 06 ml din amestecul de indicatori Se agită şi coloraţia obţinută se compară cu scara de etalonare Amestecul de indicatori este format din roşu de metil şi albastru de brom-timol

Metoda electrochimică cu electrod de sticlă

Diferenţa de potenţial existentă icircntre un electrod de sticlă şi un electrod de referinţă introduşi icircn proba de apă de analizat variază lliniar cu pH-ul probei

Icircnainte de efctuarea detrminării este necesară echilibrarea aparatului după instrucţiunile de utilizare Etalonarea (echilibrarea) aparatului se efectuează folosind soluţiile tampon cu pH cunoscut şi se corectează cu ajutorul butonului de corectare a abaterii Pentru aceasta se pune icircntr-un pahar Berzelius soluţie tampon icircn care apoi se imersează electrozii După efectuarea reglării aparatului se spală electrozii cu apă distilată şi apoi se clătesc cu apă de analizat Se introduc electrozii icircn apa de analizat şi se citeşte pH-ul direct pe indicatorul de la aparat Se efectuează mai multe determinări şi se face apoi media rezultatelor

Metoda colorimetrică prezintă unele inconveniente cum ar fi Nu se poate folosi pentru apele tulburi sau colorate Apele cu salinitate crescută pot modifica tenta indicatorului Clorul rezidual poate afecta culoarea indicatorului

Metoda electrochimică este mai precisă şi poate fi utilizată şi pentru apele tulburi sau colorate

Determinarea alcalinităţii

Alcalinitatea permanentă (p) se determină prin titrarea cu HCl 01n icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82) cacircnd au loc reacţiile

Pentru efectuarea probei se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un vas conic peste care se adaugă 2 picături de fenolftaleină Dacă nu apare coloraţia roz alcalinitatea permanentă este zero Icircn cazul apariţiei coloraţiei roz proba se titrează cu HCl 01n pacircnă la incolor Alcalinitatea permanentă se exprimă icircn ml HCl 01ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=VfIcircn care

V- ml HCl 01n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei HCl 01n

Alcalinitatea totală (m) se detrmină prin titrare cu HCl 01n icircn prezenţa metiloranjului (pH=44) cacircnd au loc pe lacircngă reacţiile

şi reacţia

18

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 2-3 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 01n pacircnă cacircnd culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu Alcalinitatea totală se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=Vf

Determinarea acidităţii

Pentru determinarea acidităţii totale se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic şi se titrează cu soluţie de NaOH 01n icircn prezenţa a 2 picături de fenolftaleină pacircnă la apariţia coloraţiei roz persistente Aciditatea totală se exprimă icircn ml NaOH ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml NaOH ndm3=VfIcircn care

V- volumul de NaOH 01n folosit la titrare f- factorul soluţiei NaOH 01n

Dacă apa are pH-ul mai mare de 45 aciditatea reală este zero Icircn caz contrar se iau 100 ml apă de analizat se adaugă 2-3 picături de metil oranj şi se titrează cu NaOH 01n pacircnă ce coloraţia galben-portocaliu virează spre galben-citriu Aciditatea reală se calculează conform relaţiei

ml NaOH ndm3=Vf

Duritatea

Ionii de calciu şi de magneziu cu proprietatea de a complexa cu sarea de sodiu a acidului etilen-diamintetraacetic Sfacircrşitul reacţiei este marcat de indicatori specifici cum ar fi negru de erioorom Pentru a determina duritatea totală se iau 100 ml apă de analizat intr-un vas conic Se adaugă 2 ml soluţie tampon pentru a obţine pH-ul 10 şi 01 g indicator erioocrom apoi se titrează cu complexom III pacircnă ce culoarea virează de la roşu ca vacircnul la albastru net

Icircn care

V- volumul de complexon III 001n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon v- volumul de apă de analizat ml

Pentru a determina duritatea temporară se foloseşte alcalinitatea totală m Dacă alcalinitatea permanentă nu este zerose va utiliza diferenţa m-p dintre volumele de HCl 01n cu care s-au efectuat ele două titrări

Unde

19

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

V- volumul de HCl 01n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei HCl 01n v- volumul de apă de analizat luat ml

Duritatea permanentă se calculează cu relaţia

dp=dT-dt

Calciu şi magneziu

Calciu se determină priin titrare cu complexon III la pH =12-13 icircn prezenţă de murexid valoarea de pH la care magneziu este precipitat sub formă de Mg(OH)2

Se iau 100 ml apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 4 ml soluţie tampon şi 01 mg murexid Se titrează cu complexon III pacircnă ce virează de la roz la violaceu

Relaţiile de calcul sunt

Icircn care

V1- volumul de complexon III folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon III v- volumul de apă de analizat luat icircn lucru ml V- volumul de complexon III folosit la determinarea dT ml

Se repetă fiecare determinare de două ori făcacircndu-se media iar rezultatele se trec icircn următorul tabel

Determinarea UM Proba 1 Proba 2 Media

pHalcalinitate totală m

aciditate totalăaciditate reală

dt

dp

dT

Ca2+

Mg2+

20

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA BIOXIDULUI DE CARBON OXIGENULUI ŞI SUBSTANŢELOR OXIDABILE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite deosebit de restracircnse

Principalele proprietăţi ale apelor industriale

Bioxidul de carbon

Bioxidul de carbon se găseşte frecvent icircn apă sub formă de carbonaţi (complet legaţi) bicarbonaţi (semilegat) şi mai rar sub formă de bioxid de carbon liber Icircntre forma liberă şi sărurile acidului carbonic se stabileşte următorul echilibru

Existenţa uneia sau alteia dintre formulele de mai sus este icircn funcţie de pH-ul apei

la pH =lt 40 CO2-ul este prezent numai sub formă de CO2 liberla pH = 84 CO2-ul există numai sub formă de bicarbonaţila pH gt=105 CO2-ul se găseşte numai sub formă de carbonaţi

Expresia constantei de echilibru pentru ecuaţia

este dată de relaţia

21

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Deoarece concentraţia apei şi a carbonatului se consideră constante şi

Relaţia devine

Din relaţia de mai sus rezultă că pentru menţinerea bicarbonaţilor icircn soluţie este necesară o anumită cantitate de bioxid de carbon liber denumit ndashbioxid de carbon aferent-- iar cantitatea de bioxid de carbon ce depăşeşte această limită reprezintă ndashbioxidul de carbon agresivmdashcapabil de a dizolva noi cantităţi de carbonaţi tercacircndu-i sub formă de bicarbonaţi solubili La scăderea cantităţii bioxid de carbon sub limita necesară menţinerii bicarbonaţilor icircn soluţie are loc precipitarea unei cantităţi corespunzătoarede carbonaţi Icircntre diferite forme de bioxid de carbon avem următoarea relaţie

Bioxidul de carbon liber nu dăunează calităţii apei potabile din contră icirci conferă un gust plăcut de prospeţime Bioxidul de carbon afresiv poate face apa nepotabilă datorită faprului că poate dizolva anumite metale toxice Icircn apa de alimentare a cazanelor CO2 liber trebuie să lipsească deoarece produce o puternică coroziune

Oxigenul

Icircn apele meteoritice şi icircn cele freatice concentraţia oxigenului dizolvat este aproape de limita de solubilitate determinată de presiunea parţială şi temperatură Apele subterane de mare adacircncime conţin foarte puţin oxigen dizolvat dtorită reacţiilor chimice Icircn apele de suprafaţă concentraţia oxigenului depinde şi de numeroasele procese fizice chimice şi biologice ale ciclului vieţii acvatice Ca urmare a proceselor de degradare aerobă poate apărea un deficit de oxigen care poate provoca dispariţia completă a vieţii aerobe Deficitul de oxigen este diferenţa dintre cantitatea de oxigen care saturează apa la presiunea şi temperatura dată şi conţinutul real Există o corelaţie directă icircntre oxigenul dizolvat şi concentraţia materiilor organice de apă Prezenţa oxigenului favorizează deferizarea şi demanganizarea apei formarea stratului de protecţie icircn reţeaua de distribuţie şi tot odată conferă gust de prospeţime apei potabile Icircn apa de alimentare a cazanelor oxigenul este nedorit fiind un factor activ de coroziune

Substanţe organice

Conţinutul de substanţe organice defineşte gradul de impurificare organică care se poate exprima icircn diferite moduri Oxidabilitatea chimică sau consumul chimic de oxigen (CCO) reprezintă cantitatea de oxigen echivalentă cu consumul de oxidant (KMnO4 K2Cr2O7) format la mineralizarea substanţelor organice dintr-un dm3 de apă Metoda este uzual folosită dar prezintă inconvenientul că nu indică icircntreg conţinutul de materii organice ci doar pe cele oxidabile icircn condiţiile determinării tot odată fiind afectată de erori datorită prezenţei substanţelor anorganice uşor oxidabile

Consumul biochimic de oxigen CBO5 reprezintă cantitatea de oxige necesară pentru mineralizarea biochimică a substanţelororganice dintr-un dm3 de apă la temperatura de 20o C

Partea experimentală

22

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Determinarea bioxidului de carbon din apă

Determinarea bioxidului de carbon liber

Aparatură şi materiale necesare

Vase Erlenmeyer Biurete Soluţie HCl 005n Soluţie NaOH 005n Fenolftaleină Tartrat de sodiu şi de potasiu 50 Carbonat de calciu Amestec alcalin de iodură şi azidă Amidon soluţie 05 Acid sulfuric 1 3 Tiosulfat de sodiu 0025n Sulfat manganos 50 Sticle cu dop ermetic Soluţie KMnO4 001n Soluţie H2C2O4 001n

Mod de lucru

Metoda se bazează pe transformarea bioxidului de carbon liber din apă icircn bicarbonat folosind o soluţie de hidroxid de sodiu şi apoi titrarea excesului de hidroxid cu acid clorhidric icircn prezenţă de fenolftaleină

Detreminarea orientativă- se iau cacircţiva ml de apă de analizat şi se introduc icircntr-o capsulă de porţelan apoi se adaugă două picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz nu este prezent CO2 liber Icircn cazul cacircnd nu apare coloraţia roz se procedează astfel icircntr-un pahar Erlenmeyer se introduc 200 ml apă e analizat peste care se mai adaugă 10 ml soluţie de NaOH 005n 2 ml tartrat de sodiu şi potasiu şi două picături de fenolftaleină Icircn cazul icircn care nu a aparut o coloraţie roz se vor mai adăuga icircncă 10 ml NaOH 005n Volumul de soluţie de NaOH se va măsura cu precizie Soluţia rezultată se va titra cu HCl 005 pacircnă la decolorare Conţinutul de CO2 liber se va calcula cu relaţia

Unde

V ndashml NaOH 005n adăugaţi f ndash factorul soluţiei de NaOH 005nV`- ml soluţie HCl 005n folosiţi la titrare f `- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon total legat

23

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Metoda se bazează pe neutralizarea carbonaţilorprezenţi icircn apă prin titrare cu un acid mineral icircn prezenţa fenolftaleinei

Icircntr-un flacon Erlenmeyer se introduc 100 ml apă de analizat două picături de fenolftaleină ş se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea roşie virează icircn roz slab Conţinutul de CO2 legat se calculează cu relaţia

Unde

V- ml HCl 005n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon semilegat

Metoda se bazează pe neutralizarea bicarbonaţilor din apă cu un acid mineral icircn prezenţa metiloranjului ca indicator Se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un flacon Erlenmeyer peste care se adaugă 2 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Aplicacircd corecţia pentru CO2 legat avem

Unde

V`- ml HCl 005n folosiţi la titrareV ndash ml HCl 005n folosiţi la determinarea CO2 legat f- factorul soluţiei HCl 005n

Deteminarea bioxidului de carbon agresiv

Bioxidul de carbon agresiv are proprietatea de a transforma carbonatul de calciu icircn bicarbonat care se determină prin titrare cu acid clorhidric

Se iau doua flacoane Erlenmeyer cu dop rodat şi se introduce icircn fiecare aceeaş cantitate de apă de analizat Icircntr-unul din vase se introduc 3-5 g CaCO3 pro analiză fin pulverizat şi se agită după care se lasă icircn repaus minimum 24 ore agitacircnd din cacircnd icircn cacircnd

Din ambele flacoane se iau din lichidul supernatant cacircte 100 ml şi se introduc icircn alte două flacoane Se titrează fiecare probă cu HCl 005n icircn prezenţa a două picături de metiloranj pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Unde

V- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei icircn care s-a adăugat carbonat de calciu

24

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Vl- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei fără carbonat de calciu f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea oxigenului

Oxigenul dizolvat icircn apă oxidează hidroxidul manganos care icircn mediu acid scoate iodul din iodura de potasiu icircn cantitate echivalentă cu oxigenul dizolvat icircn apă şi se titrează cu tiosulfat de sodiu

Apa se recoltează icircn sticle icircnchise cu grijă ca să nu se aereze icircn timpul manipulărilor Sticla se umple complet se introduc 2 ml soluţie de sulfat manganos şi 2 ml amestec alcalin de iodură-azidă Se pune dopul şi se agită conţinutul flaconului Icircn prezenţa oxigenului se formează un precipitat brun-roşcat iar icircn absenţa acestuia precipitatul rămacircne alb După depunerea completă a precipitatului se elimină cu atenţie cca 10 ml din lichidul supernatant şi se adaugă 5 ml H2SO4 1 3

Se pune dopul şi se amestecă bine picircnă ce precipitatu se dizolvă complet Se transversează conţinutul cantitativ icircntr-un flacon Erlenmeyer şi se titrează cu tiosulfat 0025n pacircnă se obţine o coloraţie galbenă apoi se adaugă 1 ml amidon şi se continuă titrarea pacircnă la decolorarea completă a culorii albastre a amidonului

Unde

V- ml soluţie de tiosulfat folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de tiosulfat de sodiu 0025nVl- cantitatea de apă de analizat recoltată ml

Determinarea substanţelor oxidabile din apă (metoda cu permanganat)

Permanganatul de potasiu oxidează substanţele organice din apă icircn mediu acid şi la cald iar permanganatul rămas icircn exces se determină cu acid oxalic

Se introduc 100 ml apă de analizat icircntr-un flacon Erlenmeyer pregătit icircn prealabil fără urme de substanţe organice peste care se adaugă 5 ml H2SO4 13 şi 10 ml permanganat de potasiu exact măsurat Se fierbe pe sită exact 10 min din momentul cacircnd icircncepe fierberea Se icircndepărtează vasul de pe sită şi se adaugă icircn soluţia fierbinte 10 ml acid oxalic exact măsurat Soluţia decolorată se titrează cu permanganat de potasiu pacircnă la apariţia unei coloraţii slab rozpersistente

25

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn care

V- ml KMnO4 001n adăugaţi iniţial icircn probăVl- ml KMnO4 001n folosiţi la titrarea probei fl- factorul soluţiei de KMnO4 001nV2-ml H2C2O4 001n adăugaţi icircn probă pentru decolorare f2-factorul soluţiei de apă de analizat luată icircn lucru ml

Pentru fiecare probă se fac cacircte două determinăriRezultatele obţinute se vor trece icircn următorul tabel

Parametru de analizat UM Proba 1 Proba 2 Media CO2 totalCO2 legatCO2 semilegatCO2 agresivO2

oxidabilitatea

26

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA TENDINŢEI DE AUTOIcircNCĂLZIRE A CĂRBUNILOR

Consideraţii teoretice

Industria extractivă se caracterizează prin condiţii specifice de lucru condiţii impuse atacirct de particularităţile naturale cacirct şi de caracterul procesului de producţie Aceste necesită o serie de măsuri speciale care să nu ducă la periclitarea vieţii lucrătorilor prin accidente sau icircmbolnăviri de factură profesională

Asupra modului icircn care se produce autoaprinderea cărbunilor s-au emis mai multe ipoteze care pot fi icircnglobate icircn următoarele teorii

Teoria oxidării piritei Teoria oxidării cărbunelui considerată icircn prezent cea mai importantă Teoria fenolică Teoria bacteriană

Cărbunii icircn contact cu atmosfera vor absorbi oxigen fapt care poate duce prin oxidare la aprinderea autmată a lor

Pentru a preveni apariţia focurilor endogene este necesar să se determine tendinţa de autoicircncălzire a cărbunilor icircn scopul clasificării straturilor din acest punct de vedere

Cercetătorii polonezi făcacircnd mai multe icircncercări cu probe de cărbune din diferite mine au demonstrat că reprezentarea grafică a modului icircn care decurge reacţia sistemului (perhidro-cărbune) are alură diferenţială pentru cărbunii cu tendinţă de autoicircncăzire şi pentru cei fără tendinţă de autoicircncălzire

Partea experimentală

Materiale necesare

Probe de cărbune de granulaţii specificate icircn referat Termometru Eprubete Apă distilată Perhidrol 20

Modul de lucru

Se cacircntăresc 3 g cărbune de granulaii diferite -0250 -0315 -04 şi +05 mm care se amestecă cu 2 cm3 de apă distilată după care se notează temperatura iniţială

Peste cărbunele astfel amestecat se toarnă 9 cm3 perhidrol 20 Se citeşte temperatura icircn fiecare minut pacircnă la atingerea temperaturii de 50oC După depăşirea temperaturii de 50oC se notează timpul corespunzător creşterii temperaturii din 10 icircn 10 grade iar rezultatele se trec icircntr-un tabel de forma tabelului de mai jos

Tipul cărbunelui Granulaţia(mm)

Temperatura(oC)

Timpul(minute)

Observaţii

27

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

12345

Cu datele obţinute se constituie diagrama de variaţie a temperaturii icircn funcşie de timp care este caracteristică fiecărui strat de cărbune icircn parte

Se execută cel puţin două determinări cu acelaş fel de cărbune iar dacă rezultatele diferă cu mai mult de 10 se efectuează o nouă determinare

Ca măsură a gradului de pregătire a cărbunelui pentru autoicircncălzire se admite viteza medie de creştere a temperaturii (Vr) la timpul (t) icircn care s-a obţinut temperatura maximă

(oCmin)

Aceste date obţinute vor trece icircn tabelul următor

Tipul cărbunelui Tipul de reacţie tr(min)

Temperatura (oC) Vr

(oCmin)

Iniţială Maximă

Variaţia de

temperatură12345

Se compară curbele obţinute cu curbele din literatură şi se trag concluzii asupra tendinţei de autoicircncălzire a cărbunilor

28

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ DEPLASAREA ECHILIBRULUICHIMIC ŞI VITEZA DE REACŢIE

Consideraţii teoretice

Legea acţiunii maselor

Pentru reacţia aA +bB cC + dD la echilibrul celor două viteze de reacţie sunt egale

v1 = k1 [A]a [B]b

v2 = k2 [C]c [D]d v1= v2 = = Ke

= (c + d) ndash (a + b) ndash variaţia numărului de moli

Kp = Kc (RT)∆n = Kk (p)∆n

Relaţia Kc = reprezintă legea acţiunii maselor

Guldeberg şi Waage au stability că raportul dintre produsul concentraţiilor produşilor de reacţie la puteri egale cu coeficienţii lor stoechimetrici şi produsul concentraţiilor reactanţilor la puteri numeric egale cu coeficienţii lor stoechiometrici este constantă numită constantă de echilibru Kc

Deplasarea echilibrului chimic se face icircn conformitate cu principiul lui Le Chacirctelier Conform acestui principiu dacă un system aflat ăn echilibru chimic suferă o constacircngere echilibrul se deplasează icircn sensul diminuării constracircngerii

Factorii care influenţează deplasarea echilibrului chimic sunt temperature presiunea şi concentraţia

Influenţa temperaturii

Creşterea temperaturii unui sistem icircn echilibru (la p = constant) favorizează reacţia ce consumă caldură (endotermă) şi defavorizează reacţia ce se produce cu degajare de căldură (exotermă) Reacţiile reversibiledacă sunt endoterme icircntr-un senssunt exoterme icircn sensul invers

Ex 2 CO + O2 2 CO2

Influenţa presiunii

Este caracteristică reacţiilor de echilibru icircn faza gazoasă care se produc cu variaţie de volum Creşterea presiunii (la t0 C = constant) determină deplasarea echilibrului icircn sensul concentraţiei de volum echivalent cu micşorarea numărului de moli

29

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Ex N2 + 3 H2 2 NH3

Influenţa concentraţiei

Modificarea concentraţiei unuia din componenţii amestecului de reacţieva determina desfăşurarea reacţiei chimice icircn sensul care se consumă substanţa adăugată

Icircn lucrarea de faţă se va urmării deplasarea echilibrului chimic icircn funcţie de concentraţie Se va studia icircn mediu omogen lichidul reacţia dintre FeCl3 (clorură ferică) şi NH4SCH (sulfocianură de amoniu) cu formarea de Fe(SCN)3 (sulfocianură ferică) şi NH4Cl (clorură de amoniu)

FeCl3 + 3NH4SCN Fe(SCN)3+ 3NH4CL

Kc=

Calitativ se va observa deplasarea echilibrului chimic prin compararea culorilor diferitelor probe icircn care sa variat pe racircnd concentraţia uneia din substanţele iniţiale sau finale Culoarea FeCl3 icircn soluţie este galben-roşcată a Fe(SCN)3 este roşu intens iar NH4SCN şi NH4Cl sunt incolore

Materiale necesare

Pahar Berzelius Eprubete Soluţii de FeCl3 şi NH4SCN icircn sticlă picurătoare NH4Cl Spatulă Pipetă

Modul de lucru

Icircn paharul Berzelius se pun circa 100 ml apă şi se adaugă 10-11 picături de soluţie FeCl3 şi 10-12 picături NH4SCN Din soluţia obţinută se toarnă volume egale icircn 4 eprubete astfel

Icircn eprubeta 1 se adaugă 4-5 picături de soluţie FeCl3

Icircn eprubeta 2 se adaugă 4-5 picături de sol NH4SCN Icircn eprubeta 3 se pune un vacircrf de spatulă de NH4Cl şi se agită pacircnă la dizolvare Eprubeta 4 serveşte drept etalon de culoare

Se compară culorile obţinute cu culoarea soluţiei din eprubeta etalon şi schimbările de culoare se explică icircn funcţie de modul icircn care s-a produs deplasarea echilibrului chimic

Să se tragă concluziile pentru sensul icircn care s-a deplasat echilibrul chimic icircn cele 3 eprubete

Factorii care influenţează viteza de reacţieConsideraţii teoretice

30

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cursul unei reacţii chimice cantităţile de reactanţi descresc continuu iar cantităţile de produşi cresc continuu

Se numeşte viteza de reacţie - variaţia concentraţiei reactanţilor sau produşilor de reacţie icircn unitatea de timp

v = - CR ndash concentraţia reactanţilor

v = + CP ndash concentraţia produşilor de reacţie

Principalii factori care influenţează viteza de reacţie sunt temperatura concentraţia suprafaţa de contact adaosul unor substanţe care măresc viteza de reacţie (catalizatori) sau pentru a o micşora (inhibitori) Urmărind desfăşurarea icircn timp a reacţiilor chimice CINETICA CHIMICĂ studiază viteza de reacţie influenţa diferiţilor factori asupra vitezei precum şi totalitatea proceselor elementare ce intervin icircn timpul transformaărilor chimice deci elucidarea mecanismului de reacţie

Icircn lucrarea de faţă se va urmării cum influenţează viteza de reacţie concentraţia şi temperatura

Influenţa concentraţiei

Studiile experimentale referitoare la influenţa concentraţiei asupra vitezei de reacţie au dus la determinarea ecuaţiei de viteză

v = kn [A]na [B]nb

pentru o reacţie de forma aA + bB produşikn ndash constantă de vitezăna şi nb ndash ordinele parţiale de reacţie (pentru reacţii mai simple)na = a şi nb = bm = na + nb ndash ordinul global de reacţie

Pentru cazul general se poate scrie

- = kn cn

Influenţa temperaturii

Este exprimată de relaţia lui Arrhenius

k = A

undeA ndash factor preexponenţial cu aceleaşi dimensiuni ca şi kEa ndash energie de acţionareR ndash 8314 JmolK

Din forma logaritmică a expresiei relaţiei lui Arrhenius

31

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

1n k = 1n A -

Se poate determina grafic 1n k = f( ) valoarea lui Ea = tgβ R sau analitic utilizacircnd valorile lui k la

două temperaturi diferite

Ea =

Materiale necesare

Soluţie Na2S2O3 (tiosulfat de sodiu) Soluţie H2SO4 Eprubete Termometru Pehar Berzelius Trepied Sită azbest Bec de gaz Pipetă

Modul de lucru

Studiul variaţiei vitezei de reacţie icircn funcţie de concentraţie se poate face prin exemplul reacţiei dintre tiosulfatul de sodiu şi acidul sulfuric

Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 = H2S2O3 (acid tiosulfuric)

Acidul tiosulfuric este instabil şi se descompune astfel

H2S2O3 rarr S + H2SO3 (acid sulfuros)

Pentru executarea experienţei trebuie să preparăm 4 soluţii de concentraţii diferite de tiosulfat de sodiu Icircn prima eprubetă turnăm 12 cm3 din soluţia iniţială de Na2S2O3 icircn a doua 9 cm3 soluţie iniţială şi 3 cm3 apă iar icircn a treia 6 cm3 Na2S2O3 şi 6 cm3 apă şi icircn ultima 3 cm3 soluţie iniţială şi 9 cm3 apă

Adăugăm 3 cm3 soluţie H2SO4 peste prima eprubetă şi agităm puternic Cu ajutorul unui ceas cronometrăm timpul pacircnă ce soluţia devine opalescentă Se procedează la fel şi cu celelalte eprubete Se notează timpii Din valorile timpilor se va deduce cum variază viteza de reacţie icircn funcţie de concentraţie

Pentru influenţa temperaturii asupra vitezei de reacţie se va utiliza tot exemplul anterior Pentru temperatura camerei se vor folosii valorile timpilor obţinuţi la exemplul anterior Se repetă experienţele dar de data aceasta icircnainte de a turna acidul sulfuric peste soluţia de Na2S2O3 se vor icircncălzii atăt soluţia de Na2S2O3 cacirct şi soluţia de acid sulfuric icircn eprubete separate introducacircndu-le icircntr-un pahar Berzelius cu apă

Paharul cu apă şi cu perechile de eprubete vor fi icircncălzite la temperaturile de 25o şi 35o C După atingerea temperaturilor respective soluţiile se amestecă turnacircnd acidul sulfuric peste tiosulfatul de sodiu Se agită şi se cronometrează timpul necesar apariţiei opalescenţei

Din valorile timpilor obţinuţi se va concluziona cum variaz viteza de reacţie cu temperaturaRezultatele obţinute se vor trece sub formă de tabel

32

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Factorul care influenţează viteza de

reacţieTimpul 1 Timpul 2 Timpul 3 Timpul 4

Concentraţia

Temperatura

C1

C2

C3

C4

DETEMINAREA TENSIUNII ELECTROMOTOARE A PILELOR ELECTRICE

33

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Consideraţii teoretice

Pila galvanică sau elementul galvanic este un dispozitiv in care pentru obţinerea energiei electrice se produce o reacţie de oxido-reducere

Cea mai simplă pilă galvanică este alcătuită din doi electrozi respectiv din doi conductori metalici introduşi icircn soluţii de electrolit Electrozii sunt uniţi icircn circuit exterior printr-un conductor electronic iar soluţiile de electrolit sunt separate printr-o diafragmă poroasă sau printr-o punte electrolitică

Icircn pilele galvanice la anod se produce o reacţie de oxidare iar la catod are loc o reacţie de reducere

Variaţia energiei libere ∆G a reacţiei de oxido-reducere dintr-o pilă galvanică reversibilă este egală cu lucrul electric maxim efectuat de pilă

Lucrul electric maxim reprezintă produsul dintre cantitatea de electricitate ce trece prin pila galvanică (zF) şi tensiunea electromotoare E a pilei galvanice (tem)

∆G=-z F E

Tensiunea electromotoare a unei pile galvanice este dată de suma algebrică a potenţialelor de electroni

E=ε+ + ε-

Undeε+ -este potenţial de electrod al actoduluiε- -este potenţia de electrod al anodului

Ţinacircnd seama de expresia matematică a potenţialului de electrică

ε = εo +

relaţia E=ε+ + ε- devine

E=

Unde şi -sunt potenţialele standard ale catodului şi anodului

R ndashconstanta universală a gazelor (83166 Jmolgrad sau 198 calmolgrad)T ndashtemperatura absolută icircn grade KelvinF ndashnumărul lui Faraday (96500 C)a+ a- -activitatea ionilor reduşi şi respectiv oxidaţi

Ecuaţia E= arată relaţia dintre tensiunea electromotoare potenţialul de

electrod şi activităţile ionilor de metal din soluţiile de electrolitIcircn această lucrare se va urmări dependenţa tem a pilei Daniell de concentrţia soluţiilor de

electrolit dependenţa redată de ecuaţia E=

Pila Daniell se compune dintr-o bară de zinc cufundată icircntr-o soluţie de ZnSO4 şi o bară de cupru introdusă icircntr-o soluţie de CuSO4 şi are ca punte electrolitică o soluţie de KCl saturată

34

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Această pilă se reprezintă prin lanţul electrochimic (-) ZnZnSO4 CuSO4Cu (+) Icircn pila Daniell la electrozi au loc următoarele reacţii de oxido-reducere

Anod(-) Znrarr Zn2+ + 2e-

Catod(+) Cu2+ + 2e-rarr Cu

Ecuaţia reacţiei totale care generează curent electric icircn pila Daniell este

Zn+Cu2+harrZn2++Cu

Tensiunea electromotoare a pilei Daniell se deduce din relaţia de mai sus

E=

Pentru a urmări dependenţa tensiunii electromotoare de concentraţiile soluţiilor de electrolit se alcătuiesc elemente Daniell folosind soluţii de CuSO4 şi ZnSO4 de concentraţii diferite Valorile obţinute experimental se compară cu cele calculate cu ajutorul ecuaţiei de mai sus

Partea experimentalăMateriale şi aparatură necesară

Pilă galvanică Daniell Voltmetru electronic sau montaj de opoziţie (Poggehdorff) Electrozi de Cu şi Zn Pahar Berzelius Pipete de 10 ml Balon cotat de 100 ml Soluţii de ZnSO4 şi CuSO4 de concentraţii diferite Soluţie saturată KCl Element Weston

Mod de lucru

Pentru determinarea tem se poate folosi montajul cu voltmetru electronic sau montajul de opoziţie

35

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 2: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CUPRINS

securitatea muncii icircn ateliere laboratoare unde se lucrează cu substanţe chimice1verificarea echivalenţilor2i prepararea unor soluţii de diferite concentraţii7ii stabilirea titrului şi factorului soluţiilor10analiza unor parametrii fizico-chimici ai apelor reziduale din industria minieră carboniferă12determinarea ph-ului acidităţii alcalinităţii şi durităţii apelor industriale17determinarea bioxidului de carbon oxigenului şi substanţelor oxidabile24determinarea tendinţei de autoicircncălzire a cărbunilor31factorii care influenţează deplasarea echilibrului chimic şi viteza de reacţie33deteminarea tensiunii electromotoare a pilelor electrice39

BIBLIOGRAFIE

A MATEI CHIMIE GENERALĂ ldquoLUCRĂRI PRACTICErdquo PETROŞANI 1993

2

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

SECURITATEA MUNCII IcircN ATELIERE LABORATOARE UNDE SE LUCREAZĂ CU SUBSTANŢE CHIMICE

Obligaţiile studenţilor

Să cunoască şi să respecte regulile privind manipularea substanţelor chimice folosirea ustensilelor si aparaturii

Să folosească corect echipamentul de protecţie Să cunoască şi să respecte normele privind PSI Să cunoască măsurile de prim ajutor icircn caz de accidente Să păstreze ordinea şi curăţenia

Reguli privind manipularea substanţelor chimice şi utilizarea ustensilelor şi a aparaturii

Substanţele chimice se păstrează icircn flacoane icircnchise şi etichetate Se interzice aplecarea asupra flacoanelor cu substanţe chimice Transvazarea lichidelor se face cu grijă evitacircnd stropirile Procesele icircn urma căror se degajă vapori sau gaze se execută icircn nişe cu ventilaţie Icircncălzirea substanţelor chimice se poate face numai icircn vase termorezistente la flacără de

bec de gaz pe plite electrice băi de apă sau nisip icircn cuptoare Utilizarea gazului din recipienţi sub presiune se face folosind reductoare de presiune Dacă icircn atmosferă se degajă substanţe toxice se opreşte operaţia se reţine respiraţia se

deschid geamurile şi se parăseşte icircncăperea Dacă se produce aprinderea unor substanţe se decuplează curentul se indepartează alte

substanţe inflamabile din vecinătate şi se icircncepe stingerea prin acoperire sau stropire cu apă Icircn caz de nevoie se anunţă formaţiunea de pompieri Icircn caz că pielea vine icircn contact cu un acid sau o bază se spală locul cu multă apă şi se

neutralizează innapoi cu o bază slabă (bicarbonat de sodiu) respectiv cu un acid slab (oţet)

VERIFICAREA ECHIVALENŢILOR

Consideraţii teoretice

Icircntr-o reacţie chimică reactanţii reacţionează icircn cantităţi (m) proporţionale cu echivalenţii lor chimici (E)

Dacă A + B rarr produşi expresia generală a legii echivalenţilor este

Calculul echivalenţilor chimici (E)

Icircn general E pentru un acid

3

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

unde

masa molară a acidului numărul de protoni cedaţi de acid

Icircn general E pentru o bază (hidroxid)

Icircn care

masa moleculară a bazei (hidroxidului) numărul grupelor acceptoare de protoni (numărul de grupe hidroxilitice din hidroxid)

Icircn general E pentru o sare

Icircn care

masa moleculară a sării numărul grupelor cationice cifre de icircncărcare a cationului

Exemple de calcul

Acizi

Baze

Săruri

Partea experimentală

4

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

a) determinarea echivalentului chimic al acidului sulfuric

Aparatură şi materiale necesare

soluţie de NaOH solutie fenolftaleină biuretă pahare Erlenmayer stativ

Modul de lucru

Pentru determinarea echivalentului gram al acidului sulfuric acesta se tratează co o soluţie de NaOH de concentraţie cunoscută Are loc o reacţie de neutralizare conform ecuaţiei chimice

Cunoscacircnd echivalentul gram al hidroxidului de natriu ca fiind 40 g şi cantităţile icircn greutate ale celor două substanţe care reacţionează se determină echivalentul gram al acidului sulfuric pe baza relaţiei

de unde

Icircn care cantitatea de grame de acid sulfuric intrată in reacţie (g) cantitatea icircn grame de NaOH intrată icircn reacţie (g) şi reprezintă numărul de mililitri de şi Na OH intraţi icircn reacţie şi concentraţiile soluţiilor de acid şi bază

Pentru lucru se iau 25 ml soluţie de de concentraţie cunoscută şi se pun icircntr-un pahar Erlenmeyer Icircn paharul cu acid se adaugă 2-3 picături de fenolftaleină ca indicator şi se tritrează cu hidroxid de natriu (NaOH) de la incolor la viraj roz Se citeşte cu exactitate volumul soluţiei utilizate la titrare

Cu ajutorul relaţiilor de mai sus se determină şi Din formulă se calculează şi Se fac aceste determinări de mai multe ori şi se calculează media aritmetică a echivalentului acidului sulfuric

b) Determinarea echivalenţilor chimici ai sărurilor ( )

5

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Aparatură şi materiale necesare

Soluţii de Soluţie de Albastru de timol (indicator) Biuretă Pahare Erlenmeyer Stativ

Modul de lucru

Pentru determinarea echivalenţilor chimici ai sărurilor ( ) acestea se titrează cu o soluţie de de concentraţie cunoscută

Cunoscacircnd echivalentul gram al acidului sulfuric şi cantităţile icircn greutate ale sărurilor de natriu care reacţionează se determină echivalenţii gram ai celor trei săruri

Relaţia de calcul este de forma

de unde

cantitatea in grame de intrată icircn reacţie

cantitatea in grame de sare intrată icircn reacţie

şi - reprezintă numărul de milimetri de şi sare intrată icircn reacţie şi - reprezintă concentraţiile soluţiilor de acid şi sare (Titrul)

Pentru lucru se iau din fiecare sare ( ) cacircte 25 ml soluţie se pun icircntrun Erlemeyer şi se complectează cu apă distilată pacircnă la aproximativ 50 ml soluţie

Icircn paharele cu soluţiile de săruri se adaugă cacircte 2-3 picături de albastru de timol (indicator) şi se titrează cu acid sulfuric de la albastru pacircnă la viraj roşu

Se citesc cu exactitate volumele soluţiei utilizate la titrareCu ajutorul relaţiilor de mai sus se calculeaza pentru toate cele trei cazuriSe compară cu rezultatele obţinute cu echivalenţii chimici ai sărurilor obţinuţi prin calculSe fac trei determinări de acelaş fel pentru a afla media aritmetică a echivalenţilor chimici al sării

respective

6

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

I PREPARAREA UNOR SOLUŢII DE DIFERITE CONCENTRAŢIIII STABILIREA TITRULUI ŞI FACTORULUI SOLUŢIILOR

I Prepararea unor soluţii de diferite concentraţii

Consideraţii teoretice

Soluţiile sunt amestecuri omogene formate din două sau mai multe substaţe ale căror proprietăţi variază cu raportul dintre componente

Icircn orice soluţie se disting două componente principale substanţa dizolvată numită solvat şi substanţa icircn masa icircn care este dispersată uniform solvatu numit solvent

Raportul dintre cantitatea de solvat şi solvent exprimă concentraţia soluţiei Concentraţia soluţiilor reprezintă cantitatea de substanţă dizolvată intr-o anumită cantitate de soluţie sau dizolvant

Concentraţia soluţiilor se poate exprima astfel

Concentraţie procentuală ldquordquo ndash reprezintă cantitatea de substanţă exprimată in grame conţinută icircn 100 grame soluţie

Concentraţia normală ldquonrdquo ndashreprezintă numărul de echivalenţi gram de substanţă dizolvată intr-un litru de soluţie

Concentraţia molară bdquomrdquo ndash reprezintă numărul de moli de substanţă dizolvată icircntr-un litru de soluţie

Concentraţia molală ndash reprezintă numărul de moli de substanţă dizolvată icircn 1000 g dizolvant

7

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Partea experimentală

1 Prepararea unor soluţii a căror concentraţii se exprimă procentual - 5 şi 10

Materiale necesare

Sare solidă NaCl şi KCl Soluţie HCl concentrat 37 d=119 Balanţă farmaceutică Cilindru gradat Pahare Berzelius 300ml

Mod de lucru

Se calculează cantitatea de NaCl solidă necesară pentru 200g soluţie 5 şi se cacircntăreşte cu balanţa farmaceutică

100 g sol NaClC g NaCl200 g sol NaCl x g NaCl

g NaCl

Se pune cantitatea de NaCl cacircntărită icircntr-un pahar Berzelius şi se adaugă cantitatea de apă necesară (190 ml) măsurată cu cilindru gradat

Volumul de soluţie HCl concentrate se măsoară cu ajutorul unui cilindru gradat şi se completează cu apă distilata pana la 50 ml

Prepararea unor soluţii normale şi molare de 01 n 01 n 01 n

Materiale necesare

pa concentrat 96 d = 184 pa Baloane cotate pisetă Sticlă ceas pacirclnii Pipete gradate

Mod de lucru

Se calculează echivalentul hidroxidului de potasiu apoi cantitatea necesară pentru prepararea a 250 ml soluţie 01 n

8

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Pentru 250 ml soluţie vor fi necesare g KOH pa Se cacircntăreşte pe o sticlă de ceas

cantitatea calculată şi se introduce icircntu-un balon cotat de 250 ml Se completează cu apă distilată pacircnă la semnagitacircnd pentru dizolvare

Pentru prepararea soluţiei de 01 n se calculează cantitatea de 96 necesară Pentru 250 ml soluţie 01 n trebuie 01 ml g adică 01 98 4 = 245 25 g

Din tabel avem pentru

96 icircn 1000 g soluţie1765 g x25 g

g sol conc 96

Ceea ce icircn volum reprezintă

ml conc 96

Se adaugă icircn balonul cotat mai icircntacirci puţină apă distilată şi apoi se adaugă volumul de acid sulfuric concentrat rezultat din calcul şi măsurat cu ajutorul unui cilindru gradat Se agită cu grijă şi se comletează cu apă distilată pacircnă la semnul balonului cotat

Acidul oxalic este substanţă titrimetrică care permite prepararea unei soluţii etalon cu ajutorul căruia determinăm titrul soluţiilor aproximative de bază

Prepararea soluţiei se face prin cacircntarire la balanţa analitică a cantităţii necesare pentru 250 ml

soluţie 01 n

Cantitatea necesară pentru volumul propus va fi

Substanţa cacircntărită pe o sticlă de ceas se aduce cantitativ icircn balonul cotat cu 250ml prin spălarea sticlei de ceas cu apă distilată din pisetă Se completează conţinutul balonului cotat la semn cu apă distilată

II Stabilirea titrului şi factorului soluţiilor

Consideraţii teoretice

9

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Soluţiile obţinute dintr-o probă cacircntărită de substanţe pot fii soluţii etalon sau soluţii aproximativeSoluţiile etalon sunt acelea pentru a căror preparare se folosesc substanţe foarte pure şi

nealterabile Concentraţia lor corespunde exact valorii teoretice calculate (acid oxalic dicarbonat de potasiu etc) in cazul soluţiilor aproximative (baze acizi etc) concentraţia se determină experimental prin titrul soluţiei T care reprezintă cantitatea icircn grame de substanţa conţinută icircntr-un milimetru de soluţie Numărul care arată de cacircte ori o soluţie este mai concentrată sau mai diluată decacirct soluţia de concentraţie exactă se numeşte factor Se notează cu F Factorul se calculează cu raportul

Stabilirea concentraţiei exacte a unei soluţii se face prin determinarea volumului de reactiv consumat de substanţa analizată intr-o reacţie chimică dată Reactivul are o concentraţie cunoscută şi se adaugă icircn cantitatea strict necesară stabilită pe baza ecuaţiei chimice Importantă este stabilirea punctului de echvalenţă care marchează sfacircşitul reacţiei Icircn acest scop se folosesc indicatori substanţe care icircşi schimbă brusc culoarea la adăugarea unui exces mic de reactiv Concentraţia se exprimă prin titru respectiv prin facorul soluţiei

Partea experimentalăDeterminarea concentraţiei unei soluţii aproximative de KOH 01 n

Materiale necesare

Soluţie Soluţie 01 n Indicator ndashfenolftaleină Biurete si stativ cu cleme Pahar Erlenmayer

Mod de lucruPentru determinarea titrului şi factorului soluţiei 01 n se foloseşte ca reactiv o soluţie de

acid oxalic 01 n Se umple o biuretă cu soluţie de acid oxalic şi alta cu soluţie de hidroxid de potasiu Se ia o probă de 20 ml acid aoxalic icircntr-un pahar Erlenmayerse diluează cu apă şi se icircncălzeşte la 70-800 C pentru icircndepărtarea CO2 Se adaugă 2-3 picături de fenolftaleină şi se titrează cu KOH 01 n pacircnă la apariţia unei coloraţii slabe Se execută două probe

Calculul titrului şi factorului

Ecuaţia chimică dupa care se desfăşoară titrarea este

Notăm (echivalentul gram al acidului oxalic

(echivalentul gram al hidroxidului de K)

vol de acid oxalic luat icircn analiză ml

volde hidroxid de K folosit la titrare ml

10

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

- titrul soluţiei de acid oxalic (00063033 gml)

titrul soluţiei de hidroxid de K

Factorul soluţiei

Rezultatul va fi media aritmetică a celor două determinăriObservaţie titrul teoretic al soluţiei de KOH 01 n este 00056 gml

ANALIZA UNOR PARAMETRII FIZICO-CHIMICI AI APELOR REZIDUALE DIN INDUSTRIA MINIERĂ CARBONIFERĂ

Consideraţii teoretice

Apele uzate (reziduale) sunt apele cărora prin utilizare li s-au modificat calităţile chimice biologice sau fizice inclusiv temperatura sau radioactivitatea ape de precipitaţii sau din alte sursecare fără a fi făcut obiectul unei folosiri s-au icircncărcat cu substanţe străine provenite de la activităţile sociale sau economice ape de mină şi de zăcămacircnt orice alte ape care au făcut obiectul unei folosiri anterioare

Industria minieră foloseşte şi restituie cantităţi relativ mari de apă din procesul tehnologiei de extracţie şi preparare al cărbunelui Staţiile de cărbune icircn majoritatea bazinelor carbonifere prezintă intercalaţii de argilă şi marnă care prin tăiere mecanizată sunt antrenate icircn producţia de cărbune Principalul impurificator al apelor de mină icircl constituie suspensiile argiloase rezultate din procesul de exploatare Icircn cazul apelor reziduale provenite de la preparaţiile de cărbune principalul impurificator icircl constituie tot suspensiile dar in acestă situaţie sunt prezente şi particule de cărbune De asemenea apele de la preparaţiile de cărbune mai conţin şi motorină şi spumanţi proveniţi de instalaţiile de flotaţie

Principalele caracteristici ale apelor de mină şi ale celor de la preparaţii sun prezentate icircn tabel cu valorile maxime admise de normele icircn vigoare pentru deversarea icircn emisar

11

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Caracteristici UM Ape de preparaţie Ape de minăSuspensiiConţinut de cenuşăpHCO2

SăruriSO4

2-

ClCaHgSlDuritate totală

mgl-

mglmglmglmglmglmglmglgrade

40000-5500067-706-6520-70

120-200UrmeUrme20-305-151-4-

125-18000-

69-75400-1000

-175-700

7-208-255-604-6

36-67

După cum se observă din tabel modificări importante ale unor parametri chimici nu intervin icircn urma utilizării apelor icircn industria minieră De aceea se impune controlul doar asupra următorilor parametri suspensii conţinut de cenuşă pH aciditate alcalinitate densitate-pentru nămoluri

Turbiditatea sau suspensiile

Turbiditatea sau tulburitatea reprezintă gradul de opacitate imprimat unei ape de substanţele icircn suspensie sau icircn stare coloidală Compuşii care determină turbiditatea sunt de natură diversă şi se găsesc icircn diferite grade de dispersie de la coloizi pacircnă la suspensii gravitaţionale Suspensiile gravitaţionale sunt de natură silicoasă şi se depun repede Suspensiile pămacircntoase şi cele argiloase sunt icircn general icircn stare coloidală Turbiditatea se poate determina prin metode optice situaţie cacircnd se exprimă icircn grade de turbiditate (grade de silice Jakson) Se icircnţelege prin grad de silice turbiditatea unei ape echivalentă turbidităţii date de un conţinut de un mg SiO2dm3 Conform STAS 632361 un grad de turbiditate reprezintă tulbureala produsă de 1 mg

caolin sau pămacircnt de infuzorii icircn suspensie icircntr-un litru de apă distilatăSuspensiile se pot determina gravimetric prin determinarea icircn acest mod a suspensiilor reţinute pe

hacircrtia de filtru

pH aciditate alcalinitate

pH-ul unei ape se exprimă prin concentraţia ionilor de H La deversarea apelor reziduale trebuie avut icircn vedere faptul că pentru desfăşurarea normală a proceselor biologice este necesar un domeniu restracircns de pH cuprins icircntre 65-85 Depăşirea acestor limite duce la distrugerea completă a ciclului biologic

Aciditatea se datoreşte de obicei CO2 liber mai rar acizilor organici şi minerali Dintre acizii organici mai frecvent sunt prezenţi acizii humici

Alcalinitatea se datoreşte icircn special ionilor şi icircn mai mică măsură ionilor şi fosfaţilor

Partea experimentală

Aparatură necesară

Turbidimetru Soluţii etalon turbiditate Cilidru gradat 100ml pipete Pacirclnie hacircrtie de filtru

12

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Balanţă şi etuvă Indicatori pH scală pH Ape reziduale evacuare emisar alimentare staţie epurare

Determinarea suspensiilor totale

Mod de lucru

Determinarea suspensiilor este proba care se efectuează pentru un mare număr de puncte de control icircn instalaţiile de preparare Efectuarea probei se face icircn felul următor se recoltează proba din deversarea conductei parcurgacircnd cu vasul colector icircntreaga şuviţă de lichid pacircnă la umplerea vasului Se va lua icircn lucru proba de la alimentarea staţiei de epurare a apei Din vasul cu proba recoltată din alimentarea staţiei de epurarea apei se iau 100 ml apă pentru determinarea gravimetrică a suspensiilor Formarea acestei probe se face măsuracircnd 100 ml suspensie icircntr-un cilindru gradat de 100 ml sub permanentă agitare O agitare necorespunzătoare duce la eliminarea din proba a particulelor mari care sedimentează rapid viciind astfel determinarea Se filtrează proba pe hacircrtie de filtru cu bandă roşie Se usucă proba icircn etuvă reglată la 1050C pacircnă cacircnd la două cacircntăriri succesive se determină o grutate constantă Se determină suspensiile cu următoarea relaţie

mg suspensiidm3 =

Icircn careA- masa suspensiilor filtrate şi uscate (mg)B- masa hacircrtiei de filtru (mg)V- volumul soluţiei luate icircn lucru (ml)

Determinarea turbidităţii

Determinarea turbidităţii se face determinacircnd icircnălţimea stratului de apă care permite observarea clară a unui reper negru pe fond alb iluminat cu o lumină difuză

Se umple tubul cu apa de analizat şi se priveşte de sus icircn jos pentru a vedea banda neagră de pe disc Icircn cazul cacircnd banda nu este vizibilă se scoate apa din tub prin robinetul lateral pacircnă ce banda devine vizibilă Se citeşte icircnălţimea coloanei de apă Pentru aprecierea turbidităţii icircn grade de silice se va trasa curba de etalonare folosind soluţiile etalon de turbidităţi cunoscute Prin această metodă se va determina turbiditatea probei de la evacuare emisar

Determinarea pH- lui

Determinarea pH-ului se face folosind metoda colorimetrică cu scară de comparare Pentru aceasta se iau 10 ml din apa limpede rezultată icircn urma filtrării probei (evacuare emisar) sau a limpezirii acesteia (rin sedimentare) Peste această probă se intrioduc 06 ml indicator Se agită şi se compară coloraţia obţinută cu ceea a unei scări de etalonare

Determinarea alcalinităţii

Determinarea alcalinităţii se face faţă de fenolftaleină (pH- 82) şi faţă de metiloranj (pH- 44) Alcalinitatea faţă de fenolftaleină constituie alcalinitatea permanentă şi este dată de bazele libere şi de carbonaţii alcalini Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă de analizat şi se adaugă 2 picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz proba se titrează cu o sluţie HCl 01 n pacircnă la incolor Alcalinitatea permanentă se exprimă icircn ml HCL N dm3 şi se calculează cu relaţia

13

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

ml HCl 1N dm3 = V ficircn careV ndash volumul icircn ml de HCl 01 n folosit la titraref - factorul soluţiei de HCl 01 n

Alcalinitatea faţă de metiloranj reprezintă alcalinitatea totală şi este dată de bazele liberecarbonaţi şi bicarbonaţi alcalini Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă de analizat şi se adaugă 3 picături metiloran Se titrează cu HCl 01 n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citric la galben-portocaliu Daă la icircncput are culoarea galben- portocaliu această alcalinitate este egală cu zero Alcalinitatea totală se exprimă icircn ml HCl N dm3 şi se calculează cu relaţia

ml HCl 1N dm3 = V f

Determinarea acidităţii

Determinarea acidităţii se face faţă de fenolftaleină (pH -82) ţi faţă de metilranj (pH ndash 44)Aciditatea faţă de fenolftaleină constituie aciditatea totală şi este dată de bioxidul de carbon Pentru

determinarea ei se iau 100 ml apă se adaugă 2 picături indicator şi se titrează cu o soluţie NaOH 01 n pacircnă la o coloraţie roz Dacă apa a fost roz de la icircnceput atunci aciditatea este egală cu zero Aciditatea totală se exprimă icircn ml soluţie NaOH N dm3 şi se calculează cu relaţia

ml NaOH N dm3 = V f

icircn careV ndash volumul de soluţie NaOH 01 n folosiţi la titrare (ml)f ndash factorul soluţiei NaOH 01 n

Aciditatea faţă de metiloranj reprezintă aciditatea permanentă datorată acizilor minerali Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă şi se adaugă 2-3 picături indicator Dacă apare coloraţie galben-citriu această aciditate este egală cu zero Icircn caz contrar se titrează cu o soluţie NaOH 01 n pacircnă la viraj din galben-portocaliu la galben-citriu Aciditatea permanentă se exprimă icircn ml NaOH N dm3 şi se calculează cu ajutorul relaţiei

ml NaOH N dm3 = V f

Determinarea densităţii

Această determinare este utilizată pentru analiza nămolurilor rezultate icircn urma decantării apelor Pentru determinarea densităţii icircntr-un cilindru gradat cacircntărit icircn prealabil gol se pun 500 ml nămol Se cacircntăreşte cilindrul din nou şi se calculează densitatea cu ajutorul relaţiei

Icircn care

densitatea (gcm3)mi = masa cilindrului gradat gol (g)mf = masa cilindrului gradat cu proba de analizat (g)V = volumul luat icircn probă (ml)

14

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Rezultatele obţinute se trec icircn tabelul de mai jos

Apa de analizat Tipul determinării UM Valoarea Alimentarea staţiei

epurareSuspensii totale

Evacuare emisar turbiditatepHalcalinitate totalăalcalinitate permanentăaciditate totalăaciditate permanentă

Nămol

DETERMINAREA pH-ULUI ACIDITĂŢII ALCALINITĂŢIIŞI DURITĂŢII APELOR INDUSTRIALE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite uneori deosebit de restracircnse

După utilizări apele industriale se icircmpart icircn următoarele categorii

Ape de răcire - sunt folosite la răcirea unor aparate utilaje sau produse Aceste ape trebuie să fie lipsite de suspensii de orice fel lipsită de microorganisme stabilă la depuneri şi să nu prezinte pericol de coroziune

Apă tehnologică - este utilizată direct icircn procesul tehnologic pentru obţinerea diverselor produse şi nu impune condiţii prea severe de puritate decacirct icircn unele situaţii speciale

Apă de spălare - este folosită la spălarea utilajelor a diferitelor piese sau produse Trebuie să fie lipsită de suspensii de compuşi agresivi de uleiuri sau substanţe grase

Apa de alimentare a cazanelor de abur - este apa folosită pentru obţinerea aburului şi impune icircn funcţie de temperatură şi presiunea de lucru a cazanului condiţii din ce icircn ce mai severe de lucru Aceste ape trebuie să fie lipsite de suspensii de duritate de acizi liberi oxigen bioxid de carbon grăsimi şi uleiuri sulfaţi silicaţi etc

15

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Principalele proprietăţi ale apelor industriale pH aciditate alcalinitate

Icircn general alcalinitatea respectiv aciditatea unei soluţii apoase se exprimă prin concentraţia ionilor de hidrogen Icircn apele naturale valoarea pH-ului determină icircn mare măsură procesele biologice şi chimice şi condiţionează tratamentele aplicate apei şi caracterul coroziv al acestora Pentru desfăşurarea normală a proceselor biochimice este necesar un domeniu restracircns de pH cuprins icircntre 65 şi 85 Eficienţa unor operaţii de tratare este icircn funcţie directă de pH (coagulare deferizare demanganizare Apele cu un pH scăzut au o puternică acţiunecorozivă iar cele alcaline spumează intens O apă chimic pură este neutră Icircn apele naturale pH-ul este influenţat de compuşii existenţi Dintre aceştia un rol important il au sistemele tampon Acidul carbonic se disociază conform reacţiei

Unde

Din această relaţie rezultă efectul tampon al unui asemenea sistem potrivit căruia pH-ul variază puţin cu diluţia dar mult cu schimbarea acestui raport Icircn apele reziduale valoarea pH-ului depinde icircnsă şi de conţinutul de CO2 liber Cea mai mare parte a CO2 existent icircn apă este dizolvat fizic Icircntre concentraţia CO2 liber (CO2 aq) şi acidul carbonic există un raport constant Ca urmare variaţia pH-ului se poate exprima prin relaţia

Unde

şi

Aciditatea apelor naturale se datoreşte de obicei CO2-ului liber mai rar acizilor organici şi minerali sau sărurilor acizilor tari cu baze slabe Dintre acizii organici mai frecvent sunt prezenţi acizii humici şi uneori acidul acetic Acizii minerali apar doar accidental Aciditatea datorată acizilor organici şi minerali se numeşte aciditate reală şi se determină icircn prezenţametiloranjului (pH=44) Aciditatea totală include şi aciditatea datorată prezenţei CO2 liber şi se determină icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82) Alcalinitatea totală a apelor naturale se datoreşte bazelor libere ionilor şi se determină icircn prezenţa metiloranjului (pH=44) Practic toată alcalinitatea este dată de bicarbonaţii de calciu şi de magneziu Hidroxidul de sodiu este prezent icircn ape reziduale puternic bazice Alcalinitatea permanentă este dată de bazele libere şi de carbonaţii alcalini şi se determină icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82)

Duritatea

Duritatea este propietatea conferită de către totalitatea sărurilor solubile de calciu şi magneziu Icircn funcţie de anionii implicaţi se deosebesc

16

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Duritate temporară (dt) dată de suma bicarbonaţilor de calciu şi de magneziu La icircncălzire dt se elimină avacircnd loc reacţiile

Duritatea permanentă (dp) formată din celelalte sărurisolvite de calciu şi de magneziu (sulfaţi cloruri etc)

Duritatea totală (dT) este suma celor două durităţi

Duritatea se exprimă icircn grade de duritate Gradul de duritate reprezintă icircn Romacircnia duritatea echivalentă a 10 mg CaOdm3 (fiind identic cu gradul german)

Icircn funcţie de duritatea lor apele naturale se pot clasifica icircn Foarte moi dT=0-4 grade Moi dT=4-8 grade Slab dure dT=8-12 grade Mijlocii dure dT=12-18 grade Dure dT=18-30 grade Foarte dure dT=peste 30 grade

Apa dură provoacă greutăţi mari icircn folosinţele industriale ca de exemplu depunerea de cruste icircn cazul cazanelor de abur icircn spălătorii măresc cantităţile de agenţi de spălare deoarece formează săpunuri insolubile

Calciu ăi magneziu

Datorită unor caracteristici biochimice şi fiziologice distincte este util să se cunoască concentraţia ionilor de Ca2+ şi Mg2+ separat Astfel magneziul se găseşte icircn apă sub formă de sulfaţi care icircn concentraţie mare imprimă apei un gust dezagreabil şi un efect laxativ De asemena magneziul mai poate fi prezent icircn apă sub formă de cloruri şi bicarbonaţi

Calciu este prezent icircn toate apele sub formă de bicarbonaţi sulfaţi sau cloruri Excesul de calciu imprimă apei un gust sălciu fiind incriminat icircn favorizarea calculozei renale lipsa de calciu pare a juca un rol icircn producerea unor tulburări funcţionale ale cordului (aritmii) pacircnă la infarctul de miocard

Aparatură şi materiale necesare

Biurete Amestec indicatori pentru determinarea pH-ului scară de etalonare pH-metru soluţii

tampon pentru diferite valori de pH Vase conice HCl 01n NaOH 01n complexon III 001 Indicatori negru de eriocrom T murexid metiloranj fenolftaleină

Mod de lucruDeterminarea pH-ului apeiMetoda colorimetrică folosind scara de comparare

17

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 10 ml apă de analizat şi se introduc intr-o eprubetă peste care se adaugă 06 ml din amestecul de indicatori Se agită şi coloraţia obţinută se compară cu scara de etalonare Amestecul de indicatori este format din roşu de metil şi albastru de brom-timol

Metoda electrochimică cu electrod de sticlă

Diferenţa de potenţial existentă icircntre un electrod de sticlă şi un electrod de referinţă introduşi icircn proba de apă de analizat variază lliniar cu pH-ul probei

Icircnainte de efctuarea detrminării este necesară echilibrarea aparatului după instrucţiunile de utilizare Etalonarea (echilibrarea) aparatului se efectuează folosind soluţiile tampon cu pH cunoscut şi se corectează cu ajutorul butonului de corectare a abaterii Pentru aceasta se pune icircntr-un pahar Berzelius soluţie tampon icircn care apoi se imersează electrozii După efectuarea reglării aparatului se spală electrozii cu apă distilată şi apoi se clătesc cu apă de analizat Se introduc electrozii icircn apa de analizat şi se citeşte pH-ul direct pe indicatorul de la aparat Se efectuează mai multe determinări şi se face apoi media rezultatelor

Metoda colorimetrică prezintă unele inconveniente cum ar fi Nu se poate folosi pentru apele tulburi sau colorate Apele cu salinitate crescută pot modifica tenta indicatorului Clorul rezidual poate afecta culoarea indicatorului

Metoda electrochimică este mai precisă şi poate fi utilizată şi pentru apele tulburi sau colorate

Determinarea alcalinităţii

Alcalinitatea permanentă (p) se determină prin titrarea cu HCl 01n icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82) cacircnd au loc reacţiile

Pentru efectuarea probei se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un vas conic peste care se adaugă 2 picături de fenolftaleină Dacă nu apare coloraţia roz alcalinitatea permanentă este zero Icircn cazul apariţiei coloraţiei roz proba se titrează cu HCl 01n pacircnă la incolor Alcalinitatea permanentă se exprimă icircn ml HCl 01ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=VfIcircn care

V- ml HCl 01n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei HCl 01n

Alcalinitatea totală (m) se detrmină prin titrare cu HCl 01n icircn prezenţa metiloranjului (pH=44) cacircnd au loc pe lacircngă reacţiile

şi reacţia

18

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 2-3 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 01n pacircnă cacircnd culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu Alcalinitatea totală se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=Vf

Determinarea acidităţii

Pentru determinarea acidităţii totale se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic şi se titrează cu soluţie de NaOH 01n icircn prezenţa a 2 picături de fenolftaleină pacircnă la apariţia coloraţiei roz persistente Aciditatea totală se exprimă icircn ml NaOH ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml NaOH ndm3=VfIcircn care

V- volumul de NaOH 01n folosit la titrare f- factorul soluţiei NaOH 01n

Dacă apa are pH-ul mai mare de 45 aciditatea reală este zero Icircn caz contrar se iau 100 ml apă de analizat se adaugă 2-3 picături de metil oranj şi se titrează cu NaOH 01n pacircnă ce coloraţia galben-portocaliu virează spre galben-citriu Aciditatea reală se calculează conform relaţiei

ml NaOH ndm3=Vf

Duritatea

Ionii de calciu şi de magneziu cu proprietatea de a complexa cu sarea de sodiu a acidului etilen-diamintetraacetic Sfacircrşitul reacţiei este marcat de indicatori specifici cum ar fi negru de erioorom Pentru a determina duritatea totală se iau 100 ml apă de analizat intr-un vas conic Se adaugă 2 ml soluţie tampon pentru a obţine pH-ul 10 şi 01 g indicator erioocrom apoi se titrează cu complexom III pacircnă ce culoarea virează de la roşu ca vacircnul la albastru net

Icircn care

V- volumul de complexon III 001n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon v- volumul de apă de analizat ml

Pentru a determina duritatea temporară se foloseşte alcalinitatea totală m Dacă alcalinitatea permanentă nu este zerose va utiliza diferenţa m-p dintre volumele de HCl 01n cu care s-au efectuat ele două titrări

Unde

19

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

V- volumul de HCl 01n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei HCl 01n v- volumul de apă de analizat luat ml

Duritatea permanentă se calculează cu relaţia

dp=dT-dt

Calciu şi magneziu

Calciu se determină priin titrare cu complexon III la pH =12-13 icircn prezenţă de murexid valoarea de pH la care magneziu este precipitat sub formă de Mg(OH)2

Se iau 100 ml apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 4 ml soluţie tampon şi 01 mg murexid Se titrează cu complexon III pacircnă ce virează de la roz la violaceu

Relaţiile de calcul sunt

Icircn care

V1- volumul de complexon III folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon III v- volumul de apă de analizat luat icircn lucru ml V- volumul de complexon III folosit la determinarea dT ml

Se repetă fiecare determinare de două ori făcacircndu-se media iar rezultatele se trec icircn următorul tabel

Determinarea UM Proba 1 Proba 2 Media

pHalcalinitate totală m

aciditate totalăaciditate reală

dt

dp

dT

Ca2+

Mg2+

20

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA BIOXIDULUI DE CARBON OXIGENULUI ŞI SUBSTANŢELOR OXIDABILE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite deosebit de restracircnse

Principalele proprietăţi ale apelor industriale

Bioxidul de carbon

Bioxidul de carbon se găseşte frecvent icircn apă sub formă de carbonaţi (complet legaţi) bicarbonaţi (semilegat) şi mai rar sub formă de bioxid de carbon liber Icircntre forma liberă şi sărurile acidului carbonic se stabileşte următorul echilibru

Existenţa uneia sau alteia dintre formulele de mai sus este icircn funcţie de pH-ul apei

la pH =lt 40 CO2-ul este prezent numai sub formă de CO2 liberla pH = 84 CO2-ul există numai sub formă de bicarbonaţila pH gt=105 CO2-ul se găseşte numai sub formă de carbonaţi

Expresia constantei de echilibru pentru ecuaţia

este dată de relaţia

21

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Deoarece concentraţia apei şi a carbonatului se consideră constante şi

Relaţia devine

Din relaţia de mai sus rezultă că pentru menţinerea bicarbonaţilor icircn soluţie este necesară o anumită cantitate de bioxid de carbon liber denumit ndashbioxid de carbon aferent-- iar cantitatea de bioxid de carbon ce depăşeşte această limită reprezintă ndashbioxidul de carbon agresivmdashcapabil de a dizolva noi cantităţi de carbonaţi tercacircndu-i sub formă de bicarbonaţi solubili La scăderea cantităţii bioxid de carbon sub limita necesară menţinerii bicarbonaţilor icircn soluţie are loc precipitarea unei cantităţi corespunzătoarede carbonaţi Icircntre diferite forme de bioxid de carbon avem următoarea relaţie

Bioxidul de carbon liber nu dăunează calităţii apei potabile din contră icirci conferă un gust plăcut de prospeţime Bioxidul de carbon afresiv poate face apa nepotabilă datorită faprului că poate dizolva anumite metale toxice Icircn apa de alimentare a cazanelor CO2 liber trebuie să lipsească deoarece produce o puternică coroziune

Oxigenul

Icircn apele meteoritice şi icircn cele freatice concentraţia oxigenului dizolvat este aproape de limita de solubilitate determinată de presiunea parţială şi temperatură Apele subterane de mare adacircncime conţin foarte puţin oxigen dizolvat dtorită reacţiilor chimice Icircn apele de suprafaţă concentraţia oxigenului depinde şi de numeroasele procese fizice chimice şi biologice ale ciclului vieţii acvatice Ca urmare a proceselor de degradare aerobă poate apărea un deficit de oxigen care poate provoca dispariţia completă a vieţii aerobe Deficitul de oxigen este diferenţa dintre cantitatea de oxigen care saturează apa la presiunea şi temperatura dată şi conţinutul real Există o corelaţie directă icircntre oxigenul dizolvat şi concentraţia materiilor organice de apă Prezenţa oxigenului favorizează deferizarea şi demanganizarea apei formarea stratului de protecţie icircn reţeaua de distribuţie şi tot odată conferă gust de prospeţime apei potabile Icircn apa de alimentare a cazanelor oxigenul este nedorit fiind un factor activ de coroziune

Substanţe organice

Conţinutul de substanţe organice defineşte gradul de impurificare organică care se poate exprima icircn diferite moduri Oxidabilitatea chimică sau consumul chimic de oxigen (CCO) reprezintă cantitatea de oxigen echivalentă cu consumul de oxidant (KMnO4 K2Cr2O7) format la mineralizarea substanţelor organice dintr-un dm3 de apă Metoda este uzual folosită dar prezintă inconvenientul că nu indică icircntreg conţinutul de materii organice ci doar pe cele oxidabile icircn condiţiile determinării tot odată fiind afectată de erori datorită prezenţei substanţelor anorganice uşor oxidabile

Consumul biochimic de oxigen CBO5 reprezintă cantitatea de oxige necesară pentru mineralizarea biochimică a substanţelororganice dintr-un dm3 de apă la temperatura de 20o C

Partea experimentală

22

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Determinarea bioxidului de carbon din apă

Determinarea bioxidului de carbon liber

Aparatură şi materiale necesare

Vase Erlenmeyer Biurete Soluţie HCl 005n Soluţie NaOH 005n Fenolftaleină Tartrat de sodiu şi de potasiu 50 Carbonat de calciu Amestec alcalin de iodură şi azidă Amidon soluţie 05 Acid sulfuric 1 3 Tiosulfat de sodiu 0025n Sulfat manganos 50 Sticle cu dop ermetic Soluţie KMnO4 001n Soluţie H2C2O4 001n

Mod de lucru

Metoda se bazează pe transformarea bioxidului de carbon liber din apă icircn bicarbonat folosind o soluţie de hidroxid de sodiu şi apoi titrarea excesului de hidroxid cu acid clorhidric icircn prezenţă de fenolftaleină

Detreminarea orientativă- se iau cacircţiva ml de apă de analizat şi se introduc icircntr-o capsulă de porţelan apoi se adaugă două picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz nu este prezent CO2 liber Icircn cazul cacircnd nu apare coloraţia roz se procedează astfel icircntr-un pahar Erlenmeyer se introduc 200 ml apă e analizat peste care se mai adaugă 10 ml soluţie de NaOH 005n 2 ml tartrat de sodiu şi potasiu şi două picături de fenolftaleină Icircn cazul icircn care nu a aparut o coloraţie roz se vor mai adăuga icircncă 10 ml NaOH 005n Volumul de soluţie de NaOH se va măsura cu precizie Soluţia rezultată se va titra cu HCl 005 pacircnă la decolorare Conţinutul de CO2 liber se va calcula cu relaţia

Unde

V ndashml NaOH 005n adăugaţi f ndash factorul soluţiei de NaOH 005nV`- ml soluţie HCl 005n folosiţi la titrare f `- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon total legat

23

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Metoda se bazează pe neutralizarea carbonaţilorprezenţi icircn apă prin titrare cu un acid mineral icircn prezenţa fenolftaleinei

Icircntr-un flacon Erlenmeyer se introduc 100 ml apă de analizat două picături de fenolftaleină ş se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea roşie virează icircn roz slab Conţinutul de CO2 legat se calculează cu relaţia

Unde

V- ml HCl 005n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon semilegat

Metoda se bazează pe neutralizarea bicarbonaţilor din apă cu un acid mineral icircn prezenţa metiloranjului ca indicator Se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un flacon Erlenmeyer peste care se adaugă 2 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Aplicacircd corecţia pentru CO2 legat avem

Unde

V`- ml HCl 005n folosiţi la titrareV ndash ml HCl 005n folosiţi la determinarea CO2 legat f- factorul soluţiei HCl 005n

Deteminarea bioxidului de carbon agresiv

Bioxidul de carbon agresiv are proprietatea de a transforma carbonatul de calciu icircn bicarbonat care se determină prin titrare cu acid clorhidric

Se iau doua flacoane Erlenmeyer cu dop rodat şi se introduce icircn fiecare aceeaş cantitate de apă de analizat Icircntr-unul din vase se introduc 3-5 g CaCO3 pro analiză fin pulverizat şi se agită după care se lasă icircn repaus minimum 24 ore agitacircnd din cacircnd icircn cacircnd

Din ambele flacoane se iau din lichidul supernatant cacircte 100 ml şi se introduc icircn alte două flacoane Se titrează fiecare probă cu HCl 005n icircn prezenţa a două picături de metiloranj pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Unde

V- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei icircn care s-a adăugat carbonat de calciu

24

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Vl- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei fără carbonat de calciu f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea oxigenului

Oxigenul dizolvat icircn apă oxidează hidroxidul manganos care icircn mediu acid scoate iodul din iodura de potasiu icircn cantitate echivalentă cu oxigenul dizolvat icircn apă şi se titrează cu tiosulfat de sodiu

Apa se recoltează icircn sticle icircnchise cu grijă ca să nu se aereze icircn timpul manipulărilor Sticla se umple complet se introduc 2 ml soluţie de sulfat manganos şi 2 ml amestec alcalin de iodură-azidă Se pune dopul şi se agită conţinutul flaconului Icircn prezenţa oxigenului se formează un precipitat brun-roşcat iar icircn absenţa acestuia precipitatul rămacircne alb După depunerea completă a precipitatului se elimină cu atenţie cca 10 ml din lichidul supernatant şi se adaugă 5 ml H2SO4 1 3

Se pune dopul şi se amestecă bine picircnă ce precipitatu se dizolvă complet Se transversează conţinutul cantitativ icircntr-un flacon Erlenmeyer şi se titrează cu tiosulfat 0025n pacircnă se obţine o coloraţie galbenă apoi se adaugă 1 ml amidon şi se continuă titrarea pacircnă la decolorarea completă a culorii albastre a amidonului

Unde

V- ml soluţie de tiosulfat folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de tiosulfat de sodiu 0025nVl- cantitatea de apă de analizat recoltată ml

Determinarea substanţelor oxidabile din apă (metoda cu permanganat)

Permanganatul de potasiu oxidează substanţele organice din apă icircn mediu acid şi la cald iar permanganatul rămas icircn exces se determină cu acid oxalic

Se introduc 100 ml apă de analizat icircntr-un flacon Erlenmeyer pregătit icircn prealabil fără urme de substanţe organice peste care se adaugă 5 ml H2SO4 13 şi 10 ml permanganat de potasiu exact măsurat Se fierbe pe sită exact 10 min din momentul cacircnd icircncepe fierberea Se icircndepărtează vasul de pe sită şi se adaugă icircn soluţia fierbinte 10 ml acid oxalic exact măsurat Soluţia decolorată se titrează cu permanganat de potasiu pacircnă la apariţia unei coloraţii slab rozpersistente

25

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn care

V- ml KMnO4 001n adăugaţi iniţial icircn probăVl- ml KMnO4 001n folosiţi la titrarea probei fl- factorul soluţiei de KMnO4 001nV2-ml H2C2O4 001n adăugaţi icircn probă pentru decolorare f2-factorul soluţiei de apă de analizat luată icircn lucru ml

Pentru fiecare probă se fac cacircte două determinăriRezultatele obţinute se vor trece icircn următorul tabel

Parametru de analizat UM Proba 1 Proba 2 Media CO2 totalCO2 legatCO2 semilegatCO2 agresivO2

oxidabilitatea

26

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA TENDINŢEI DE AUTOIcircNCĂLZIRE A CĂRBUNILOR

Consideraţii teoretice

Industria extractivă se caracterizează prin condiţii specifice de lucru condiţii impuse atacirct de particularităţile naturale cacirct şi de caracterul procesului de producţie Aceste necesită o serie de măsuri speciale care să nu ducă la periclitarea vieţii lucrătorilor prin accidente sau icircmbolnăviri de factură profesională

Asupra modului icircn care se produce autoaprinderea cărbunilor s-au emis mai multe ipoteze care pot fi icircnglobate icircn următoarele teorii

Teoria oxidării piritei Teoria oxidării cărbunelui considerată icircn prezent cea mai importantă Teoria fenolică Teoria bacteriană

Cărbunii icircn contact cu atmosfera vor absorbi oxigen fapt care poate duce prin oxidare la aprinderea autmată a lor

Pentru a preveni apariţia focurilor endogene este necesar să se determine tendinţa de autoicircncălzire a cărbunilor icircn scopul clasificării straturilor din acest punct de vedere

Cercetătorii polonezi făcacircnd mai multe icircncercări cu probe de cărbune din diferite mine au demonstrat că reprezentarea grafică a modului icircn care decurge reacţia sistemului (perhidro-cărbune) are alură diferenţială pentru cărbunii cu tendinţă de autoicircncăzire şi pentru cei fără tendinţă de autoicircncălzire

Partea experimentală

Materiale necesare

Probe de cărbune de granulaţii specificate icircn referat Termometru Eprubete Apă distilată Perhidrol 20

Modul de lucru

Se cacircntăresc 3 g cărbune de granulaii diferite -0250 -0315 -04 şi +05 mm care se amestecă cu 2 cm3 de apă distilată după care se notează temperatura iniţială

Peste cărbunele astfel amestecat se toarnă 9 cm3 perhidrol 20 Se citeşte temperatura icircn fiecare minut pacircnă la atingerea temperaturii de 50oC După depăşirea temperaturii de 50oC se notează timpul corespunzător creşterii temperaturii din 10 icircn 10 grade iar rezultatele se trec icircntr-un tabel de forma tabelului de mai jos

Tipul cărbunelui Granulaţia(mm)

Temperatura(oC)

Timpul(minute)

Observaţii

27

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

12345

Cu datele obţinute se constituie diagrama de variaţie a temperaturii icircn funcşie de timp care este caracteristică fiecărui strat de cărbune icircn parte

Se execută cel puţin două determinări cu acelaş fel de cărbune iar dacă rezultatele diferă cu mai mult de 10 se efectuează o nouă determinare

Ca măsură a gradului de pregătire a cărbunelui pentru autoicircncălzire se admite viteza medie de creştere a temperaturii (Vr) la timpul (t) icircn care s-a obţinut temperatura maximă

(oCmin)

Aceste date obţinute vor trece icircn tabelul următor

Tipul cărbunelui Tipul de reacţie tr(min)

Temperatura (oC) Vr

(oCmin)

Iniţială Maximă

Variaţia de

temperatură12345

Se compară curbele obţinute cu curbele din literatură şi se trag concluzii asupra tendinţei de autoicircncălzire a cărbunilor

28

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ DEPLASAREA ECHILIBRULUICHIMIC ŞI VITEZA DE REACŢIE

Consideraţii teoretice

Legea acţiunii maselor

Pentru reacţia aA +bB cC + dD la echilibrul celor două viteze de reacţie sunt egale

v1 = k1 [A]a [B]b

v2 = k2 [C]c [D]d v1= v2 = = Ke

= (c + d) ndash (a + b) ndash variaţia numărului de moli

Kp = Kc (RT)∆n = Kk (p)∆n

Relaţia Kc = reprezintă legea acţiunii maselor

Guldeberg şi Waage au stability că raportul dintre produsul concentraţiilor produşilor de reacţie la puteri egale cu coeficienţii lor stoechimetrici şi produsul concentraţiilor reactanţilor la puteri numeric egale cu coeficienţii lor stoechiometrici este constantă numită constantă de echilibru Kc

Deplasarea echilibrului chimic se face icircn conformitate cu principiul lui Le Chacirctelier Conform acestui principiu dacă un system aflat ăn echilibru chimic suferă o constacircngere echilibrul se deplasează icircn sensul diminuării constracircngerii

Factorii care influenţează deplasarea echilibrului chimic sunt temperature presiunea şi concentraţia

Influenţa temperaturii

Creşterea temperaturii unui sistem icircn echilibru (la p = constant) favorizează reacţia ce consumă caldură (endotermă) şi defavorizează reacţia ce se produce cu degajare de căldură (exotermă) Reacţiile reversibiledacă sunt endoterme icircntr-un senssunt exoterme icircn sensul invers

Ex 2 CO + O2 2 CO2

Influenţa presiunii

Este caracteristică reacţiilor de echilibru icircn faza gazoasă care se produc cu variaţie de volum Creşterea presiunii (la t0 C = constant) determină deplasarea echilibrului icircn sensul concentraţiei de volum echivalent cu micşorarea numărului de moli

29

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Ex N2 + 3 H2 2 NH3

Influenţa concentraţiei

Modificarea concentraţiei unuia din componenţii amestecului de reacţieva determina desfăşurarea reacţiei chimice icircn sensul care se consumă substanţa adăugată

Icircn lucrarea de faţă se va urmării deplasarea echilibrului chimic icircn funcţie de concentraţie Se va studia icircn mediu omogen lichidul reacţia dintre FeCl3 (clorură ferică) şi NH4SCH (sulfocianură de amoniu) cu formarea de Fe(SCN)3 (sulfocianură ferică) şi NH4Cl (clorură de amoniu)

FeCl3 + 3NH4SCN Fe(SCN)3+ 3NH4CL

Kc=

Calitativ se va observa deplasarea echilibrului chimic prin compararea culorilor diferitelor probe icircn care sa variat pe racircnd concentraţia uneia din substanţele iniţiale sau finale Culoarea FeCl3 icircn soluţie este galben-roşcată a Fe(SCN)3 este roşu intens iar NH4SCN şi NH4Cl sunt incolore

Materiale necesare

Pahar Berzelius Eprubete Soluţii de FeCl3 şi NH4SCN icircn sticlă picurătoare NH4Cl Spatulă Pipetă

Modul de lucru

Icircn paharul Berzelius se pun circa 100 ml apă şi se adaugă 10-11 picături de soluţie FeCl3 şi 10-12 picături NH4SCN Din soluţia obţinută se toarnă volume egale icircn 4 eprubete astfel

Icircn eprubeta 1 se adaugă 4-5 picături de soluţie FeCl3

Icircn eprubeta 2 se adaugă 4-5 picături de sol NH4SCN Icircn eprubeta 3 se pune un vacircrf de spatulă de NH4Cl şi se agită pacircnă la dizolvare Eprubeta 4 serveşte drept etalon de culoare

Se compară culorile obţinute cu culoarea soluţiei din eprubeta etalon şi schimbările de culoare se explică icircn funcţie de modul icircn care s-a produs deplasarea echilibrului chimic

Să se tragă concluziile pentru sensul icircn care s-a deplasat echilibrul chimic icircn cele 3 eprubete

Factorii care influenţează viteza de reacţieConsideraţii teoretice

30

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cursul unei reacţii chimice cantităţile de reactanţi descresc continuu iar cantităţile de produşi cresc continuu

Se numeşte viteza de reacţie - variaţia concentraţiei reactanţilor sau produşilor de reacţie icircn unitatea de timp

v = - CR ndash concentraţia reactanţilor

v = + CP ndash concentraţia produşilor de reacţie

Principalii factori care influenţează viteza de reacţie sunt temperatura concentraţia suprafaţa de contact adaosul unor substanţe care măresc viteza de reacţie (catalizatori) sau pentru a o micşora (inhibitori) Urmărind desfăşurarea icircn timp a reacţiilor chimice CINETICA CHIMICĂ studiază viteza de reacţie influenţa diferiţilor factori asupra vitezei precum şi totalitatea proceselor elementare ce intervin icircn timpul transformaărilor chimice deci elucidarea mecanismului de reacţie

Icircn lucrarea de faţă se va urmării cum influenţează viteza de reacţie concentraţia şi temperatura

Influenţa concentraţiei

Studiile experimentale referitoare la influenţa concentraţiei asupra vitezei de reacţie au dus la determinarea ecuaţiei de viteză

v = kn [A]na [B]nb

pentru o reacţie de forma aA + bB produşikn ndash constantă de vitezăna şi nb ndash ordinele parţiale de reacţie (pentru reacţii mai simple)na = a şi nb = bm = na + nb ndash ordinul global de reacţie

Pentru cazul general se poate scrie

- = kn cn

Influenţa temperaturii

Este exprimată de relaţia lui Arrhenius

k = A

undeA ndash factor preexponenţial cu aceleaşi dimensiuni ca şi kEa ndash energie de acţionareR ndash 8314 JmolK

Din forma logaritmică a expresiei relaţiei lui Arrhenius

31

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

1n k = 1n A -

Se poate determina grafic 1n k = f( ) valoarea lui Ea = tgβ R sau analitic utilizacircnd valorile lui k la

două temperaturi diferite

Ea =

Materiale necesare

Soluţie Na2S2O3 (tiosulfat de sodiu) Soluţie H2SO4 Eprubete Termometru Pehar Berzelius Trepied Sită azbest Bec de gaz Pipetă

Modul de lucru

Studiul variaţiei vitezei de reacţie icircn funcţie de concentraţie se poate face prin exemplul reacţiei dintre tiosulfatul de sodiu şi acidul sulfuric

Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 = H2S2O3 (acid tiosulfuric)

Acidul tiosulfuric este instabil şi se descompune astfel

H2S2O3 rarr S + H2SO3 (acid sulfuros)

Pentru executarea experienţei trebuie să preparăm 4 soluţii de concentraţii diferite de tiosulfat de sodiu Icircn prima eprubetă turnăm 12 cm3 din soluţia iniţială de Na2S2O3 icircn a doua 9 cm3 soluţie iniţială şi 3 cm3 apă iar icircn a treia 6 cm3 Na2S2O3 şi 6 cm3 apă şi icircn ultima 3 cm3 soluţie iniţială şi 9 cm3 apă

Adăugăm 3 cm3 soluţie H2SO4 peste prima eprubetă şi agităm puternic Cu ajutorul unui ceas cronometrăm timpul pacircnă ce soluţia devine opalescentă Se procedează la fel şi cu celelalte eprubete Se notează timpii Din valorile timpilor se va deduce cum variază viteza de reacţie icircn funcţie de concentraţie

Pentru influenţa temperaturii asupra vitezei de reacţie se va utiliza tot exemplul anterior Pentru temperatura camerei se vor folosii valorile timpilor obţinuţi la exemplul anterior Se repetă experienţele dar de data aceasta icircnainte de a turna acidul sulfuric peste soluţia de Na2S2O3 se vor icircncălzii atăt soluţia de Na2S2O3 cacirct şi soluţia de acid sulfuric icircn eprubete separate introducacircndu-le icircntr-un pahar Berzelius cu apă

Paharul cu apă şi cu perechile de eprubete vor fi icircncălzite la temperaturile de 25o şi 35o C După atingerea temperaturilor respective soluţiile se amestecă turnacircnd acidul sulfuric peste tiosulfatul de sodiu Se agită şi se cronometrează timpul necesar apariţiei opalescenţei

Din valorile timpilor obţinuţi se va concluziona cum variaz viteza de reacţie cu temperaturaRezultatele obţinute se vor trece sub formă de tabel

32

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Factorul care influenţează viteza de

reacţieTimpul 1 Timpul 2 Timpul 3 Timpul 4

Concentraţia

Temperatura

C1

C2

C3

C4

DETEMINAREA TENSIUNII ELECTROMOTOARE A PILELOR ELECTRICE

33

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Consideraţii teoretice

Pila galvanică sau elementul galvanic este un dispozitiv in care pentru obţinerea energiei electrice se produce o reacţie de oxido-reducere

Cea mai simplă pilă galvanică este alcătuită din doi electrozi respectiv din doi conductori metalici introduşi icircn soluţii de electrolit Electrozii sunt uniţi icircn circuit exterior printr-un conductor electronic iar soluţiile de electrolit sunt separate printr-o diafragmă poroasă sau printr-o punte electrolitică

Icircn pilele galvanice la anod se produce o reacţie de oxidare iar la catod are loc o reacţie de reducere

Variaţia energiei libere ∆G a reacţiei de oxido-reducere dintr-o pilă galvanică reversibilă este egală cu lucrul electric maxim efectuat de pilă

Lucrul electric maxim reprezintă produsul dintre cantitatea de electricitate ce trece prin pila galvanică (zF) şi tensiunea electromotoare E a pilei galvanice (tem)

∆G=-z F E

Tensiunea electromotoare a unei pile galvanice este dată de suma algebrică a potenţialelor de electroni

E=ε+ + ε-

Undeε+ -este potenţial de electrod al actoduluiε- -este potenţia de electrod al anodului

Ţinacircnd seama de expresia matematică a potenţialului de electrică

ε = εo +

relaţia E=ε+ + ε- devine

E=

Unde şi -sunt potenţialele standard ale catodului şi anodului

R ndashconstanta universală a gazelor (83166 Jmolgrad sau 198 calmolgrad)T ndashtemperatura absolută icircn grade KelvinF ndashnumărul lui Faraday (96500 C)a+ a- -activitatea ionilor reduşi şi respectiv oxidaţi

Ecuaţia E= arată relaţia dintre tensiunea electromotoare potenţialul de

electrod şi activităţile ionilor de metal din soluţiile de electrolitIcircn această lucrare se va urmări dependenţa tem a pilei Daniell de concentrţia soluţiilor de

electrolit dependenţa redată de ecuaţia E=

Pila Daniell se compune dintr-o bară de zinc cufundată icircntr-o soluţie de ZnSO4 şi o bară de cupru introdusă icircntr-o soluţie de CuSO4 şi are ca punte electrolitică o soluţie de KCl saturată

34

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Această pilă se reprezintă prin lanţul electrochimic (-) ZnZnSO4 CuSO4Cu (+) Icircn pila Daniell la electrozi au loc următoarele reacţii de oxido-reducere

Anod(-) Znrarr Zn2+ + 2e-

Catod(+) Cu2+ + 2e-rarr Cu

Ecuaţia reacţiei totale care generează curent electric icircn pila Daniell este

Zn+Cu2+harrZn2++Cu

Tensiunea electromotoare a pilei Daniell se deduce din relaţia de mai sus

E=

Pentru a urmări dependenţa tensiunii electromotoare de concentraţiile soluţiilor de electrolit se alcătuiesc elemente Daniell folosind soluţii de CuSO4 şi ZnSO4 de concentraţii diferite Valorile obţinute experimental se compară cu cele calculate cu ajutorul ecuaţiei de mai sus

Partea experimentalăMateriale şi aparatură necesară

Pilă galvanică Daniell Voltmetru electronic sau montaj de opoziţie (Poggehdorff) Electrozi de Cu şi Zn Pahar Berzelius Pipete de 10 ml Balon cotat de 100 ml Soluţii de ZnSO4 şi CuSO4 de concentraţii diferite Soluţie saturată KCl Element Weston

Mod de lucru

Pentru determinarea tem se poate folosi montajul cu voltmetru electronic sau montajul de opoziţie

35

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 3: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

SECURITATEA MUNCII IcircN ATELIERE LABORATOARE UNDE SE LUCREAZĂ CU SUBSTANŢE CHIMICE

Obligaţiile studenţilor

Să cunoască şi să respecte regulile privind manipularea substanţelor chimice folosirea ustensilelor si aparaturii

Să folosească corect echipamentul de protecţie Să cunoască şi să respecte normele privind PSI Să cunoască măsurile de prim ajutor icircn caz de accidente Să păstreze ordinea şi curăţenia

Reguli privind manipularea substanţelor chimice şi utilizarea ustensilelor şi a aparaturii

Substanţele chimice se păstrează icircn flacoane icircnchise şi etichetate Se interzice aplecarea asupra flacoanelor cu substanţe chimice Transvazarea lichidelor se face cu grijă evitacircnd stropirile Procesele icircn urma căror se degajă vapori sau gaze se execută icircn nişe cu ventilaţie Icircncălzirea substanţelor chimice se poate face numai icircn vase termorezistente la flacără de

bec de gaz pe plite electrice băi de apă sau nisip icircn cuptoare Utilizarea gazului din recipienţi sub presiune se face folosind reductoare de presiune Dacă icircn atmosferă se degajă substanţe toxice se opreşte operaţia se reţine respiraţia se

deschid geamurile şi se parăseşte icircncăperea Dacă se produce aprinderea unor substanţe se decuplează curentul se indepartează alte

substanţe inflamabile din vecinătate şi se icircncepe stingerea prin acoperire sau stropire cu apă Icircn caz de nevoie se anunţă formaţiunea de pompieri Icircn caz că pielea vine icircn contact cu un acid sau o bază se spală locul cu multă apă şi se

neutralizează innapoi cu o bază slabă (bicarbonat de sodiu) respectiv cu un acid slab (oţet)

VERIFICAREA ECHIVALENŢILOR

Consideraţii teoretice

Icircntr-o reacţie chimică reactanţii reacţionează icircn cantităţi (m) proporţionale cu echivalenţii lor chimici (E)

Dacă A + B rarr produşi expresia generală a legii echivalenţilor este

Calculul echivalenţilor chimici (E)

Icircn general E pentru un acid

3

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

unde

masa molară a acidului numărul de protoni cedaţi de acid

Icircn general E pentru o bază (hidroxid)

Icircn care

masa moleculară a bazei (hidroxidului) numărul grupelor acceptoare de protoni (numărul de grupe hidroxilitice din hidroxid)

Icircn general E pentru o sare

Icircn care

masa moleculară a sării numărul grupelor cationice cifre de icircncărcare a cationului

Exemple de calcul

Acizi

Baze

Săruri

Partea experimentală

4

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

a) determinarea echivalentului chimic al acidului sulfuric

Aparatură şi materiale necesare

soluţie de NaOH solutie fenolftaleină biuretă pahare Erlenmayer stativ

Modul de lucru

Pentru determinarea echivalentului gram al acidului sulfuric acesta se tratează co o soluţie de NaOH de concentraţie cunoscută Are loc o reacţie de neutralizare conform ecuaţiei chimice

Cunoscacircnd echivalentul gram al hidroxidului de natriu ca fiind 40 g şi cantităţile icircn greutate ale celor două substanţe care reacţionează se determină echivalentul gram al acidului sulfuric pe baza relaţiei

de unde

Icircn care cantitatea de grame de acid sulfuric intrată in reacţie (g) cantitatea icircn grame de NaOH intrată icircn reacţie (g) şi reprezintă numărul de mililitri de şi Na OH intraţi icircn reacţie şi concentraţiile soluţiilor de acid şi bază

Pentru lucru se iau 25 ml soluţie de de concentraţie cunoscută şi se pun icircntr-un pahar Erlenmeyer Icircn paharul cu acid se adaugă 2-3 picături de fenolftaleină ca indicator şi se tritrează cu hidroxid de natriu (NaOH) de la incolor la viraj roz Se citeşte cu exactitate volumul soluţiei utilizate la titrare

Cu ajutorul relaţiilor de mai sus se determină şi Din formulă se calculează şi Se fac aceste determinări de mai multe ori şi se calculează media aritmetică a echivalentului acidului sulfuric

b) Determinarea echivalenţilor chimici ai sărurilor ( )

5

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Aparatură şi materiale necesare

Soluţii de Soluţie de Albastru de timol (indicator) Biuretă Pahare Erlenmeyer Stativ

Modul de lucru

Pentru determinarea echivalenţilor chimici ai sărurilor ( ) acestea se titrează cu o soluţie de de concentraţie cunoscută

Cunoscacircnd echivalentul gram al acidului sulfuric şi cantităţile icircn greutate ale sărurilor de natriu care reacţionează se determină echivalenţii gram ai celor trei săruri

Relaţia de calcul este de forma

de unde

cantitatea in grame de intrată icircn reacţie

cantitatea in grame de sare intrată icircn reacţie

şi - reprezintă numărul de milimetri de şi sare intrată icircn reacţie şi - reprezintă concentraţiile soluţiilor de acid şi sare (Titrul)

Pentru lucru se iau din fiecare sare ( ) cacircte 25 ml soluţie se pun icircntrun Erlemeyer şi se complectează cu apă distilată pacircnă la aproximativ 50 ml soluţie

Icircn paharele cu soluţiile de săruri se adaugă cacircte 2-3 picături de albastru de timol (indicator) şi se titrează cu acid sulfuric de la albastru pacircnă la viraj roşu

Se citesc cu exactitate volumele soluţiei utilizate la titrareCu ajutorul relaţiilor de mai sus se calculeaza pentru toate cele trei cazuriSe compară cu rezultatele obţinute cu echivalenţii chimici ai sărurilor obţinuţi prin calculSe fac trei determinări de acelaş fel pentru a afla media aritmetică a echivalenţilor chimici al sării

respective

6

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

I PREPARAREA UNOR SOLUŢII DE DIFERITE CONCENTRAŢIIII STABILIREA TITRULUI ŞI FACTORULUI SOLUŢIILOR

I Prepararea unor soluţii de diferite concentraţii

Consideraţii teoretice

Soluţiile sunt amestecuri omogene formate din două sau mai multe substaţe ale căror proprietăţi variază cu raportul dintre componente

Icircn orice soluţie se disting două componente principale substanţa dizolvată numită solvat şi substanţa icircn masa icircn care este dispersată uniform solvatu numit solvent

Raportul dintre cantitatea de solvat şi solvent exprimă concentraţia soluţiei Concentraţia soluţiilor reprezintă cantitatea de substanţă dizolvată intr-o anumită cantitate de soluţie sau dizolvant

Concentraţia soluţiilor se poate exprima astfel

Concentraţie procentuală ldquordquo ndash reprezintă cantitatea de substanţă exprimată in grame conţinută icircn 100 grame soluţie

Concentraţia normală ldquonrdquo ndashreprezintă numărul de echivalenţi gram de substanţă dizolvată intr-un litru de soluţie

Concentraţia molară bdquomrdquo ndash reprezintă numărul de moli de substanţă dizolvată icircntr-un litru de soluţie

Concentraţia molală ndash reprezintă numărul de moli de substanţă dizolvată icircn 1000 g dizolvant

7

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Partea experimentală

1 Prepararea unor soluţii a căror concentraţii se exprimă procentual - 5 şi 10

Materiale necesare

Sare solidă NaCl şi KCl Soluţie HCl concentrat 37 d=119 Balanţă farmaceutică Cilindru gradat Pahare Berzelius 300ml

Mod de lucru

Se calculează cantitatea de NaCl solidă necesară pentru 200g soluţie 5 şi se cacircntăreşte cu balanţa farmaceutică

100 g sol NaClC g NaCl200 g sol NaCl x g NaCl

g NaCl

Se pune cantitatea de NaCl cacircntărită icircntr-un pahar Berzelius şi se adaugă cantitatea de apă necesară (190 ml) măsurată cu cilindru gradat

Volumul de soluţie HCl concentrate se măsoară cu ajutorul unui cilindru gradat şi se completează cu apă distilata pana la 50 ml

Prepararea unor soluţii normale şi molare de 01 n 01 n 01 n

Materiale necesare

pa concentrat 96 d = 184 pa Baloane cotate pisetă Sticlă ceas pacirclnii Pipete gradate

Mod de lucru

Se calculează echivalentul hidroxidului de potasiu apoi cantitatea necesară pentru prepararea a 250 ml soluţie 01 n

8

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Pentru 250 ml soluţie vor fi necesare g KOH pa Se cacircntăreşte pe o sticlă de ceas

cantitatea calculată şi se introduce icircntu-un balon cotat de 250 ml Se completează cu apă distilată pacircnă la semnagitacircnd pentru dizolvare

Pentru prepararea soluţiei de 01 n se calculează cantitatea de 96 necesară Pentru 250 ml soluţie 01 n trebuie 01 ml g adică 01 98 4 = 245 25 g

Din tabel avem pentru

96 icircn 1000 g soluţie1765 g x25 g

g sol conc 96

Ceea ce icircn volum reprezintă

ml conc 96

Se adaugă icircn balonul cotat mai icircntacirci puţină apă distilată şi apoi se adaugă volumul de acid sulfuric concentrat rezultat din calcul şi măsurat cu ajutorul unui cilindru gradat Se agită cu grijă şi se comletează cu apă distilată pacircnă la semnul balonului cotat

Acidul oxalic este substanţă titrimetrică care permite prepararea unei soluţii etalon cu ajutorul căruia determinăm titrul soluţiilor aproximative de bază

Prepararea soluţiei se face prin cacircntarire la balanţa analitică a cantităţii necesare pentru 250 ml

soluţie 01 n

Cantitatea necesară pentru volumul propus va fi

Substanţa cacircntărită pe o sticlă de ceas se aduce cantitativ icircn balonul cotat cu 250ml prin spălarea sticlei de ceas cu apă distilată din pisetă Se completează conţinutul balonului cotat la semn cu apă distilată

II Stabilirea titrului şi factorului soluţiilor

Consideraţii teoretice

9

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Soluţiile obţinute dintr-o probă cacircntărită de substanţe pot fii soluţii etalon sau soluţii aproximativeSoluţiile etalon sunt acelea pentru a căror preparare se folosesc substanţe foarte pure şi

nealterabile Concentraţia lor corespunde exact valorii teoretice calculate (acid oxalic dicarbonat de potasiu etc) in cazul soluţiilor aproximative (baze acizi etc) concentraţia se determină experimental prin titrul soluţiei T care reprezintă cantitatea icircn grame de substanţa conţinută icircntr-un milimetru de soluţie Numărul care arată de cacircte ori o soluţie este mai concentrată sau mai diluată decacirct soluţia de concentraţie exactă se numeşte factor Se notează cu F Factorul se calculează cu raportul

Stabilirea concentraţiei exacte a unei soluţii se face prin determinarea volumului de reactiv consumat de substanţa analizată intr-o reacţie chimică dată Reactivul are o concentraţie cunoscută şi se adaugă icircn cantitatea strict necesară stabilită pe baza ecuaţiei chimice Importantă este stabilirea punctului de echvalenţă care marchează sfacircşitul reacţiei Icircn acest scop se folosesc indicatori substanţe care icircşi schimbă brusc culoarea la adăugarea unui exces mic de reactiv Concentraţia se exprimă prin titru respectiv prin facorul soluţiei

Partea experimentalăDeterminarea concentraţiei unei soluţii aproximative de KOH 01 n

Materiale necesare

Soluţie Soluţie 01 n Indicator ndashfenolftaleină Biurete si stativ cu cleme Pahar Erlenmayer

Mod de lucruPentru determinarea titrului şi factorului soluţiei 01 n se foloseşte ca reactiv o soluţie de

acid oxalic 01 n Se umple o biuretă cu soluţie de acid oxalic şi alta cu soluţie de hidroxid de potasiu Se ia o probă de 20 ml acid aoxalic icircntr-un pahar Erlenmayerse diluează cu apă şi se icircncălzeşte la 70-800 C pentru icircndepărtarea CO2 Se adaugă 2-3 picături de fenolftaleină şi se titrează cu KOH 01 n pacircnă la apariţia unei coloraţii slabe Se execută două probe

Calculul titrului şi factorului

Ecuaţia chimică dupa care se desfăşoară titrarea este

Notăm (echivalentul gram al acidului oxalic

(echivalentul gram al hidroxidului de K)

vol de acid oxalic luat icircn analiză ml

volde hidroxid de K folosit la titrare ml

10

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

- titrul soluţiei de acid oxalic (00063033 gml)

titrul soluţiei de hidroxid de K

Factorul soluţiei

Rezultatul va fi media aritmetică a celor două determinăriObservaţie titrul teoretic al soluţiei de KOH 01 n este 00056 gml

ANALIZA UNOR PARAMETRII FIZICO-CHIMICI AI APELOR REZIDUALE DIN INDUSTRIA MINIERĂ CARBONIFERĂ

Consideraţii teoretice

Apele uzate (reziduale) sunt apele cărora prin utilizare li s-au modificat calităţile chimice biologice sau fizice inclusiv temperatura sau radioactivitatea ape de precipitaţii sau din alte sursecare fără a fi făcut obiectul unei folosiri s-au icircncărcat cu substanţe străine provenite de la activităţile sociale sau economice ape de mină şi de zăcămacircnt orice alte ape care au făcut obiectul unei folosiri anterioare

Industria minieră foloseşte şi restituie cantităţi relativ mari de apă din procesul tehnologiei de extracţie şi preparare al cărbunelui Staţiile de cărbune icircn majoritatea bazinelor carbonifere prezintă intercalaţii de argilă şi marnă care prin tăiere mecanizată sunt antrenate icircn producţia de cărbune Principalul impurificator al apelor de mină icircl constituie suspensiile argiloase rezultate din procesul de exploatare Icircn cazul apelor reziduale provenite de la preparaţiile de cărbune principalul impurificator icircl constituie tot suspensiile dar in acestă situaţie sunt prezente şi particule de cărbune De asemenea apele de la preparaţiile de cărbune mai conţin şi motorină şi spumanţi proveniţi de instalaţiile de flotaţie

Principalele caracteristici ale apelor de mină şi ale celor de la preparaţii sun prezentate icircn tabel cu valorile maxime admise de normele icircn vigoare pentru deversarea icircn emisar

11

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Caracteristici UM Ape de preparaţie Ape de minăSuspensiiConţinut de cenuşăpHCO2

SăruriSO4

2-

ClCaHgSlDuritate totală

mgl-

mglmglmglmglmglmglmglgrade

40000-5500067-706-6520-70

120-200UrmeUrme20-305-151-4-

125-18000-

69-75400-1000

-175-700

7-208-255-604-6

36-67

După cum se observă din tabel modificări importante ale unor parametri chimici nu intervin icircn urma utilizării apelor icircn industria minieră De aceea se impune controlul doar asupra următorilor parametri suspensii conţinut de cenuşă pH aciditate alcalinitate densitate-pentru nămoluri

Turbiditatea sau suspensiile

Turbiditatea sau tulburitatea reprezintă gradul de opacitate imprimat unei ape de substanţele icircn suspensie sau icircn stare coloidală Compuşii care determină turbiditatea sunt de natură diversă şi se găsesc icircn diferite grade de dispersie de la coloizi pacircnă la suspensii gravitaţionale Suspensiile gravitaţionale sunt de natură silicoasă şi se depun repede Suspensiile pămacircntoase şi cele argiloase sunt icircn general icircn stare coloidală Turbiditatea se poate determina prin metode optice situaţie cacircnd se exprimă icircn grade de turbiditate (grade de silice Jakson) Se icircnţelege prin grad de silice turbiditatea unei ape echivalentă turbidităţii date de un conţinut de un mg SiO2dm3 Conform STAS 632361 un grad de turbiditate reprezintă tulbureala produsă de 1 mg

caolin sau pămacircnt de infuzorii icircn suspensie icircntr-un litru de apă distilatăSuspensiile se pot determina gravimetric prin determinarea icircn acest mod a suspensiilor reţinute pe

hacircrtia de filtru

pH aciditate alcalinitate

pH-ul unei ape se exprimă prin concentraţia ionilor de H La deversarea apelor reziduale trebuie avut icircn vedere faptul că pentru desfăşurarea normală a proceselor biologice este necesar un domeniu restracircns de pH cuprins icircntre 65-85 Depăşirea acestor limite duce la distrugerea completă a ciclului biologic

Aciditatea se datoreşte de obicei CO2 liber mai rar acizilor organici şi minerali Dintre acizii organici mai frecvent sunt prezenţi acizii humici

Alcalinitatea se datoreşte icircn special ionilor şi icircn mai mică măsură ionilor şi fosfaţilor

Partea experimentală

Aparatură necesară

Turbidimetru Soluţii etalon turbiditate Cilidru gradat 100ml pipete Pacirclnie hacircrtie de filtru

12

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Balanţă şi etuvă Indicatori pH scală pH Ape reziduale evacuare emisar alimentare staţie epurare

Determinarea suspensiilor totale

Mod de lucru

Determinarea suspensiilor este proba care se efectuează pentru un mare număr de puncte de control icircn instalaţiile de preparare Efectuarea probei se face icircn felul următor se recoltează proba din deversarea conductei parcurgacircnd cu vasul colector icircntreaga şuviţă de lichid pacircnă la umplerea vasului Se va lua icircn lucru proba de la alimentarea staţiei de epurare a apei Din vasul cu proba recoltată din alimentarea staţiei de epurarea apei se iau 100 ml apă pentru determinarea gravimetrică a suspensiilor Formarea acestei probe se face măsuracircnd 100 ml suspensie icircntr-un cilindru gradat de 100 ml sub permanentă agitare O agitare necorespunzătoare duce la eliminarea din proba a particulelor mari care sedimentează rapid viciind astfel determinarea Se filtrează proba pe hacircrtie de filtru cu bandă roşie Se usucă proba icircn etuvă reglată la 1050C pacircnă cacircnd la două cacircntăriri succesive se determină o grutate constantă Se determină suspensiile cu următoarea relaţie

mg suspensiidm3 =

Icircn careA- masa suspensiilor filtrate şi uscate (mg)B- masa hacircrtiei de filtru (mg)V- volumul soluţiei luate icircn lucru (ml)

Determinarea turbidităţii

Determinarea turbidităţii se face determinacircnd icircnălţimea stratului de apă care permite observarea clară a unui reper negru pe fond alb iluminat cu o lumină difuză

Se umple tubul cu apa de analizat şi se priveşte de sus icircn jos pentru a vedea banda neagră de pe disc Icircn cazul cacircnd banda nu este vizibilă se scoate apa din tub prin robinetul lateral pacircnă ce banda devine vizibilă Se citeşte icircnălţimea coloanei de apă Pentru aprecierea turbidităţii icircn grade de silice se va trasa curba de etalonare folosind soluţiile etalon de turbidităţi cunoscute Prin această metodă se va determina turbiditatea probei de la evacuare emisar

Determinarea pH- lui

Determinarea pH-ului se face folosind metoda colorimetrică cu scară de comparare Pentru aceasta se iau 10 ml din apa limpede rezultată icircn urma filtrării probei (evacuare emisar) sau a limpezirii acesteia (rin sedimentare) Peste această probă se intrioduc 06 ml indicator Se agită şi se compară coloraţia obţinută cu ceea a unei scări de etalonare

Determinarea alcalinităţii

Determinarea alcalinităţii se face faţă de fenolftaleină (pH- 82) şi faţă de metiloranj (pH- 44) Alcalinitatea faţă de fenolftaleină constituie alcalinitatea permanentă şi este dată de bazele libere şi de carbonaţii alcalini Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă de analizat şi se adaugă 2 picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz proba se titrează cu o sluţie HCl 01 n pacircnă la incolor Alcalinitatea permanentă se exprimă icircn ml HCL N dm3 şi se calculează cu relaţia

13

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

ml HCl 1N dm3 = V ficircn careV ndash volumul icircn ml de HCl 01 n folosit la titraref - factorul soluţiei de HCl 01 n

Alcalinitatea faţă de metiloranj reprezintă alcalinitatea totală şi este dată de bazele liberecarbonaţi şi bicarbonaţi alcalini Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă de analizat şi se adaugă 3 picături metiloran Se titrează cu HCl 01 n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citric la galben-portocaliu Daă la icircncput are culoarea galben- portocaliu această alcalinitate este egală cu zero Alcalinitatea totală se exprimă icircn ml HCl N dm3 şi se calculează cu relaţia

ml HCl 1N dm3 = V f

Determinarea acidităţii

Determinarea acidităţii se face faţă de fenolftaleină (pH -82) ţi faţă de metilranj (pH ndash 44)Aciditatea faţă de fenolftaleină constituie aciditatea totală şi este dată de bioxidul de carbon Pentru

determinarea ei se iau 100 ml apă se adaugă 2 picături indicator şi se titrează cu o soluţie NaOH 01 n pacircnă la o coloraţie roz Dacă apa a fost roz de la icircnceput atunci aciditatea este egală cu zero Aciditatea totală se exprimă icircn ml soluţie NaOH N dm3 şi se calculează cu relaţia

ml NaOH N dm3 = V f

icircn careV ndash volumul de soluţie NaOH 01 n folosiţi la titrare (ml)f ndash factorul soluţiei NaOH 01 n

Aciditatea faţă de metiloranj reprezintă aciditatea permanentă datorată acizilor minerali Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă şi se adaugă 2-3 picături indicator Dacă apare coloraţie galben-citriu această aciditate este egală cu zero Icircn caz contrar se titrează cu o soluţie NaOH 01 n pacircnă la viraj din galben-portocaliu la galben-citriu Aciditatea permanentă se exprimă icircn ml NaOH N dm3 şi se calculează cu ajutorul relaţiei

ml NaOH N dm3 = V f

Determinarea densităţii

Această determinare este utilizată pentru analiza nămolurilor rezultate icircn urma decantării apelor Pentru determinarea densităţii icircntr-un cilindru gradat cacircntărit icircn prealabil gol se pun 500 ml nămol Se cacircntăreşte cilindrul din nou şi se calculează densitatea cu ajutorul relaţiei

Icircn care

densitatea (gcm3)mi = masa cilindrului gradat gol (g)mf = masa cilindrului gradat cu proba de analizat (g)V = volumul luat icircn probă (ml)

14

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Rezultatele obţinute se trec icircn tabelul de mai jos

Apa de analizat Tipul determinării UM Valoarea Alimentarea staţiei

epurareSuspensii totale

Evacuare emisar turbiditatepHalcalinitate totalăalcalinitate permanentăaciditate totalăaciditate permanentă

Nămol

DETERMINAREA pH-ULUI ACIDITĂŢII ALCALINITĂŢIIŞI DURITĂŢII APELOR INDUSTRIALE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite uneori deosebit de restracircnse

După utilizări apele industriale se icircmpart icircn următoarele categorii

Ape de răcire - sunt folosite la răcirea unor aparate utilaje sau produse Aceste ape trebuie să fie lipsite de suspensii de orice fel lipsită de microorganisme stabilă la depuneri şi să nu prezinte pericol de coroziune

Apă tehnologică - este utilizată direct icircn procesul tehnologic pentru obţinerea diverselor produse şi nu impune condiţii prea severe de puritate decacirct icircn unele situaţii speciale

Apă de spălare - este folosită la spălarea utilajelor a diferitelor piese sau produse Trebuie să fie lipsită de suspensii de compuşi agresivi de uleiuri sau substanţe grase

Apa de alimentare a cazanelor de abur - este apa folosită pentru obţinerea aburului şi impune icircn funcţie de temperatură şi presiunea de lucru a cazanului condiţii din ce icircn ce mai severe de lucru Aceste ape trebuie să fie lipsite de suspensii de duritate de acizi liberi oxigen bioxid de carbon grăsimi şi uleiuri sulfaţi silicaţi etc

15

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Principalele proprietăţi ale apelor industriale pH aciditate alcalinitate

Icircn general alcalinitatea respectiv aciditatea unei soluţii apoase se exprimă prin concentraţia ionilor de hidrogen Icircn apele naturale valoarea pH-ului determină icircn mare măsură procesele biologice şi chimice şi condiţionează tratamentele aplicate apei şi caracterul coroziv al acestora Pentru desfăşurarea normală a proceselor biochimice este necesar un domeniu restracircns de pH cuprins icircntre 65 şi 85 Eficienţa unor operaţii de tratare este icircn funcţie directă de pH (coagulare deferizare demanganizare Apele cu un pH scăzut au o puternică acţiunecorozivă iar cele alcaline spumează intens O apă chimic pură este neutră Icircn apele naturale pH-ul este influenţat de compuşii existenţi Dintre aceştia un rol important il au sistemele tampon Acidul carbonic se disociază conform reacţiei

Unde

Din această relaţie rezultă efectul tampon al unui asemenea sistem potrivit căruia pH-ul variază puţin cu diluţia dar mult cu schimbarea acestui raport Icircn apele reziduale valoarea pH-ului depinde icircnsă şi de conţinutul de CO2 liber Cea mai mare parte a CO2 existent icircn apă este dizolvat fizic Icircntre concentraţia CO2 liber (CO2 aq) şi acidul carbonic există un raport constant Ca urmare variaţia pH-ului se poate exprima prin relaţia

Unde

şi

Aciditatea apelor naturale se datoreşte de obicei CO2-ului liber mai rar acizilor organici şi minerali sau sărurilor acizilor tari cu baze slabe Dintre acizii organici mai frecvent sunt prezenţi acizii humici şi uneori acidul acetic Acizii minerali apar doar accidental Aciditatea datorată acizilor organici şi minerali se numeşte aciditate reală şi se determină icircn prezenţametiloranjului (pH=44) Aciditatea totală include şi aciditatea datorată prezenţei CO2 liber şi se determină icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82) Alcalinitatea totală a apelor naturale se datoreşte bazelor libere ionilor şi se determină icircn prezenţa metiloranjului (pH=44) Practic toată alcalinitatea este dată de bicarbonaţii de calciu şi de magneziu Hidroxidul de sodiu este prezent icircn ape reziduale puternic bazice Alcalinitatea permanentă este dată de bazele libere şi de carbonaţii alcalini şi se determină icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82)

Duritatea

Duritatea este propietatea conferită de către totalitatea sărurilor solubile de calciu şi magneziu Icircn funcţie de anionii implicaţi se deosebesc

16

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Duritate temporară (dt) dată de suma bicarbonaţilor de calciu şi de magneziu La icircncălzire dt se elimină avacircnd loc reacţiile

Duritatea permanentă (dp) formată din celelalte sărurisolvite de calciu şi de magneziu (sulfaţi cloruri etc)

Duritatea totală (dT) este suma celor două durităţi

Duritatea se exprimă icircn grade de duritate Gradul de duritate reprezintă icircn Romacircnia duritatea echivalentă a 10 mg CaOdm3 (fiind identic cu gradul german)

Icircn funcţie de duritatea lor apele naturale se pot clasifica icircn Foarte moi dT=0-4 grade Moi dT=4-8 grade Slab dure dT=8-12 grade Mijlocii dure dT=12-18 grade Dure dT=18-30 grade Foarte dure dT=peste 30 grade

Apa dură provoacă greutăţi mari icircn folosinţele industriale ca de exemplu depunerea de cruste icircn cazul cazanelor de abur icircn spălătorii măresc cantităţile de agenţi de spălare deoarece formează săpunuri insolubile

Calciu ăi magneziu

Datorită unor caracteristici biochimice şi fiziologice distincte este util să se cunoască concentraţia ionilor de Ca2+ şi Mg2+ separat Astfel magneziul se găseşte icircn apă sub formă de sulfaţi care icircn concentraţie mare imprimă apei un gust dezagreabil şi un efect laxativ De asemena magneziul mai poate fi prezent icircn apă sub formă de cloruri şi bicarbonaţi

Calciu este prezent icircn toate apele sub formă de bicarbonaţi sulfaţi sau cloruri Excesul de calciu imprimă apei un gust sălciu fiind incriminat icircn favorizarea calculozei renale lipsa de calciu pare a juca un rol icircn producerea unor tulburări funcţionale ale cordului (aritmii) pacircnă la infarctul de miocard

Aparatură şi materiale necesare

Biurete Amestec indicatori pentru determinarea pH-ului scară de etalonare pH-metru soluţii

tampon pentru diferite valori de pH Vase conice HCl 01n NaOH 01n complexon III 001 Indicatori negru de eriocrom T murexid metiloranj fenolftaleină

Mod de lucruDeterminarea pH-ului apeiMetoda colorimetrică folosind scara de comparare

17

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 10 ml apă de analizat şi se introduc intr-o eprubetă peste care se adaugă 06 ml din amestecul de indicatori Se agită şi coloraţia obţinută se compară cu scara de etalonare Amestecul de indicatori este format din roşu de metil şi albastru de brom-timol

Metoda electrochimică cu electrod de sticlă

Diferenţa de potenţial existentă icircntre un electrod de sticlă şi un electrod de referinţă introduşi icircn proba de apă de analizat variază lliniar cu pH-ul probei

Icircnainte de efctuarea detrminării este necesară echilibrarea aparatului după instrucţiunile de utilizare Etalonarea (echilibrarea) aparatului se efectuează folosind soluţiile tampon cu pH cunoscut şi se corectează cu ajutorul butonului de corectare a abaterii Pentru aceasta se pune icircntr-un pahar Berzelius soluţie tampon icircn care apoi se imersează electrozii După efectuarea reglării aparatului se spală electrozii cu apă distilată şi apoi se clătesc cu apă de analizat Se introduc electrozii icircn apa de analizat şi se citeşte pH-ul direct pe indicatorul de la aparat Se efectuează mai multe determinări şi se face apoi media rezultatelor

Metoda colorimetrică prezintă unele inconveniente cum ar fi Nu se poate folosi pentru apele tulburi sau colorate Apele cu salinitate crescută pot modifica tenta indicatorului Clorul rezidual poate afecta culoarea indicatorului

Metoda electrochimică este mai precisă şi poate fi utilizată şi pentru apele tulburi sau colorate

Determinarea alcalinităţii

Alcalinitatea permanentă (p) se determină prin titrarea cu HCl 01n icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82) cacircnd au loc reacţiile

Pentru efectuarea probei se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un vas conic peste care se adaugă 2 picături de fenolftaleină Dacă nu apare coloraţia roz alcalinitatea permanentă este zero Icircn cazul apariţiei coloraţiei roz proba se titrează cu HCl 01n pacircnă la incolor Alcalinitatea permanentă se exprimă icircn ml HCl 01ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=VfIcircn care

V- ml HCl 01n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei HCl 01n

Alcalinitatea totală (m) se detrmină prin titrare cu HCl 01n icircn prezenţa metiloranjului (pH=44) cacircnd au loc pe lacircngă reacţiile

şi reacţia

18

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 2-3 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 01n pacircnă cacircnd culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu Alcalinitatea totală se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=Vf

Determinarea acidităţii

Pentru determinarea acidităţii totale se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic şi se titrează cu soluţie de NaOH 01n icircn prezenţa a 2 picături de fenolftaleină pacircnă la apariţia coloraţiei roz persistente Aciditatea totală se exprimă icircn ml NaOH ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml NaOH ndm3=VfIcircn care

V- volumul de NaOH 01n folosit la titrare f- factorul soluţiei NaOH 01n

Dacă apa are pH-ul mai mare de 45 aciditatea reală este zero Icircn caz contrar se iau 100 ml apă de analizat se adaugă 2-3 picături de metil oranj şi se titrează cu NaOH 01n pacircnă ce coloraţia galben-portocaliu virează spre galben-citriu Aciditatea reală se calculează conform relaţiei

ml NaOH ndm3=Vf

Duritatea

Ionii de calciu şi de magneziu cu proprietatea de a complexa cu sarea de sodiu a acidului etilen-diamintetraacetic Sfacircrşitul reacţiei este marcat de indicatori specifici cum ar fi negru de erioorom Pentru a determina duritatea totală se iau 100 ml apă de analizat intr-un vas conic Se adaugă 2 ml soluţie tampon pentru a obţine pH-ul 10 şi 01 g indicator erioocrom apoi se titrează cu complexom III pacircnă ce culoarea virează de la roşu ca vacircnul la albastru net

Icircn care

V- volumul de complexon III 001n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon v- volumul de apă de analizat ml

Pentru a determina duritatea temporară se foloseşte alcalinitatea totală m Dacă alcalinitatea permanentă nu este zerose va utiliza diferenţa m-p dintre volumele de HCl 01n cu care s-au efectuat ele două titrări

Unde

19

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

V- volumul de HCl 01n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei HCl 01n v- volumul de apă de analizat luat ml

Duritatea permanentă se calculează cu relaţia

dp=dT-dt

Calciu şi magneziu

Calciu se determină priin titrare cu complexon III la pH =12-13 icircn prezenţă de murexid valoarea de pH la care magneziu este precipitat sub formă de Mg(OH)2

Se iau 100 ml apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 4 ml soluţie tampon şi 01 mg murexid Se titrează cu complexon III pacircnă ce virează de la roz la violaceu

Relaţiile de calcul sunt

Icircn care

V1- volumul de complexon III folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon III v- volumul de apă de analizat luat icircn lucru ml V- volumul de complexon III folosit la determinarea dT ml

Se repetă fiecare determinare de două ori făcacircndu-se media iar rezultatele se trec icircn următorul tabel

Determinarea UM Proba 1 Proba 2 Media

pHalcalinitate totală m

aciditate totalăaciditate reală

dt

dp

dT

Ca2+

Mg2+

20

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA BIOXIDULUI DE CARBON OXIGENULUI ŞI SUBSTANŢELOR OXIDABILE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite deosebit de restracircnse

Principalele proprietăţi ale apelor industriale

Bioxidul de carbon

Bioxidul de carbon se găseşte frecvent icircn apă sub formă de carbonaţi (complet legaţi) bicarbonaţi (semilegat) şi mai rar sub formă de bioxid de carbon liber Icircntre forma liberă şi sărurile acidului carbonic se stabileşte următorul echilibru

Existenţa uneia sau alteia dintre formulele de mai sus este icircn funcţie de pH-ul apei

la pH =lt 40 CO2-ul este prezent numai sub formă de CO2 liberla pH = 84 CO2-ul există numai sub formă de bicarbonaţila pH gt=105 CO2-ul se găseşte numai sub formă de carbonaţi

Expresia constantei de echilibru pentru ecuaţia

este dată de relaţia

21

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Deoarece concentraţia apei şi a carbonatului se consideră constante şi

Relaţia devine

Din relaţia de mai sus rezultă că pentru menţinerea bicarbonaţilor icircn soluţie este necesară o anumită cantitate de bioxid de carbon liber denumit ndashbioxid de carbon aferent-- iar cantitatea de bioxid de carbon ce depăşeşte această limită reprezintă ndashbioxidul de carbon agresivmdashcapabil de a dizolva noi cantităţi de carbonaţi tercacircndu-i sub formă de bicarbonaţi solubili La scăderea cantităţii bioxid de carbon sub limita necesară menţinerii bicarbonaţilor icircn soluţie are loc precipitarea unei cantităţi corespunzătoarede carbonaţi Icircntre diferite forme de bioxid de carbon avem următoarea relaţie

Bioxidul de carbon liber nu dăunează calităţii apei potabile din contră icirci conferă un gust plăcut de prospeţime Bioxidul de carbon afresiv poate face apa nepotabilă datorită faprului că poate dizolva anumite metale toxice Icircn apa de alimentare a cazanelor CO2 liber trebuie să lipsească deoarece produce o puternică coroziune

Oxigenul

Icircn apele meteoritice şi icircn cele freatice concentraţia oxigenului dizolvat este aproape de limita de solubilitate determinată de presiunea parţială şi temperatură Apele subterane de mare adacircncime conţin foarte puţin oxigen dizolvat dtorită reacţiilor chimice Icircn apele de suprafaţă concentraţia oxigenului depinde şi de numeroasele procese fizice chimice şi biologice ale ciclului vieţii acvatice Ca urmare a proceselor de degradare aerobă poate apărea un deficit de oxigen care poate provoca dispariţia completă a vieţii aerobe Deficitul de oxigen este diferenţa dintre cantitatea de oxigen care saturează apa la presiunea şi temperatura dată şi conţinutul real Există o corelaţie directă icircntre oxigenul dizolvat şi concentraţia materiilor organice de apă Prezenţa oxigenului favorizează deferizarea şi demanganizarea apei formarea stratului de protecţie icircn reţeaua de distribuţie şi tot odată conferă gust de prospeţime apei potabile Icircn apa de alimentare a cazanelor oxigenul este nedorit fiind un factor activ de coroziune

Substanţe organice

Conţinutul de substanţe organice defineşte gradul de impurificare organică care se poate exprima icircn diferite moduri Oxidabilitatea chimică sau consumul chimic de oxigen (CCO) reprezintă cantitatea de oxigen echivalentă cu consumul de oxidant (KMnO4 K2Cr2O7) format la mineralizarea substanţelor organice dintr-un dm3 de apă Metoda este uzual folosită dar prezintă inconvenientul că nu indică icircntreg conţinutul de materii organice ci doar pe cele oxidabile icircn condiţiile determinării tot odată fiind afectată de erori datorită prezenţei substanţelor anorganice uşor oxidabile

Consumul biochimic de oxigen CBO5 reprezintă cantitatea de oxige necesară pentru mineralizarea biochimică a substanţelororganice dintr-un dm3 de apă la temperatura de 20o C

Partea experimentală

22

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Determinarea bioxidului de carbon din apă

Determinarea bioxidului de carbon liber

Aparatură şi materiale necesare

Vase Erlenmeyer Biurete Soluţie HCl 005n Soluţie NaOH 005n Fenolftaleină Tartrat de sodiu şi de potasiu 50 Carbonat de calciu Amestec alcalin de iodură şi azidă Amidon soluţie 05 Acid sulfuric 1 3 Tiosulfat de sodiu 0025n Sulfat manganos 50 Sticle cu dop ermetic Soluţie KMnO4 001n Soluţie H2C2O4 001n

Mod de lucru

Metoda se bazează pe transformarea bioxidului de carbon liber din apă icircn bicarbonat folosind o soluţie de hidroxid de sodiu şi apoi titrarea excesului de hidroxid cu acid clorhidric icircn prezenţă de fenolftaleină

Detreminarea orientativă- se iau cacircţiva ml de apă de analizat şi se introduc icircntr-o capsulă de porţelan apoi se adaugă două picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz nu este prezent CO2 liber Icircn cazul cacircnd nu apare coloraţia roz se procedează astfel icircntr-un pahar Erlenmeyer se introduc 200 ml apă e analizat peste care se mai adaugă 10 ml soluţie de NaOH 005n 2 ml tartrat de sodiu şi potasiu şi două picături de fenolftaleină Icircn cazul icircn care nu a aparut o coloraţie roz se vor mai adăuga icircncă 10 ml NaOH 005n Volumul de soluţie de NaOH se va măsura cu precizie Soluţia rezultată se va titra cu HCl 005 pacircnă la decolorare Conţinutul de CO2 liber se va calcula cu relaţia

Unde

V ndashml NaOH 005n adăugaţi f ndash factorul soluţiei de NaOH 005nV`- ml soluţie HCl 005n folosiţi la titrare f `- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon total legat

23

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Metoda se bazează pe neutralizarea carbonaţilorprezenţi icircn apă prin titrare cu un acid mineral icircn prezenţa fenolftaleinei

Icircntr-un flacon Erlenmeyer se introduc 100 ml apă de analizat două picături de fenolftaleină ş se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea roşie virează icircn roz slab Conţinutul de CO2 legat se calculează cu relaţia

Unde

V- ml HCl 005n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon semilegat

Metoda se bazează pe neutralizarea bicarbonaţilor din apă cu un acid mineral icircn prezenţa metiloranjului ca indicator Se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un flacon Erlenmeyer peste care se adaugă 2 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Aplicacircd corecţia pentru CO2 legat avem

Unde

V`- ml HCl 005n folosiţi la titrareV ndash ml HCl 005n folosiţi la determinarea CO2 legat f- factorul soluţiei HCl 005n

Deteminarea bioxidului de carbon agresiv

Bioxidul de carbon agresiv are proprietatea de a transforma carbonatul de calciu icircn bicarbonat care se determină prin titrare cu acid clorhidric

Se iau doua flacoane Erlenmeyer cu dop rodat şi se introduce icircn fiecare aceeaş cantitate de apă de analizat Icircntr-unul din vase se introduc 3-5 g CaCO3 pro analiză fin pulverizat şi se agită după care se lasă icircn repaus minimum 24 ore agitacircnd din cacircnd icircn cacircnd

Din ambele flacoane se iau din lichidul supernatant cacircte 100 ml şi se introduc icircn alte două flacoane Se titrează fiecare probă cu HCl 005n icircn prezenţa a două picături de metiloranj pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Unde

V- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei icircn care s-a adăugat carbonat de calciu

24

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Vl- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei fără carbonat de calciu f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea oxigenului

Oxigenul dizolvat icircn apă oxidează hidroxidul manganos care icircn mediu acid scoate iodul din iodura de potasiu icircn cantitate echivalentă cu oxigenul dizolvat icircn apă şi se titrează cu tiosulfat de sodiu

Apa se recoltează icircn sticle icircnchise cu grijă ca să nu se aereze icircn timpul manipulărilor Sticla se umple complet se introduc 2 ml soluţie de sulfat manganos şi 2 ml amestec alcalin de iodură-azidă Se pune dopul şi se agită conţinutul flaconului Icircn prezenţa oxigenului se formează un precipitat brun-roşcat iar icircn absenţa acestuia precipitatul rămacircne alb După depunerea completă a precipitatului se elimină cu atenţie cca 10 ml din lichidul supernatant şi se adaugă 5 ml H2SO4 1 3

Se pune dopul şi se amestecă bine picircnă ce precipitatu se dizolvă complet Se transversează conţinutul cantitativ icircntr-un flacon Erlenmeyer şi se titrează cu tiosulfat 0025n pacircnă se obţine o coloraţie galbenă apoi se adaugă 1 ml amidon şi se continuă titrarea pacircnă la decolorarea completă a culorii albastre a amidonului

Unde

V- ml soluţie de tiosulfat folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de tiosulfat de sodiu 0025nVl- cantitatea de apă de analizat recoltată ml

Determinarea substanţelor oxidabile din apă (metoda cu permanganat)

Permanganatul de potasiu oxidează substanţele organice din apă icircn mediu acid şi la cald iar permanganatul rămas icircn exces se determină cu acid oxalic

Se introduc 100 ml apă de analizat icircntr-un flacon Erlenmeyer pregătit icircn prealabil fără urme de substanţe organice peste care se adaugă 5 ml H2SO4 13 şi 10 ml permanganat de potasiu exact măsurat Se fierbe pe sită exact 10 min din momentul cacircnd icircncepe fierberea Se icircndepărtează vasul de pe sită şi se adaugă icircn soluţia fierbinte 10 ml acid oxalic exact măsurat Soluţia decolorată se titrează cu permanganat de potasiu pacircnă la apariţia unei coloraţii slab rozpersistente

25

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn care

V- ml KMnO4 001n adăugaţi iniţial icircn probăVl- ml KMnO4 001n folosiţi la titrarea probei fl- factorul soluţiei de KMnO4 001nV2-ml H2C2O4 001n adăugaţi icircn probă pentru decolorare f2-factorul soluţiei de apă de analizat luată icircn lucru ml

Pentru fiecare probă se fac cacircte două determinăriRezultatele obţinute se vor trece icircn următorul tabel

Parametru de analizat UM Proba 1 Proba 2 Media CO2 totalCO2 legatCO2 semilegatCO2 agresivO2

oxidabilitatea

26

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA TENDINŢEI DE AUTOIcircNCĂLZIRE A CĂRBUNILOR

Consideraţii teoretice

Industria extractivă se caracterizează prin condiţii specifice de lucru condiţii impuse atacirct de particularităţile naturale cacirct şi de caracterul procesului de producţie Aceste necesită o serie de măsuri speciale care să nu ducă la periclitarea vieţii lucrătorilor prin accidente sau icircmbolnăviri de factură profesională

Asupra modului icircn care se produce autoaprinderea cărbunilor s-au emis mai multe ipoteze care pot fi icircnglobate icircn următoarele teorii

Teoria oxidării piritei Teoria oxidării cărbunelui considerată icircn prezent cea mai importantă Teoria fenolică Teoria bacteriană

Cărbunii icircn contact cu atmosfera vor absorbi oxigen fapt care poate duce prin oxidare la aprinderea autmată a lor

Pentru a preveni apariţia focurilor endogene este necesar să se determine tendinţa de autoicircncălzire a cărbunilor icircn scopul clasificării straturilor din acest punct de vedere

Cercetătorii polonezi făcacircnd mai multe icircncercări cu probe de cărbune din diferite mine au demonstrat că reprezentarea grafică a modului icircn care decurge reacţia sistemului (perhidro-cărbune) are alură diferenţială pentru cărbunii cu tendinţă de autoicircncăzire şi pentru cei fără tendinţă de autoicircncălzire

Partea experimentală

Materiale necesare

Probe de cărbune de granulaţii specificate icircn referat Termometru Eprubete Apă distilată Perhidrol 20

Modul de lucru

Se cacircntăresc 3 g cărbune de granulaii diferite -0250 -0315 -04 şi +05 mm care se amestecă cu 2 cm3 de apă distilată după care se notează temperatura iniţială

Peste cărbunele astfel amestecat se toarnă 9 cm3 perhidrol 20 Se citeşte temperatura icircn fiecare minut pacircnă la atingerea temperaturii de 50oC După depăşirea temperaturii de 50oC se notează timpul corespunzător creşterii temperaturii din 10 icircn 10 grade iar rezultatele se trec icircntr-un tabel de forma tabelului de mai jos

Tipul cărbunelui Granulaţia(mm)

Temperatura(oC)

Timpul(minute)

Observaţii

27

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

12345

Cu datele obţinute se constituie diagrama de variaţie a temperaturii icircn funcşie de timp care este caracteristică fiecărui strat de cărbune icircn parte

Se execută cel puţin două determinări cu acelaş fel de cărbune iar dacă rezultatele diferă cu mai mult de 10 se efectuează o nouă determinare

Ca măsură a gradului de pregătire a cărbunelui pentru autoicircncălzire se admite viteza medie de creştere a temperaturii (Vr) la timpul (t) icircn care s-a obţinut temperatura maximă

(oCmin)

Aceste date obţinute vor trece icircn tabelul următor

Tipul cărbunelui Tipul de reacţie tr(min)

Temperatura (oC) Vr

(oCmin)

Iniţială Maximă

Variaţia de

temperatură12345

Se compară curbele obţinute cu curbele din literatură şi se trag concluzii asupra tendinţei de autoicircncălzire a cărbunilor

28

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ DEPLASAREA ECHILIBRULUICHIMIC ŞI VITEZA DE REACŢIE

Consideraţii teoretice

Legea acţiunii maselor

Pentru reacţia aA +bB cC + dD la echilibrul celor două viteze de reacţie sunt egale

v1 = k1 [A]a [B]b

v2 = k2 [C]c [D]d v1= v2 = = Ke

= (c + d) ndash (a + b) ndash variaţia numărului de moli

Kp = Kc (RT)∆n = Kk (p)∆n

Relaţia Kc = reprezintă legea acţiunii maselor

Guldeberg şi Waage au stability că raportul dintre produsul concentraţiilor produşilor de reacţie la puteri egale cu coeficienţii lor stoechimetrici şi produsul concentraţiilor reactanţilor la puteri numeric egale cu coeficienţii lor stoechiometrici este constantă numită constantă de echilibru Kc

Deplasarea echilibrului chimic se face icircn conformitate cu principiul lui Le Chacirctelier Conform acestui principiu dacă un system aflat ăn echilibru chimic suferă o constacircngere echilibrul se deplasează icircn sensul diminuării constracircngerii

Factorii care influenţează deplasarea echilibrului chimic sunt temperature presiunea şi concentraţia

Influenţa temperaturii

Creşterea temperaturii unui sistem icircn echilibru (la p = constant) favorizează reacţia ce consumă caldură (endotermă) şi defavorizează reacţia ce se produce cu degajare de căldură (exotermă) Reacţiile reversibiledacă sunt endoterme icircntr-un senssunt exoterme icircn sensul invers

Ex 2 CO + O2 2 CO2

Influenţa presiunii

Este caracteristică reacţiilor de echilibru icircn faza gazoasă care se produc cu variaţie de volum Creşterea presiunii (la t0 C = constant) determină deplasarea echilibrului icircn sensul concentraţiei de volum echivalent cu micşorarea numărului de moli

29

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Ex N2 + 3 H2 2 NH3

Influenţa concentraţiei

Modificarea concentraţiei unuia din componenţii amestecului de reacţieva determina desfăşurarea reacţiei chimice icircn sensul care se consumă substanţa adăugată

Icircn lucrarea de faţă se va urmării deplasarea echilibrului chimic icircn funcţie de concentraţie Se va studia icircn mediu omogen lichidul reacţia dintre FeCl3 (clorură ferică) şi NH4SCH (sulfocianură de amoniu) cu formarea de Fe(SCN)3 (sulfocianură ferică) şi NH4Cl (clorură de amoniu)

FeCl3 + 3NH4SCN Fe(SCN)3+ 3NH4CL

Kc=

Calitativ se va observa deplasarea echilibrului chimic prin compararea culorilor diferitelor probe icircn care sa variat pe racircnd concentraţia uneia din substanţele iniţiale sau finale Culoarea FeCl3 icircn soluţie este galben-roşcată a Fe(SCN)3 este roşu intens iar NH4SCN şi NH4Cl sunt incolore

Materiale necesare

Pahar Berzelius Eprubete Soluţii de FeCl3 şi NH4SCN icircn sticlă picurătoare NH4Cl Spatulă Pipetă

Modul de lucru

Icircn paharul Berzelius se pun circa 100 ml apă şi se adaugă 10-11 picături de soluţie FeCl3 şi 10-12 picături NH4SCN Din soluţia obţinută se toarnă volume egale icircn 4 eprubete astfel

Icircn eprubeta 1 se adaugă 4-5 picături de soluţie FeCl3

Icircn eprubeta 2 se adaugă 4-5 picături de sol NH4SCN Icircn eprubeta 3 se pune un vacircrf de spatulă de NH4Cl şi se agită pacircnă la dizolvare Eprubeta 4 serveşte drept etalon de culoare

Se compară culorile obţinute cu culoarea soluţiei din eprubeta etalon şi schimbările de culoare se explică icircn funcţie de modul icircn care s-a produs deplasarea echilibrului chimic

Să se tragă concluziile pentru sensul icircn care s-a deplasat echilibrul chimic icircn cele 3 eprubete

Factorii care influenţează viteza de reacţieConsideraţii teoretice

30

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cursul unei reacţii chimice cantităţile de reactanţi descresc continuu iar cantităţile de produşi cresc continuu

Se numeşte viteza de reacţie - variaţia concentraţiei reactanţilor sau produşilor de reacţie icircn unitatea de timp

v = - CR ndash concentraţia reactanţilor

v = + CP ndash concentraţia produşilor de reacţie

Principalii factori care influenţează viteza de reacţie sunt temperatura concentraţia suprafaţa de contact adaosul unor substanţe care măresc viteza de reacţie (catalizatori) sau pentru a o micşora (inhibitori) Urmărind desfăşurarea icircn timp a reacţiilor chimice CINETICA CHIMICĂ studiază viteza de reacţie influenţa diferiţilor factori asupra vitezei precum şi totalitatea proceselor elementare ce intervin icircn timpul transformaărilor chimice deci elucidarea mecanismului de reacţie

Icircn lucrarea de faţă se va urmării cum influenţează viteza de reacţie concentraţia şi temperatura

Influenţa concentraţiei

Studiile experimentale referitoare la influenţa concentraţiei asupra vitezei de reacţie au dus la determinarea ecuaţiei de viteză

v = kn [A]na [B]nb

pentru o reacţie de forma aA + bB produşikn ndash constantă de vitezăna şi nb ndash ordinele parţiale de reacţie (pentru reacţii mai simple)na = a şi nb = bm = na + nb ndash ordinul global de reacţie

Pentru cazul general se poate scrie

- = kn cn

Influenţa temperaturii

Este exprimată de relaţia lui Arrhenius

k = A

undeA ndash factor preexponenţial cu aceleaşi dimensiuni ca şi kEa ndash energie de acţionareR ndash 8314 JmolK

Din forma logaritmică a expresiei relaţiei lui Arrhenius

31

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

1n k = 1n A -

Se poate determina grafic 1n k = f( ) valoarea lui Ea = tgβ R sau analitic utilizacircnd valorile lui k la

două temperaturi diferite

Ea =

Materiale necesare

Soluţie Na2S2O3 (tiosulfat de sodiu) Soluţie H2SO4 Eprubete Termometru Pehar Berzelius Trepied Sită azbest Bec de gaz Pipetă

Modul de lucru

Studiul variaţiei vitezei de reacţie icircn funcţie de concentraţie se poate face prin exemplul reacţiei dintre tiosulfatul de sodiu şi acidul sulfuric

Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 = H2S2O3 (acid tiosulfuric)

Acidul tiosulfuric este instabil şi se descompune astfel

H2S2O3 rarr S + H2SO3 (acid sulfuros)

Pentru executarea experienţei trebuie să preparăm 4 soluţii de concentraţii diferite de tiosulfat de sodiu Icircn prima eprubetă turnăm 12 cm3 din soluţia iniţială de Na2S2O3 icircn a doua 9 cm3 soluţie iniţială şi 3 cm3 apă iar icircn a treia 6 cm3 Na2S2O3 şi 6 cm3 apă şi icircn ultima 3 cm3 soluţie iniţială şi 9 cm3 apă

Adăugăm 3 cm3 soluţie H2SO4 peste prima eprubetă şi agităm puternic Cu ajutorul unui ceas cronometrăm timpul pacircnă ce soluţia devine opalescentă Se procedează la fel şi cu celelalte eprubete Se notează timpii Din valorile timpilor se va deduce cum variază viteza de reacţie icircn funcţie de concentraţie

Pentru influenţa temperaturii asupra vitezei de reacţie se va utiliza tot exemplul anterior Pentru temperatura camerei se vor folosii valorile timpilor obţinuţi la exemplul anterior Se repetă experienţele dar de data aceasta icircnainte de a turna acidul sulfuric peste soluţia de Na2S2O3 se vor icircncălzii atăt soluţia de Na2S2O3 cacirct şi soluţia de acid sulfuric icircn eprubete separate introducacircndu-le icircntr-un pahar Berzelius cu apă

Paharul cu apă şi cu perechile de eprubete vor fi icircncălzite la temperaturile de 25o şi 35o C După atingerea temperaturilor respective soluţiile se amestecă turnacircnd acidul sulfuric peste tiosulfatul de sodiu Se agită şi se cronometrează timpul necesar apariţiei opalescenţei

Din valorile timpilor obţinuţi se va concluziona cum variaz viteza de reacţie cu temperaturaRezultatele obţinute se vor trece sub formă de tabel

32

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Factorul care influenţează viteza de

reacţieTimpul 1 Timpul 2 Timpul 3 Timpul 4

Concentraţia

Temperatura

C1

C2

C3

C4

DETEMINAREA TENSIUNII ELECTROMOTOARE A PILELOR ELECTRICE

33

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Consideraţii teoretice

Pila galvanică sau elementul galvanic este un dispozitiv in care pentru obţinerea energiei electrice se produce o reacţie de oxido-reducere

Cea mai simplă pilă galvanică este alcătuită din doi electrozi respectiv din doi conductori metalici introduşi icircn soluţii de electrolit Electrozii sunt uniţi icircn circuit exterior printr-un conductor electronic iar soluţiile de electrolit sunt separate printr-o diafragmă poroasă sau printr-o punte electrolitică

Icircn pilele galvanice la anod se produce o reacţie de oxidare iar la catod are loc o reacţie de reducere

Variaţia energiei libere ∆G a reacţiei de oxido-reducere dintr-o pilă galvanică reversibilă este egală cu lucrul electric maxim efectuat de pilă

Lucrul electric maxim reprezintă produsul dintre cantitatea de electricitate ce trece prin pila galvanică (zF) şi tensiunea electromotoare E a pilei galvanice (tem)

∆G=-z F E

Tensiunea electromotoare a unei pile galvanice este dată de suma algebrică a potenţialelor de electroni

E=ε+ + ε-

Undeε+ -este potenţial de electrod al actoduluiε- -este potenţia de electrod al anodului

Ţinacircnd seama de expresia matematică a potenţialului de electrică

ε = εo +

relaţia E=ε+ + ε- devine

E=

Unde şi -sunt potenţialele standard ale catodului şi anodului

R ndashconstanta universală a gazelor (83166 Jmolgrad sau 198 calmolgrad)T ndashtemperatura absolută icircn grade KelvinF ndashnumărul lui Faraday (96500 C)a+ a- -activitatea ionilor reduşi şi respectiv oxidaţi

Ecuaţia E= arată relaţia dintre tensiunea electromotoare potenţialul de

electrod şi activităţile ionilor de metal din soluţiile de electrolitIcircn această lucrare se va urmări dependenţa tem a pilei Daniell de concentrţia soluţiilor de

electrolit dependenţa redată de ecuaţia E=

Pila Daniell se compune dintr-o bară de zinc cufundată icircntr-o soluţie de ZnSO4 şi o bară de cupru introdusă icircntr-o soluţie de CuSO4 şi are ca punte electrolitică o soluţie de KCl saturată

34

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Această pilă se reprezintă prin lanţul electrochimic (-) ZnZnSO4 CuSO4Cu (+) Icircn pila Daniell la electrozi au loc următoarele reacţii de oxido-reducere

Anod(-) Znrarr Zn2+ + 2e-

Catod(+) Cu2+ + 2e-rarr Cu

Ecuaţia reacţiei totale care generează curent electric icircn pila Daniell este

Zn+Cu2+harrZn2++Cu

Tensiunea electromotoare a pilei Daniell se deduce din relaţia de mai sus

E=

Pentru a urmări dependenţa tensiunii electromotoare de concentraţiile soluţiilor de electrolit se alcătuiesc elemente Daniell folosind soluţii de CuSO4 şi ZnSO4 de concentraţii diferite Valorile obţinute experimental se compară cu cele calculate cu ajutorul ecuaţiei de mai sus

Partea experimentalăMateriale şi aparatură necesară

Pilă galvanică Daniell Voltmetru electronic sau montaj de opoziţie (Poggehdorff) Electrozi de Cu şi Zn Pahar Berzelius Pipete de 10 ml Balon cotat de 100 ml Soluţii de ZnSO4 şi CuSO4 de concentraţii diferite Soluţie saturată KCl Element Weston

Mod de lucru

Pentru determinarea tem se poate folosi montajul cu voltmetru electronic sau montajul de opoziţie

35

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 4: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

unde

masa molară a acidului numărul de protoni cedaţi de acid

Icircn general E pentru o bază (hidroxid)

Icircn care

masa moleculară a bazei (hidroxidului) numărul grupelor acceptoare de protoni (numărul de grupe hidroxilitice din hidroxid)

Icircn general E pentru o sare

Icircn care

masa moleculară a sării numărul grupelor cationice cifre de icircncărcare a cationului

Exemple de calcul

Acizi

Baze

Săruri

Partea experimentală

4

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

a) determinarea echivalentului chimic al acidului sulfuric

Aparatură şi materiale necesare

soluţie de NaOH solutie fenolftaleină biuretă pahare Erlenmayer stativ

Modul de lucru

Pentru determinarea echivalentului gram al acidului sulfuric acesta se tratează co o soluţie de NaOH de concentraţie cunoscută Are loc o reacţie de neutralizare conform ecuaţiei chimice

Cunoscacircnd echivalentul gram al hidroxidului de natriu ca fiind 40 g şi cantităţile icircn greutate ale celor două substanţe care reacţionează se determină echivalentul gram al acidului sulfuric pe baza relaţiei

de unde

Icircn care cantitatea de grame de acid sulfuric intrată in reacţie (g) cantitatea icircn grame de NaOH intrată icircn reacţie (g) şi reprezintă numărul de mililitri de şi Na OH intraţi icircn reacţie şi concentraţiile soluţiilor de acid şi bază

Pentru lucru se iau 25 ml soluţie de de concentraţie cunoscută şi se pun icircntr-un pahar Erlenmeyer Icircn paharul cu acid se adaugă 2-3 picături de fenolftaleină ca indicator şi se tritrează cu hidroxid de natriu (NaOH) de la incolor la viraj roz Se citeşte cu exactitate volumul soluţiei utilizate la titrare

Cu ajutorul relaţiilor de mai sus se determină şi Din formulă se calculează şi Se fac aceste determinări de mai multe ori şi se calculează media aritmetică a echivalentului acidului sulfuric

b) Determinarea echivalenţilor chimici ai sărurilor ( )

5

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Aparatură şi materiale necesare

Soluţii de Soluţie de Albastru de timol (indicator) Biuretă Pahare Erlenmeyer Stativ

Modul de lucru

Pentru determinarea echivalenţilor chimici ai sărurilor ( ) acestea se titrează cu o soluţie de de concentraţie cunoscută

Cunoscacircnd echivalentul gram al acidului sulfuric şi cantităţile icircn greutate ale sărurilor de natriu care reacţionează se determină echivalenţii gram ai celor trei săruri

Relaţia de calcul este de forma

de unde

cantitatea in grame de intrată icircn reacţie

cantitatea in grame de sare intrată icircn reacţie

şi - reprezintă numărul de milimetri de şi sare intrată icircn reacţie şi - reprezintă concentraţiile soluţiilor de acid şi sare (Titrul)

Pentru lucru se iau din fiecare sare ( ) cacircte 25 ml soluţie se pun icircntrun Erlemeyer şi se complectează cu apă distilată pacircnă la aproximativ 50 ml soluţie

Icircn paharele cu soluţiile de săruri se adaugă cacircte 2-3 picături de albastru de timol (indicator) şi se titrează cu acid sulfuric de la albastru pacircnă la viraj roşu

Se citesc cu exactitate volumele soluţiei utilizate la titrareCu ajutorul relaţiilor de mai sus se calculeaza pentru toate cele trei cazuriSe compară cu rezultatele obţinute cu echivalenţii chimici ai sărurilor obţinuţi prin calculSe fac trei determinări de acelaş fel pentru a afla media aritmetică a echivalenţilor chimici al sării

respective

6

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

I PREPARAREA UNOR SOLUŢII DE DIFERITE CONCENTRAŢIIII STABILIREA TITRULUI ŞI FACTORULUI SOLUŢIILOR

I Prepararea unor soluţii de diferite concentraţii

Consideraţii teoretice

Soluţiile sunt amestecuri omogene formate din două sau mai multe substaţe ale căror proprietăţi variază cu raportul dintre componente

Icircn orice soluţie se disting două componente principale substanţa dizolvată numită solvat şi substanţa icircn masa icircn care este dispersată uniform solvatu numit solvent

Raportul dintre cantitatea de solvat şi solvent exprimă concentraţia soluţiei Concentraţia soluţiilor reprezintă cantitatea de substanţă dizolvată intr-o anumită cantitate de soluţie sau dizolvant

Concentraţia soluţiilor se poate exprima astfel

Concentraţie procentuală ldquordquo ndash reprezintă cantitatea de substanţă exprimată in grame conţinută icircn 100 grame soluţie

Concentraţia normală ldquonrdquo ndashreprezintă numărul de echivalenţi gram de substanţă dizolvată intr-un litru de soluţie

Concentraţia molară bdquomrdquo ndash reprezintă numărul de moli de substanţă dizolvată icircntr-un litru de soluţie

Concentraţia molală ndash reprezintă numărul de moli de substanţă dizolvată icircn 1000 g dizolvant

7

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Partea experimentală

1 Prepararea unor soluţii a căror concentraţii se exprimă procentual - 5 şi 10

Materiale necesare

Sare solidă NaCl şi KCl Soluţie HCl concentrat 37 d=119 Balanţă farmaceutică Cilindru gradat Pahare Berzelius 300ml

Mod de lucru

Se calculează cantitatea de NaCl solidă necesară pentru 200g soluţie 5 şi se cacircntăreşte cu balanţa farmaceutică

100 g sol NaClC g NaCl200 g sol NaCl x g NaCl

g NaCl

Se pune cantitatea de NaCl cacircntărită icircntr-un pahar Berzelius şi se adaugă cantitatea de apă necesară (190 ml) măsurată cu cilindru gradat

Volumul de soluţie HCl concentrate se măsoară cu ajutorul unui cilindru gradat şi se completează cu apă distilata pana la 50 ml

Prepararea unor soluţii normale şi molare de 01 n 01 n 01 n

Materiale necesare

pa concentrat 96 d = 184 pa Baloane cotate pisetă Sticlă ceas pacirclnii Pipete gradate

Mod de lucru

Se calculează echivalentul hidroxidului de potasiu apoi cantitatea necesară pentru prepararea a 250 ml soluţie 01 n

8

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Pentru 250 ml soluţie vor fi necesare g KOH pa Se cacircntăreşte pe o sticlă de ceas

cantitatea calculată şi se introduce icircntu-un balon cotat de 250 ml Se completează cu apă distilată pacircnă la semnagitacircnd pentru dizolvare

Pentru prepararea soluţiei de 01 n se calculează cantitatea de 96 necesară Pentru 250 ml soluţie 01 n trebuie 01 ml g adică 01 98 4 = 245 25 g

Din tabel avem pentru

96 icircn 1000 g soluţie1765 g x25 g

g sol conc 96

Ceea ce icircn volum reprezintă

ml conc 96

Se adaugă icircn balonul cotat mai icircntacirci puţină apă distilată şi apoi se adaugă volumul de acid sulfuric concentrat rezultat din calcul şi măsurat cu ajutorul unui cilindru gradat Se agită cu grijă şi se comletează cu apă distilată pacircnă la semnul balonului cotat

Acidul oxalic este substanţă titrimetrică care permite prepararea unei soluţii etalon cu ajutorul căruia determinăm titrul soluţiilor aproximative de bază

Prepararea soluţiei se face prin cacircntarire la balanţa analitică a cantităţii necesare pentru 250 ml

soluţie 01 n

Cantitatea necesară pentru volumul propus va fi

Substanţa cacircntărită pe o sticlă de ceas se aduce cantitativ icircn balonul cotat cu 250ml prin spălarea sticlei de ceas cu apă distilată din pisetă Se completează conţinutul balonului cotat la semn cu apă distilată

II Stabilirea titrului şi factorului soluţiilor

Consideraţii teoretice

9

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Soluţiile obţinute dintr-o probă cacircntărită de substanţe pot fii soluţii etalon sau soluţii aproximativeSoluţiile etalon sunt acelea pentru a căror preparare se folosesc substanţe foarte pure şi

nealterabile Concentraţia lor corespunde exact valorii teoretice calculate (acid oxalic dicarbonat de potasiu etc) in cazul soluţiilor aproximative (baze acizi etc) concentraţia se determină experimental prin titrul soluţiei T care reprezintă cantitatea icircn grame de substanţa conţinută icircntr-un milimetru de soluţie Numărul care arată de cacircte ori o soluţie este mai concentrată sau mai diluată decacirct soluţia de concentraţie exactă se numeşte factor Se notează cu F Factorul se calculează cu raportul

Stabilirea concentraţiei exacte a unei soluţii se face prin determinarea volumului de reactiv consumat de substanţa analizată intr-o reacţie chimică dată Reactivul are o concentraţie cunoscută şi se adaugă icircn cantitatea strict necesară stabilită pe baza ecuaţiei chimice Importantă este stabilirea punctului de echvalenţă care marchează sfacircşitul reacţiei Icircn acest scop se folosesc indicatori substanţe care icircşi schimbă brusc culoarea la adăugarea unui exces mic de reactiv Concentraţia se exprimă prin titru respectiv prin facorul soluţiei

Partea experimentalăDeterminarea concentraţiei unei soluţii aproximative de KOH 01 n

Materiale necesare

Soluţie Soluţie 01 n Indicator ndashfenolftaleină Biurete si stativ cu cleme Pahar Erlenmayer

Mod de lucruPentru determinarea titrului şi factorului soluţiei 01 n se foloseşte ca reactiv o soluţie de

acid oxalic 01 n Se umple o biuretă cu soluţie de acid oxalic şi alta cu soluţie de hidroxid de potasiu Se ia o probă de 20 ml acid aoxalic icircntr-un pahar Erlenmayerse diluează cu apă şi se icircncălzeşte la 70-800 C pentru icircndepărtarea CO2 Se adaugă 2-3 picături de fenolftaleină şi se titrează cu KOH 01 n pacircnă la apariţia unei coloraţii slabe Se execută două probe

Calculul titrului şi factorului

Ecuaţia chimică dupa care se desfăşoară titrarea este

Notăm (echivalentul gram al acidului oxalic

(echivalentul gram al hidroxidului de K)

vol de acid oxalic luat icircn analiză ml

volde hidroxid de K folosit la titrare ml

10

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

- titrul soluţiei de acid oxalic (00063033 gml)

titrul soluţiei de hidroxid de K

Factorul soluţiei

Rezultatul va fi media aritmetică a celor două determinăriObservaţie titrul teoretic al soluţiei de KOH 01 n este 00056 gml

ANALIZA UNOR PARAMETRII FIZICO-CHIMICI AI APELOR REZIDUALE DIN INDUSTRIA MINIERĂ CARBONIFERĂ

Consideraţii teoretice

Apele uzate (reziduale) sunt apele cărora prin utilizare li s-au modificat calităţile chimice biologice sau fizice inclusiv temperatura sau radioactivitatea ape de precipitaţii sau din alte sursecare fără a fi făcut obiectul unei folosiri s-au icircncărcat cu substanţe străine provenite de la activităţile sociale sau economice ape de mină şi de zăcămacircnt orice alte ape care au făcut obiectul unei folosiri anterioare

Industria minieră foloseşte şi restituie cantităţi relativ mari de apă din procesul tehnologiei de extracţie şi preparare al cărbunelui Staţiile de cărbune icircn majoritatea bazinelor carbonifere prezintă intercalaţii de argilă şi marnă care prin tăiere mecanizată sunt antrenate icircn producţia de cărbune Principalul impurificator al apelor de mină icircl constituie suspensiile argiloase rezultate din procesul de exploatare Icircn cazul apelor reziduale provenite de la preparaţiile de cărbune principalul impurificator icircl constituie tot suspensiile dar in acestă situaţie sunt prezente şi particule de cărbune De asemenea apele de la preparaţiile de cărbune mai conţin şi motorină şi spumanţi proveniţi de instalaţiile de flotaţie

Principalele caracteristici ale apelor de mină şi ale celor de la preparaţii sun prezentate icircn tabel cu valorile maxime admise de normele icircn vigoare pentru deversarea icircn emisar

11

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Caracteristici UM Ape de preparaţie Ape de minăSuspensiiConţinut de cenuşăpHCO2

SăruriSO4

2-

ClCaHgSlDuritate totală

mgl-

mglmglmglmglmglmglmglgrade

40000-5500067-706-6520-70

120-200UrmeUrme20-305-151-4-

125-18000-

69-75400-1000

-175-700

7-208-255-604-6

36-67

După cum se observă din tabel modificări importante ale unor parametri chimici nu intervin icircn urma utilizării apelor icircn industria minieră De aceea se impune controlul doar asupra următorilor parametri suspensii conţinut de cenuşă pH aciditate alcalinitate densitate-pentru nămoluri

Turbiditatea sau suspensiile

Turbiditatea sau tulburitatea reprezintă gradul de opacitate imprimat unei ape de substanţele icircn suspensie sau icircn stare coloidală Compuşii care determină turbiditatea sunt de natură diversă şi se găsesc icircn diferite grade de dispersie de la coloizi pacircnă la suspensii gravitaţionale Suspensiile gravitaţionale sunt de natură silicoasă şi se depun repede Suspensiile pămacircntoase şi cele argiloase sunt icircn general icircn stare coloidală Turbiditatea se poate determina prin metode optice situaţie cacircnd se exprimă icircn grade de turbiditate (grade de silice Jakson) Se icircnţelege prin grad de silice turbiditatea unei ape echivalentă turbidităţii date de un conţinut de un mg SiO2dm3 Conform STAS 632361 un grad de turbiditate reprezintă tulbureala produsă de 1 mg

caolin sau pămacircnt de infuzorii icircn suspensie icircntr-un litru de apă distilatăSuspensiile se pot determina gravimetric prin determinarea icircn acest mod a suspensiilor reţinute pe

hacircrtia de filtru

pH aciditate alcalinitate

pH-ul unei ape se exprimă prin concentraţia ionilor de H La deversarea apelor reziduale trebuie avut icircn vedere faptul că pentru desfăşurarea normală a proceselor biologice este necesar un domeniu restracircns de pH cuprins icircntre 65-85 Depăşirea acestor limite duce la distrugerea completă a ciclului biologic

Aciditatea se datoreşte de obicei CO2 liber mai rar acizilor organici şi minerali Dintre acizii organici mai frecvent sunt prezenţi acizii humici

Alcalinitatea se datoreşte icircn special ionilor şi icircn mai mică măsură ionilor şi fosfaţilor

Partea experimentală

Aparatură necesară

Turbidimetru Soluţii etalon turbiditate Cilidru gradat 100ml pipete Pacirclnie hacircrtie de filtru

12

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Balanţă şi etuvă Indicatori pH scală pH Ape reziduale evacuare emisar alimentare staţie epurare

Determinarea suspensiilor totale

Mod de lucru

Determinarea suspensiilor este proba care se efectuează pentru un mare număr de puncte de control icircn instalaţiile de preparare Efectuarea probei se face icircn felul următor se recoltează proba din deversarea conductei parcurgacircnd cu vasul colector icircntreaga şuviţă de lichid pacircnă la umplerea vasului Se va lua icircn lucru proba de la alimentarea staţiei de epurare a apei Din vasul cu proba recoltată din alimentarea staţiei de epurarea apei se iau 100 ml apă pentru determinarea gravimetrică a suspensiilor Formarea acestei probe se face măsuracircnd 100 ml suspensie icircntr-un cilindru gradat de 100 ml sub permanentă agitare O agitare necorespunzătoare duce la eliminarea din proba a particulelor mari care sedimentează rapid viciind astfel determinarea Se filtrează proba pe hacircrtie de filtru cu bandă roşie Se usucă proba icircn etuvă reglată la 1050C pacircnă cacircnd la două cacircntăriri succesive se determină o grutate constantă Se determină suspensiile cu următoarea relaţie

mg suspensiidm3 =

Icircn careA- masa suspensiilor filtrate şi uscate (mg)B- masa hacircrtiei de filtru (mg)V- volumul soluţiei luate icircn lucru (ml)

Determinarea turbidităţii

Determinarea turbidităţii se face determinacircnd icircnălţimea stratului de apă care permite observarea clară a unui reper negru pe fond alb iluminat cu o lumină difuză

Se umple tubul cu apa de analizat şi se priveşte de sus icircn jos pentru a vedea banda neagră de pe disc Icircn cazul cacircnd banda nu este vizibilă se scoate apa din tub prin robinetul lateral pacircnă ce banda devine vizibilă Se citeşte icircnălţimea coloanei de apă Pentru aprecierea turbidităţii icircn grade de silice se va trasa curba de etalonare folosind soluţiile etalon de turbidităţi cunoscute Prin această metodă se va determina turbiditatea probei de la evacuare emisar

Determinarea pH- lui

Determinarea pH-ului se face folosind metoda colorimetrică cu scară de comparare Pentru aceasta se iau 10 ml din apa limpede rezultată icircn urma filtrării probei (evacuare emisar) sau a limpezirii acesteia (rin sedimentare) Peste această probă se intrioduc 06 ml indicator Se agită şi se compară coloraţia obţinută cu ceea a unei scări de etalonare

Determinarea alcalinităţii

Determinarea alcalinităţii se face faţă de fenolftaleină (pH- 82) şi faţă de metiloranj (pH- 44) Alcalinitatea faţă de fenolftaleină constituie alcalinitatea permanentă şi este dată de bazele libere şi de carbonaţii alcalini Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă de analizat şi se adaugă 2 picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz proba se titrează cu o sluţie HCl 01 n pacircnă la incolor Alcalinitatea permanentă se exprimă icircn ml HCL N dm3 şi se calculează cu relaţia

13

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

ml HCl 1N dm3 = V ficircn careV ndash volumul icircn ml de HCl 01 n folosit la titraref - factorul soluţiei de HCl 01 n

Alcalinitatea faţă de metiloranj reprezintă alcalinitatea totală şi este dată de bazele liberecarbonaţi şi bicarbonaţi alcalini Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă de analizat şi se adaugă 3 picături metiloran Se titrează cu HCl 01 n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citric la galben-portocaliu Daă la icircncput are culoarea galben- portocaliu această alcalinitate este egală cu zero Alcalinitatea totală se exprimă icircn ml HCl N dm3 şi se calculează cu relaţia

ml HCl 1N dm3 = V f

Determinarea acidităţii

Determinarea acidităţii se face faţă de fenolftaleină (pH -82) ţi faţă de metilranj (pH ndash 44)Aciditatea faţă de fenolftaleină constituie aciditatea totală şi este dată de bioxidul de carbon Pentru

determinarea ei se iau 100 ml apă se adaugă 2 picături indicator şi se titrează cu o soluţie NaOH 01 n pacircnă la o coloraţie roz Dacă apa a fost roz de la icircnceput atunci aciditatea este egală cu zero Aciditatea totală se exprimă icircn ml soluţie NaOH N dm3 şi se calculează cu relaţia

ml NaOH N dm3 = V f

icircn careV ndash volumul de soluţie NaOH 01 n folosiţi la titrare (ml)f ndash factorul soluţiei NaOH 01 n

Aciditatea faţă de metiloranj reprezintă aciditatea permanentă datorată acizilor minerali Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă şi se adaugă 2-3 picături indicator Dacă apare coloraţie galben-citriu această aciditate este egală cu zero Icircn caz contrar se titrează cu o soluţie NaOH 01 n pacircnă la viraj din galben-portocaliu la galben-citriu Aciditatea permanentă se exprimă icircn ml NaOH N dm3 şi se calculează cu ajutorul relaţiei

ml NaOH N dm3 = V f

Determinarea densităţii

Această determinare este utilizată pentru analiza nămolurilor rezultate icircn urma decantării apelor Pentru determinarea densităţii icircntr-un cilindru gradat cacircntărit icircn prealabil gol se pun 500 ml nămol Se cacircntăreşte cilindrul din nou şi se calculează densitatea cu ajutorul relaţiei

Icircn care

densitatea (gcm3)mi = masa cilindrului gradat gol (g)mf = masa cilindrului gradat cu proba de analizat (g)V = volumul luat icircn probă (ml)

14

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Rezultatele obţinute se trec icircn tabelul de mai jos

Apa de analizat Tipul determinării UM Valoarea Alimentarea staţiei

epurareSuspensii totale

Evacuare emisar turbiditatepHalcalinitate totalăalcalinitate permanentăaciditate totalăaciditate permanentă

Nămol

DETERMINAREA pH-ULUI ACIDITĂŢII ALCALINITĂŢIIŞI DURITĂŢII APELOR INDUSTRIALE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite uneori deosebit de restracircnse

După utilizări apele industriale se icircmpart icircn următoarele categorii

Ape de răcire - sunt folosite la răcirea unor aparate utilaje sau produse Aceste ape trebuie să fie lipsite de suspensii de orice fel lipsită de microorganisme stabilă la depuneri şi să nu prezinte pericol de coroziune

Apă tehnologică - este utilizată direct icircn procesul tehnologic pentru obţinerea diverselor produse şi nu impune condiţii prea severe de puritate decacirct icircn unele situaţii speciale

Apă de spălare - este folosită la spălarea utilajelor a diferitelor piese sau produse Trebuie să fie lipsită de suspensii de compuşi agresivi de uleiuri sau substanţe grase

Apa de alimentare a cazanelor de abur - este apa folosită pentru obţinerea aburului şi impune icircn funcţie de temperatură şi presiunea de lucru a cazanului condiţii din ce icircn ce mai severe de lucru Aceste ape trebuie să fie lipsite de suspensii de duritate de acizi liberi oxigen bioxid de carbon grăsimi şi uleiuri sulfaţi silicaţi etc

15

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Principalele proprietăţi ale apelor industriale pH aciditate alcalinitate

Icircn general alcalinitatea respectiv aciditatea unei soluţii apoase se exprimă prin concentraţia ionilor de hidrogen Icircn apele naturale valoarea pH-ului determină icircn mare măsură procesele biologice şi chimice şi condiţionează tratamentele aplicate apei şi caracterul coroziv al acestora Pentru desfăşurarea normală a proceselor biochimice este necesar un domeniu restracircns de pH cuprins icircntre 65 şi 85 Eficienţa unor operaţii de tratare este icircn funcţie directă de pH (coagulare deferizare demanganizare Apele cu un pH scăzut au o puternică acţiunecorozivă iar cele alcaline spumează intens O apă chimic pură este neutră Icircn apele naturale pH-ul este influenţat de compuşii existenţi Dintre aceştia un rol important il au sistemele tampon Acidul carbonic se disociază conform reacţiei

Unde

Din această relaţie rezultă efectul tampon al unui asemenea sistem potrivit căruia pH-ul variază puţin cu diluţia dar mult cu schimbarea acestui raport Icircn apele reziduale valoarea pH-ului depinde icircnsă şi de conţinutul de CO2 liber Cea mai mare parte a CO2 existent icircn apă este dizolvat fizic Icircntre concentraţia CO2 liber (CO2 aq) şi acidul carbonic există un raport constant Ca urmare variaţia pH-ului se poate exprima prin relaţia

Unde

şi

Aciditatea apelor naturale se datoreşte de obicei CO2-ului liber mai rar acizilor organici şi minerali sau sărurilor acizilor tari cu baze slabe Dintre acizii organici mai frecvent sunt prezenţi acizii humici şi uneori acidul acetic Acizii minerali apar doar accidental Aciditatea datorată acizilor organici şi minerali se numeşte aciditate reală şi se determină icircn prezenţametiloranjului (pH=44) Aciditatea totală include şi aciditatea datorată prezenţei CO2 liber şi se determină icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82) Alcalinitatea totală a apelor naturale se datoreşte bazelor libere ionilor şi se determină icircn prezenţa metiloranjului (pH=44) Practic toată alcalinitatea este dată de bicarbonaţii de calciu şi de magneziu Hidroxidul de sodiu este prezent icircn ape reziduale puternic bazice Alcalinitatea permanentă este dată de bazele libere şi de carbonaţii alcalini şi se determină icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82)

Duritatea

Duritatea este propietatea conferită de către totalitatea sărurilor solubile de calciu şi magneziu Icircn funcţie de anionii implicaţi se deosebesc

16

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Duritate temporară (dt) dată de suma bicarbonaţilor de calciu şi de magneziu La icircncălzire dt se elimină avacircnd loc reacţiile

Duritatea permanentă (dp) formată din celelalte sărurisolvite de calciu şi de magneziu (sulfaţi cloruri etc)

Duritatea totală (dT) este suma celor două durităţi

Duritatea se exprimă icircn grade de duritate Gradul de duritate reprezintă icircn Romacircnia duritatea echivalentă a 10 mg CaOdm3 (fiind identic cu gradul german)

Icircn funcţie de duritatea lor apele naturale se pot clasifica icircn Foarte moi dT=0-4 grade Moi dT=4-8 grade Slab dure dT=8-12 grade Mijlocii dure dT=12-18 grade Dure dT=18-30 grade Foarte dure dT=peste 30 grade

Apa dură provoacă greutăţi mari icircn folosinţele industriale ca de exemplu depunerea de cruste icircn cazul cazanelor de abur icircn spălătorii măresc cantităţile de agenţi de spălare deoarece formează săpunuri insolubile

Calciu ăi magneziu

Datorită unor caracteristici biochimice şi fiziologice distincte este util să se cunoască concentraţia ionilor de Ca2+ şi Mg2+ separat Astfel magneziul se găseşte icircn apă sub formă de sulfaţi care icircn concentraţie mare imprimă apei un gust dezagreabil şi un efect laxativ De asemena magneziul mai poate fi prezent icircn apă sub formă de cloruri şi bicarbonaţi

Calciu este prezent icircn toate apele sub formă de bicarbonaţi sulfaţi sau cloruri Excesul de calciu imprimă apei un gust sălciu fiind incriminat icircn favorizarea calculozei renale lipsa de calciu pare a juca un rol icircn producerea unor tulburări funcţionale ale cordului (aritmii) pacircnă la infarctul de miocard

Aparatură şi materiale necesare

Biurete Amestec indicatori pentru determinarea pH-ului scară de etalonare pH-metru soluţii

tampon pentru diferite valori de pH Vase conice HCl 01n NaOH 01n complexon III 001 Indicatori negru de eriocrom T murexid metiloranj fenolftaleină

Mod de lucruDeterminarea pH-ului apeiMetoda colorimetrică folosind scara de comparare

17

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 10 ml apă de analizat şi se introduc intr-o eprubetă peste care se adaugă 06 ml din amestecul de indicatori Se agită şi coloraţia obţinută se compară cu scara de etalonare Amestecul de indicatori este format din roşu de metil şi albastru de brom-timol

Metoda electrochimică cu electrod de sticlă

Diferenţa de potenţial existentă icircntre un electrod de sticlă şi un electrod de referinţă introduşi icircn proba de apă de analizat variază lliniar cu pH-ul probei

Icircnainte de efctuarea detrminării este necesară echilibrarea aparatului după instrucţiunile de utilizare Etalonarea (echilibrarea) aparatului se efectuează folosind soluţiile tampon cu pH cunoscut şi se corectează cu ajutorul butonului de corectare a abaterii Pentru aceasta se pune icircntr-un pahar Berzelius soluţie tampon icircn care apoi se imersează electrozii După efectuarea reglării aparatului se spală electrozii cu apă distilată şi apoi se clătesc cu apă de analizat Se introduc electrozii icircn apa de analizat şi se citeşte pH-ul direct pe indicatorul de la aparat Se efectuează mai multe determinări şi se face apoi media rezultatelor

Metoda colorimetrică prezintă unele inconveniente cum ar fi Nu se poate folosi pentru apele tulburi sau colorate Apele cu salinitate crescută pot modifica tenta indicatorului Clorul rezidual poate afecta culoarea indicatorului

Metoda electrochimică este mai precisă şi poate fi utilizată şi pentru apele tulburi sau colorate

Determinarea alcalinităţii

Alcalinitatea permanentă (p) se determină prin titrarea cu HCl 01n icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82) cacircnd au loc reacţiile

Pentru efectuarea probei se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un vas conic peste care se adaugă 2 picături de fenolftaleină Dacă nu apare coloraţia roz alcalinitatea permanentă este zero Icircn cazul apariţiei coloraţiei roz proba se titrează cu HCl 01n pacircnă la incolor Alcalinitatea permanentă se exprimă icircn ml HCl 01ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=VfIcircn care

V- ml HCl 01n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei HCl 01n

Alcalinitatea totală (m) se detrmină prin titrare cu HCl 01n icircn prezenţa metiloranjului (pH=44) cacircnd au loc pe lacircngă reacţiile

şi reacţia

18

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 2-3 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 01n pacircnă cacircnd culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu Alcalinitatea totală se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=Vf

Determinarea acidităţii

Pentru determinarea acidităţii totale se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic şi se titrează cu soluţie de NaOH 01n icircn prezenţa a 2 picături de fenolftaleină pacircnă la apariţia coloraţiei roz persistente Aciditatea totală se exprimă icircn ml NaOH ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml NaOH ndm3=VfIcircn care

V- volumul de NaOH 01n folosit la titrare f- factorul soluţiei NaOH 01n

Dacă apa are pH-ul mai mare de 45 aciditatea reală este zero Icircn caz contrar se iau 100 ml apă de analizat se adaugă 2-3 picături de metil oranj şi se titrează cu NaOH 01n pacircnă ce coloraţia galben-portocaliu virează spre galben-citriu Aciditatea reală se calculează conform relaţiei

ml NaOH ndm3=Vf

Duritatea

Ionii de calciu şi de magneziu cu proprietatea de a complexa cu sarea de sodiu a acidului etilen-diamintetraacetic Sfacircrşitul reacţiei este marcat de indicatori specifici cum ar fi negru de erioorom Pentru a determina duritatea totală se iau 100 ml apă de analizat intr-un vas conic Se adaugă 2 ml soluţie tampon pentru a obţine pH-ul 10 şi 01 g indicator erioocrom apoi se titrează cu complexom III pacircnă ce culoarea virează de la roşu ca vacircnul la albastru net

Icircn care

V- volumul de complexon III 001n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon v- volumul de apă de analizat ml

Pentru a determina duritatea temporară se foloseşte alcalinitatea totală m Dacă alcalinitatea permanentă nu este zerose va utiliza diferenţa m-p dintre volumele de HCl 01n cu care s-au efectuat ele două titrări

Unde

19

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

V- volumul de HCl 01n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei HCl 01n v- volumul de apă de analizat luat ml

Duritatea permanentă se calculează cu relaţia

dp=dT-dt

Calciu şi magneziu

Calciu se determină priin titrare cu complexon III la pH =12-13 icircn prezenţă de murexid valoarea de pH la care magneziu este precipitat sub formă de Mg(OH)2

Se iau 100 ml apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 4 ml soluţie tampon şi 01 mg murexid Se titrează cu complexon III pacircnă ce virează de la roz la violaceu

Relaţiile de calcul sunt

Icircn care

V1- volumul de complexon III folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon III v- volumul de apă de analizat luat icircn lucru ml V- volumul de complexon III folosit la determinarea dT ml

Se repetă fiecare determinare de două ori făcacircndu-se media iar rezultatele se trec icircn următorul tabel

Determinarea UM Proba 1 Proba 2 Media

pHalcalinitate totală m

aciditate totalăaciditate reală

dt

dp

dT

Ca2+

Mg2+

20

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA BIOXIDULUI DE CARBON OXIGENULUI ŞI SUBSTANŢELOR OXIDABILE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite deosebit de restracircnse

Principalele proprietăţi ale apelor industriale

Bioxidul de carbon

Bioxidul de carbon se găseşte frecvent icircn apă sub formă de carbonaţi (complet legaţi) bicarbonaţi (semilegat) şi mai rar sub formă de bioxid de carbon liber Icircntre forma liberă şi sărurile acidului carbonic se stabileşte următorul echilibru

Existenţa uneia sau alteia dintre formulele de mai sus este icircn funcţie de pH-ul apei

la pH =lt 40 CO2-ul este prezent numai sub formă de CO2 liberla pH = 84 CO2-ul există numai sub formă de bicarbonaţila pH gt=105 CO2-ul se găseşte numai sub formă de carbonaţi

Expresia constantei de echilibru pentru ecuaţia

este dată de relaţia

21

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Deoarece concentraţia apei şi a carbonatului se consideră constante şi

Relaţia devine

Din relaţia de mai sus rezultă că pentru menţinerea bicarbonaţilor icircn soluţie este necesară o anumită cantitate de bioxid de carbon liber denumit ndashbioxid de carbon aferent-- iar cantitatea de bioxid de carbon ce depăşeşte această limită reprezintă ndashbioxidul de carbon agresivmdashcapabil de a dizolva noi cantităţi de carbonaţi tercacircndu-i sub formă de bicarbonaţi solubili La scăderea cantităţii bioxid de carbon sub limita necesară menţinerii bicarbonaţilor icircn soluţie are loc precipitarea unei cantităţi corespunzătoarede carbonaţi Icircntre diferite forme de bioxid de carbon avem următoarea relaţie

Bioxidul de carbon liber nu dăunează calităţii apei potabile din contră icirci conferă un gust plăcut de prospeţime Bioxidul de carbon afresiv poate face apa nepotabilă datorită faprului că poate dizolva anumite metale toxice Icircn apa de alimentare a cazanelor CO2 liber trebuie să lipsească deoarece produce o puternică coroziune

Oxigenul

Icircn apele meteoritice şi icircn cele freatice concentraţia oxigenului dizolvat este aproape de limita de solubilitate determinată de presiunea parţială şi temperatură Apele subterane de mare adacircncime conţin foarte puţin oxigen dizolvat dtorită reacţiilor chimice Icircn apele de suprafaţă concentraţia oxigenului depinde şi de numeroasele procese fizice chimice şi biologice ale ciclului vieţii acvatice Ca urmare a proceselor de degradare aerobă poate apărea un deficit de oxigen care poate provoca dispariţia completă a vieţii aerobe Deficitul de oxigen este diferenţa dintre cantitatea de oxigen care saturează apa la presiunea şi temperatura dată şi conţinutul real Există o corelaţie directă icircntre oxigenul dizolvat şi concentraţia materiilor organice de apă Prezenţa oxigenului favorizează deferizarea şi demanganizarea apei formarea stratului de protecţie icircn reţeaua de distribuţie şi tot odată conferă gust de prospeţime apei potabile Icircn apa de alimentare a cazanelor oxigenul este nedorit fiind un factor activ de coroziune

Substanţe organice

Conţinutul de substanţe organice defineşte gradul de impurificare organică care se poate exprima icircn diferite moduri Oxidabilitatea chimică sau consumul chimic de oxigen (CCO) reprezintă cantitatea de oxigen echivalentă cu consumul de oxidant (KMnO4 K2Cr2O7) format la mineralizarea substanţelor organice dintr-un dm3 de apă Metoda este uzual folosită dar prezintă inconvenientul că nu indică icircntreg conţinutul de materii organice ci doar pe cele oxidabile icircn condiţiile determinării tot odată fiind afectată de erori datorită prezenţei substanţelor anorganice uşor oxidabile

Consumul biochimic de oxigen CBO5 reprezintă cantitatea de oxige necesară pentru mineralizarea biochimică a substanţelororganice dintr-un dm3 de apă la temperatura de 20o C

Partea experimentală

22

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Determinarea bioxidului de carbon din apă

Determinarea bioxidului de carbon liber

Aparatură şi materiale necesare

Vase Erlenmeyer Biurete Soluţie HCl 005n Soluţie NaOH 005n Fenolftaleină Tartrat de sodiu şi de potasiu 50 Carbonat de calciu Amestec alcalin de iodură şi azidă Amidon soluţie 05 Acid sulfuric 1 3 Tiosulfat de sodiu 0025n Sulfat manganos 50 Sticle cu dop ermetic Soluţie KMnO4 001n Soluţie H2C2O4 001n

Mod de lucru

Metoda se bazează pe transformarea bioxidului de carbon liber din apă icircn bicarbonat folosind o soluţie de hidroxid de sodiu şi apoi titrarea excesului de hidroxid cu acid clorhidric icircn prezenţă de fenolftaleină

Detreminarea orientativă- se iau cacircţiva ml de apă de analizat şi se introduc icircntr-o capsulă de porţelan apoi se adaugă două picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz nu este prezent CO2 liber Icircn cazul cacircnd nu apare coloraţia roz se procedează astfel icircntr-un pahar Erlenmeyer se introduc 200 ml apă e analizat peste care se mai adaugă 10 ml soluţie de NaOH 005n 2 ml tartrat de sodiu şi potasiu şi două picături de fenolftaleină Icircn cazul icircn care nu a aparut o coloraţie roz se vor mai adăuga icircncă 10 ml NaOH 005n Volumul de soluţie de NaOH se va măsura cu precizie Soluţia rezultată se va titra cu HCl 005 pacircnă la decolorare Conţinutul de CO2 liber se va calcula cu relaţia

Unde

V ndashml NaOH 005n adăugaţi f ndash factorul soluţiei de NaOH 005nV`- ml soluţie HCl 005n folosiţi la titrare f `- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon total legat

23

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Metoda se bazează pe neutralizarea carbonaţilorprezenţi icircn apă prin titrare cu un acid mineral icircn prezenţa fenolftaleinei

Icircntr-un flacon Erlenmeyer se introduc 100 ml apă de analizat două picături de fenolftaleină ş se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea roşie virează icircn roz slab Conţinutul de CO2 legat se calculează cu relaţia

Unde

V- ml HCl 005n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon semilegat

Metoda se bazează pe neutralizarea bicarbonaţilor din apă cu un acid mineral icircn prezenţa metiloranjului ca indicator Se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un flacon Erlenmeyer peste care se adaugă 2 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Aplicacircd corecţia pentru CO2 legat avem

Unde

V`- ml HCl 005n folosiţi la titrareV ndash ml HCl 005n folosiţi la determinarea CO2 legat f- factorul soluţiei HCl 005n

Deteminarea bioxidului de carbon agresiv

Bioxidul de carbon agresiv are proprietatea de a transforma carbonatul de calciu icircn bicarbonat care se determină prin titrare cu acid clorhidric

Se iau doua flacoane Erlenmeyer cu dop rodat şi se introduce icircn fiecare aceeaş cantitate de apă de analizat Icircntr-unul din vase se introduc 3-5 g CaCO3 pro analiză fin pulverizat şi se agită după care se lasă icircn repaus minimum 24 ore agitacircnd din cacircnd icircn cacircnd

Din ambele flacoane se iau din lichidul supernatant cacircte 100 ml şi se introduc icircn alte două flacoane Se titrează fiecare probă cu HCl 005n icircn prezenţa a două picături de metiloranj pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Unde

V- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei icircn care s-a adăugat carbonat de calciu

24

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Vl- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei fără carbonat de calciu f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea oxigenului

Oxigenul dizolvat icircn apă oxidează hidroxidul manganos care icircn mediu acid scoate iodul din iodura de potasiu icircn cantitate echivalentă cu oxigenul dizolvat icircn apă şi se titrează cu tiosulfat de sodiu

Apa se recoltează icircn sticle icircnchise cu grijă ca să nu se aereze icircn timpul manipulărilor Sticla se umple complet se introduc 2 ml soluţie de sulfat manganos şi 2 ml amestec alcalin de iodură-azidă Se pune dopul şi se agită conţinutul flaconului Icircn prezenţa oxigenului se formează un precipitat brun-roşcat iar icircn absenţa acestuia precipitatul rămacircne alb După depunerea completă a precipitatului se elimină cu atenţie cca 10 ml din lichidul supernatant şi se adaugă 5 ml H2SO4 1 3

Se pune dopul şi se amestecă bine picircnă ce precipitatu se dizolvă complet Se transversează conţinutul cantitativ icircntr-un flacon Erlenmeyer şi se titrează cu tiosulfat 0025n pacircnă se obţine o coloraţie galbenă apoi se adaugă 1 ml amidon şi se continuă titrarea pacircnă la decolorarea completă a culorii albastre a amidonului

Unde

V- ml soluţie de tiosulfat folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de tiosulfat de sodiu 0025nVl- cantitatea de apă de analizat recoltată ml

Determinarea substanţelor oxidabile din apă (metoda cu permanganat)

Permanganatul de potasiu oxidează substanţele organice din apă icircn mediu acid şi la cald iar permanganatul rămas icircn exces se determină cu acid oxalic

Se introduc 100 ml apă de analizat icircntr-un flacon Erlenmeyer pregătit icircn prealabil fără urme de substanţe organice peste care se adaugă 5 ml H2SO4 13 şi 10 ml permanganat de potasiu exact măsurat Se fierbe pe sită exact 10 min din momentul cacircnd icircncepe fierberea Se icircndepărtează vasul de pe sită şi se adaugă icircn soluţia fierbinte 10 ml acid oxalic exact măsurat Soluţia decolorată se titrează cu permanganat de potasiu pacircnă la apariţia unei coloraţii slab rozpersistente

25

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn care

V- ml KMnO4 001n adăugaţi iniţial icircn probăVl- ml KMnO4 001n folosiţi la titrarea probei fl- factorul soluţiei de KMnO4 001nV2-ml H2C2O4 001n adăugaţi icircn probă pentru decolorare f2-factorul soluţiei de apă de analizat luată icircn lucru ml

Pentru fiecare probă se fac cacircte două determinăriRezultatele obţinute se vor trece icircn următorul tabel

Parametru de analizat UM Proba 1 Proba 2 Media CO2 totalCO2 legatCO2 semilegatCO2 agresivO2

oxidabilitatea

26

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA TENDINŢEI DE AUTOIcircNCĂLZIRE A CĂRBUNILOR

Consideraţii teoretice

Industria extractivă se caracterizează prin condiţii specifice de lucru condiţii impuse atacirct de particularităţile naturale cacirct şi de caracterul procesului de producţie Aceste necesită o serie de măsuri speciale care să nu ducă la periclitarea vieţii lucrătorilor prin accidente sau icircmbolnăviri de factură profesională

Asupra modului icircn care se produce autoaprinderea cărbunilor s-au emis mai multe ipoteze care pot fi icircnglobate icircn următoarele teorii

Teoria oxidării piritei Teoria oxidării cărbunelui considerată icircn prezent cea mai importantă Teoria fenolică Teoria bacteriană

Cărbunii icircn contact cu atmosfera vor absorbi oxigen fapt care poate duce prin oxidare la aprinderea autmată a lor

Pentru a preveni apariţia focurilor endogene este necesar să se determine tendinţa de autoicircncălzire a cărbunilor icircn scopul clasificării straturilor din acest punct de vedere

Cercetătorii polonezi făcacircnd mai multe icircncercări cu probe de cărbune din diferite mine au demonstrat că reprezentarea grafică a modului icircn care decurge reacţia sistemului (perhidro-cărbune) are alură diferenţială pentru cărbunii cu tendinţă de autoicircncăzire şi pentru cei fără tendinţă de autoicircncălzire

Partea experimentală

Materiale necesare

Probe de cărbune de granulaţii specificate icircn referat Termometru Eprubete Apă distilată Perhidrol 20

Modul de lucru

Se cacircntăresc 3 g cărbune de granulaii diferite -0250 -0315 -04 şi +05 mm care se amestecă cu 2 cm3 de apă distilată după care se notează temperatura iniţială

Peste cărbunele astfel amestecat se toarnă 9 cm3 perhidrol 20 Se citeşte temperatura icircn fiecare minut pacircnă la atingerea temperaturii de 50oC După depăşirea temperaturii de 50oC se notează timpul corespunzător creşterii temperaturii din 10 icircn 10 grade iar rezultatele se trec icircntr-un tabel de forma tabelului de mai jos

Tipul cărbunelui Granulaţia(mm)

Temperatura(oC)

Timpul(minute)

Observaţii

27

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

12345

Cu datele obţinute se constituie diagrama de variaţie a temperaturii icircn funcşie de timp care este caracteristică fiecărui strat de cărbune icircn parte

Se execută cel puţin două determinări cu acelaş fel de cărbune iar dacă rezultatele diferă cu mai mult de 10 se efectuează o nouă determinare

Ca măsură a gradului de pregătire a cărbunelui pentru autoicircncălzire se admite viteza medie de creştere a temperaturii (Vr) la timpul (t) icircn care s-a obţinut temperatura maximă

(oCmin)

Aceste date obţinute vor trece icircn tabelul următor

Tipul cărbunelui Tipul de reacţie tr(min)

Temperatura (oC) Vr

(oCmin)

Iniţială Maximă

Variaţia de

temperatură12345

Se compară curbele obţinute cu curbele din literatură şi se trag concluzii asupra tendinţei de autoicircncălzire a cărbunilor

28

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ DEPLASAREA ECHILIBRULUICHIMIC ŞI VITEZA DE REACŢIE

Consideraţii teoretice

Legea acţiunii maselor

Pentru reacţia aA +bB cC + dD la echilibrul celor două viteze de reacţie sunt egale

v1 = k1 [A]a [B]b

v2 = k2 [C]c [D]d v1= v2 = = Ke

= (c + d) ndash (a + b) ndash variaţia numărului de moli

Kp = Kc (RT)∆n = Kk (p)∆n

Relaţia Kc = reprezintă legea acţiunii maselor

Guldeberg şi Waage au stability că raportul dintre produsul concentraţiilor produşilor de reacţie la puteri egale cu coeficienţii lor stoechimetrici şi produsul concentraţiilor reactanţilor la puteri numeric egale cu coeficienţii lor stoechiometrici este constantă numită constantă de echilibru Kc

Deplasarea echilibrului chimic se face icircn conformitate cu principiul lui Le Chacirctelier Conform acestui principiu dacă un system aflat ăn echilibru chimic suferă o constacircngere echilibrul se deplasează icircn sensul diminuării constracircngerii

Factorii care influenţează deplasarea echilibrului chimic sunt temperature presiunea şi concentraţia

Influenţa temperaturii

Creşterea temperaturii unui sistem icircn echilibru (la p = constant) favorizează reacţia ce consumă caldură (endotermă) şi defavorizează reacţia ce se produce cu degajare de căldură (exotermă) Reacţiile reversibiledacă sunt endoterme icircntr-un senssunt exoterme icircn sensul invers

Ex 2 CO + O2 2 CO2

Influenţa presiunii

Este caracteristică reacţiilor de echilibru icircn faza gazoasă care se produc cu variaţie de volum Creşterea presiunii (la t0 C = constant) determină deplasarea echilibrului icircn sensul concentraţiei de volum echivalent cu micşorarea numărului de moli

29

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Ex N2 + 3 H2 2 NH3

Influenţa concentraţiei

Modificarea concentraţiei unuia din componenţii amestecului de reacţieva determina desfăşurarea reacţiei chimice icircn sensul care se consumă substanţa adăugată

Icircn lucrarea de faţă se va urmării deplasarea echilibrului chimic icircn funcţie de concentraţie Se va studia icircn mediu omogen lichidul reacţia dintre FeCl3 (clorură ferică) şi NH4SCH (sulfocianură de amoniu) cu formarea de Fe(SCN)3 (sulfocianură ferică) şi NH4Cl (clorură de amoniu)

FeCl3 + 3NH4SCN Fe(SCN)3+ 3NH4CL

Kc=

Calitativ se va observa deplasarea echilibrului chimic prin compararea culorilor diferitelor probe icircn care sa variat pe racircnd concentraţia uneia din substanţele iniţiale sau finale Culoarea FeCl3 icircn soluţie este galben-roşcată a Fe(SCN)3 este roşu intens iar NH4SCN şi NH4Cl sunt incolore

Materiale necesare

Pahar Berzelius Eprubete Soluţii de FeCl3 şi NH4SCN icircn sticlă picurătoare NH4Cl Spatulă Pipetă

Modul de lucru

Icircn paharul Berzelius se pun circa 100 ml apă şi se adaugă 10-11 picături de soluţie FeCl3 şi 10-12 picături NH4SCN Din soluţia obţinută se toarnă volume egale icircn 4 eprubete astfel

Icircn eprubeta 1 se adaugă 4-5 picături de soluţie FeCl3

Icircn eprubeta 2 se adaugă 4-5 picături de sol NH4SCN Icircn eprubeta 3 se pune un vacircrf de spatulă de NH4Cl şi se agită pacircnă la dizolvare Eprubeta 4 serveşte drept etalon de culoare

Se compară culorile obţinute cu culoarea soluţiei din eprubeta etalon şi schimbările de culoare se explică icircn funcţie de modul icircn care s-a produs deplasarea echilibrului chimic

Să se tragă concluziile pentru sensul icircn care s-a deplasat echilibrul chimic icircn cele 3 eprubete

Factorii care influenţează viteza de reacţieConsideraţii teoretice

30

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cursul unei reacţii chimice cantităţile de reactanţi descresc continuu iar cantităţile de produşi cresc continuu

Se numeşte viteza de reacţie - variaţia concentraţiei reactanţilor sau produşilor de reacţie icircn unitatea de timp

v = - CR ndash concentraţia reactanţilor

v = + CP ndash concentraţia produşilor de reacţie

Principalii factori care influenţează viteza de reacţie sunt temperatura concentraţia suprafaţa de contact adaosul unor substanţe care măresc viteza de reacţie (catalizatori) sau pentru a o micşora (inhibitori) Urmărind desfăşurarea icircn timp a reacţiilor chimice CINETICA CHIMICĂ studiază viteza de reacţie influenţa diferiţilor factori asupra vitezei precum şi totalitatea proceselor elementare ce intervin icircn timpul transformaărilor chimice deci elucidarea mecanismului de reacţie

Icircn lucrarea de faţă se va urmării cum influenţează viteza de reacţie concentraţia şi temperatura

Influenţa concentraţiei

Studiile experimentale referitoare la influenţa concentraţiei asupra vitezei de reacţie au dus la determinarea ecuaţiei de viteză

v = kn [A]na [B]nb

pentru o reacţie de forma aA + bB produşikn ndash constantă de vitezăna şi nb ndash ordinele parţiale de reacţie (pentru reacţii mai simple)na = a şi nb = bm = na + nb ndash ordinul global de reacţie

Pentru cazul general se poate scrie

- = kn cn

Influenţa temperaturii

Este exprimată de relaţia lui Arrhenius

k = A

undeA ndash factor preexponenţial cu aceleaşi dimensiuni ca şi kEa ndash energie de acţionareR ndash 8314 JmolK

Din forma logaritmică a expresiei relaţiei lui Arrhenius

31

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

1n k = 1n A -

Se poate determina grafic 1n k = f( ) valoarea lui Ea = tgβ R sau analitic utilizacircnd valorile lui k la

două temperaturi diferite

Ea =

Materiale necesare

Soluţie Na2S2O3 (tiosulfat de sodiu) Soluţie H2SO4 Eprubete Termometru Pehar Berzelius Trepied Sită azbest Bec de gaz Pipetă

Modul de lucru

Studiul variaţiei vitezei de reacţie icircn funcţie de concentraţie se poate face prin exemplul reacţiei dintre tiosulfatul de sodiu şi acidul sulfuric

Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 = H2S2O3 (acid tiosulfuric)

Acidul tiosulfuric este instabil şi se descompune astfel

H2S2O3 rarr S + H2SO3 (acid sulfuros)

Pentru executarea experienţei trebuie să preparăm 4 soluţii de concentraţii diferite de tiosulfat de sodiu Icircn prima eprubetă turnăm 12 cm3 din soluţia iniţială de Na2S2O3 icircn a doua 9 cm3 soluţie iniţială şi 3 cm3 apă iar icircn a treia 6 cm3 Na2S2O3 şi 6 cm3 apă şi icircn ultima 3 cm3 soluţie iniţială şi 9 cm3 apă

Adăugăm 3 cm3 soluţie H2SO4 peste prima eprubetă şi agităm puternic Cu ajutorul unui ceas cronometrăm timpul pacircnă ce soluţia devine opalescentă Se procedează la fel şi cu celelalte eprubete Se notează timpii Din valorile timpilor se va deduce cum variază viteza de reacţie icircn funcţie de concentraţie

Pentru influenţa temperaturii asupra vitezei de reacţie se va utiliza tot exemplul anterior Pentru temperatura camerei se vor folosii valorile timpilor obţinuţi la exemplul anterior Se repetă experienţele dar de data aceasta icircnainte de a turna acidul sulfuric peste soluţia de Na2S2O3 se vor icircncălzii atăt soluţia de Na2S2O3 cacirct şi soluţia de acid sulfuric icircn eprubete separate introducacircndu-le icircntr-un pahar Berzelius cu apă

Paharul cu apă şi cu perechile de eprubete vor fi icircncălzite la temperaturile de 25o şi 35o C După atingerea temperaturilor respective soluţiile se amestecă turnacircnd acidul sulfuric peste tiosulfatul de sodiu Se agită şi se cronometrează timpul necesar apariţiei opalescenţei

Din valorile timpilor obţinuţi se va concluziona cum variaz viteza de reacţie cu temperaturaRezultatele obţinute se vor trece sub formă de tabel

32

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Factorul care influenţează viteza de

reacţieTimpul 1 Timpul 2 Timpul 3 Timpul 4

Concentraţia

Temperatura

C1

C2

C3

C4

DETEMINAREA TENSIUNII ELECTROMOTOARE A PILELOR ELECTRICE

33

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Consideraţii teoretice

Pila galvanică sau elementul galvanic este un dispozitiv in care pentru obţinerea energiei electrice se produce o reacţie de oxido-reducere

Cea mai simplă pilă galvanică este alcătuită din doi electrozi respectiv din doi conductori metalici introduşi icircn soluţii de electrolit Electrozii sunt uniţi icircn circuit exterior printr-un conductor electronic iar soluţiile de electrolit sunt separate printr-o diafragmă poroasă sau printr-o punte electrolitică

Icircn pilele galvanice la anod se produce o reacţie de oxidare iar la catod are loc o reacţie de reducere

Variaţia energiei libere ∆G a reacţiei de oxido-reducere dintr-o pilă galvanică reversibilă este egală cu lucrul electric maxim efectuat de pilă

Lucrul electric maxim reprezintă produsul dintre cantitatea de electricitate ce trece prin pila galvanică (zF) şi tensiunea electromotoare E a pilei galvanice (tem)

∆G=-z F E

Tensiunea electromotoare a unei pile galvanice este dată de suma algebrică a potenţialelor de electroni

E=ε+ + ε-

Undeε+ -este potenţial de electrod al actoduluiε- -este potenţia de electrod al anodului

Ţinacircnd seama de expresia matematică a potenţialului de electrică

ε = εo +

relaţia E=ε+ + ε- devine

E=

Unde şi -sunt potenţialele standard ale catodului şi anodului

R ndashconstanta universală a gazelor (83166 Jmolgrad sau 198 calmolgrad)T ndashtemperatura absolută icircn grade KelvinF ndashnumărul lui Faraday (96500 C)a+ a- -activitatea ionilor reduşi şi respectiv oxidaţi

Ecuaţia E= arată relaţia dintre tensiunea electromotoare potenţialul de

electrod şi activităţile ionilor de metal din soluţiile de electrolitIcircn această lucrare se va urmări dependenţa tem a pilei Daniell de concentrţia soluţiilor de

electrolit dependenţa redată de ecuaţia E=

Pila Daniell se compune dintr-o bară de zinc cufundată icircntr-o soluţie de ZnSO4 şi o bară de cupru introdusă icircntr-o soluţie de CuSO4 şi are ca punte electrolitică o soluţie de KCl saturată

34

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Această pilă se reprezintă prin lanţul electrochimic (-) ZnZnSO4 CuSO4Cu (+) Icircn pila Daniell la electrozi au loc următoarele reacţii de oxido-reducere

Anod(-) Znrarr Zn2+ + 2e-

Catod(+) Cu2+ + 2e-rarr Cu

Ecuaţia reacţiei totale care generează curent electric icircn pila Daniell este

Zn+Cu2+harrZn2++Cu

Tensiunea electromotoare a pilei Daniell se deduce din relaţia de mai sus

E=

Pentru a urmări dependenţa tensiunii electromotoare de concentraţiile soluţiilor de electrolit se alcătuiesc elemente Daniell folosind soluţii de CuSO4 şi ZnSO4 de concentraţii diferite Valorile obţinute experimental se compară cu cele calculate cu ajutorul ecuaţiei de mai sus

Partea experimentalăMateriale şi aparatură necesară

Pilă galvanică Daniell Voltmetru electronic sau montaj de opoziţie (Poggehdorff) Electrozi de Cu şi Zn Pahar Berzelius Pipete de 10 ml Balon cotat de 100 ml Soluţii de ZnSO4 şi CuSO4 de concentraţii diferite Soluţie saturată KCl Element Weston

Mod de lucru

Pentru determinarea tem se poate folosi montajul cu voltmetru electronic sau montajul de opoziţie

35

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 5: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

a) determinarea echivalentului chimic al acidului sulfuric

Aparatură şi materiale necesare

soluţie de NaOH solutie fenolftaleină biuretă pahare Erlenmayer stativ

Modul de lucru

Pentru determinarea echivalentului gram al acidului sulfuric acesta se tratează co o soluţie de NaOH de concentraţie cunoscută Are loc o reacţie de neutralizare conform ecuaţiei chimice

Cunoscacircnd echivalentul gram al hidroxidului de natriu ca fiind 40 g şi cantităţile icircn greutate ale celor două substanţe care reacţionează se determină echivalentul gram al acidului sulfuric pe baza relaţiei

de unde

Icircn care cantitatea de grame de acid sulfuric intrată in reacţie (g) cantitatea icircn grame de NaOH intrată icircn reacţie (g) şi reprezintă numărul de mililitri de şi Na OH intraţi icircn reacţie şi concentraţiile soluţiilor de acid şi bază

Pentru lucru se iau 25 ml soluţie de de concentraţie cunoscută şi se pun icircntr-un pahar Erlenmeyer Icircn paharul cu acid se adaugă 2-3 picături de fenolftaleină ca indicator şi se tritrează cu hidroxid de natriu (NaOH) de la incolor la viraj roz Se citeşte cu exactitate volumul soluţiei utilizate la titrare

Cu ajutorul relaţiilor de mai sus se determină şi Din formulă se calculează şi Se fac aceste determinări de mai multe ori şi se calculează media aritmetică a echivalentului acidului sulfuric

b) Determinarea echivalenţilor chimici ai sărurilor ( )

5

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Aparatură şi materiale necesare

Soluţii de Soluţie de Albastru de timol (indicator) Biuretă Pahare Erlenmeyer Stativ

Modul de lucru

Pentru determinarea echivalenţilor chimici ai sărurilor ( ) acestea se titrează cu o soluţie de de concentraţie cunoscută

Cunoscacircnd echivalentul gram al acidului sulfuric şi cantităţile icircn greutate ale sărurilor de natriu care reacţionează se determină echivalenţii gram ai celor trei săruri

Relaţia de calcul este de forma

de unde

cantitatea in grame de intrată icircn reacţie

cantitatea in grame de sare intrată icircn reacţie

şi - reprezintă numărul de milimetri de şi sare intrată icircn reacţie şi - reprezintă concentraţiile soluţiilor de acid şi sare (Titrul)

Pentru lucru se iau din fiecare sare ( ) cacircte 25 ml soluţie se pun icircntrun Erlemeyer şi se complectează cu apă distilată pacircnă la aproximativ 50 ml soluţie

Icircn paharele cu soluţiile de săruri se adaugă cacircte 2-3 picături de albastru de timol (indicator) şi se titrează cu acid sulfuric de la albastru pacircnă la viraj roşu

Se citesc cu exactitate volumele soluţiei utilizate la titrareCu ajutorul relaţiilor de mai sus se calculeaza pentru toate cele trei cazuriSe compară cu rezultatele obţinute cu echivalenţii chimici ai sărurilor obţinuţi prin calculSe fac trei determinări de acelaş fel pentru a afla media aritmetică a echivalenţilor chimici al sării

respective

6

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

I PREPARAREA UNOR SOLUŢII DE DIFERITE CONCENTRAŢIIII STABILIREA TITRULUI ŞI FACTORULUI SOLUŢIILOR

I Prepararea unor soluţii de diferite concentraţii

Consideraţii teoretice

Soluţiile sunt amestecuri omogene formate din două sau mai multe substaţe ale căror proprietăţi variază cu raportul dintre componente

Icircn orice soluţie se disting două componente principale substanţa dizolvată numită solvat şi substanţa icircn masa icircn care este dispersată uniform solvatu numit solvent

Raportul dintre cantitatea de solvat şi solvent exprimă concentraţia soluţiei Concentraţia soluţiilor reprezintă cantitatea de substanţă dizolvată intr-o anumită cantitate de soluţie sau dizolvant

Concentraţia soluţiilor se poate exprima astfel

Concentraţie procentuală ldquordquo ndash reprezintă cantitatea de substanţă exprimată in grame conţinută icircn 100 grame soluţie

Concentraţia normală ldquonrdquo ndashreprezintă numărul de echivalenţi gram de substanţă dizolvată intr-un litru de soluţie

Concentraţia molară bdquomrdquo ndash reprezintă numărul de moli de substanţă dizolvată icircntr-un litru de soluţie

Concentraţia molală ndash reprezintă numărul de moli de substanţă dizolvată icircn 1000 g dizolvant

7

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Partea experimentală

1 Prepararea unor soluţii a căror concentraţii se exprimă procentual - 5 şi 10

Materiale necesare

Sare solidă NaCl şi KCl Soluţie HCl concentrat 37 d=119 Balanţă farmaceutică Cilindru gradat Pahare Berzelius 300ml

Mod de lucru

Se calculează cantitatea de NaCl solidă necesară pentru 200g soluţie 5 şi se cacircntăreşte cu balanţa farmaceutică

100 g sol NaClC g NaCl200 g sol NaCl x g NaCl

g NaCl

Se pune cantitatea de NaCl cacircntărită icircntr-un pahar Berzelius şi se adaugă cantitatea de apă necesară (190 ml) măsurată cu cilindru gradat

Volumul de soluţie HCl concentrate se măsoară cu ajutorul unui cilindru gradat şi se completează cu apă distilata pana la 50 ml

Prepararea unor soluţii normale şi molare de 01 n 01 n 01 n

Materiale necesare

pa concentrat 96 d = 184 pa Baloane cotate pisetă Sticlă ceas pacirclnii Pipete gradate

Mod de lucru

Se calculează echivalentul hidroxidului de potasiu apoi cantitatea necesară pentru prepararea a 250 ml soluţie 01 n

8

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Pentru 250 ml soluţie vor fi necesare g KOH pa Se cacircntăreşte pe o sticlă de ceas

cantitatea calculată şi se introduce icircntu-un balon cotat de 250 ml Se completează cu apă distilată pacircnă la semnagitacircnd pentru dizolvare

Pentru prepararea soluţiei de 01 n se calculează cantitatea de 96 necesară Pentru 250 ml soluţie 01 n trebuie 01 ml g adică 01 98 4 = 245 25 g

Din tabel avem pentru

96 icircn 1000 g soluţie1765 g x25 g

g sol conc 96

Ceea ce icircn volum reprezintă

ml conc 96

Se adaugă icircn balonul cotat mai icircntacirci puţină apă distilată şi apoi se adaugă volumul de acid sulfuric concentrat rezultat din calcul şi măsurat cu ajutorul unui cilindru gradat Se agită cu grijă şi se comletează cu apă distilată pacircnă la semnul balonului cotat

Acidul oxalic este substanţă titrimetrică care permite prepararea unei soluţii etalon cu ajutorul căruia determinăm titrul soluţiilor aproximative de bază

Prepararea soluţiei se face prin cacircntarire la balanţa analitică a cantităţii necesare pentru 250 ml

soluţie 01 n

Cantitatea necesară pentru volumul propus va fi

Substanţa cacircntărită pe o sticlă de ceas se aduce cantitativ icircn balonul cotat cu 250ml prin spălarea sticlei de ceas cu apă distilată din pisetă Se completează conţinutul balonului cotat la semn cu apă distilată

II Stabilirea titrului şi factorului soluţiilor

Consideraţii teoretice

9

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Soluţiile obţinute dintr-o probă cacircntărită de substanţe pot fii soluţii etalon sau soluţii aproximativeSoluţiile etalon sunt acelea pentru a căror preparare se folosesc substanţe foarte pure şi

nealterabile Concentraţia lor corespunde exact valorii teoretice calculate (acid oxalic dicarbonat de potasiu etc) in cazul soluţiilor aproximative (baze acizi etc) concentraţia se determină experimental prin titrul soluţiei T care reprezintă cantitatea icircn grame de substanţa conţinută icircntr-un milimetru de soluţie Numărul care arată de cacircte ori o soluţie este mai concentrată sau mai diluată decacirct soluţia de concentraţie exactă se numeşte factor Se notează cu F Factorul se calculează cu raportul

Stabilirea concentraţiei exacte a unei soluţii se face prin determinarea volumului de reactiv consumat de substanţa analizată intr-o reacţie chimică dată Reactivul are o concentraţie cunoscută şi se adaugă icircn cantitatea strict necesară stabilită pe baza ecuaţiei chimice Importantă este stabilirea punctului de echvalenţă care marchează sfacircşitul reacţiei Icircn acest scop se folosesc indicatori substanţe care icircşi schimbă brusc culoarea la adăugarea unui exces mic de reactiv Concentraţia se exprimă prin titru respectiv prin facorul soluţiei

Partea experimentalăDeterminarea concentraţiei unei soluţii aproximative de KOH 01 n

Materiale necesare

Soluţie Soluţie 01 n Indicator ndashfenolftaleină Biurete si stativ cu cleme Pahar Erlenmayer

Mod de lucruPentru determinarea titrului şi factorului soluţiei 01 n se foloseşte ca reactiv o soluţie de

acid oxalic 01 n Se umple o biuretă cu soluţie de acid oxalic şi alta cu soluţie de hidroxid de potasiu Se ia o probă de 20 ml acid aoxalic icircntr-un pahar Erlenmayerse diluează cu apă şi se icircncălzeşte la 70-800 C pentru icircndepărtarea CO2 Se adaugă 2-3 picături de fenolftaleină şi se titrează cu KOH 01 n pacircnă la apariţia unei coloraţii slabe Se execută două probe

Calculul titrului şi factorului

Ecuaţia chimică dupa care se desfăşoară titrarea este

Notăm (echivalentul gram al acidului oxalic

(echivalentul gram al hidroxidului de K)

vol de acid oxalic luat icircn analiză ml

volde hidroxid de K folosit la titrare ml

10

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

- titrul soluţiei de acid oxalic (00063033 gml)

titrul soluţiei de hidroxid de K

Factorul soluţiei

Rezultatul va fi media aritmetică a celor două determinăriObservaţie titrul teoretic al soluţiei de KOH 01 n este 00056 gml

ANALIZA UNOR PARAMETRII FIZICO-CHIMICI AI APELOR REZIDUALE DIN INDUSTRIA MINIERĂ CARBONIFERĂ

Consideraţii teoretice

Apele uzate (reziduale) sunt apele cărora prin utilizare li s-au modificat calităţile chimice biologice sau fizice inclusiv temperatura sau radioactivitatea ape de precipitaţii sau din alte sursecare fără a fi făcut obiectul unei folosiri s-au icircncărcat cu substanţe străine provenite de la activităţile sociale sau economice ape de mină şi de zăcămacircnt orice alte ape care au făcut obiectul unei folosiri anterioare

Industria minieră foloseşte şi restituie cantităţi relativ mari de apă din procesul tehnologiei de extracţie şi preparare al cărbunelui Staţiile de cărbune icircn majoritatea bazinelor carbonifere prezintă intercalaţii de argilă şi marnă care prin tăiere mecanizată sunt antrenate icircn producţia de cărbune Principalul impurificator al apelor de mină icircl constituie suspensiile argiloase rezultate din procesul de exploatare Icircn cazul apelor reziduale provenite de la preparaţiile de cărbune principalul impurificator icircl constituie tot suspensiile dar in acestă situaţie sunt prezente şi particule de cărbune De asemenea apele de la preparaţiile de cărbune mai conţin şi motorină şi spumanţi proveniţi de instalaţiile de flotaţie

Principalele caracteristici ale apelor de mină şi ale celor de la preparaţii sun prezentate icircn tabel cu valorile maxime admise de normele icircn vigoare pentru deversarea icircn emisar

11

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Caracteristici UM Ape de preparaţie Ape de minăSuspensiiConţinut de cenuşăpHCO2

SăruriSO4

2-

ClCaHgSlDuritate totală

mgl-

mglmglmglmglmglmglmglgrade

40000-5500067-706-6520-70

120-200UrmeUrme20-305-151-4-

125-18000-

69-75400-1000

-175-700

7-208-255-604-6

36-67

După cum se observă din tabel modificări importante ale unor parametri chimici nu intervin icircn urma utilizării apelor icircn industria minieră De aceea se impune controlul doar asupra următorilor parametri suspensii conţinut de cenuşă pH aciditate alcalinitate densitate-pentru nămoluri

Turbiditatea sau suspensiile

Turbiditatea sau tulburitatea reprezintă gradul de opacitate imprimat unei ape de substanţele icircn suspensie sau icircn stare coloidală Compuşii care determină turbiditatea sunt de natură diversă şi se găsesc icircn diferite grade de dispersie de la coloizi pacircnă la suspensii gravitaţionale Suspensiile gravitaţionale sunt de natură silicoasă şi se depun repede Suspensiile pămacircntoase şi cele argiloase sunt icircn general icircn stare coloidală Turbiditatea se poate determina prin metode optice situaţie cacircnd se exprimă icircn grade de turbiditate (grade de silice Jakson) Se icircnţelege prin grad de silice turbiditatea unei ape echivalentă turbidităţii date de un conţinut de un mg SiO2dm3 Conform STAS 632361 un grad de turbiditate reprezintă tulbureala produsă de 1 mg

caolin sau pămacircnt de infuzorii icircn suspensie icircntr-un litru de apă distilatăSuspensiile se pot determina gravimetric prin determinarea icircn acest mod a suspensiilor reţinute pe

hacircrtia de filtru

pH aciditate alcalinitate

pH-ul unei ape se exprimă prin concentraţia ionilor de H La deversarea apelor reziduale trebuie avut icircn vedere faptul că pentru desfăşurarea normală a proceselor biologice este necesar un domeniu restracircns de pH cuprins icircntre 65-85 Depăşirea acestor limite duce la distrugerea completă a ciclului biologic

Aciditatea se datoreşte de obicei CO2 liber mai rar acizilor organici şi minerali Dintre acizii organici mai frecvent sunt prezenţi acizii humici

Alcalinitatea se datoreşte icircn special ionilor şi icircn mai mică măsură ionilor şi fosfaţilor

Partea experimentală

Aparatură necesară

Turbidimetru Soluţii etalon turbiditate Cilidru gradat 100ml pipete Pacirclnie hacircrtie de filtru

12

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Balanţă şi etuvă Indicatori pH scală pH Ape reziduale evacuare emisar alimentare staţie epurare

Determinarea suspensiilor totale

Mod de lucru

Determinarea suspensiilor este proba care se efectuează pentru un mare număr de puncte de control icircn instalaţiile de preparare Efectuarea probei se face icircn felul următor se recoltează proba din deversarea conductei parcurgacircnd cu vasul colector icircntreaga şuviţă de lichid pacircnă la umplerea vasului Se va lua icircn lucru proba de la alimentarea staţiei de epurare a apei Din vasul cu proba recoltată din alimentarea staţiei de epurarea apei se iau 100 ml apă pentru determinarea gravimetrică a suspensiilor Formarea acestei probe se face măsuracircnd 100 ml suspensie icircntr-un cilindru gradat de 100 ml sub permanentă agitare O agitare necorespunzătoare duce la eliminarea din proba a particulelor mari care sedimentează rapid viciind astfel determinarea Se filtrează proba pe hacircrtie de filtru cu bandă roşie Se usucă proba icircn etuvă reglată la 1050C pacircnă cacircnd la două cacircntăriri succesive se determină o grutate constantă Se determină suspensiile cu următoarea relaţie

mg suspensiidm3 =

Icircn careA- masa suspensiilor filtrate şi uscate (mg)B- masa hacircrtiei de filtru (mg)V- volumul soluţiei luate icircn lucru (ml)

Determinarea turbidităţii

Determinarea turbidităţii se face determinacircnd icircnălţimea stratului de apă care permite observarea clară a unui reper negru pe fond alb iluminat cu o lumină difuză

Se umple tubul cu apa de analizat şi se priveşte de sus icircn jos pentru a vedea banda neagră de pe disc Icircn cazul cacircnd banda nu este vizibilă se scoate apa din tub prin robinetul lateral pacircnă ce banda devine vizibilă Se citeşte icircnălţimea coloanei de apă Pentru aprecierea turbidităţii icircn grade de silice se va trasa curba de etalonare folosind soluţiile etalon de turbidităţi cunoscute Prin această metodă se va determina turbiditatea probei de la evacuare emisar

Determinarea pH- lui

Determinarea pH-ului se face folosind metoda colorimetrică cu scară de comparare Pentru aceasta se iau 10 ml din apa limpede rezultată icircn urma filtrării probei (evacuare emisar) sau a limpezirii acesteia (rin sedimentare) Peste această probă se intrioduc 06 ml indicator Se agită şi se compară coloraţia obţinută cu ceea a unei scări de etalonare

Determinarea alcalinităţii

Determinarea alcalinităţii se face faţă de fenolftaleină (pH- 82) şi faţă de metiloranj (pH- 44) Alcalinitatea faţă de fenolftaleină constituie alcalinitatea permanentă şi este dată de bazele libere şi de carbonaţii alcalini Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă de analizat şi se adaugă 2 picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz proba se titrează cu o sluţie HCl 01 n pacircnă la incolor Alcalinitatea permanentă se exprimă icircn ml HCL N dm3 şi se calculează cu relaţia

13

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

ml HCl 1N dm3 = V ficircn careV ndash volumul icircn ml de HCl 01 n folosit la titraref - factorul soluţiei de HCl 01 n

Alcalinitatea faţă de metiloranj reprezintă alcalinitatea totală şi este dată de bazele liberecarbonaţi şi bicarbonaţi alcalini Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă de analizat şi se adaugă 3 picături metiloran Se titrează cu HCl 01 n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citric la galben-portocaliu Daă la icircncput are culoarea galben- portocaliu această alcalinitate este egală cu zero Alcalinitatea totală se exprimă icircn ml HCl N dm3 şi se calculează cu relaţia

ml HCl 1N dm3 = V f

Determinarea acidităţii

Determinarea acidităţii se face faţă de fenolftaleină (pH -82) ţi faţă de metilranj (pH ndash 44)Aciditatea faţă de fenolftaleină constituie aciditatea totală şi este dată de bioxidul de carbon Pentru

determinarea ei se iau 100 ml apă se adaugă 2 picături indicator şi se titrează cu o soluţie NaOH 01 n pacircnă la o coloraţie roz Dacă apa a fost roz de la icircnceput atunci aciditatea este egală cu zero Aciditatea totală se exprimă icircn ml soluţie NaOH N dm3 şi se calculează cu relaţia

ml NaOH N dm3 = V f

icircn careV ndash volumul de soluţie NaOH 01 n folosiţi la titrare (ml)f ndash factorul soluţiei NaOH 01 n

Aciditatea faţă de metiloranj reprezintă aciditatea permanentă datorată acizilor minerali Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă şi se adaugă 2-3 picături indicator Dacă apare coloraţie galben-citriu această aciditate este egală cu zero Icircn caz contrar se titrează cu o soluţie NaOH 01 n pacircnă la viraj din galben-portocaliu la galben-citriu Aciditatea permanentă se exprimă icircn ml NaOH N dm3 şi se calculează cu ajutorul relaţiei

ml NaOH N dm3 = V f

Determinarea densităţii

Această determinare este utilizată pentru analiza nămolurilor rezultate icircn urma decantării apelor Pentru determinarea densităţii icircntr-un cilindru gradat cacircntărit icircn prealabil gol se pun 500 ml nămol Se cacircntăreşte cilindrul din nou şi se calculează densitatea cu ajutorul relaţiei

Icircn care

densitatea (gcm3)mi = masa cilindrului gradat gol (g)mf = masa cilindrului gradat cu proba de analizat (g)V = volumul luat icircn probă (ml)

14

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Rezultatele obţinute se trec icircn tabelul de mai jos

Apa de analizat Tipul determinării UM Valoarea Alimentarea staţiei

epurareSuspensii totale

Evacuare emisar turbiditatepHalcalinitate totalăalcalinitate permanentăaciditate totalăaciditate permanentă

Nămol

DETERMINAREA pH-ULUI ACIDITĂŢII ALCALINITĂŢIIŞI DURITĂŢII APELOR INDUSTRIALE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite uneori deosebit de restracircnse

După utilizări apele industriale se icircmpart icircn următoarele categorii

Ape de răcire - sunt folosite la răcirea unor aparate utilaje sau produse Aceste ape trebuie să fie lipsite de suspensii de orice fel lipsită de microorganisme stabilă la depuneri şi să nu prezinte pericol de coroziune

Apă tehnologică - este utilizată direct icircn procesul tehnologic pentru obţinerea diverselor produse şi nu impune condiţii prea severe de puritate decacirct icircn unele situaţii speciale

Apă de spălare - este folosită la spălarea utilajelor a diferitelor piese sau produse Trebuie să fie lipsită de suspensii de compuşi agresivi de uleiuri sau substanţe grase

Apa de alimentare a cazanelor de abur - este apa folosită pentru obţinerea aburului şi impune icircn funcţie de temperatură şi presiunea de lucru a cazanului condiţii din ce icircn ce mai severe de lucru Aceste ape trebuie să fie lipsite de suspensii de duritate de acizi liberi oxigen bioxid de carbon grăsimi şi uleiuri sulfaţi silicaţi etc

15

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Principalele proprietăţi ale apelor industriale pH aciditate alcalinitate

Icircn general alcalinitatea respectiv aciditatea unei soluţii apoase se exprimă prin concentraţia ionilor de hidrogen Icircn apele naturale valoarea pH-ului determină icircn mare măsură procesele biologice şi chimice şi condiţionează tratamentele aplicate apei şi caracterul coroziv al acestora Pentru desfăşurarea normală a proceselor biochimice este necesar un domeniu restracircns de pH cuprins icircntre 65 şi 85 Eficienţa unor operaţii de tratare este icircn funcţie directă de pH (coagulare deferizare demanganizare Apele cu un pH scăzut au o puternică acţiunecorozivă iar cele alcaline spumează intens O apă chimic pură este neutră Icircn apele naturale pH-ul este influenţat de compuşii existenţi Dintre aceştia un rol important il au sistemele tampon Acidul carbonic se disociază conform reacţiei

Unde

Din această relaţie rezultă efectul tampon al unui asemenea sistem potrivit căruia pH-ul variază puţin cu diluţia dar mult cu schimbarea acestui raport Icircn apele reziduale valoarea pH-ului depinde icircnsă şi de conţinutul de CO2 liber Cea mai mare parte a CO2 existent icircn apă este dizolvat fizic Icircntre concentraţia CO2 liber (CO2 aq) şi acidul carbonic există un raport constant Ca urmare variaţia pH-ului se poate exprima prin relaţia

Unde

şi

Aciditatea apelor naturale se datoreşte de obicei CO2-ului liber mai rar acizilor organici şi minerali sau sărurilor acizilor tari cu baze slabe Dintre acizii organici mai frecvent sunt prezenţi acizii humici şi uneori acidul acetic Acizii minerali apar doar accidental Aciditatea datorată acizilor organici şi minerali se numeşte aciditate reală şi se determină icircn prezenţametiloranjului (pH=44) Aciditatea totală include şi aciditatea datorată prezenţei CO2 liber şi se determină icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82) Alcalinitatea totală a apelor naturale se datoreşte bazelor libere ionilor şi se determină icircn prezenţa metiloranjului (pH=44) Practic toată alcalinitatea este dată de bicarbonaţii de calciu şi de magneziu Hidroxidul de sodiu este prezent icircn ape reziduale puternic bazice Alcalinitatea permanentă este dată de bazele libere şi de carbonaţii alcalini şi se determină icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82)

Duritatea

Duritatea este propietatea conferită de către totalitatea sărurilor solubile de calciu şi magneziu Icircn funcţie de anionii implicaţi se deosebesc

16

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Duritate temporară (dt) dată de suma bicarbonaţilor de calciu şi de magneziu La icircncălzire dt se elimină avacircnd loc reacţiile

Duritatea permanentă (dp) formată din celelalte sărurisolvite de calciu şi de magneziu (sulfaţi cloruri etc)

Duritatea totală (dT) este suma celor două durităţi

Duritatea se exprimă icircn grade de duritate Gradul de duritate reprezintă icircn Romacircnia duritatea echivalentă a 10 mg CaOdm3 (fiind identic cu gradul german)

Icircn funcţie de duritatea lor apele naturale se pot clasifica icircn Foarte moi dT=0-4 grade Moi dT=4-8 grade Slab dure dT=8-12 grade Mijlocii dure dT=12-18 grade Dure dT=18-30 grade Foarte dure dT=peste 30 grade

Apa dură provoacă greutăţi mari icircn folosinţele industriale ca de exemplu depunerea de cruste icircn cazul cazanelor de abur icircn spălătorii măresc cantităţile de agenţi de spălare deoarece formează săpunuri insolubile

Calciu ăi magneziu

Datorită unor caracteristici biochimice şi fiziologice distincte este util să se cunoască concentraţia ionilor de Ca2+ şi Mg2+ separat Astfel magneziul se găseşte icircn apă sub formă de sulfaţi care icircn concentraţie mare imprimă apei un gust dezagreabil şi un efect laxativ De asemena magneziul mai poate fi prezent icircn apă sub formă de cloruri şi bicarbonaţi

Calciu este prezent icircn toate apele sub formă de bicarbonaţi sulfaţi sau cloruri Excesul de calciu imprimă apei un gust sălciu fiind incriminat icircn favorizarea calculozei renale lipsa de calciu pare a juca un rol icircn producerea unor tulburări funcţionale ale cordului (aritmii) pacircnă la infarctul de miocard

Aparatură şi materiale necesare

Biurete Amestec indicatori pentru determinarea pH-ului scară de etalonare pH-metru soluţii

tampon pentru diferite valori de pH Vase conice HCl 01n NaOH 01n complexon III 001 Indicatori negru de eriocrom T murexid metiloranj fenolftaleină

Mod de lucruDeterminarea pH-ului apeiMetoda colorimetrică folosind scara de comparare

17

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 10 ml apă de analizat şi se introduc intr-o eprubetă peste care se adaugă 06 ml din amestecul de indicatori Se agită şi coloraţia obţinută se compară cu scara de etalonare Amestecul de indicatori este format din roşu de metil şi albastru de brom-timol

Metoda electrochimică cu electrod de sticlă

Diferenţa de potenţial existentă icircntre un electrod de sticlă şi un electrod de referinţă introduşi icircn proba de apă de analizat variază lliniar cu pH-ul probei

Icircnainte de efctuarea detrminării este necesară echilibrarea aparatului după instrucţiunile de utilizare Etalonarea (echilibrarea) aparatului se efectuează folosind soluţiile tampon cu pH cunoscut şi se corectează cu ajutorul butonului de corectare a abaterii Pentru aceasta se pune icircntr-un pahar Berzelius soluţie tampon icircn care apoi se imersează electrozii După efectuarea reglării aparatului se spală electrozii cu apă distilată şi apoi se clătesc cu apă de analizat Se introduc electrozii icircn apa de analizat şi se citeşte pH-ul direct pe indicatorul de la aparat Se efectuează mai multe determinări şi se face apoi media rezultatelor

Metoda colorimetrică prezintă unele inconveniente cum ar fi Nu se poate folosi pentru apele tulburi sau colorate Apele cu salinitate crescută pot modifica tenta indicatorului Clorul rezidual poate afecta culoarea indicatorului

Metoda electrochimică este mai precisă şi poate fi utilizată şi pentru apele tulburi sau colorate

Determinarea alcalinităţii

Alcalinitatea permanentă (p) se determină prin titrarea cu HCl 01n icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82) cacircnd au loc reacţiile

Pentru efectuarea probei se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un vas conic peste care se adaugă 2 picături de fenolftaleină Dacă nu apare coloraţia roz alcalinitatea permanentă este zero Icircn cazul apariţiei coloraţiei roz proba se titrează cu HCl 01n pacircnă la incolor Alcalinitatea permanentă se exprimă icircn ml HCl 01ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=VfIcircn care

V- ml HCl 01n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei HCl 01n

Alcalinitatea totală (m) se detrmină prin titrare cu HCl 01n icircn prezenţa metiloranjului (pH=44) cacircnd au loc pe lacircngă reacţiile

şi reacţia

18

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 2-3 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 01n pacircnă cacircnd culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu Alcalinitatea totală se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=Vf

Determinarea acidităţii

Pentru determinarea acidităţii totale se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic şi se titrează cu soluţie de NaOH 01n icircn prezenţa a 2 picături de fenolftaleină pacircnă la apariţia coloraţiei roz persistente Aciditatea totală se exprimă icircn ml NaOH ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml NaOH ndm3=VfIcircn care

V- volumul de NaOH 01n folosit la titrare f- factorul soluţiei NaOH 01n

Dacă apa are pH-ul mai mare de 45 aciditatea reală este zero Icircn caz contrar se iau 100 ml apă de analizat se adaugă 2-3 picături de metil oranj şi se titrează cu NaOH 01n pacircnă ce coloraţia galben-portocaliu virează spre galben-citriu Aciditatea reală se calculează conform relaţiei

ml NaOH ndm3=Vf

Duritatea

Ionii de calciu şi de magneziu cu proprietatea de a complexa cu sarea de sodiu a acidului etilen-diamintetraacetic Sfacircrşitul reacţiei este marcat de indicatori specifici cum ar fi negru de erioorom Pentru a determina duritatea totală se iau 100 ml apă de analizat intr-un vas conic Se adaugă 2 ml soluţie tampon pentru a obţine pH-ul 10 şi 01 g indicator erioocrom apoi se titrează cu complexom III pacircnă ce culoarea virează de la roşu ca vacircnul la albastru net

Icircn care

V- volumul de complexon III 001n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon v- volumul de apă de analizat ml

Pentru a determina duritatea temporară se foloseşte alcalinitatea totală m Dacă alcalinitatea permanentă nu este zerose va utiliza diferenţa m-p dintre volumele de HCl 01n cu care s-au efectuat ele două titrări

Unde

19

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

V- volumul de HCl 01n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei HCl 01n v- volumul de apă de analizat luat ml

Duritatea permanentă se calculează cu relaţia

dp=dT-dt

Calciu şi magneziu

Calciu se determină priin titrare cu complexon III la pH =12-13 icircn prezenţă de murexid valoarea de pH la care magneziu este precipitat sub formă de Mg(OH)2

Se iau 100 ml apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 4 ml soluţie tampon şi 01 mg murexid Se titrează cu complexon III pacircnă ce virează de la roz la violaceu

Relaţiile de calcul sunt

Icircn care

V1- volumul de complexon III folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon III v- volumul de apă de analizat luat icircn lucru ml V- volumul de complexon III folosit la determinarea dT ml

Se repetă fiecare determinare de două ori făcacircndu-se media iar rezultatele se trec icircn următorul tabel

Determinarea UM Proba 1 Proba 2 Media

pHalcalinitate totală m

aciditate totalăaciditate reală

dt

dp

dT

Ca2+

Mg2+

20

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA BIOXIDULUI DE CARBON OXIGENULUI ŞI SUBSTANŢELOR OXIDABILE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite deosebit de restracircnse

Principalele proprietăţi ale apelor industriale

Bioxidul de carbon

Bioxidul de carbon se găseşte frecvent icircn apă sub formă de carbonaţi (complet legaţi) bicarbonaţi (semilegat) şi mai rar sub formă de bioxid de carbon liber Icircntre forma liberă şi sărurile acidului carbonic se stabileşte următorul echilibru

Existenţa uneia sau alteia dintre formulele de mai sus este icircn funcţie de pH-ul apei

la pH =lt 40 CO2-ul este prezent numai sub formă de CO2 liberla pH = 84 CO2-ul există numai sub formă de bicarbonaţila pH gt=105 CO2-ul se găseşte numai sub formă de carbonaţi

Expresia constantei de echilibru pentru ecuaţia

este dată de relaţia

21

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Deoarece concentraţia apei şi a carbonatului se consideră constante şi

Relaţia devine

Din relaţia de mai sus rezultă că pentru menţinerea bicarbonaţilor icircn soluţie este necesară o anumită cantitate de bioxid de carbon liber denumit ndashbioxid de carbon aferent-- iar cantitatea de bioxid de carbon ce depăşeşte această limită reprezintă ndashbioxidul de carbon agresivmdashcapabil de a dizolva noi cantităţi de carbonaţi tercacircndu-i sub formă de bicarbonaţi solubili La scăderea cantităţii bioxid de carbon sub limita necesară menţinerii bicarbonaţilor icircn soluţie are loc precipitarea unei cantităţi corespunzătoarede carbonaţi Icircntre diferite forme de bioxid de carbon avem următoarea relaţie

Bioxidul de carbon liber nu dăunează calităţii apei potabile din contră icirci conferă un gust plăcut de prospeţime Bioxidul de carbon afresiv poate face apa nepotabilă datorită faprului că poate dizolva anumite metale toxice Icircn apa de alimentare a cazanelor CO2 liber trebuie să lipsească deoarece produce o puternică coroziune

Oxigenul

Icircn apele meteoritice şi icircn cele freatice concentraţia oxigenului dizolvat este aproape de limita de solubilitate determinată de presiunea parţială şi temperatură Apele subterane de mare adacircncime conţin foarte puţin oxigen dizolvat dtorită reacţiilor chimice Icircn apele de suprafaţă concentraţia oxigenului depinde şi de numeroasele procese fizice chimice şi biologice ale ciclului vieţii acvatice Ca urmare a proceselor de degradare aerobă poate apărea un deficit de oxigen care poate provoca dispariţia completă a vieţii aerobe Deficitul de oxigen este diferenţa dintre cantitatea de oxigen care saturează apa la presiunea şi temperatura dată şi conţinutul real Există o corelaţie directă icircntre oxigenul dizolvat şi concentraţia materiilor organice de apă Prezenţa oxigenului favorizează deferizarea şi demanganizarea apei formarea stratului de protecţie icircn reţeaua de distribuţie şi tot odată conferă gust de prospeţime apei potabile Icircn apa de alimentare a cazanelor oxigenul este nedorit fiind un factor activ de coroziune

Substanţe organice

Conţinutul de substanţe organice defineşte gradul de impurificare organică care se poate exprima icircn diferite moduri Oxidabilitatea chimică sau consumul chimic de oxigen (CCO) reprezintă cantitatea de oxigen echivalentă cu consumul de oxidant (KMnO4 K2Cr2O7) format la mineralizarea substanţelor organice dintr-un dm3 de apă Metoda este uzual folosită dar prezintă inconvenientul că nu indică icircntreg conţinutul de materii organice ci doar pe cele oxidabile icircn condiţiile determinării tot odată fiind afectată de erori datorită prezenţei substanţelor anorganice uşor oxidabile

Consumul biochimic de oxigen CBO5 reprezintă cantitatea de oxige necesară pentru mineralizarea biochimică a substanţelororganice dintr-un dm3 de apă la temperatura de 20o C

Partea experimentală

22

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Determinarea bioxidului de carbon din apă

Determinarea bioxidului de carbon liber

Aparatură şi materiale necesare

Vase Erlenmeyer Biurete Soluţie HCl 005n Soluţie NaOH 005n Fenolftaleină Tartrat de sodiu şi de potasiu 50 Carbonat de calciu Amestec alcalin de iodură şi azidă Amidon soluţie 05 Acid sulfuric 1 3 Tiosulfat de sodiu 0025n Sulfat manganos 50 Sticle cu dop ermetic Soluţie KMnO4 001n Soluţie H2C2O4 001n

Mod de lucru

Metoda se bazează pe transformarea bioxidului de carbon liber din apă icircn bicarbonat folosind o soluţie de hidroxid de sodiu şi apoi titrarea excesului de hidroxid cu acid clorhidric icircn prezenţă de fenolftaleină

Detreminarea orientativă- se iau cacircţiva ml de apă de analizat şi se introduc icircntr-o capsulă de porţelan apoi se adaugă două picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz nu este prezent CO2 liber Icircn cazul cacircnd nu apare coloraţia roz se procedează astfel icircntr-un pahar Erlenmeyer se introduc 200 ml apă e analizat peste care se mai adaugă 10 ml soluţie de NaOH 005n 2 ml tartrat de sodiu şi potasiu şi două picături de fenolftaleină Icircn cazul icircn care nu a aparut o coloraţie roz se vor mai adăuga icircncă 10 ml NaOH 005n Volumul de soluţie de NaOH se va măsura cu precizie Soluţia rezultată se va titra cu HCl 005 pacircnă la decolorare Conţinutul de CO2 liber se va calcula cu relaţia

Unde

V ndashml NaOH 005n adăugaţi f ndash factorul soluţiei de NaOH 005nV`- ml soluţie HCl 005n folosiţi la titrare f `- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon total legat

23

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Metoda se bazează pe neutralizarea carbonaţilorprezenţi icircn apă prin titrare cu un acid mineral icircn prezenţa fenolftaleinei

Icircntr-un flacon Erlenmeyer se introduc 100 ml apă de analizat două picături de fenolftaleină ş se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea roşie virează icircn roz slab Conţinutul de CO2 legat se calculează cu relaţia

Unde

V- ml HCl 005n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon semilegat

Metoda se bazează pe neutralizarea bicarbonaţilor din apă cu un acid mineral icircn prezenţa metiloranjului ca indicator Se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un flacon Erlenmeyer peste care se adaugă 2 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Aplicacircd corecţia pentru CO2 legat avem

Unde

V`- ml HCl 005n folosiţi la titrareV ndash ml HCl 005n folosiţi la determinarea CO2 legat f- factorul soluţiei HCl 005n

Deteminarea bioxidului de carbon agresiv

Bioxidul de carbon agresiv are proprietatea de a transforma carbonatul de calciu icircn bicarbonat care se determină prin titrare cu acid clorhidric

Se iau doua flacoane Erlenmeyer cu dop rodat şi se introduce icircn fiecare aceeaş cantitate de apă de analizat Icircntr-unul din vase se introduc 3-5 g CaCO3 pro analiză fin pulverizat şi se agită după care se lasă icircn repaus minimum 24 ore agitacircnd din cacircnd icircn cacircnd

Din ambele flacoane se iau din lichidul supernatant cacircte 100 ml şi se introduc icircn alte două flacoane Se titrează fiecare probă cu HCl 005n icircn prezenţa a două picături de metiloranj pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Unde

V- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei icircn care s-a adăugat carbonat de calciu

24

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Vl- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei fără carbonat de calciu f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea oxigenului

Oxigenul dizolvat icircn apă oxidează hidroxidul manganos care icircn mediu acid scoate iodul din iodura de potasiu icircn cantitate echivalentă cu oxigenul dizolvat icircn apă şi se titrează cu tiosulfat de sodiu

Apa se recoltează icircn sticle icircnchise cu grijă ca să nu se aereze icircn timpul manipulărilor Sticla se umple complet se introduc 2 ml soluţie de sulfat manganos şi 2 ml amestec alcalin de iodură-azidă Se pune dopul şi se agită conţinutul flaconului Icircn prezenţa oxigenului se formează un precipitat brun-roşcat iar icircn absenţa acestuia precipitatul rămacircne alb După depunerea completă a precipitatului se elimină cu atenţie cca 10 ml din lichidul supernatant şi se adaugă 5 ml H2SO4 1 3

Se pune dopul şi se amestecă bine picircnă ce precipitatu se dizolvă complet Se transversează conţinutul cantitativ icircntr-un flacon Erlenmeyer şi se titrează cu tiosulfat 0025n pacircnă se obţine o coloraţie galbenă apoi se adaugă 1 ml amidon şi se continuă titrarea pacircnă la decolorarea completă a culorii albastre a amidonului

Unde

V- ml soluţie de tiosulfat folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de tiosulfat de sodiu 0025nVl- cantitatea de apă de analizat recoltată ml

Determinarea substanţelor oxidabile din apă (metoda cu permanganat)

Permanganatul de potasiu oxidează substanţele organice din apă icircn mediu acid şi la cald iar permanganatul rămas icircn exces se determină cu acid oxalic

Se introduc 100 ml apă de analizat icircntr-un flacon Erlenmeyer pregătit icircn prealabil fără urme de substanţe organice peste care se adaugă 5 ml H2SO4 13 şi 10 ml permanganat de potasiu exact măsurat Se fierbe pe sită exact 10 min din momentul cacircnd icircncepe fierberea Se icircndepărtează vasul de pe sită şi se adaugă icircn soluţia fierbinte 10 ml acid oxalic exact măsurat Soluţia decolorată se titrează cu permanganat de potasiu pacircnă la apariţia unei coloraţii slab rozpersistente

25

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn care

V- ml KMnO4 001n adăugaţi iniţial icircn probăVl- ml KMnO4 001n folosiţi la titrarea probei fl- factorul soluţiei de KMnO4 001nV2-ml H2C2O4 001n adăugaţi icircn probă pentru decolorare f2-factorul soluţiei de apă de analizat luată icircn lucru ml

Pentru fiecare probă se fac cacircte două determinăriRezultatele obţinute se vor trece icircn următorul tabel

Parametru de analizat UM Proba 1 Proba 2 Media CO2 totalCO2 legatCO2 semilegatCO2 agresivO2

oxidabilitatea

26

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA TENDINŢEI DE AUTOIcircNCĂLZIRE A CĂRBUNILOR

Consideraţii teoretice

Industria extractivă se caracterizează prin condiţii specifice de lucru condiţii impuse atacirct de particularităţile naturale cacirct şi de caracterul procesului de producţie Aceste necesită o serie de măsuri speciale care să nu ducă la periclitarea vieţii lucrătorilor prin accidente sau icircmbolnăviri de factură profesională

Asupra modului icircn care se produce autoaprinderea cărbunilor s-au emis mai multe ipoteze care pot fi icircnglobate icircn următoarele teorii

Teoria oxidării piritei Teoria oxidării cărbunelui considerată icircn prezent cea mai importantă Teoria fenolică Teoria bacteriană

Cărbunii icircn contact cu atmosfera vor absorbi oxigen fapt care poate duce prin oxidare la aprinderea autmată a lor

Pentru a preveni apariţia focurilor endogene este necesar să se determine tendinţa de autoicircncălzire a cărbunilor icircn scopul clasificării straturilor din acest punct de vedere

Cercetătorii polonezi făcacircnd mai multe icircncercări cu probe de cărbune din diferite mine au demonstrat că reprezentarea grafică a modului icircn care decurge reacţia sistemului (perhidro-cărbune) are alură diferenţială pentru cărbunii cu tendinţă de autoicircncăzire şi pentru cei fără tendinţă de autoicircncălzire

Partea experimentală

Materiale necesare

Probe de cărbune de granulaţii specificate icircn referat Termometru Eprubete Apă distilată Perhidrol 20

Modul de lucru

Se cacircntăresc 3 g cărbune de granulaii diferite -0250 -0315 -04 şi +05 mm care se amestecă cu 2 cm3 de apă distilată după care se notează temperatura iniţială

Peste cărbunele astfel amestecat se toarnă 9 cm3 perhidrol 20 Se citeşte temperatura icircn fiecare minut pacircnă la atingerea temperaturii de 50oC După depăşirea temperaturii de 50oC se notează timpul corespunzător creşterii temperaturii din 10 icircn 10 grade iar rezultatele se trec icircntr-un tabel de forma tabelului de mai jos

Tipul cărbunelui Granulaţia(mm)

Temperatura(oC)

Timpul(minute)

Observaţii

27

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

12345

Cu datele obţinute se constituie diagrama de variaţie a temperaturii icircn funcşie de timp care este caracteristică fiecărui strat de cărbune icircn parte

Se execută cel puţin două determinări cu acelaş fel de cărbune iar dacă rezultatele diferă cu mai mult de 10 se efectuează o nouă determinare

Ca măsură a gradului de pregătire a cărbunelui pentru autoicircncălzire se admite viteza medie de creştere a temperaturii (Vr) la timpul (t) icircn care s-a obţinut temperatura maximă

(oCmin)

Aceste date obţinute vor trece icircn tabelul următor

Tipul cărbunelui Tipul de reacţie tr(min)

Temperatura (oC) Vr

(oCmin)

Iniţială Maximă

Variaţia de

temperatură12345

Se compară curbele obţinute cu curbele din literatură şi se trag concluzii asupra tendinţei de autoicircncălzire a cărbunilor

28

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ DEPLASAREA ECHILIBRULUICHIMIC ŞI VITEZA DE REACŢIE

Consideraţii teoretice

Legea acţiunii maselor

Pentru reacţia aA +bB cC + dD la echilibrul celor două viteze de reacţie sunt egale

v1 = k1 [A]a [B]b

v2 = k2 [C]c [D]d v1= v2 = = Ke

= (c + d) ndash (a + b) ndash variaţia numărului de moli

Kp = Kc (RT)∆n = Kk (p)∆n

Relaţia Kc = reprezintă legea acţiunii maselor

Guldeberg şi Waage au stability că raportul dintre produsul concentraţiilor produşilor de reacţie la puteri egale cu coeficienţii lor stoechimetrici şi produsul concentraţiilor reactanţilor la puteri numeric egale cu coeficienţii lor stoechiometrici este constantă numită constantă de echilibru Kc

Deplasarea echilibrului chimic se face icircn conformitate cu principiul lui Le Chacirctelier Conform acestui principiu dacă un system aflat ăn echilibru chimic suferă o constacircngere echilibrul se deplasează icircn sensul diminuării constracircngerii

Factorii care influenţează deplasarea echilibrului chimic sunt temperature presiunea şi concentraţia

Influenţa temperaturii

Creşterea temperaturii unui sistem icircn echilibru (la p = constant) favorizează reacţia ce consumă caldură (endotermă) şi defavorizează reacţia ce se produce cu degajare de căldură (exotermă) Reacţiile reversibiledacă sunt endoterme icircntr-un senssunt exoterme icircn sensul invers

Ex 2 CO + O2 2 CO2

Influenţa presiunii

Este caracteristică reacţiilor de echilibru icircn faza gazoasă care se produc cu variaţie de volum Creşterea presiunii (la t0 C = constant) determină deplasarea echilibrului icircn sensul concentraţiei de volum echivalent cu micşorarea numărului de moli

29

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Ex N2 + 3 H2 2 NH3

Influenţa concentraţiei

Modificarea concentraţiei unuia din componenţii amestecului de reacţieva determina desfăşurarea reacţiei chimice icircn sensul care se consumă substanţa adăugată

Icircn lucrarea de faţă se va urmării deplasarea echilibrului chimic icircn funcţie de concentraţie Se va studia icircn mediu omogen lichidul reacţia dintre FeCl3 (clorură ferică) şi NH4SCH (sulfocianură de amoniu) cu formarea de Fe(SCN)3 (sulfocianură ferică) şi NH4Cl (clorură de amoniu)

FeCl3 + 3NH4SCN Fe(SCN)3+ 3NH4CL

Kc=

Calitativ se va observa deplasarea echilibrului chimic prin compararea culorilor diferitelor probe icircn care sa variat pe racircnd concentraţia uneia din substanţele iniţiale sau finale Culoarea FeCl3 icircn soluţie este galben-roşcată a Fe(SCN)3 este roşu intens iar NH4SCN şi NH4Cl sunt incolore

Materiale necesare

Pahar Berzelius Eprubete Soluţii de FeCl3 şi NH4SCN icircn sticlă picurătoare NH4Cl Spatulă Pipetă

Modul de lucru

Icircn paharul Berzelius se pun circa 100 ml apă şi se adaugă 10-11 picături de soluţie FeCl3 şi 10-12 picături NH4SCN Din soluţia obţinută se toarnă volume egale icircn 4 eprubete astfel

Icircn eprubeta 1 se adaugă 4-5 picături de soluţie FeCl3

Icircn eprubeta 2 se adaugă 4-5 picături de sol NH4SCN Icircn eprubeta 3 se pune un vacircrf de spatulă de NH4Cl şi se agită pacircnă la dizolvare Eprubeta 4 serveşte drept etalon de culoare

Se compară culorile obţinute cu culoarea soluţiei din eprubeta etalon şi schimbările de culoare se explică icircn funcţie de modul icircn care s-a produs deplasarea echilibrului chimic

Să se tragă concluziile pentru sensul icircn care s-a deplasat echilibrul chimic icircn cele 3 eprubete

Factorii care influenţează viteza de reacţieConsideraţii teoretice

30

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cursul unei reacţii chimice cantităţile de reactanţi descresc continuu iar cantităţile de produşi cresc continuu

Se numeşte viteza de reacţie - variaţia concentraţiei reactanţilor sau produşilor de reacţie icircn unitatea de timp

v = - CR ndash concentraţia reactanţilor

v = + CP ndash concentraţia produşilor de reacţie

Principalii factori care influenţează viteza de reacţie sunt temperatura concentraţia suprafaţa de contact adaosul unor substanţe care măresc viteza de reacţie (catalizatori) sau pentru a o micşora (inhibitori) Urmărind desfăşurarea icircn timp a reacţiilor chimice CINETICA CHIMICĂ studiază viteza de reacţie influenţa diferiţilor factori asupra vitezei precum şi totalitatea proceselor elementare ce intervin icircn timpul transformaărilor chimice deci elucidarea mecanismului de reacţie

Icircn lucrarea de faţă se va urmării cum influenţează viteza de reacţie concentraţia şi temperatura

Influenţa concentraţiei

Studiile experimentale referitoare la influenţa concentraţiei asupra vitezei de reacţie au dus la determinarea ecuaţiei de viteză

v = kn [A]na [B]nb

pentru o reacţie de forma aA + bB produşikn ndash constantă de vitezăna şi nb ndash ordinele parţiale de reacţie (pentru reacţii mai simple)na = a şi nb = bm = na + nb ndash ordinul global de reacţie

Pentru cazul general se poate scrie

- = kn cn

Influenţa temperaturii

Este exprimată de relaţia lui Arrhenius

k = A

undeA ndash factor preexponenţial cu aceleaşi dimensiuni ca şi kEa ndash energie de acţionareR ndash 8314 JmolK

Din forma logaritmică a expresiei relaţiei lui Arrhenius

31

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

1n k = 1n A -

Se poate determina grafic 1n k = f( ) valoarea lui Ea = tgβ R sau analitic utilizacircnd valorile lui k la

două temperaturi diferite

Ea =

Materiale necesare

Soluţie Na2S2O3 (tiosulfat de sodiu) Soluţie H2SO4 Eprubete Termometru Pehar Berzelius Trepied Sită azbest Bec de gaz Pipetă

Modul de lucru

Studiul variaţiei vitezei de reacţie icircn funcţie de concentraţie se poate face prin exemplul reacţiei dintre tiosulfatul de sodiu şi acidul sulfuric

Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 = H2S2O3 (acid tiosulfuric)

Acidul tiosulfuric este instabil şi se descompune astfel

H2S2O3 rarr S + H2SO3 (acid sulfuros)

Pentru executarea experienţei trebuie să preparăm 4 soluţii de concentraţii diferite de tiosulfat de sodiu Icircn prima eprubetă turnăm 12 cm3 din soluţia iniţială de Na2S2O3 icircn a doua 9 cm3 soluţie iniţială şi 3 cm3 apă iar icircn a treia 6 cm3 Na2S2O3 şi 6 cm3 apă şi icircn ultima 3 cm3 soluţie iniţială şi 9 cm3 apă

Adăugăm 3 cm3 soluţie H2SO4 peste prima eprubetă şi agităm puternic Cu ajutorul unui ceas cronometrăm timpul pacircnă ce soluţia devine opalescentă Se procedează la fel şi cu celelalte eprubete Se notează timpii Din valorile timpilor se va deduce cum variază viteza de reacţie icircn funcţie de concentraţie

Pentru influenţa temperaturii asupra vitezei de reacţie se va utiliza tot exemplul anterior Pentru temperatura camerei se vor folosii valorile timpilor obţinuţi la exemplul anterior Se repetă experienţele dar de data aceasta icircnainte de a turna acidul sulfuric peste soluţia de Na2S2O3 se vor icircncălzii atăt soluţia de Na2S2O3 cacirct şi soluţia de acid sulfuric icircn eprubete separate introducacircndu-le icircntr-un pahar Berzelius cu apă

Paharul cu apă şi cu perechile de eprubete vor fi icircncălzite la temperaturile de 25o şi 35o C După atingerea temperaturilor respective soluţiile se amestecă turnacircnd acidul sulfuric peste tiosulfatul de sodiu Se agită şi se cronometrează timpul necesar apariţiei opalescenţei

Din valorile timpilor obţinuţi se va concluziona cum variaz viteza de reacţie cu temperaturaRezultatele obţinute se vor trece sub formă de tabel

32

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Factorul care influenţează viteza de

reacţieTimpul 1 Timpul 2 Timpul 3 Timpul 4

Concentraţia

Temperatura

C1

C2

C3

C4

DETEMINAREA TENSIUNII ELECTROMOTOARE A PILELOR ELECTRICE

33

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Consideraţii teoretice

Pila galvanică sau elementul galvanic este un dispozitiv in care pentru obţinerea energiei electrice se produce o reacţie de oxido-reducere

Cea mai simplă pilă galvanică este alcătuită din doi electrozi respectiv din doi conductori metalici introduşi icircn soluţii de electrolit Electrozii sunt uniţi icircn circuit exterior printr-un conductor electronic iar soluţiile de electrolit sunt separate printr-o diafragmă poroasă sau printr-o punte electrolitică

Icircn pilele galvanice la anod se produce o reacţie de oxidare iar la catod are loc o reacţie de reducere

Variaţia energiei libere ∆G a reacţiei de oxido-reducere dintr-o pilă galvanică reversibilă este egală cu lucrul electric maxim efectuat de pilă

Lucrul electric maxim reprezintă produsul dintre cantitatea de electricitate ce trece prin pila galvanică (zF) şi tensiunea electromotoare E a pilei galvanice (tem)

∆G=-z F E

Tensiunea electromotoare a unei pile galvanice este dată de suma algebrică a potenţialelor de electroni

E=ε+ + ε-

Undeε+ -este potenţial de electrod al actoduluiε- -este potenţia de electrod al anodului

Ţinacircnd seama de expresia matematică a potenţialului de electrică

ε = εo +

relaţia E=ε+ + ε- devine

E=

Unde şi -sunt potenţialele standard ale catodului şi anodului

R ndashconstanta universală a gazelor (83166 Jmolgrad sau 198 calmolgrad)T ndashtemperatura absolută icircn grade KelvinF ndashnumărul lui Faraday (96500 C)a+ a- -activitatea ionilor reduşi şi respectiv oxidaţi

Ecuaţia E= arată relaţia dintre tensiunea electromotoare potenţialul de

electrod şi activităţile ionilor de metal din soluţiile de electrolitIcircn această lucrare se va urmări dependenţa tem a pilei Daniell de concentrţia soluţiilor de

electrolit dependenţa redată de ecuaţia E=

Pila Daniell se compune dintr-o bară de zinc cufundată icircntr-o soluţie de ZnSO4 şi o bară de cupru introdusă icircntr-o soluţie de CuSO4 şi are ca punte electrolitică o soluţie de KCl saturată

34

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Această pilă se reprezintă prin lanţul electrochimic (-) ZnZnSO4 CuSO4Cu (+) Icircn pila Daniell la electrozi au loc următoarele reacţii de oxido-reducere

Anod(-) Znrarr Zn2+ + 2e-

Catod(+) Cu2+ + 2e-rarr Cu

Ecuaţia reacţiei totale care generează curent electric icircn pila Daniell este

Zn+Cu2+harrZn2++Cu

Tensiunea electromotoare a pilei Daniell se deduce din relaţia de mai sus

E=

Pentru a urmări dependenţa tensiunii electromotoare de concentraţiile soluţiilor de electrolit se alcătuiesc elemente Daniell folosind soluţii de CuSO4 şi ZnSO4 de concentraţii diferite Valorile obţinute experimental se compară cu cele calculate cu ajutorul ecuaţiei de mai sus

Partea experimentalăMateriale şi aparatură necesară

Pilă galvanică Daniell Voltmetru electronic sau montaj de opoziţie (Poggehdorff) Electrozi de Cu şi Zn Pahar Berzelius Pipete de 10 ml Balon cotat de 100 ml Soluţii de ZnSO4 şi CuSO4 de concentraţii diferite Soluţie saturată KCl Element Weston

Mod de lucru

Pentru determinarea tem se poate folosi montajul cu voltmetru electronic sau montajul de opoziţie

35

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 6: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Aparatură şi materiale necesare

Soluţii de Soluţie de Albastru de timol (indicator) Biuretă Pahare Erlenmeyer Stativ

Modul de lucru

Pentru determinarea echivalenţilor chimici ai sărurilor ( ) acestea se titrează cu o soluţie de de concentraţie cunoscută

Cunoscacircnd echivalentul gram al acidului sulfuric şi cantităţile icircn greutate ale sărurilor de natriu care reacţionează se determină echivalenţii gram ai celor trei săruri

Relaţia de calcul este de forma

de unde

cantitatea in grame de intrată icircn reacţie

cantitatea in grame de sare intrată icircn reacţie

şi - reprezintă numărul de milimetri de şi sare intrată icircn reacţie şi - reprezintă concentraţiile soluţiilor de acid şi sare (Titrul)

Pentru lucru se iau din fiecare sare ( ) cacircte 25 ml soluţie se pun icircntrun Erlemeyer şi se complectează cu apă distilată pacircnă la aproximativ 50 ml soluţie

Icircn paharele cu soluţiile de săruri se adaugă cacircte 2-3 picături de albastru de timol (indicator) şi se titrează cu acid sulfuric de la albastru pacircnă la viraj roşu

Se citesc cu exactitate volumele soluţiei utilizate la titrareCu ajutorul relaţiilor de mai sus se calculeaza pentru toate cele trei cazuriSe compară cu rezultatele obţinute cu echivalenţii chimici ai sărurilor obţinuţi prin calculSe fac trei determinări de acelaş fel pentru a afla media aritmetică a echivalenţilor chimici al sării

respective

6

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

I PREPARAREA UNOR SOLUŢII DE DIFERITE CONCENTRAŢIIII STABILIREA TITRULUI ŞI FACTORULUI SOLUŢIILOR

I Prepararea unor soluţii de diferite concentraţii

Consideraţii teoretice

Soluţiile sunt amestecuri omogene formate din două sau mai multe substaţe ale căror proprietăţi variază cu raportul dintre componente

Icircn orice soluţie se disting două componente principale substanţa dizolvată numită solvat şi substanţa icircn masa icircn care este dispersată uniform solvatu numit solvent

Raportul dintre cantitatea de solvat şi solvent exprimă concentraţia soluţiei Concentraţia soluţiilor reprezintă cantitatea de substanţă dizolvată intr-o anumită cantitate de soluţie sau dizolvant

Concentraţia soluţiilor se poate exprima astfel

Concentraţie procentuală ldquordquo ndash reprezintă cantitatea de substanţă exprimată in grame conţinută icircn 100 grame soluţie

Concentraţia normală ldquonrdquo ndashreprezintă numărul de echivalenţi gram de substanţă dizolvată intr-un litru de soluţie

Concentraţia molară bdquomrdquo ndash reprezintă numărul de moli de substanţă dizolvată icircntr-un litru de soluţie

Concentraţia molală ndash reprezintă numărul de moli de substanţă dizolvată icircn 1000 g dizolvant

7

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Partea experimentală

1 Prepararea unor soluţii a căror concentraţii se exprimă procentual - 5 şi 10

Materiale necesare

Sare solidă NaCl şi KCl Soluţie HCl concentrat 37 d=119 Balanţă farmaceutică Cilindru gradat Pahare Berzelius 300ml

Mod de lucru

Se calculează cantitatea de NaCl solidă necesară pentru 200g soluţie 5 şi se cacircntăreşte cu balanţa farmaceutică

100 g sol NaClC g NaCl200 g sol NaCl x g NaCl

g NaCl

Se pune cantitatea de NaCl cacircntărită icircntr-un pahar Berzelius şi se adaugă cantitatea de apă necesară (190 ml) măsurată cu cilindru gradat

Volumul de soluţie HCl concentrate se măsoară cu ajutorul unui cilindru gradat şi se completează cu apă distilata pana la 50 ml

Prepararea unor soluţii normale şi molare de 01 n 01 n 01 n

Materiale necesare

pa concentrat 96 d = 184 pa Baloane cotate pisetă Sticlă ceas pacirclnii Pipete gradate

Mod de lucru

Se calculează echivalentul hidroxidului de potasiu apoi cantitatea necesară pentru prepararea a 250 ml soluţie 01 n

8

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Pentru 250 ml soluţie vor fi necesare g KOH pa Se cacircntăreşte pe o sticlă de ceas

cantitatea calculată şi se introduce icircntu-un balon cotat de 250 ml Se completează cu apă distilată pacircnă la semnagitacircnd pentru dizolvare

Pentru prepararea soluţiei de 01 n se calculează cantitatea de 96 necesară Pentru 250 ml soluţie 01 n trebuie 01 ml g adică 01 98 4 = 245 25 g

Din tabel avem pentru

96 icircn 1000 g soluţie1765 g x25 g

g sol conc 96

Ceea ce icircn volum reprezintă

ml conc 96

Se adaugă icircn balonul cotat mai icircntacirci puţină apă distilată şi apoi se adaugă volumul de acid sulfuric concentrat rezultat din calcul şi măsurat cu ajutorul unui cilindru gradat Se agită cu grijă şi se comletează cu apă distilată pacircnă la semnul balonului cotat

Acidul oxalic este substanţă titrimetrică care permite prepararea unei soluţii etalon cu ajutorul căruia determinăm titrul soluţiilor aproximative de bază

Prepararea soluţiei se face prin cacircntarire la balanţa analitică a cantităţii necesare pentru 250 ml

soluţie 01 n

Cantitatea necesară pentru volumul propus va fi

Substanţa cacircntărită pe o sticlă de ceas se aduce cantitativ icircn balonul cotat cu 250ml prin spălarea sticlei de ceas cu apă distilată din pisetă Se completează conţinutul balonului cotat la semn cu apă distilată

II Stabilirea titrului şi factorului soluţiilor

Consideraţii teoretice

9

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Soluţiile obţinute dintr-o probă cacircntărită de substanţe pot fii soluţii etalon sau soluţii aproximativeSoluţiile etalon sunt acelea pentru a căror preparare se folosesc substanţe foarte pure şi

nealterabile Concentraţia lor corespunde exact valorii teoretice calculate (acid oxalic dicarbonat de potasiu etc) in cazul soluţiilor aproximative (baze acizi etc) concentraţia se determină experimental prin titrul soluţiei T care reprezintă cantitatea icircn grame de substanţa conţinută icircntr-un milimetru de soluţie Numărul care arată de cacircte ori o soluţie este mai concentrată sau mai diluată decacirct soluţia de concentraţie exactă se numeşte factor Se notează cu F Factorul se calculează cu raportul

Stabilirea concentraţiei exacte a unei soluţii se face prin determinarea volumului de reactiv consumat de substanţa analizată intr-o reacţie chimică dată Reactivul are o concentraţie cunoscută şi se adaugă icircn cantitatea strict necesară stabilită pe baza ecuaţiei chimice Importantă este stabilirea punctului de echvalenţă care marchează sfacircşitul reacţiei Icircn acest scop se folosesc indicatori substanţe care icircşi schimbă brusc culoarea la adăugarea unui exces mic de reactiv Concentraţia se exprimă prin titru respectiv prin facorul soluţiei

Partea experimentalăDeterminarea concentraţiei unei soluţii aproximative de KOH 01 n

Materiale necesare

Soluţie Soluţie 01 n Indicator ndashfenolftaleină Biurete si stativ cu cleme Pahar Erlenmayer

Mod de lucruPentru determinarea titrului şi factorului soluţiei 01 n se foloseşte ca reactiv o soluţie de

acid oxalic 01 n Se umple o biuretă cu soluţie de acid oxalic şi alta cu soluţie de hidroxid de potasiu Se ia o probă de 20 ml acid aoxalic icircntr-un pahar Erlenmayerse diluează cu apă şi se icircncălzeşte la 70-800 C pentru icircndepărtarea CO2 Se adaugă 2-3 picături de fenolftaleină şi se titrează cu KOH 01 n pacircnă la apariţia unei coloraţii slabe Se execută două probe

Calculul titrului şi factorului

Ecuaţia chimică dupa care se desfăşoară titrarea este

Notăm (echivalentul gram al acidului oxalic

(echivalentul gram al hidroxidului de K)

vol de acid oxalic luat icircn analiză ml

volde hidroxid de K folosit la titrare ml

10

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

- titrul soluţiei de acid oxalic (00063033 gml)

titrul soluţiei de hidroxid de K

Factorul soluţiei

Rezultatul va fi media aritmetică a celor două determinăriObservaţie titrul teoretic al soluţiei de KOH 01 n este 00056 gml

ANALIZA UNOR PARAMETRII FIZICO-CHIMICI AI APELOR REZIDUALE DIN INDUSTRIA MINIERĂ CARBONIFERĂ

Consideraţii teoretice

Apele uzate (reziduale) sunt apele cărora prin utilizare li s-au modificat calităţile chimice biologice sau fizice inclusiv temperatura sau radioactivitatea ape de precipitaţii sau din alte sursecare fără a fi făcut obiectul unei folosiri s-au icircncărcat cu substanţe străine provenite de la activităţile sociale sau economice ape de mină şi de zăcămacircnt orice alte ape care au făcut obiectul unei folosiri anterioare

Industria minieră foloseşte şi restituie cantităţi relativ mari de apă din procesul tehnologiei de extracţie şi preparare al cărbunelui Staţiile de cărbune icircn majoritatea bazinelor carbonifere prezintă intercalaţii de argilă şi marnă care prin tăiere mecanizată sunt antrenate icircn producţia de cărbune Principalul impurificator al apelor de mină icircl constituie suspensiile argiloase rezultate din procesul de exploatare Icircn cazul apelor reziduale provenite de la preparaţiile de cărbune principalul impurificator icircl constituie tot suspensiile dar in acestă situaţie sunt prezente şi particule de cărbune De asemenea apele de la preparaţiile de cărbune mai conţin şi motorină şi spumanţi proveniţi de instalaţiile de flotaţie

Principalele caracteristici ale apelor de mină şi ale celor de la preparaţii sun prezentate icircn tabel cu valorile maxime admise de normele icircn vigoare pentru deversarea icircn emisar

11

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Caracteristici UM Ape de preparaţie Ape de minăSuspensiiConţinut de cenuşăpHCO2

SăruriSO4

2-

ClCaHgSlDuritate totală

mgl-

mglmglmglmglmglmglmglgrade

40000-5500067-706-6520-70

120-200UrmeUrme20-305-151-4-

125-18000-

69-75400-1000

-175-700

7-208-255-604-6

36-67

După cum se observă din tabel modificări importante ale unor parametri chimici nu intervin icircn urma utilizării apelor icircn industria minieră De aceea se impune controlul doar asupra următorilor parametri suspensii conţinut de cenuşă pH aciditate alcalinitate densitate-pentru nămoluri

Turbiditatea sau suspensiile

Turbiditatea sau tulburitatea reprezintă gradul de opacitate imprimat unei ape de substanţele icircn suspensie sau icircn stare coloidală Compuşii care determină turbiditatea sunt de natură diversă şi se găsesc icircn diferite grade de dispersie de la coloizi pacircnă la suspensii gravitaţionale Suspensiile gravitaţionale sunt de natură silicoasă şi se depun repede Suspensiile pămacircntoase şi cele argiloase sunt icircn general icircn stare coloidală Turbiditatea se poate determina prin metode optice situaţie cacircnd se exprimă icircn grade de turbiditate (grade de silice Jakson) Se icircnţelege prin grad de silice turbiditatea unei ape echivalentă turbidităţii date de un conţinut de un mg SiO2dm3 Conform STAS 632361 un grad de turbiditate reprezintă tulbureala produsă de 1 mg

caolin sau pămacircnt de infuzorii icircn suspensie icircntr-un litru de apă distilatăSuspensiile se pot determina gravimetric prin determinarea icircn acest mod a suspensiilor reţinute pe

hacircrtia de filtru

pH aciditate alcalinitate

pH-ul unei ape se exprimă prin concentraţia ionilor de H La deversarea apelor reziduale trebuie avut icircn vedere faptul că pentru desfăşurarea normală a proceselor biologice este necesar un domeniu restracircns de pH cuprins icircntre 65-85 Depăşirea acestor limite duce la distrugerea completă a ciclului biologic

Aciditatea se datoreşte de obicei CO2 liber mai rar acizilor organici şi minerali Dintre acizii organici mai frecvent sunt prezenţi acizii humici

Alcalinitatea se datoreşte icircn special ionilor şi icircn mai mică măsură ionilor şi fosfaţilor

Partea experimentală

Aparatură necesară

Turbidimetru Soluţii etalon turbiditate Cilidru gradat 100ml pipete Pacirclnie hacircrtie de filtru

12

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Balanţă şi etuvă Indicatori pH scală pH Ape reziduale evacuare emisar alimentare staţie epurare

Determinarea suspensiilor totale

Mod de lucru

Determinarea suspensiilor este proba care se efectuează pentru un mare număr de puncte de control icircn instalaţiile de preparare Efectuarea probei se face icircn felul următor se recoltează proba din deversarea conductei parcurgacircnd cu vasul colector icircntreaga şuviţă de lichid pacircnă la umplerea vasului Se va lua icircn lucru proba de la alimentarea staţiei de epurare a apei Din vasul cu proba recoltată din alimentarea staţiei de epurarea apei se iau 100 ml apă pentru determinarea gravimetrică a suspensiilor Formarea acestei probe se face măsuracircnd 100 ml suspensie icircntr-un cilindru gradat de 100 ml sub permanentă agitare O agitare necorespunzătoare duce la eliminarea din proba a particulelor mari care sedimentează rapid viciind astfel determinarea Se filtrează proba pe hacircrtie de filtru cu bandă roşie Se usucă proba icircn etuvă reglată la 1050C pacircnă cacircnd la două cacircntăriri succesive se determină o grutate constantă Se determină suspensiile cu următoarea relaţie

mg suspensiidm3 =

Icircn careA- masa suspensiilor filtrate şi uscate (mg)B- masa hacircrtiei de filtru (mg)V- volumul soluţiei luate icircn lucru (ml)

Determinarea turbidităţii

Determinarea turbidităţii se face determinacircnd icircnălţimea stratului de apă care permite observarea clară a unui reper negru pe fond alb iluminat cu o lumină difuză

Se umple tubul cu apa de analizat şi se priveşte de sus icircn jos pentru a vedea banda neagră de pe disc Icircn cazul cacircnd banda nu este vizibilă se scoate apa din tub prin robinetul lateral pacircnă ce banda devine vizibilă Se citeşte icircnălţimea coloanei de apă Pentru aprecierea turbidităţii icircn grade de silice se va trasa curba de etalonare folosind soluţiile etalon de turbidităţi cunoscute Prin această metodă se va determina turbiditatea probei de la evacuare emisar

Determinarea pH- lui

Determinarea pH-ului se face folosind metoda colorimetrică cu scară de comparare Pentru aceasta se iau 10 ml din apa limpede rezultată icircn urma filtrării probei (evacuare emisar) sau a limpezirii acesteia (rin sedimentare) Peste această probă se intrioduc 06 ml indicator Se agită şi se compară coloraţia obţinută cu ceea a unei scări de etalonare

Determinarea alcalinităţii

Determinarea alcalinităţii se face faţă de fenolftaleină (pH- 82) şi faţă de metiloranj (pH- 44) Alcalinitatea faţă de fenolftaleină constituie alcalinitatea permanentă şi este dată de bazele libere şi de carbonaţii alcalini Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă de analizat şi se adaugă 2 picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz proba se titrează cu o sluţie HCl 01 n pacircnă la incolor Alcalinitatea permanentă se exprimă icircn ml HCL N dm3 şi se calculează cu relaţia

13

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

ml HCl 1N dm3 = V ficircn careV ndash volumul icircn ml de HCl 01 n folosit la titraref - factorul soluţiei de HCl 01 n

Alcalinitatea faţă de metiloranj reprezintă alcalinitatea totală şi este dată de bazele liberecarbonaţi şi bicarbonaţi alcalini Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă de analizat şi se adaugă 3 picături metiloran Se titrează cu HCl 01 n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citric la galben-portocaliu Daă la icircncput are culoarea galben- portocaliu această alcalinitate este egală cu zero Alcalinitatea totală se exprimă icircn ml HCl N dm3 şi se calculează cu relaţia

ml HCl 1N dm3 = V f

Determinarea acidităţii

Determinarea acidităţii se face faţă de fenolftaleină (pH -82) ţi faţă de metilranj (pH ndash 44)Aciditatea faţă de fenolftaleină constituie aciditatea totală şi este dată de bioxidul de carbon Pentru

determinarea ei se iau 100 ml apă se adaugă 2 picături indicator şi se titrează cu o soluţie NaOH 01 n pacircnă la o coloraţie roz Dacă apa a fost roz de la icircnceput atunci aciditatea este egală cu zero Aciditatea totală se exprimă icircn ml soluţie NaOH N dm3 şi se calculează cu relaţia

ml NaOH N dm3 = V f

icircn careV ndash volumul de soluţie NaOH 01 n folosiţi la titrare (ml)f ndash factorul soluţiei NaOH 01 n

Aciditatea faţă de metiloranj reprezintă aciditatea permanentă datorată acizilor minerali Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă şi se adaugă 2-3 picături indicator Dacă apare coloraţie galben-citriu această aciditate este egală cu zero Icircn caz contrar se titrează cu o soluţie NaOH 01 n pacircnă la viraj din galben-portocaliu la galben-citriu Aciditatea permanentă se exprimă icircn ml NaOH N dm3 şi se calculează cu ajutorul relaţiei

ml NaOH N dm3 = V f

Determinarea densităţii

Această determinare este utilizată pentru analiza nămolurilor rezultate icircn urma decantării apelor Pentru determinarea densităţii icircntr-un cilindru gradat cacircntărit icircn prealabil gol se pun 500 ml nămol Se cacircntăreşte cilindrul din nou şi se calculează densitatea cu ajutorul relaţiei

Icircn care

densitatea (gcm3)mi = masa cilindrului gradat gol (g)mf = masa cilindrului gradat cu proba de analizat (g)V = volumul luat icircn probă (ml)

14

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Rezultatele obţinute se trec icircn tabelul de mai jos

Apa de analizat Tipul determinării UM Valoarea Alimentarea staţiei

epurareSuspensii totale

Evacuare emisar turbiditatepHalcalinitate totalăalcalinitate permanentăaciditate totalăaciditate permanentă

Nămol

DETERMINAREA pH-ULUI ACIDITĂŢII ALCALINITĂŢIIŞI DURITĂŢII APELOR INDUSTRIALE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite uneori deosebit de restracircnse

După utilizări apele industriale se icircmpart icircn următoarele categorii

Ape de răcire - sunt folosite la răcirea unor aparate utilaje sau produse Aceste ape trebuie să fie lipsite de suspensii de orice fel lipsită de microorganisme stabilă la depuneri şi să nu prezinte pericol de coroziune

Apă tehnologică - este utilizată direct icircn procesul tehnologic pentru obţinerea diverselor produse şi nu impune condiţii prea severe de puritate decacirct icircn unele situaţii speciale

Apă de spălare - este folosită la spălarea utilajelor a diferitelor piese sau produse Trebuie să fie lipsită de suspensii de compuşi agresivi de uleiuri sau substanţe grase

Apa de alimentare a cazanelor de abur - este apa folosită pentru obţinerea aburului şi impune icircn funcţie de temperatură şi presiunea de lucru a cazanului condiţii din ce icircn ce mai severe de lucru Aceste ape trebuie să fie lipsite de suspensii de duritate de acizi liberi oxigen bioxid de carbon grăsimi şi uleiuri sulfaţi silicaţi etc

15

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Principalele proprietăţi ale apelor industriale pH aciditate alcalinitate

Icircn general alcalinitatea respectiv aciditatea unei soluţii apoase se exprimă prin concentraţia ionilor de hidrogen Icircn apele naturale valoarea pH-ului determină icircn mare măsură procesele biologice şi chimice şi condiţionează tratamentele aplicate apei şi caracterul coroziv al acestora Pentru desfăşurarea normală a proceselor biochimice este necesar un domeniu restracircns de pH cuprins icircntre 65 şi 85 Eficienţa unor operaţii de tratare este icircn funcţie directă de pH (coagulare deferizare demanganizare Apele cu un pH scăzut au o puternică acţiunecorozivă iar cele alcaline spumează intens O apă chimic pură este neutră Icircn apele naturale pH-ul este influenţat de compuşii existenţi Dintre aceştia un rol important il au sistemele tampon Acidul carbonic se disociază conform reacţiei

Unde

Din această relaţie rezultă efectul tampon al unui asemenea sistem potrivit căruia pH-ul variază puţin cu diluţia dar mult cu schimbarea acestui raport Icircn apele reziduale valoarea pH-ului depinde icircnsă şi de conţinutul de CO2 liber Cea mai mare parte a CO2 existent icircn apă este dizolvat fizic Icircntre concentraţia CO2 liber (CO2 aq) şi acidul carbonic există un raport constant Ca urmare variaţia pH-ului se poate exprima prin relaţia

Unde

şi

Aciditatea apelor naturale se datoreşte de obicei CO2-ului liber mai rar acizilor organici şi minerali sau sărurilor acizilor tari cu baze slabe Dintre acizii organici mai frecvent sunt prezenţi acizii humici şi uneori acidul acetic Acizii minerali apar doar accidental Aciditatea datorată acizilor organici şi minerali se numeşte aciditate reală şi se determină icircn prezenţametiloranjului (pH=44) Aciditatea totală include şi aciditatea datorată prezenţei CO2 liber şi se determină icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82) Alcalinitatea totală a apelor naturale se datoreşte bazelor libere ionilor şi se determină icircn prezenţa metiloranjului (pH=44) Practic toată alcalinitatea este dată de bicarbonaţii de calciu şi de magneziu Hidroxidul de sodiu este prezent icircn ape reziduale puternic bazice Alcalinitatea permanentă este dată de bazele libere şi de carbonaţii alcalini şi se determină icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82)

Duritatea

Duritatea este propietatea conferită de către totalitatea sărurilor solubile de calciu şi magneziu Icircn funcţie de anionii implicaţi se deosebesc

16

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Duritate temporară (dt) dată de suma bicarbonaţilor de calciu şi de magneziu La icircncălzire dt se elimină avacircnd loc reacţiile

Duritatea permanentă (dp) formată din celelalte sărurisolvite de calciu şi de magneziu (sulfaţi cloruri etc)

Duritatea totală (dT) este suma celor două durităţi

Duritatea se exprimă icircn grade de duritate Gradul de duritate reprezintă icircn Romacircnia duritatea echivalentă a 10 mg CaOdm3 (fiind identic cu gradul german)

Icircn funcţie de duritatea lor apele naturale se pot clasifica icircn Foarte moi dT=0-4 grade Moi dT=4-8 grade Slab dure dT=8-12 grade Mijlocii dure dT=12-18 grade Dure dT=18-30 grade Foarte dure dT=peste 30 grade

Apa dură provoacă greutăţi mari icircn folosinţele industriale ca de exemplu depunerea de cruste icircn cazul cazanelor de abur icircn spălătorii măresc cantităţile de agenţi de spălare deoarece formează săpunuri insolubile

Calciu ăi magneziu

Datorită unor caracteristici biochimice şi fiziologice distincte este util să se cunoască concentraţia ionilor de Ca2+ şi Mg2+ separat Astfel magneziul se găseşte icircn apă sub formă de sulfaţi care icircn concentraţie mare imprimă apei un gust dezagreabil şi un efect laxativ De asemena magneziul mai poate fi prezent icircn apă sub formă de cloruri şi bicarbonaţi

Calciu este prezent icircn toate apele sub formă de bicarbonaţi sulfaţi sau cloruri Excesul de calciu imprimă apei un gust sălciu fiind incriminat icircn favorizarea calculozei renale lipsa de calciu pare a juca un rol icircn producerea unor tulburări funcţionale ale cordului (aritmii) pacircnă la infarctul de miocard

Aparatură şi materiale necesare

Biurete Amestec indicatori pentru determinarea pH-ului scară de etalonare pH-metru soluţii

tampon pentru diferite valori de pH Vase conice HCl 01n NaOH 01n complexon III 001 Indicatori negru de eriocrom T murexid metiloranj fenolftaleină

Mod de lucruDeterminarea pH-ului apeiMetoda colorimetrică folosind scara de comparare

17

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 10 ml apă de analizat şi se introduc intr-o eprubetă peste care se adaugă 06 ml din amestecul de indicatori Se agită şi coloraţia obţinută se compară cu scara de etalonare Amestecul de indicatori este format din roşu de metil şi albastru de brom-timol

Metoda electrochimică cu electrod de sticlă

Diferenţa de potenţial existentă icircntre un electrod de sticlă şi un electrod de referinţă introduşi icircn proba de apă de analizat variază lliniar cu pH-ul probei

Icircnainte de efctuarea detrminării este necesară echilibrarea aparatului după instrucţiunile de utilizare Etalonarea (echilibrarea) aparatului se efectuează folosind soluţiile tampon cu pH cunoscut şi se corectează cu ajutorul butonului de corectare a abaterii Pentru aceasta se pune icircntr-un pahar Berzelius soluţie tampon icircn care apoi se imersează electrozii După efectuarea reglării aparatului se spală electrozii cu apă distilată şi apoi se clătesc cu apă de analizat Se introduc electrozii icircn apa de analizat şi se citeşte pH-ul direct pe indicatorul de la aparat Se efectuează mai multe determinări şi se face apoi media rezultatelor

Metoda colorimetrică prezintă unele inconveniente cum ar fi Nu se poate folosi pentru apele tulburi sau colorate Apele cu salinitate crescută pot modifica tenta indicatorului Clorul rezidual poate afecta culoarea indicatorului

Metoda electrochimică este mai precisă şi poate fi utilizată şi pentru apele tulburi sau colorate

Determinarea alcalinităţii

Alcalinitatea permanentă (p) se determină prin titrarea cu HCl 01n icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82) cacircnd au loc reacţiile

Pentru efectuarea probei se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un vas conic peste care se adaugă 2 picături de fenolftaleină Dacă nu apare coloraţia roz alcalinitatea permanentă este zero Icircn cazul apariţiei coloraţiei roz proba se titrează cu HCl 01n pacircnă la incolor Alcalinitatea permanentă se exprimă icircn ml HCl 01ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=VfIcircn care

V- ml HCl 01n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei HCl 01n

Alcalinitatea totală (m) se detrmină prin titrare cu HCl 01n icircn prezenţa metiloranjului (pH=44) cacircnd au loc pe lacircngă reacţiile

şi reacţia

18

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 2-3 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 01n pacircnă cacircnd culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu Alcalinitatea totală se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=Vf

Determinarea acidităţii

Pentru determinarea acidităţii totale se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic şi se titrează cu soluţie de NaOH 01n icircn prezenţa a 2 picături de fenolftaleină pacircnă la apariţia coloraţiei roz persistente Aciditatea totală se exprimă icircn ml NaOH ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml NaOH ndm3=VfIcircn care

V- volumul de NaOH 01n folosit la titrare f- factorul soluţiei NaOH 01n

Dacă apa are pH-ul mai mare de 45 aciditatea reală este zero Icircn caz contrar se iau 100 ml apă de analizat se adaugă 2-3 picături de metil oranj şi se titrează cu NaOH 01n pacircnă ce coloraţia galben-portocaliu virează spre galben-citriu Aciditatea reală se calculează conform relaţiei

ml NaOH ndm3=Vf

Duritatea

Ionii de calciu şi de magneziu cu proprietatea de a complexa cu sarea de sodiu a acidului etilen-diamintetraacetic Sfacircrşitul reacţiei este marcat de indicatori specifici cum ar fi negru de erioorom Pentru a determina duritatea totală se iau 100 ml apă de analizat intr-un vas conic Se adaugă 2 ml soluţie tampon pentru a obţine pH-ul 10 şi 01 g indicator erioocrom apoi se titrează cu complexom III pacircnă ce culoarea virează de la roşu ca vacircnul la albastru net

Icircn care

V- volumul de complexon III 001n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon v- volumul de apă de analizat ml

Pentru a determina duritatea temporară se foloseşte alcalinitatea totală m Dacă alcalinitatea permanentă nu este zerose va utiliza diferenţa m-p dintre volumele de HCl 01n cu care s-au efectuat ele două titrări

Unde

19

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

V- volumul de HCl 01n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei HCl 01n v- volumul de apă de analizat luat ml

Duritatea permanentă se calculează cu relaţia

dp=dT-dt

Calciu şi magneziu

Calciu se determină priin titrare cu complexon III la pH =12-13 icircn prezenţă de murexid valoarea de pH la care magneziu este precipitat sub formă de Mg(OH)2

Se iau 100 ml apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 4 ml soluţie tampon şi 01 mg murexid Se titrează cu complexon III pacircnă ce virează de la roz la violaceu

Relaţiile de calcul sunt

Icircn care

V1- volumul de complexon III folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon III v- volumul de apă de analizat luat icircn lucru ml V- volumul de complexon III folosit la determinarea dT ml

Se repetă fiecare determinare de două ori făcacircndu-se media iar rezultatele se trec icircn următorul tabel

Determinarea UM Proba 1 Proba 2 Media

pHalcalinitate totală m

aciditate totalăaciditate reală

dt

dp

dT

Ca2+

Mg2+

20

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA BIOXIDULUI DE CARBON OXIGENULUI ŞI SUBSTANŢELOR OXIDABILE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite deosebit de restracircnse

Principalele proprietăţi ale apelor industriale

Bioxidul de carbon

Bioxidul de carbon se găseşte frecvent icircn apă sub formă de carbonaţi (complet legaţi) bicarbonaţi (semilegat) şi mai rar sub formă de bioxid de carbon liber Icircntre forma liberă şi sărurile acidului carbonic se stabileşte următorul echilibru

Existenţa uneia sau alteia dintre formulele de mai sus este icircn funcţie de pH-ul apei

la pH =lt 40 CO2-ul este prezent numai sub formă de CO2 liberla pH = 84 CO2-ul există numai sub formă de bicarbonaţila pH gt=105 CO2-ul se găseşte numai sub formă de carbonaţi

Expresia constantei de echilibru pentru ecuaţia

este dată de relaţia

21

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Deoarece concentraţia apei şi a carbonatului se consideră constante şi

Relaţia devine

Din relaţia de mai sus rezultă că pentru menţinerea bicarbonaţilor icircn soluţie este necesară o anumită cantitate de bioxid de carbon liber denumit ndashbioxid de carbon aferent-- iar cantitatea de bioxid de carbon ce depăşeşte această limită reprezintă ndashbioxidul de carbon agresivmdashcapabil de a dizolva noi cantităţi de carbonaţi tercacircndu-i sub formă de bicarbonaţi solubili La scăderea cantităţii bioxid de carbon sub limita necesară menţinerii bicarbonaţilor icircn soluţie are loc precipitarea unei cantităţi corespunzătoarede carbonaţi Icircntre diferite forme de bioxid de carbon avem următoarea relaţie

Bioxidul de carbon liber nu dăunează calităţii apei potabile din contră icirci conferă un gust plăcut de prospeţime Bioxidul de carbon afresiv poate face apa nepotabilă datorită faprului că poate dizolva anumite metale toxice Icircn apa de alimentare a cazanelor CO2 liber trebuie să lipsească deoarece produce o puternică coroziune

Oxigenul

Icircn apele meteoritice şi icircn cele freatice concentraţia oxigenului dizolvat este aproape de limita de solubilitate determinată de presiunea parţială şi temperatură Apele subterane de mare adacircncime conţin foarte puţin oxigen dizolvat dtorită reacţiilor chimice Icircn apele de suprafaţă concentraţia oxigenului depinde şi de numeroasele procese fizice chimice şi biologice ale ciclului vieţii acvatice Ca urmare a proceselor de degradare aerobă poate apărea un deficit de oxigen care poate provoca dispariţia completă a vieţii aerobe Deficitul de oxigen este diferenţa dintre cantitatea de oxigen care saturează apa la presiunea şi temperatura dată şi conţinutul real Există o corelaţie directă icircntre oxigenul dizolvat şi concentraţia materiilor organice de apă Prezenţa oxigenului favorizează deferizarea şi demanganizarea apei formarea stratului de protecţie icircn reţeaua de distribuţie şi tot odată conferă gust de prospeţime apei potabile Icircn apa de alimentare a cazanelor oxigenul este nedorit fiind un factor activ de coroziune

Substanţe organice

Conţinutul de substanţe organice defineşte gradul de impurificare organică care se poate exprima icircn diferite moduri Oxidabilitatea chimică sau consumul chimic de oxigen (CCO) reprezintă cantitatea de oxigen echivalentă cu consumul de oxidant (KMnO4 K2Cr2O7) format la mineralizarea substanţelor organice dintr-un dm3 de apă Metoda este uzual folosită dar prezintă inconvenientul că nu indică icircntreg conţinutul de materii organice ci doar pe cele oxidabile icircn condiţiile determinării tot odată fiind afectată de erori datorită prezenţei substanţelor anorganice uşor oxidabile

Consumul biochimic de oxigen CBO5 reprezintă cantitatea de oxige necesară pentru mineralizarea biochimică a substanţelororganice dintr-un dm3 de apă la temperatura de 20o C

Partea experimentală

22

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Determinarea bioxidului de carbon din apă

Determinarea bioxidului de carbon liber

Aparatură şi materiale necesare

Vase Erlenmeyer Biurete Soluţie HCl 005n Soluţie NaOH 005n Fenolftaleină Tartrat de sodiu şi de potasiu 50 Carbonat de calciu Amestec alcalin de iodură şi azidă Amidon soluţie 05 Acid sulfuric 1 3 Tiosulfat de sodiu 0025n Sulfat manganos 50 Sticle cu dop ermetic Soluţie KMnO4 001n Soluţie H2C2O4 001n

Mod de lucru

Metoda se bazează pe transformarea bioxidului de carbon liber din apă icircn bicarbonat folosind o soluţie de hidroxid de sodiu şi apoi titrarea excesului de hidroxid cu acid clorhidric icircn prezenţă de fenolftaleină

Detreminarea orientativă- se iau cacircţiva ml de apă de analizat şi se introduc icircntr-o capsulă de porţelan apoi se adaugă două picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz nu este prezent CO2 liber Icircn cazul cacircnd nu apare coloraţia roz se procedează astfel icircntr-un pahar Erlenmeyer se introduc 200 ml apă e analizat peste care se mai adaugă 10 ml soluţie de NaOH 005n 2 ml tartrat de sodiu şi potasiu şi două picături de fenolftaleină Icircn cazul icircn care nu a aparut o coloraţie roz se vor mai adăuga icircncă 10 ml NaOH 005n Volumul de soluţie de NaOH se va măsura cu precizie Soluţia rezultată se va titra cu HCl 005 pacircnă la decolorare Conţinutul de CO2 liber se va calcula cu relaţia

Unde

V ndashml NaOH 005n adăugaţi f ndash factorul soluţiei de NaOH 005nV`- ml soluţie HCl 005n folosiţi la titrare f `- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon total legat

23

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Metoda se bazează pe neutralizarea carbonaţilorprezenţi icircn apă prin titrare cu un acid mineral icircn prezenţa fenolftaleinei

Icircntr-un flacon Erlenmeyer se introduc 100 ml apă de analizat două picături de fenolftaleină ş se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea roşie virează icircn roz slab Conţinutul de CO2 legat se calculează cu relaţia

Unde

V- ml HCl 005n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon semilegat

Metoda se bazează pe neutralizarea bicarbonaţilor din apă cu un acid mineral icircn prezenţa metiloranjului ca indicator Se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un flacon Erlenmeyer peste care se adaugă 2 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Aplicacircd corecţia pentru CO2 legat avem

Unde

V`- ml HCl 005n folosiţi la titrareV ndash ml HCl 005n folosiţi la determinarea CO2 legat f- factorul soluţiei HCl 005n

Deteminarea bioxidului de carbon agresiv

Bioxidul de carbon agresiv are proprietatea de a transforma carbonatul de calciu icircn bicarbonat care se determină prin titrare cu acid clorhidric

Se iau doua flacoane Erlenmeyer cu dop rodat şi se introduce icircn fiecare aceeaş cantitate de apă de analizat Icircntr-unul din vase se introduc 3-5 g CaCO3 pro analiză fin pulverizat şi se agită după care se lasă icircn repaus minimum 24 ore agitacircnd din cacircnd icircn cacircnd

Din ambele flacoane se iau din lichidul supernatant cacircte 100 ml şi se introduc icircn alte două flacoane Se titrează fiecare probă cu HCl 005n icircn prezenţa a două picături de metiloranj pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Unde

V- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei icircn care s-a adăugat carbonat de calciu

24

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Vl- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei fără carbonat de calciu f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea oxigenului

Oxigenul dizolvat icircn apă oxidează hidroxidul manganos care icircn mediu acid scoate iodul din iodura de potasiu icircn cantitate echivalentă cu oxigenul dizolvat icircn apă şi se titrează cu tiosulfat de sodiu

Apa se recoltează icircn sticle icircnchise cu grijă ca să nu se aereze icircn timpul manipulărilor Sticla se umple complet se introduc 2 ml soluţie de sulfat manganos şi 2 ml amestec alcalin de iodură-azidă Se pune dopul şi se agită conţinutul flaconului Icircn prezenţa oxigenului se formează un precipitat brun-roşcat iar icircn absenţa acestuia precipitatul rămacircne alb După depunerea completă a precipitatului se elimină cu atenţie cca 10 ml din lichidul supernatant şi se adaugă 5 ml H2SO4 1 3

Se pune dopul şi se amestecă bine picircnă ce precipitatu se dizolvă complet Se transversează conţinutul cantitativ icircntr-un flacon Erlenmeyer şi se titrează cu tiosulfat 0025n pacircnă se obţine o coloraţie galbenă apoi se adaugă 1 ml amidon şi se continuă titrarea pacircnă la decolorarea completă a culorii albastre a amidonului

Unde

V- ml soluţie de tiosulfat folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de tiosulfat de sodiu 0025nVl- cantitatea de apă de analizat recoltată ml

Determinarea substanţelor oxidabile din apă (metoda cu permanganat)

Permanganatul de potasiu oxidează substanţele organice din apă icircn mediu acid şi la cald iar permanganatul rămas icircn exces se determină cu acid oxalic

Se introduc 100 ml apă de analizat icircntr-un flacon Erlenmeyer pregătit icircn prealabil fără urme de substanţe organice peste care se adaugă 5 ml H2SO4 13 şi 10 ml permanganat de potasiu exact măsurat Se fierbe pe sită exact 10 min din momentul cacircnd icircncepe fierberea Se icircndepărtează vasul de pe sită şi se adaugă icircn soluţia fierbinte 10 ml acid oxalic exact măsurat Soluţia decolorată se titrează cu permanganat de potasiu pacircnă la apariţia unei coloraţii slab rozpersistente

25

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn care

V- ml KMnO4 001n adăugaţi iniţial icircn probăVl- ml KMnO4 001n folosiţi la titrarea probei fl- factorul soluţiei de KMnO4 001nV2-ml H2C2O4 001n adăugaţi icircn probă pentru decolorare f2-factorul soluţiei de apă de analizat luată icircn lucru ml

Pentru fiecare probă se fac cacircte două determinăriRezultatele obţinute se vor trece icircn următorul tabel

Parametru de analizat UM Proba 1 Proba 2 Media CO2 totalCO2 legatCO2 semilegatCO2 agresivO2

oxidabilitatea

26

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA TENDINŢEI DE AUTOIcircNCĂLZIRE A CĂRBUNILOR

Consideraţii teoretice

Industria extractivă se caracterizează prin condiţii specifice de lucru condiţii impuse atacirct de particularităţile naturale cacirct şi de caracterul procesului de producţie Aceste necesită o serie de măsuri speciale care să nu ducă la periclitarea vieţii lucrătorilor prin accidente sau icircmbolnăviri de factură profesională

Asupra modului icircn care se produce autoaprinderea cărbunilor s-au emis mai multe ipoteze care pot fi icircnglobate icircn următoarele teorii

Teoria oxidării piritei Teoria oxidării cărbunelui considerată icircn prezent cea mai importantă Teoria fenolică Teoria bacteriană

Cărbunii icircn contact cu atmosfera vor absorbi oxigen fapt care poate duce prin oxidare la aprinderea autmată a lor

Pentru a preveni apariţia focurilor endogene este necesar să se determine tendinţa de autoicircncălzire a cărbunilor icircn scopul clasificării straturilor din acest punct de vedere

Cercetătorii polonezi făcacircnd mai multe icircncercări cu probe de cărbune din diferite mine au demonstrat că reprezentarea grafică a modului icircn care decurge reacţia sistemului (perhidro-cărbune) are alură diferenţială pentru cărbunii cu tendinţă de autoicircncăzire şi pentru cei fără tendinţă de autoicircncălzire

Partea experimentală

Materiale necesare

Probe de cărbune de granulaţii specificate icircn referat Termometru Eprubete Apă distilată Perhidrol 20

Modul de lucru

Se cacircntăresc 3 g cărbune de granulaii diferite -0250 -0315 -04 şi +05 mm care se amestecă cu 2 cm3 de apă distilată după care se notează temperatura iniţială

Peste cărbunele astfel amestecat se toarnă 9 cm3 perhidrol 20 Se citeşte temperatura icircn fiecare minut pacircnă la atingerea temperaturii de 50oC După depăşirea temperaturii de 50oC se notează timpul corespunzător creşterii temperaturii din 10 icircn 10 grade iar rezultatele se trec icircntr-un tabel de forma tabelului de mai jos

Tipul cărbunelui Granulaţia(mm)

Temperatura(oC)

Timpul(minute)

Observaţii

27

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

12345

Cu datele obţinute se constituie diagrama de variaţie a temperaturii icircn funcşie de timp care este caracteristică fiecărui strat de cărbune icircn parte

Se execută cel puţin două determinări cu acelaş fel de cărbune iar dacă rezultatele diferă cu mai mult de 10 se efectuează o nouă determinare

Ca măsură a gradului de pregătire a cărbunelui pentru autoicircncălzire se admite viteza medie de creştere a temperaturii (Vr) la timpul (t) icircn care s-a obţinut temperatura maximă

(oCmin)

Aceste date obţinute vor trece icircn tabelul următor

Tipul cărbunelui Tipul de reacţie tr(min)

Temperatura (oC) Vr

(oCmin)

Iniţială Maximă

Variaţia de

temperatură12345

Se compară curbele obţinute cu curbele din literatură şi se trag concluzii asupra tendinţei de autoicircncălzire a cărbunilor

28

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ DEPLASAREA ECHILIBRULUICHIMIC ŞI VITEZA DE REACŢIE

Consideraţii teoretice

Legea acţiunii maselor

Pentru reacţia aA +bB cC + dD la echilibrul celor două viteze de reacţie sunt egale

v1 = k1 [A]a [B]b

v2 = k2 [C]c [D]d v1= v2 = = Ke

= (c + d) ndash (a + b) ndash variaţia numărului de moli

Kp = Kc (RT)∆n = Kk (p)∆n

Relaţia Kc = reprezintă legea acţiunii maselor

Guldeberg şi Waage au stability că raportul dintre produsul concentraţiilor produşilor de reacţie la puteri egale cu coeficienţii lor stoechimetrici şi produsul concentraţiilor reactanţilor la puteri numeric egale cu coeficienţii lor stoechiometrici este constantă numită constantă de echilibru Kc

Deplasarea echilibrului chimic se face icircn conformitate cu principiul lui Le Chacirctelier Conform acestui principiu dacă un system aflat ăn echilibru chimic suferă o constacircngere echilibrul se deplasează icircn sensul diminuării constracircngerii

Factorii care influenţează deplasarea echilibrului chimic sunt temperature presiunea şi concentraţia

Influenţa temperaturii

Creşterea temperaturii unui sistem icircn echilibru (la p = constant) favorizează reacţia ce consumă caldură (endotermă) şi defavorizează reacţia ce se produce cu degajare de căldură (exotermă) Reacţiile reversibiledacă sunt endoterme icircntr-un senssunt exoterme icircn sensul invers

Ex 2 CO + O2 2 CO2

Influenţa presiunii

Este caracteristică reacţiilor de echilibru icircn faza gazoasă care se produc cu variaţie de volum Creşterea presiunii (la t0 C = constant) determină deplasarea echilibrului icircn sensul concentraţiei de volum echivalent cu micşorarea numărului de moli

29

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Ex N2 + 3 H2 2 NH3

Influenţa concentraţiei

Modificarea concentraţiei unuia din componenţii amestecului de reacţieva determina desfăşurarea reacţiei chimice icircn sensul care se consumă substanţa adăugată

Icircn lucrarea de faţă se va urmării deplasarea echilibrului chimic icircn funcţie de concentraţie Se va studia icircn mediu omogen lichidul reacţia dintre FeCl3 (clorură ferică) şi NH4SCH (sulfocianură de amoniu) cu formarea de Fe(SCN)3 (sulfocianură ferică) şi NH4Cl (clorură de amoniu)

FeCl3 + 3NH4SCN Fe(SCN)3+ 3NH4CL

Kc=

Calitativ se va observa deplasarea echilibrului chimic prin compararea culorilor diferitelor probe icircn care sa variat pe racircnd concentraţia uneia din substanţele iniţiale sau finale Culoarea FeCl3 icircn soluţie este galben-roşcată a Fe(SCN)3 este roşu intens iar NH4SCN şi NH4Cl sunt incolore

Materiale necesare

Pahar Berzelius Eprubete Soluţii de FeCl3 şi NH4SCN icircn sticlă picurătoare NH4Cl Spatulă Pipetă

Modul de lucru

Icircn paharul Berzelius se pun circa 100 ml apă şi se adaugă 10-11 picături de soluţie FeCl3 şi 10-12 picături NH4SCN Din soluţia obţinută se toarnă volume egale icircn 4 eprubete astfel

Icircn eprubeta 1 se adaugă 4-5 picături de soluţie FeCl3

Icircn eprubeta 2 se adaugă 4-5 picături de sol NH4SCN Icircn eprubeta 3 se pune un vacircrf de spatulă de NH4Cl şi se agită pacircnă la dizolvare Eprubeta 4 serveşte drept etalon de culoare

Se compară culorile obţinute cu culoarea soluţiei din eprubeta etalon şi schimbările de culoare se explică icircn funcţie de modul icircn care s-a produs deplasarea echilibrului chimic

Să se tragă concluziile pentru sensul icircn care s-a deplasat echilibrul chimic icircn cele 3 eprubete

Factorii care influenţează viteza de reacţieConsideraţii teoretice

30

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cursul unei reacţii chimice cantităţile de reactanţi descresc continuu iar cantităţile de produşi cresc continuu

Se numeşte viteza de reacţie - variaţia concentraţiei reactanţilor sau produşilor de reacţie icircn unitatea de timp

v = - CR ndash concentraţia reactanţilor

v = + CP ndash concentraţia produşilor de reacţie

Principalii factori care influenţează viteza de reacţie sunt temperatura concentraţia suprafaţa de contact adaosul unor substanţe care măresc viteza de reacţie (catalizatori) sau pentru a o micşora (inhibitori) Urmărind desfăşurarea icircn timp a reacţiilor chimice CINETICA CHIMICĂ studiază viteza de reacţie influenţa diferiţilor factori asupra vitezei precum şi totalitatea proceselor elementare ce intervin icircn timpul transformaărilor chimice deci elucidarea mecanismului de reacţie

Icircn lucrarea de faţă se va urmării cum influenţează viteza de reacţie concentraţia şi temperatura

Influenţa concentraţiei

Studiile experimentale referitoare la influenţa concentraţiei asupra vitezei de reacţie au dus la determinarea ecuaţiei de viteză

v = kn [A]na [B]nb

pentru o reacţie de forma aA + bB produşikn ndash constantă de vitezăna şi nb ndash ordinele parţiale de reacţie (pentru reacţii mai simple)na = a şi nb = bm = na + nb ndash ordinul global de reacţie

Pentru cazul general se poate scrie

- = kn cn

Influenţa temperaturii

Este exprimată de relaţia lui Arrhenius

k = A

undeA ndash factor preexponenţial cu aceleaşi dimensiuni ca şi kEa ndash energie de acţionareR ndash 8314 JmolK

Din forma logaritmică a expresiei relaţiei lui Arrhenius

31

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

1n k = 1n A -

Se poate determina grafic 1n k = f( ) valoarea lui Ea = tgβ R sau analitic utilizacircnd valorile lui k la

două temperaturi diferite

Ea =

Materiale necesare

Soluţie Na2S2O3 (tiosulfat de sodiu) Soluţie H2SO4 Eprubete Termometru Pehar Berzelius Trepied Sită azbest Bec de gaz Pipetă

Modul de lucru

Studiul variaţiei vitezei de reacţie icircn funcţie de concentraţie se poate face prin exemplul reacţiei dintre tiosulfatul de sodiu şi acidul sulfuric

Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 = H2S2O3 (acid tiosulfuric)

Acidul tiosulfuric este instabil şi se descompune astfel

H2S2O3 rarr S + H2SO3 (acid sulfuros)

Pentru executarea experienţei trebuie să preparăm 4 soluţii de concentraţii diferite de tiosulfat de sodiu Icircn prima eprubetă turnăm 12 cm3 din soluţia iniţială de Na2S2O3 icircn a doua 9 cm3 soluţie iniţială şi 3 cm3 apă iar icircn a treia 6 cm3 Na2S2O3 şi 6 cm3 apă şi icircn ultima 3 cm3 soluţie iniţială şi 9 cm3 apă

Adăugăm 3 cm3 soluţie H2SO4 peste prima eprubetă şi agităm puternic Cu ajutorul unui ceas cronometrăm timpul pacircnă ce soluţia devine opalescentă Se procedează la fel şi cu celelalte eprubete Se notează timpii Din valorile timpilor se va deduce cum variază viteza de reacţie icircn funcţie de concentraţie

Pentru influenţa temperaturii asupra vitezei de reacţie se va utiliza tot exemplul anterior Pentru temperatura camerei se vor folosii valorile timpilor obţinuţi la exemplul anterior Se repetă experienţele dar de data aceasta icircnainte de a turna acidul sulfuric peste soluţia de Na2S2O3 se vor icircncălzii atăt soluţia de Na2S2O3 cacirct şi soluţia de acid sulfuric icircn eprubete separate introducacircndu-le icircntr-un pahar Berzelius cu apă

Paharul cu apă şi cu perechile de eprubete vor fi icircncălzite la temperaturile de 25o şi 35o C După atingerea temperaturilor respective soluţiile se amestecă turnacircnd acidul sulfuric peste tiosulfatul de sodiu Se agită şi se cronometrează timpul necesar apariţiei opalescenţei

Din valorile timpilor obţinuţi se va concluziona cum variaz viteza de reacţie cu temperaturaRezultatele obţinute se vor trece sub formă de tabel

32

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Factorul care influenţează viteza de

reacţieTimpul 1 Timpul 2 Timpul 3 Timpul 4

Concentraţia

Temperatura

C1

C2

C3

C4

DETEMINAREA TENSIUNII ELECTROMOTOARE A PILELOR ELECTRICE

33

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Consideraţii teoretice

Pila galvanică sau elementul galvanic este un dispozitiv in care pentru obţinerea energiei electrice se produce o reacţie de oxido-reducere

Cea mai simplă pilă galvanică este alcătuită din doi electrozi respectiv din doi conductori metalici introduşi icircn soluţii de electrolit Electrozii sunt uniţi icircn circuit exterior printr-un conductor electronic iar soluţiile de electrolit sunt separate printr-o diafragmă poroasă sau printr-o punte electrolitică

Icircn pilele galvanice la anod se produce o reacţie de oxidare iar la catod are loc o reacţie de reducere

Variaţia energiei libere ∆G a reacţiei de oxido-reducere dintr-o pilă galvanică reversibilă este egală cu lucrul electric maxim efectuat de pilă

Lucrul electric maxim reprezintă produsul dintre cantitatea de electricitate ce trece prin pila galvanică (zF) şi tensiunea electromotoare E a pilei galvanice (tem)

∆G=-z F E

Tensiunea electromotoare a unei pile galvanice este dată de suma algebrică a potenţialelor de electroni

E=ε+ + ε-

Undeε+ -este potenţial de electrod al actoduluiε- -este potenţia de electrod al anodului

Ţinacircnd seama de expresia matematică a potenţialului de electrică

ε = εo +

relaţia E=ε+ + ε- devine

E=

Unde şi -sunt potenţialele standard ale catodului şi anodului

R ndashconstanta universală a gazelor (83166 Jmolgrad sau 198 calmolgrad)T ndashtemperatura absolută icircn grade KelvinF ndashnumărul lui Faraday (96500 C)a+ a- -activitatea ionilor reduşi şi respectiv oxidaţi

Ecuaţia E= arată relaţia dintre tensiunea electromotoare potenţialul de

electrod şi activităţile ionilor de metal din soluţiile de electrolitIcircn această lucrare se va urmări dependenţa tem a pilei Daniell de concentrţia soluţiilor de

electrolit dependenţa redată de ecuaţia E=

Pila Daniell se compune dintr-o bară de zinc cufundată icircntr-o soluţie de ZnSO4 şi o bară de cupru introdusă icircntr-o soluţie de CuSO4 şi are ca punte electrolitică o soluţie de KCl saturată

34

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Această pilă se reprezintă prin lanţul electrochimic (-) ZnZnSO4 CuSO4Cu (+) Icircn pila Daniell la electrozi au loc următoarele reacţii de oxido-reducere

Anod(-) Znrarr Zn2+ + 2e-

Catod(+) Cu2+ + 2e-rarr Cu

Ecuaţia reacţiei totale care generează curent electric icircn pila Daniell este

Zn+Cu2+harrZn2++Cu

Tensiunea electromotoare a pilei Daniell se deduce din relaţia de mai sus

E=

Pentru a urmări dependenţa tensiunii electromotoare de concentraţiile soluţiilor de electrolit se alcătuiesc elemente Daniell folosind soluţii de CuSO4 şi ZnSO4 de concentraţii diferite Valorile obţinute experimental se compară cu cele calculate cu ajutorul ecuaţiei de mai sus

Partea experimentalăMateriale şi aparatură necesară

Pilă galvanică Daniell Voltmetru electronic sau montaj de opoziţie (Poggehdorff) Electrozi de Cu şi Zn Pahar Berzelius Pipete de 10 ml Balon cotat de 100 ml Soluţii de ZnSO4 şi CuSO4 de concentraţii diferite Soluţie saturată KCl Element Weston

Mod de lucru

Pentru determinarea tem se poate folosi montajul cu voltmetru electronic sau montajul de opoziţie

35

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 7: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

I PREPARAREA UNOR SOLUŢII DE DIFERITE CONCENTRAŢIIII STABILIREA TITRULUI ŞI FACTORULUI SOLUŢIILOR

I Prepararea unor soluţii de diferite concentraţii

Consideraţii teoretice

Soluţiile sunt amestecuri omogene formate din două sau mai multe substaţe ale căror proprietăţi variază cu raportul dintre componente

Icircn orice soluţie se disting două componente principale substanţa dizolvată numită solvat şi substanţa icircn masa icircn care este dispersată uniform solvatu numit solvent

Raportul dintre cantitatea de solvat şi solvent exprimă concentraţia soluţiei Concentraţia soluţiilor reprezintă cantitatea de substanţă dizolvată intr-o anumită cantitate de soluţie sau dizolvant

Concentraţia soluţiilor se poate exprima astfel

Concentraţie procentuală ldquordquo ndash reprezintă cantitatea de substanţă exprimată in grame conţinută icircn 100 grame soluţie

Concentraţia normală ldquonrdquo ndashreprezintă numărul de echivalenţi gram de substanţă dizolvată intr-un litru de soluţie

Concentraţia molară bdquomrdquo ndash reprezintă numărul de moli de substanţă dizolvată icircntr-un litru de soluţie

Concentraţia molală ndash reprezintă numărul de moli de substanţă dizolvată icircn 1000 g dizolvant

7

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Partea experimentală

1 Prepararea unor soluţii a căror concentraţii se exprimă procentual - 5 şi 10

Materiale necesare

Sare solidă NaCl şi KCl Soluţie HCl concentrat 37 d=119 Balanţă farmaceutică Cilindru gradat Pahare Berzelius 300ml

Mod de lucru

Se calculează cantitatea de NaCl solidă necesară pentru 200g soluţie 5 şi se cacircntăreşte cu balanţa farmaceutică

100 g sol NaClC g NaCl200 g sol NaCl x g NaCl

g NaCl

Se pune cantitatea de NaCl cacircntărită icircntr-un pahar Berzelius şi se adaugă cantitatea de apă necesară (190 ml) măsurată cu cilindru gradat

Volumul de soluţie HCl concentrate se măsoară cu ajutorul unui cilindru gradat şi se completează cu apă distilata pana la 50 ml

Prepararea unor soluţii normale şi molare de 01 n 01 n 01 n

Materiale necesare

pa concentrat 96 d = 184 pa Baloane cotate pisetă Sticlă ceas pacirclnii Pipete gradate

Mod de lucru

Se calculează echivalentul hidroxidului de potasiu apoi cantitatea necesară pentru prepararea a 250 ml soluţie 01 n

8

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Pentru 250 ml soluţie vor fi necesare g KOH pa Se cacircntăreşte pe o sticlă de ceas

cantitatea calculată şi se introduce icircntu-un balon cotat de 250 ml Se completează cu apă distilată pacircnă la semnagitacircnd pentru dizolvare

Pentru prepararea soluţiei de 01 n se calculează cantitatea de 96 necesară Pentru 250 ml soluţie 01 n trebuie 01 ml g adică 01 98 4 = 245 25 g

Din tabel avem pentru

96 icircn 1000 g soluţie1765 g x25 g

g sol conc 96

Ceea ce icircn volum reprezintă

ml conc 96

Se adaugă icircn balonul cotat mai icircntacirci puţină apă distilată şi apoi se adaugă volumul de acid sulfuric concentrat rezultat din calcul şi măsurat cu ajutorul unui cilindru gradat Se agită cu grijă şi se comletează cu apă distilată pacircnă la semnul balonului cotat

Acidul oxalic este substanţă titrimetrică care permite prepararea unei soluţii etalon cu ajutorul căruia determinăm titrul soluţiilor aproximative de bază

Prepararea soluţiei se face prin cacircntarire la balanţa analitică a cantităţii necesare pentru 250 ml

soluţie 01 n

Cantitatea necesară pentru volumul propus va fi

Substanţa cacircntărită pe o sticlă de ceas se aduce cantitativ icircn balonul cotat cu 250ml prin spălarea sticlei de ceas cu apă distilată din pisetă Se completează conţinutul balonului cotat la semn cu apă distilată

II Stabilirea titrului şi factorului soluţiilor

Consideraţii teoretice

9

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Soluţiile obţinute dintr-o probă cacircntărită de substanţe pot fii soluţii etalon sau soluţii aproximativeSoluţiile etalon sunt acelea pentru a căror preparare se folosesc substanţe foarte pure şi

nealterabile Concentraţia lor corespunde exact valorii teoretice calculate (acid oxalic dicarbonat de potasiu etc) in cazul soluţiilor aproximative (baze acizi etc) concentraţia se determină experimental prin titrul soluţiei T care reprezintă cantitatea icircn grame de substanţa conţinută icircntr-un milimetru de soluţie Numărul care arată de cacircte ori o soluţie este mai concentrată sau mai diluată decacirct soluţia de concentraţie exactă se numeşte factor Se notează cu F Factorul se calculează cu raportul

Stabilirea concentraţiei exacte a unei soluţii se face prin determinarea volumului de reactiv consumat de substanţa analizată intr-o reacţie chimică dată Reactivul are o concentraţie cunoscută şi se adaugă icircn cantitatea strict necesară stabilită pe baza ecuaţiei chimice Importantă este stabilirea punctului de echvalenţă care marchează sfacircşitul reacţiei Icircn acest scop se folosesc indicatori substanţe care icircşi schimbă brusc culoarea la adăugarea unui exces mic de reactiv Concentraţia se exprimă prin titru respectiv prin facorul soluţiei

Partea experimentalăDeterminarea concentraţiei unei soluţii aproximative de KOH 01 n

Materiale necesare

Soluţie Soluţie 01 n Indicator ndashfenolftaleină Biurete si stativ cu cleme Pahar Erlenmayer

Mod de lucruPentru determinarea titrului şi factorului soluţiei 01 n se foloseşte ca reactiv o soluţie de

acid oxalic 01 n Se umple o biuretă cu soluţie de acid oxalic şi alta cu soluţie de hidroxid de potasiu Se ia o probă de 20 ml acid aoxalic icircntr-un pahar Erlenmayerse diluează cu apă şi se icircncălzeşte la 70-800 C pentru icircndepărtarea CO2 Se adaugă 2-3 picături de fenolftaleină şi se titrează cu KOH 01 n pacircnă la apariţia unei coloraţii slabe Se execută două probe

Calculul titrului şi factorului

Ecuaţia chimică dupa care se desfăşoară titrarea este

Notăm (echivalentul gram al acidului oxalic

(echivalentul gram al hidroxidului de K)

vol de acid oxalic luat icircn analiză ml

volde hidroxid de K folosit la titrare ml

10

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

- titrul soluţiei de acid oxalic (00063033 gml)

titrul soluţiei de hidroxid de K

Factorul soluţiei

Rezultatul va fi media aritmetică a celor două determinăriObservaţie titrul teoretic al soluţiei de KOH 01 n este 00056 gml

ANALIZA UNOR PARAMETRII FIZICO-CHIMICI AI APELOR REZIDUALE DIN INDUSTRIA MINIERĂ CARBONIFERĂ

Consideraţii teoretice

Apele uzate (reziduale) sunt apele cărora prin utilizare li s-au modificat calităţile chimice biologice sau fizice inclusiv temperatura sau radioactivitatea ape de precipitaţii sau din alte sursecare fără a fi făcut obiectul unei folosiri s-au icircncărcat cu substanţe străine provenite de la activităţile sociale sau economice ape de mină şi de zăcămacircnt orice alte ape care au făcut obiectul unei folosiri anterioare

Industria minieră foloseşte şi restituie cantităţi relativ mari de apă din procesul tehnologiei de extracţie şi preparare al cărbunelui Staţiile de cărbune icircn majoritatea bazinelor carbonifere prezintă intercalaţii de argilă şi marnă care prin tăiere mecanizată sunt antrenate icircn producţia de cărbune Principalul impurificator al apelor de mină icircl constituie suspensiile argiloase rezultate din procesul de exploatare Icircn cazul apelor reziduale provenite de la preparaţiile de cărbune principalul impurificator icircl constituie tot suspensiile dar in acestă situaţie sunt prezente şi particule de cărbune De asemenea apele de la preparaţiile de cărbune mai conţin şi motorină şi spumanţi proveniţi de instalaţiile de flotaţie

Principalele caracteristici ale apelor de mină şi ale celor de la preparaţii sun prezentate icircn tabel cu valorile maxime admise de normele icircn vigoare pentru deversarea icircn emisar

11

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Caracteristici UM Ape de preparaţie Ape de minăSuspensiiConţinut de cenuşăpHCO2

SăruriSO4

2-

ClCaHgSlDuritate totală

mgl-

mglmglmglmglmglmglmglgrade

40000-5500067-706-6520-70

120-200UrmeUrme20-305-151-4-

125-18000-

69-75400-1000

-175-700

7-208-255-604-6

36-67

După cum se observă din tabel modificări importante ale unor parametri chimici nu intervin icircn urma utilizării apelor icircn industria minieră De aceea se impune controlul doar asupra următorilor parametri suspensii conţinut de cenuşă pH aciditate alcalinitate densitate-pentru nămoluri

Turbiditatea sau suspensiile

Turbiditatea sau tulburitatea reprezintă gradul de opacitate imprimat unei ape de substanţele icircn suspensie sau icircn stare coloidală Compuşii care determină turbiditatea sunt de natură diversă şi se găsesc icircn diferite grade de dispersie de la coloizi pacircnă la suspensii gravitaţionale Suspensiile gravitaţionale sunt de natură silicoasă şi se depun repede Suspensiile pămacircntoase şi cele argiloase sunt icircn general icircn stare coloidală Turbiditatea se poate determina prin metode optice situaţie cacircnd se exprimă icircn grade de turbiditate (grade de silice Jakson) Se icircnţelege prin grad de silice turbiditatea unei ape echivalentă turbidităţii date de un conţinut de un mg SiO2dm3 Conform STAS 632361 un grad de turbiditate reprezintă tulbureala produsă de 1 mg

caolin sau pămacircnt de infuzorii icircn suspensie icircntr-un litru de apă distilatăSuspensiile se pot determina gravimetric prin determinarea icircn acest mod a suspensiilor reţinute pe

hacircrtia de filtru

pH aciditate alcalinitate

pH-ul unei ape se exprimă prin concentraţia ionilor de H La deversarea apelor reziduale trebuie avut icircn vedere faptul că pentru desfăşurarea normală a proceselor biologice este necesar un domeniu restracircns de pH cuprins icircntre 65-85 Depăşirea acestor limite duce la distrugerea completă a ciclului biologic

Aciditatea se datoreşte de obicei CO2 liber mai rar acizilor organici şi minerali Dintre acizii organici mai frecvent sunt prezenţi acizii humici

Alcalinitatea se datoreşte icircn special ionilor şi icircn mai mică măsură ionilor şi fosfaţilor

Partea experimentală

Aparatură necesară

Turbidimetru Soluţii etalon turbiditate Cilidru gradat 100ml pipete Pacirclnie hacircrtie de filtru

12

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Balanţă şi etuvă Indicatori pH scală pH Ape reziduale evacuare emisar alimentare staţie epurare

Determinarea suspensiilor totale

Mod de lucru

Determinarea suspensiilor este proba care se efectuează pentru un mare număr de puncte de control icircn instalaţiile de preparare Efectuarea probei se face icircn felul următor se recoltează proba din deversarea conductei parcurgacircnd cu vasul colector icircntreaga şuviţă de lichid pacircnă la umplerea vasului Se va lua icircn lucru proba de la alimentarea staţiei de epurare a apei Din vasul cu proba recoltată din alimentarea staţiei de epurarea apei se iau 100 ml apă pentru determinarea gravimetrică a suspensiilor Formarea acestei probe se face măsuracircnd 100 ml suspensie icircntr-un cilindru gradat de 100 ml sub permanentă agitare O agitare necorespunzătoare duce la eliminarea din proba a particulelor mari care sedimentează rapid viciind astfel determinarea Se filtrează proba pe hacircrtie de filtru cu bandă roşie Se usucă proba icircn etuvă reglată la 1050C pacircnă cacircnd la două cacircntăriri succesive se determină o grutate constantă Se determină suspensiile cu următoarea relaţie

mg suspensiidm3 =

Icircn careA- masa suspensiilor filtrate şi uscate (mg)B- masa hacircrtiei de filtru (mg)V- volumul soluţiei luate icircn lucru (ml)

Determinarea turbidităţii

Determinarea turbidităţii se face determinacircnd icircnălţimea stratului de apă care permite observarea clară a unui reper negru pe fond alb iluminat cu o lumină difuză

Se umple tubul cu apa de analizat şi se priveşte de sus icircn jos pentru a vedea banda neagră de pe disc Icircn cazul cacircnd banda nu este vizibilă se scoate apa din tub prin robinetul lateral pacircnă ce banda devine vizibilă Se citeşte icircnălţimea coloanei de apă Pentru aprecierea turbidităţii icircn grade de silice se va trasa curba de etalonare folosind soluţiile etalon de turbidităţi cunoscute Prin această metodă se va determina turbiditatea probei de la evacuare emisar

Determinarea pH- lui

Determinarea pH-ului se face folosind metoda colorimetrică cu scară de comparare Pentru aceasta se iau 10 ml din apa limpede rezultată icircn urma filtrării probei (evacuare emisar) sau a limpezirii acesteia (rin sedimentare) Peste această probă se intrioduc 06 ml indicator Se agită şi se compară coloraţia obţinută cu ceea a unei scări de etalonare

Determinarea alcalinităţii

Determinarea alcalinităţii se face faţă de fenolftaleină (pH- 82) şi faţă de metiloranj (pH- 44) Alcalinitatea faţă de fenolftaleină constituie alcalinitatea permanentă şi este dată de bazele libere şi de carbonaţii alcalini Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă de analizat şi se adaugă 2 picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz proba se titrează cu o sluţie HCl 01 n pacircnă la incolor Alcalinitatea permanentă se exprimă icircn ml HCL N dm3 şi se calculează cu relaţia

13

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

ml HCl 1N dm3 = V ficircn careV ndash volumul icircn ml de HCl 01 n folosit la titraref - factorul soluţiei de HCl 01 n

Alcalinitatea faţă de metiloranj reprezintă alcalinitatea totală şi este dată de bazele liberecarbonaţi şi bicarbonaţi alcalini Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă de analizat şi se adaugă 3 picături metiloran Se titrează cu HCl 01 n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citric la galben-portocaliu Daă la icircncput are culoarea galben- portocaliu această alcalinitate este egală cu zero Alcalinitatea totală se exprimă icircn ml HCl N dm3 şi se calculează cu relaţia

ml HCl 1N dm3 = V f

Determinarea acidităţii

Determinarea acidităţii se face faţă de fenolftaleină (pH -82) ţi faţă de metilranj (pH ndash 44)Aciditatea faţă de fenolftaleină constituie aciditatea totală şi este dată de bioxidul de carbon Pentru

determinarea ei se iau 100 ml apă se adaugă 2 picături indicator şi se titrează cu o soluţie NaOH 01 n pacircnă la o coloraţie roz Dacă apa a fost roz de la icircnceput atunci aciditatea este egală cu zero Aciditatea totală se exprimă icircn ml soluţie NaOH N dm3 şi se calculează cu relaţia

ml NaOH N dm3 = V f

icircn careV ndash volumul de soluţie NaOH 01 n folosiţi la titrare (ml)f ndash factorul soluţiei NaOH 01 n

Aciditatea faţă de metiloranj reprezintă aciditatea permanentă datorată acizilor minerali Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă şi se adaugă 2-3 picături indicator Dacă apare coloraţie galben-citriu această aciditate este egală cu zero Icircn caz contrar se titrează cu o soluţie NaOH 01 n pacircnă la viraj din galben-portocaliu la galben-citriu Aciditatea permanentă se exprimă icircn ml NaOH N dm3 şi se calculează cu ajutorul relaţiei

ml NaOH N dm3 = V f

Determinarea densităţii

Această determinare este utilizată pentru analiza nămolurilor rezultate icircn urma decantării apelor Pentru determinarea densităţii icircntr-un cilindru gradat cacircntărit icircn prealabil gol se pun 500 ml nămol Se cacircntăreşte cilindrul din nou şi se calculează densitatea cu ajutorul relaţiei

Icircn care

densitatea (gcm3)mi = masa cilindrului gradat gol (g)mf = masa cilindrului gradat cu proba de analizat (g)V = volumul luat icircn probă (ml)

14

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Rezultatele obţinute se trec icircn tabelul de mai jos

Apa de analizat Tipul determinării UM Valoarea Alimentarea staţiei

epurareSuspensii totale

Evacuare emisar turbiditatepHalcalinitate totalăalcalinitate permanentăaciditate totalăaciditate permanentă

Nămol

DETERMINAREA pH-ULUI ACIDITĂŢII ALCALINITĂŢIIŞI DURITĂŢII APELOR INDUSTRIALE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite uneori deosebit de restracircnse

După utilizări apele industriale se icircmpart icircn următoarele categorii

Ape de răcire - sunt folosite la răcirea unor aparate utilaje sau produse Aceste ape trebuie să fie lipsite de suspensii de orice fel lipsită de microorganisme stabilă la depuneri şi să nu prezinte pericol de coroziune

Apă tehnologică - este utilizată direct icircn procesul tehnologic pentru obţinerea diverselor produse şi nu impune condiţii prea severe de puritate decacirct icircn unele situaţii speciale

Apă de spălare - este folosită la spălarea utilajelor a diferitelor piese sau produse Trebuie să fie lipsită de suspensii de compuşi agresivi de uleiuri sau substanţe grase

Apa de alimentare a cazanelor de abur - este apa folosită pentru obţinerea aburului şi impune icircn funcţie de temperatură şi presiunea de lucru a cazanului condiţii din ce icircn ce mai severe de lucru Aceste ape trebuie să fie lipsite de suspensii de duritate de acizi liberi oxigen bioxid de carbon grăsimi şi uleiuri sulfaţi silicaţi etc

15

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Principalele proprietăţi ale apelor industriale pH aciditate alcalinitate

Icircn general alcalinitatea respectiv aciditatea unei soluţii apoase se exprimă prin concentraţia ionilor de hidrogen Icircn apele naturale valoarea pH-ului determină icircn mare măsură procesele biologice şi chimice şi condiţionează tratamentele aplicate apei şi caracterul coroziv al acestora Pentru desfăşurarea normală a proceselor biochimice este necesar un domeniu restracircns de pH cuprins icircntre 65 şi 85 Eficienţa unor operaţii de tratare este icircn funcţie directă de pH (coagulare deferizare demanganizare Apele cu un pH scăzut au o puternică acţiunecorozivă iar cele alcaline spumează intens O apă chimic pură este neutră Icircn apele naturale pH-ul este influenţat de compuşii existenţi Dintre aceştia un rol important il au sistemele tampon Acidul carbonic se disociază conform reacţiei

Unde

Din această relaţie rezultă efectul tampon al unui asemenea sistem potrivit căruia pH-ul variază puţin cu diluţia dar mult cu schimbarea acestui raport Icircn apele reziduale valoarea pH-ului depinde icircnsă şi de conţinutul de CO2 liber Cea mai mare parte a CO2 existent icircn apă este dizolvat fizic Icircntre concentraţia CO2 liber (CO2 aq) şi acidul carbonic există un raport constant Ca urmare variaţia pH-ului se poate exprima prin relaţia

Unde

şi

Aciditatea apelor naturale se datoreşte de obicei CO2-ului liber mai rar acizilor organici şi minerali sau sărurilor acizilor tari cu baze slabe Dintre acizii organici mai frecvent sunt prezenţi acizii humici şi uneori acidul acetic Acizii minerali apar doar accidental Aciditatea datorată acizilor organici şi minerali se numeşte aciditate reală şi se determină icircn prezenţametiloranjului (pH=44) Aciditatea totală include şi aciditatea datorată prezenţei CO2 liber şi se determină icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82) Alcalinitatea totală a apelor naturale se datoreşte bazelor libere ionilor şi se determină icircn prezenţa metiloranjului (pH=44) Practic toată alcalinitatea este dată de bicarbonaţii de calciu şi de magneziu Hidroxidul de sodiu este prezent icircn ape reziduale puternic bazice Alcalinitatea permanentă este dată de bazele libere şi de carbonaţii alcalini şi se determină icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82)

Duritatea

Duritatea este propietatea conferită de către totalitatea sărurilor solubile de calciu şi magneziu Icircn funcţie de anionii implicaţi se deosebesc

16

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Duritate temporară (dt) dată de suma bicarbonaţilor de calciu şi de magneziu La icircncălzire dt se elimină avacircnd loc reacţiile

Duritatea permanentă (dp) formată din celelalte sărurisolvite de calciu şi de magneziu (sulfaţi cloruri etc)

Duritatea totală (dT) este suma celor două durităţi

Duritatea se exprimă icircn grade de duritate Gradul de duritate reprezintă icircn Romacircnia duritatea echivalentă a 10 mg CaOdm3 (fiind identic cu gradul german)

Icircn funcţie de duritatea lor apele naturale se pot clasifica icircn Foarte moi dT=0-4 grade Moi dT=4-8 grade Slab dure dT=8-12 grade Mijlocii dure dT=12-18 grade Dure dT=18-30 grade Foarte dure dT=peste 30 grade

Apa dură provoacă greutăţi mari icircn folosinţele industriale ca de exemplu depunerea de cruste icircn cazul cazanelor de abur icircn spălătorii măresc cantităţile de agenţi de spălare deoarece formează săpunuri insolubile

Calciu ăi magneziu

Datorită unor caracteristici biochimice şi fiziologice distincte este util să se cunoască concentraţia ionilor de Ca2+ şi Mg2+ separat Astfel magneziul se găseşte icircn apă sub formă de sulfaţi care icircn concentraţie mare imprimă apei un gust dezagreabil şi un efect laxativ De asemena magneziul mai poate fi prezent icircn apă sub formă de cloruri şi bicarbonaţi

Calciu este prezent icircn toate apele sub formă de bicarbonaţi sulfaţi sau cloruri Excesul de calciu imprimă apei un gust sălciu fiind incriminat icircn favorizarea calculozei renale lipsa de calciu pare a juca un rol icircn producerea unor tulburări funcţionale ale cordului (aritmii) pacircnă la infarctul de miocard

Aparatură şi materiale necesare

Biurete Amestec indicatori pentru determinarea pH-ului scară de etalonare pH-metru soluţii

tampon pentru diferite valori de pH Vase conice HCl 01n NaOH 01n complexon III 001 Indicatori negru de eriocrom T murexid metiloranj fenolftaleină

Mod de lucruDeterminarea pH-ului apeiMetoda colorimetrică folosind scara de comparare

17

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 10 ml apă de analizat şi se introduc intr-o eprubetă peste care se adaugă 06 ml din amestecul de indicatori Se agită şi coloraţia obţinută se compară cu scara de etalonare Amestecul de indicatori este format din roşu de metil şi albastru de brom-timol

Metoda electrochimică cu electrod de sticlă

Diferenţa de potenţial existentă icircntre un electrod de sticlă şi un electrod de referinţă introduşi icircn proba de apă de analizat variază lliniar cu pH-ul probei

Icircnainte de efctuarea detrminării este necesară echilibrarea aparatului după instrucţiunile de utilizare Etalonarea (echilibrarea) aparatului se efectuează folosind soluţiile tampon cu pH cunoscut şi se corectează cu ajutorul butonului de corectare a abaterii Pentru aceasta se pune icircntr-un pahar Berzelius soluţie tampon icircn care apoi se imersează electrozii După efectuarea reglării aparatului se spală electrozii cu apă distilată şi apoi se clătesc cu apă de analizat Se introduc electrozii icircn apa de analizat şi se citeşte pH-ul direct pe indicatorul de la aparat Se efectuează mai multe determinări şi se face apoi media rezultatelor

Metoda colorimetrică prezintă unele inconveniente cum ar fi Nu se poate folosi pentru apele tulburi sau colorate Apele cu salinitate crescută pot modifica tenta indicatorului Clorul rezidual poate afecta culoarea indicatorului

Metoda electrochimică este mai precisă şi poate fi utilizată şi pentru apele tulburi sau colorate

Determinarea alcalinităţii

Alcalinitatea permanentă (p) se determină prin titrarea cu HCl 01n icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82) cacircnd au loc reacţiile

Pentru efectuarea probei se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un vas conic peste care se adaugă 2 picături de fenolftaleină Dacă nu apare coloraţia roz alcalinitatea permanentă este zero Icircn cazul apariţiei coloraţiei roz proba se titrează cu HCl 01n pacircnă la incolor Alcalinitatea permanentă se exprimă icircn ml HCl 01ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=VfIcircn care

V- ml HCl 01n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei HCl 01n

Alcalinitatea totală (m) se detrmină prin titrare cu HCl 01n icircn prezenţa metiloranjului (pH=44) cacircnd au loc pe lacircngă reacţiile

şi reacţia

18

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 2-3 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 01n pacircnă cacircnd culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu Alcalinitatea totală se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=Vf

Determinarea acidităţii

Pentru determinarea acidităţii totale se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic şi se titrează cu soluţie de NaOH 01n icircn prezenţa a 2 picături de fenolftaleină pacircnă la apariţia coloraţiei roz persistente Aciditatea totală se exprimă icircn ml NaOH ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml NaOH ndm3=VfIcircn care

V- volumul de NaOH 01n folosit la titrare f- factorul soluţiei NaOH 01n

Dacă apa are pH-ul mai mare de 45 aciditatea reală este zero Icircn caz contrar se iau 100 ml apă de analizat se adaugă 2-3 picături de metil oranj şi se titrează cu NaOH 01n pacircnă ce coloraţia galben-portocaliu virează spre galben-citriu Aciditatea reală se calculează conform relaţiei

ml NaOH ndm3=Vf

Duritatea

Ionii de calciu şi de magneziu cu proprietatea de a complexa cu sarea de sodiu a acidului etilen-diamintetraacetic Sfacircrşitul reacţiei este marcat de indicatori specifici cum ar fi negru de erioorom Pentru a determina duritatea totală se iau 100 ml apă de analizat intr-un vas conic Se adaugă 2 ml soluţie tampon pentru a obţine pH-ul 10 şi 01 g indicator erioocrom apoi se titrează cu complexom III pacircnă ce culoarea virează de la roşu ca vacircnul la albastru net

Icircn care

V- volumul de complexon III 001n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon v- volumul de apă de analizat ml

Pentru a determina duritatea temporară se foloseşte alcalinitatea totală m Dacă alcalinitatea permanentă nu este zerose va utiliza diferenţa m-p dintre volumele de HCl 01n cu care s-au efectuat ele două titrări

Unde

19

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

V- volumul de HCl 01n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei HCl 01n v- volumul de apă de analizat luat ml

Duritatea permanentă se calculează cu relaţia

dp=dT-dt

Calciu şi magneziu

Calciu se determină priin titrare cu complexon III la pH =12-13 icircn prezenţă de murexid valoarea de pH la care magneziu este precipitat sub formă de Mg(OH)2

Se iau 100 ml apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 4 ml soluţie tampon şi 01 mg murexid Se titrează cu complexon III pacircnă ce virează de la roz la violaceu

Relaţiile de calcul sunt

Icircn care

V1- volumul de complexon III folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon III v- volumul de apă de analizat luat icircn lucru ml V- volumul de complexon III folosit la determinarea dT ml

Se repetă fiecare determinare de două ori făcacircndu-se media iar rezultatele se trec icircn următorul tabel

Determinarea UM Proba 1 Proba 2 Media

pHalcalinitate totală m

aciditate totalăaciditate reală

dt

dp

dT

Ca2+

Mg2+

20

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA BIOXIDULUI DE CARBON OXIGENULUI ŞI SUBSTANŢELOR OXIDABILE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite deosebit de restracircnse

Principalele proprietăţi ale apelor industriale

Bioxidul de carbon

Bioxidul de carbon se găseşte frecvent icircn apă sub formă de carbonaţi (complet legaţi) bicarbonaţi (semilegat) şi mai rar sub formă de bioxid de carbon liber Icircntre forma liberă şi sărurile acidului carbonic se stabileşte următorul echilibru

Existenţa uneia sau alteia dintre formulele de mai sus este icircn funcţie de pH-ul apei

la pH =lt 40 CO2-ul este prezent numai sub formă de CO2 liberla pH = 84 CO2-ul există numai sub formă de bicarbonaţila pH gt=105 CO2-ul se găseşte numai sub formă de carbonaţi

Expresia constantei de echilibru pentru ecuaţia

este dată de relaţia

21

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Deoarece concentraţia apei şi a carbonatului se consideră constante şi

Relaţia devine

Din relaţia de mai sus rezultă că pentru menţinerea bicarbonaţilor icircn soluţie este necesară o anumită cantitate de bioxid de carbon liber denumit ndashbioxid de carbon aferent-- iar cantitatea de bioxid de carbon ce depăşeşte această limită reprezintă ndashbioxidul de carbon agresivmdashcapabil de a dizolva noi cantităţi de carbonaţi tercacircndu-i sub formă de bicarbonaţi solubili La scăderea cantităţii bioxid de carbon sub limita necesară menţinerii bicarbonaţilor icircn soluţie are loc precipitarea unei cantităţi corespunzătoarede carbonaţi Icircntre diferite forme de bioxid de carbon avem următoarea relaţie

Bioxidul de carbon liber nu dăunează calităţii apei potabile din contră icirci conferă un gust plăcut de prospeţime Bioxidul de carbon afresiv poate face apa nepotabilă datorită faprului că poate dizolva anumite metale toxice Icircn apa de alimentare a cazanelor CO2 liber trebuie să lipsească deoarece produce o puternică coroziune

Oxigenul

Icircn apele meteoritice şi icircn cele freatice concentraţia oxigenului dizolvat este aproape de limita de solubilitate determinată de presiunea parţială şi temperatură Apele subterane de mare adacircncime conţin foarte puţin oxigen dizolvat dtorită reacţiilor chimice Icircn apele de suprafaţă concentraţia oxigenului depinde şi de numeroasele procese fizice chimice şi biologice ale ciclului vieţii acvatice Ca urmare a proceselor de degradare aerobă poate apărea un deficit de oxigen care poate provoca dispariţia completă a vieţii aerobe Deficitul de oxigen este diferenţa dintre cantitatea de oxigen care saturează apa la presiunea şi temperatura dată şi conţinutul real Există o corelaţie directă icircntre oxigenul dizolvat şi concentraţia materiilor organice de apă Prezenţa oxigenului favorizează deferizarea şi demanganizarea apei formarea stratului de protecţie icircn reţeaua de distribuţie şi tot odată conferă gust de prospeţime apei potabile Icircn apa de alimentare a cazanelor oxigenul este nedorit fiind un factor activ de coroziune

Substanţe organice

Conţinutul de substanţe organice defineşte gradul de impurificare organică care se poate exprima icircn diferite moduri Oxidabilitatea chimică sau consumul chimic de oxigen (CCO) reprezintă cantitatea de oxigen echivalentă cu consumul de oxidant (KMnO4 K2Cr2O7) format la mineralizarea substanţelor organice dintr-un dm3 de apă Metoda este uzual folosită dar prezintă inconvenientul că nu indică icircntreg conţinutul de materii organice ci doar pe cele oxidabile icircn condiţiile determinării tot odată fiind afectată de erori datorită prezenţei substanţelor anorganice uşor oxidabile

Consumul biochimic de oxigen CBO5 reprezintă cantitatea de oxige necesară pentru mineralizarea biochimică a substanţelororganice dintr-un dm3 de apă la temperatura de 20o C

Partea experimentală

22

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Determinarea bioxidului de carbon din apă

Determinarea bioxidului de carbon liber

Aparatură şi materiale necesare

Vase Erlenmeyer Biurete Soluţie HCl 005n Soluţie NaOH 005n Fenolftaleină Tartrat de sodiu şi de potasiu 50 Carbonat de calciu Amestec alcalin de iodură şi azidă Amidon soluţie 05 Acid sulfuric 1 3 Tiosulfat de sodiu 0025n Sulfat manganos 50 Sticle cu dop ermetic Soluţie KMnO4 001n Soluţie H2C2O4 001n

Mod de lucru

Metoda se bazează pe transformarea bioxidului de carbon liber din apă icircn bicarbonat folosind o soluţie de hidroxid de sodiu şi apoi titrarea excesului de hidroxid cu acid clorhidric icircn prezenţă de fenolftaleină

Detreminarea orientativă- se iau cacircţiva ml de apă de analizat şi se introduc icircntr-o capsulă de porţelan apoi se adaugă două picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz nu este prezent CO2 liber Icircn cazul cacircnd nu apare coloraţia roz se procedează astfel icircntr-un pahar Erlenmeyer se introduc 200 ml apă e analizat peste care se mai adaugă 10 ml soluţie de NaOH 005n 2 ml tartrat de sodiu şi potasiu şi două picături de fenolftaleină Icircn cazul icircn care nu a aparut o coloraţie roz se vor mai adăuga icircncă 10 ml NaOH 005n Volumul de soluţie de NaOH se va măsura cu precizie Soluţia rezultată se va titra cu HCl 005 pacircnă la decolorare Conţinutul de CO2 liber se va calcula cu relaţia

Unde

V ndashml NaOH 005n adăugaţi f ndash factorul soluţiei de NaOH 005nV`- ml soluţie HCl 005n folosiţi la titrare f `- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon total legat

23

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Metoda se bazează pe neutralizarea carbonaţilorprezenţi icircn apă prin titrare cu un acid mineral icircn prezenţa fenolftaleinei

Icircntr-un flacon Erlenmeyer se introduc 100 ml apă de analizat două picături de fenolftaleină ş se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea roşie virează icircn roz slab Conţinutul de CO2 legat se calculează cu relaţia

Unde

V- ml HCl 005n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon semilegat

Metoda se bazează pe neutralizarea bicarbonaţilor din apă cu un acid mineral icircn prezenţa metiloranjului ca indicator Se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un flacon Erlenmeyer peste care se adaugă 2 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Aplicacircd corecţia pentru CO2 legat avem

Unde

V`- ml HCl 005n folosiţi la titrareV ndash ml HCl 005n folosiţi la determinarea CO2 legat f- factorul soluţiei HCl 005n

Deteminarea bioxidului de carbon agresiv

Bioxidul de carbon agresiv are proprietatea de a transforma carbonatul de calciu icircn bicarbonat care se determină prin titrare cu acid clorhidric

Se iau doua flacoane Erlenmeyer cu dop rodat şi se introduce icircn fiecare aceeaş cantitate de apă de analizat Icircntr-unul din vase se introduc 3-5 g CaCO3 pro analiză fin pulverizat şi se agită după care se lasă icircn repaus minimum 24 ore agitacircnd din cacircnd icircn cacircnd

Din ambele flacoane se iau din lichidul supernatant cacircte 100 ml şi se introduc icircn alte două flacoane Se titrează fiecare probă cu HCl 005n icircn prezenţa a două picături de metiloranj pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Unde

V- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei icircn care s-a adăugat carbonat de calciu

24

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Vl- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei fără carbonat de calciu f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea oxigenului

Oxigenul dizolvat icircn apă oxidează hidroxidul manganos care icircn mediu acid scoate iodul din iodura de potasiu icircn cantitate echivalentă cu oxigenul dizolvat icircn apă şi se titrează cu tiosulfat de sodiu

Apa se recoltează icircn sticle icircnchise cu grijă ca să nu se aereze icircn timpul manipulărilor Sticla se umple complet se introduc 2 ml soluţie de sulfat manganos şi 2 ml amestec alcalin de iodură-azidă Se pune dopul şi se agită conţinutul flaconului Icircn prezenţa oxigenului se formează un precipitat brun-roşcat iar icircn absenţa acestuia precipitatul rămacircne alb După depunerea completă a precipitatului se elimină cu atenţie cca 10 ml din lichidul supernatant şi se adaugă 5 ml H2SO4 1 3

Se pune dopul şi se amestecă bine picircnă ce precipitatu se dizolvă complet Se transversează conţinutul cantitativ icircntr-un flacon Erlenmeyer şi se titrează cu tiosulfat 0025n pacircnă se obţine o coloraţie galbenă apoi se adaugă 1 ml amidon şi se continuă titrarea pacircnă la decolorarea completă a culorii albastre a amidonului

Unde

V- ml soluţie de tiosulfat folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de tiosulfat de sodiu 0025nVl- cantitatea de apă de analizat recoltată ml

Determinarea substanţelor oxidabile din apă (metoda cu permanganat)

Permanganatul de potasiu oxidează substanţele organice din apă icircn mediu acid şi la cald iar permanganatul rămas icircn exces se determină cu acid oxalic

Se introduc 100 ml apă de analizat icircntr-un flacon Erlenmeyer pregătit icircn prealabil fără urme de substanţe organice peste care se adaugă 5 ml H2SO4 13 şi 10 ml permanganat de potasiu exact măsurat Se fierbe pe sită exact 10 min din momentul cacircnd icircncepe fierberea Se icircndepărtează vasul de pe sită şi se adaugă icircn soluţia fierbinte 10 ml acid oxalic exact măsurat Soluţia decolorată se titrează cu permanganat de potasiu pacircnă la apariţia unei coloraţii slab rozpersistente

25

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn care

V- ml KMnO4 001n adăugaţi iniţial icircn probăVl- ml KMnO4 001n folosiţi la titrarea probei fl- factorul soluţiei de KMnO4 001nV2-ml H2C2O4 001n adăugaţi icircn probă pentru decolorare f2-factorul soluţiei de apă de analizat luată icircn lucru ml

Pentru fiecare probă se fac cacircte două determinăriRezultatele obţinute se vor trece icircn următorul tabel

Parametru de analizat UM Proba 1 Proba 2 Media CO2 totalCO2 legatCO2 semilegatCO2 agresivO2

oxidabilitatea

26

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA TENDINŢEI DE AUTOIcircNCĂLZIRE A CĂRBUNILOR

Consideraţii teoretice

Industria extractivă se caracterizează prin condiţii specifice de lucru condiţii impuse atacirct de particularităţile naturale cacirct şi de caracterul procesului de producţie Aceste necesită o serie de măsuri speciale care să nu ducă la periclitarea vieţii lucrătorilor prin accidente sau icircmbolnăviri de factură profesională

Asupra modului icircn care se produce autoaprinderea cărbunilor s-au emis mai multe ipoteze care pot fi icircnglobate icircn următoarele teorii

Teoria oxidării piritei Teoria oxidării cărbunelui considerată icircn prezent cea mai importantă Teoria fenolică Teoria bacteriană

Cărbunii icircn contact cu atmosfera vor absorbi oxigen fapt care poate duce prin oxidare la aprinderea autmată a lor

Pentru a preveni apariţia focurilor endogene este necesar să se determine tendinţa de autoicircncălzire a cărbunilor icircn scopul clasificării straturilor din acest punct de vedere

Cercetătorii polonezi făcacircnd mai multe icircncercări cu probe de cărbune din diferite mine au demonstrat că reprezentarea grafică a modului icircn care decurge reacţia sistemului (perhidro-cărbune) are alură diferenţială pentru cărbunii cu tendinţă de autoicircncăzire şi pentru cei fără tendinţă de autoicircncălzire

Partea experimentală

Materiale necesare

Probe de cărbune de granulaţii specificate icircn referat Termometru Eprubete Apă distilată Perhidrol 20

Modul de lucru

Se cacircntăresc 3 g cărbune de granulaii diferite -0250 -0315 -04 şi +05 mm care se amestecă cu 2 cm3 de apă distilată după care se notează temperatura iniţială

Peste cărbunele astfel amestecat se toarnă 9 cm3 perhidrol 20 Se citeşte temperatura icircn fiecare minut pacircnă la atingerea temperaturii de 50oC După depăşirea temperaturii de 50oC se notează timpul corespunzător creşterii temperaturii din 10 icircn 10 grade iar rezultatele se trec icircntr-un tabel de forma tabelului de mai jos

Tipul cărbunelui Granulaţia(mm)

Temperatura(oC)

Timpul(minute)

Observaţii

27

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

12345

Cu datele obţinute se constituie diagrama de variaţie a temperaturii icircn funcşie de timp care este caracteristică fiecărui strat de cărbune icircn parte

Se execută cel puţin două determinări cu acelaş fel de cărbune iar dacă rezultatele diferă cu mai mult de 10 se efectuează o nouă determinare

Ca măsură a gradului de pregătire a cărbunelui pentru autoicircncălzire se admite viteza medie de creştere a temperaturii (Vr) la timpul (t) icircn care s-a obţinut temperatura maximă

(oCmin)

Aceste date obţinute vor trece icircn tabelul următor

Tipul cărbunelui Tipul de reacţie tr(min)

Temperatura (oC) Vr

(oCmin)

Iniţială Maximă

Variaţia de

temperatură12345

Se compară curbele obţinute cu curbele din literatură şi se trag concluzii asupra tendinţei de autoicircncălzire a cărbunilor

28

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ DEPLASAREA ECHILIBRULUICHIMIC ŞI VITEZA DE REACŢIE

Consideraţii teoretice

Legea acţiunii maselor

Pentru reacţia aA +bB cC + dD la echilibrul celor două viteze de reacţie sunt egale

v1 = k1 [A]a [B]b

v2 = k2 [C]c [D]d v1= v2 = = Ke

= (c + d) ndash (a + b) ndash variaţia numărului de moli

Kp = Kc (RT)∆n = Kk (p)∆n

Relaţia Kc = reprezintă legea acţiunii maselor

Guldeberg şi Waage au stability că raportul dintre produsul concentraţiilor produşilor de reacţie la puteri egale cu coeficienţii lor stoechimetrici şi produsul concentraţiilor reactanţilor la puteri numeric egale cu coeficienţii lor stoechiometrici este constantă numită constantă de echilibru Kc

Deplasarea echilibrului chimic se face icircn conformitate cu principiul lui Le Chacirctelier Conform acestui principiu dacă un system aflat ăn echilibru chimic suferă o constacircngere echilibrul se deplasează icircn sensul diminuării constracircngerii

Factorii care influenţează deplasarea echilibrului chimic sunt temperature presiunea şi concentraţia

Influenţa temperaturii

Creşterea temperaturii unui sistem icircn echilibru (la p = constant) favorizează reacţia ce consumă caldură (endotermă) şi defavorizează reacţia ce se produce cu degajare de căldură (exotermă) Reacţiile reversibiledacă sunt endoterme icircntr-un senssunt exoterme icircn sensul invers

Ex 2 CO + O2 2 CO2

Influenţa presiunii

Este caracteristică reacţiilor de echilibru icircn faza gazoasă care se produc cu variaţie de volum Creşterea presiunii (la t0 C = constant) determină deplasarea echilibrului icircn sensul concentraţiei de volum echivalent cu micşorarea numărului de moli

29

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Ex N2 + 3 H2 2 NH3

Influenţa concentraţiei

Modificarea concentraţiei unuia din componenţii amestecului de reacţieva determina desfăşurarea reacţiei chimice icircn sensul care se consumă substanţa adăugată

Icircn lucrarea de faţă se va urmării deplasarea echilibrului chimic icircn funcţie de concentraţie Se va studia icircn mediu omogen lichidul reacţia dintre FeCl3 (clorură ferică) şi NH4SCH (sulfocianură de amoniu) cu formarea de Fe(SCN)3 (sulfocianură ferică) şi NH4Cl (clorură de amoniu)

FeCl3 + 3NH4SCN Fe(SCN)3+ 3NH4CL

Kc=

Calitativ se va observa deplasarea echilibrului chimic prin compararea culorilor diferitelor probe icircn care sa variat pe racircnd concentraţia uneia din substanţele iniţiale sau finale Culoarea FeCl3 icircn soluţie este galben-roşcată a Fe(SCN)3 este roşu intens iar NH4SCN şi NH4Cl sunt incolore

Materiale necesare

Pahar Berzelius Eprubete Soluţii de FeCl3 şi NH4SCN icircn sticlă picurătoare NH4Cl Spatulă Pipetă

Modul de lucru

Icircn paharul Berzelius se pun circa 100 ml apă şi se adaugă 10-11 picături de soluţie FeCl3 şi 10-12 picături NH4SCN Din soluţia obţinută se toarnă volume egale icircn 4 eprubete astfel

Icircn eprubeta 1 se adaugă 4-5 picături de soluţie FeCl3

Icircn eprubeta 2 se adaugă 4-5 picături de sol NH4SCN Icircn eprubeta 3 se pune un vacircrf de spatulă de NH4Cl şi se agită pacircnă la dizolvare Eprubeta 4 serveşte drept etalon de culoare

Se compară culorile obţinute cu culoarea soluţiei din eprubeta etalon şi schimbările de culoare se explică icircn funcţie de modul icircn care s-a produs deplasarea echilibrului chimic

Să se tragă concluziile pentru sensul icircn care s-a deplasat echilibrul chimic icircn cele 3 eprubete

Factorii care influenţează viteza de reacţieConsideraţii teoretice

30

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cursul unei reacţii chimice cantităţile de reactanţi descresc continuu iar cantităţile de produşi cresc continuu

Se numeşte viteza de reacţie - variaţia concentraţiei reactanţilor sau produşilor de reacţie icircn unitatea de timp

v = - CR ndash concentraţia reactanţilor

v = + CP ndash concentraţia produşilor de reacţie

Principalii factori care influenţează viteza de reacţie sunt temperatura concentraţia suprafaţa de contact adaosul unor substanţe care măresc viteza de reacţie (catalizatori) sau pentru a o micşora (inhibitori) Urmărind desfăşurarea icircn timp a reacţiilor chimice CINETICA CHIMICĂ studiază viteza de reacţie influenţa diferiţilor factori asupra vitezei precum şi totalitatea proceselor elementare ce intervin icircn timpul transformaărilor chimice deci elucidarea mecanismului de reacţie

Icircn lucrarea de faţă se va urmării cum influenţează viteza de reacţie concentraţia şi temperatura

Influenţa concentraţiei

Studiile experimentale referitoare la influenţa concentraţiei asupra vitezei de reacţie au dus la determinarea ecuaţiei de viteză

v = kn [A]na [B]nb

pentru o reacţie de forma aA + bB produşikn ndash constantă de vitezăna şi nb ndash ordinele parţiale de reacţie (pentru reacţii mai simple)na = a şi nb = bm = na + nb ndash ordinul global de reacţie

Pentru cazul general se poate scrie

- = kn cn

Influenţa temperaturii

Este exprimată de relaţia lui Arrhenius

k = A

undeA ndash factor preexponenţial cu aceleaşi dimensiuni ca şi kEa ndash energie de acţionareR ndash 8314 JmolK

Din forma logaritmică a expresiei relaţiei lui Arrhenius

31

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

1n k = 1n A -

Se poate determina grafic 1n k = f( ) valoarea lui Ea = tgβ R sau analitic utilizacircnd valorile lui k la

două temperaturi diferite

Ea =

Materiale necesare

Soluţie Na2S2O3 (tiosulfat de sodiu) Soluţie H2SO4 Eprubete Termometru Pehar Berzelius Trepied Sită azbest Bec de gaz Pipetă

Modul de lucru

Studiul variaţiei vitezei de reacţie icircn funcţie de concentraţie se poate face prin exemplul reacţiei dintre tiosulfatul de sodiu şi acidul sulfuric

Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 = H2S2O3 (acid tiosulfuric)

Acidul tiosulfuric este instabil şi se descompune astfel

H2S2O3 rarr S + H2SO3 (acid sulfuros)

Pentru executarea experienţei trebuie să preparăm 4 soluţii de concentraţii diferite de tiosulfat de sodiu Icircn prima eprubetă turnăm 12 cm3 din soluţia iniţială de Na2S2O3 icircn a doua 9 cm3 soluţie iniţială şi 3 cm3 apă iar icircn a treia 6 cm3 Na2S2O3 şi 6 cm3 apă şi icircn ultima 3 cm3 soluţie iniţială şi 9 cm3 apă

Adăugăm 3 cm3 soluţie H2SO4 peste prima eprubetă şi agităm puternic Cu ajutorul unui ceas cronometrăm timpul pacircnă ce soluţia devine opalescentă Se procedează la fel şi cu celelalte eprubete Se notează timpii Din valorile timpilor se va deduce cum variază viteza de reacţie icircn funcţie de concentraţie

Pentru influenţa temperaturii asupra vitezei de reacţie se va utiliza tot exemplul anterior Pentru temperatura camerei se vor folosii valorile timpilor obţinuţi la exemplul anterior Se repetă experienţele dar de data aceasta icircnainte de a turna acidul sulfuric peste soluţia de Na2S2O3 se vor icircncălzii atăt soluţia de Na2S2O3 cacirct şi soluţia de acid sulfuric icircn eprubete separate introducacircndu-le icircntr-un pahar Berzelius cu apă

Paharul cu apă şi cu perechile de eprubete vor fi icircncălzite la temperaturile de 25o şi 35o C După atingerea temperaturilor respective soluţiile se amestecă turnacircnd acidul sulfuric peste tiosulfatul de sodiu Se agită şi se cronometrează timpul necesar apariţiei opalescenţei

Din valorile timpilor obţinuţi se va concluziona cum variaz viteza de reacţie cu temperaturaRezultatele obţinute se vor trece sub formă de tabel

32

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Factorul care influenţează viteza de

reacţieTimpul 1 Timpul 2 Timpul 3 Timpul 4

Concentraţia

Temperatura

C1

C2

C3

C4

DETEMINAREA TENSIUNII ELECTROMOTOARE A PILELOR ELECTRICE

33

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Consideraţii teoretice

Pila galvanică sau elementul galvanic este un dispozitiv in care pentru obţinerea energiei electrice se produce o reacţie de oxido-reducere

Cea mai simplă pilă galvanică este alcătuită din doi electrozi respectiv din doi conductori metalici introduşi icircn soluţii de electrolit Electrozii sunt uniţi icircn circuit exterior printr-un conductor electronic iar soluţiile de electrolit sunt separate printr-o diafragmă poroasă sau printr-o punte electrolitică

Icircn pilele galvanice la anod se produce o reacţie de oxidare iar la catod are loc o reacţie de reducere

Variaţia energiei libere ∆G a reacţiei de oxido-reducere dintr-o pilă galvanică reversibilă este egală cu lucrul electric maxim efectuat de pilă

Lucrul electric maxim reprezintă produsul dintre cantitatea de electricitate ce trece prin pila galvanică (zF) şi tensiunea electromotoare E a pilei galvanice (tem)

∆G=-z F E

Tensiunea electromotoare a unei pile galvanice este dată de suma algebrică a potenţialelor de electroni

E=ε+ + ε-

Undeε+ -este potenţial de electrod al actoduluiε- -este potenţia de electrod al anodului

Ţinacircnd seama de expresia matematică a potenţialului de electrică

ε = εo +

relaţia E=ε+ + ε- devine

E=

Unde şi -sunt potenţialele standard ale catodului şi anodului

R ndashconstanta universală a gazelor (83166 Jmolgrad sau 198 calmolgrad)T ndashtemperatura absolută icircn grade KelvinF ndashnumărul lui Faraday (96500 C)a+ a- -activitatea ionilor reduşi şi respectiv oxidaţi

Ecuaţia E= arată relaţia dintre tensiunea electromotoare potenţialul de

electrod şi activităţile ionilor de metal din soluţiile de electrolitIcircn această lucrare se va urmări dependenţa tem a pilei Daniell de concentrţia soluţiilor de

electrolit dependenţa redată de ecuaţia E=

Pila Daniell se compune dintr-o bară de zinc cufundată icircntr-o soluţie de ZnSO4 şi o bară de cupru introdusă icircntr-o soluţie de CuSO4 şi are ca punte electrolitică o soluţie de KCl saturată

34

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Această pilă se reprezintă prin lanţul electrochimic (-) ZnZnSO4 CuSO4Cu (+) Icircn pila Daniell la electrozi au loc următoarele reacţii de oxido-reducere

Anod(-) Znrarr Zn2+ + 2e-

Catod(+) Cu2+ + 2e-rarr Cu

Ecuaţia reacţiei totale care generează curent electric icircn pila Daniell este

Zn+Cu2+harrZn2++Cu

Tensiunea electromotoare a pilei Daniell se deduce din relaţia de mai sus

E=

Pentru a urmări dependenţa tensiunii electromotoare de concentraţiile soluţiilor de electrolit se alcătuiesc elemente Daniell folosind soluţii de CuSO4 şi ZnSO4 de concentraţii diferite Valorile obţinute experimental se compară cu cele calculate cu ajutorul ecuaţiei de mai sus

Partea experimentalăMateriale şi aparatură necesară

Pilă galvanică Daniell Voltmetru electronic sau montaj de opoziţie (Poggehdorff) Electrozi de Cu şi Zn Pahar Berzelius Pipete de 10 ml Balon cotat de 100 ml Soluţii de ZnSO4 şi CuSO4 de concentraţii diferite Soluţie saturată KCl Element Weston

Mod de lucru

Pentru determinarea tem se poate folosi montajul cu voltmetru electronic sau montajul de opoziţie

35

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 8: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Partea experimentală

1 Prepararea unor soluţii a căror concentraţii se exprimă procentual - 5 şi 10

Materiale necesare

Sare solidă NaCl şi KCl Soluţie HCl concentrat 37 d=119 Balanţă farmaceutică Cilindru gradat Pahare Berzelius 300ml

Mod de lucru

Se calculează cantitatea de NaCl solidă necesară pentru 200g soluţie 5 şi se cacircntăreşte cu balanţa farmaceutică

100 g sol NaClC g NaCl200 g sol NaCl x g NaCl

g NaCl

Se pune cantitatea de NaCl cacircntărită icircntr-un pahar Berzelius şi se adaugă cantitatea de apă necesară (190 ml) măsurată cu cilindru gradat

Volumul de soluţie HCl concentrate se măsoară cu ajutorul unui cilindru gradat şi se completează cu apă distilata pana la 50 ml

Prepararea unor soluţii normale şi molare de 01 n 01 n 01 n

Materiale necesare

pa concentrat 96 d = 184 pa Baloane cotate pisetă Sticlă ceas pacirclnii Pipete gradate

Mod de lucru

Se calculează echivalentul hidroxidului de potasiu apoi cantitatea necesară pentru prepararea a 250 ml soluţie 01 n

8

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Pentru 250 ml soluţie vor fi necesare g KOH pa Se cacircntăreşte pe o sticlă de ceas

cantitatea calculată şi se introduce icircntu-un balon cotat de 250 ml Se completează cu apă distilată pacircnă la semnagitacircnd pentru dizolvare

Pentru prepararea soluţiei de 01 n se calculează cantitatea de 96 necesară Pentru 250 ml soluţie 01 n trebuie 01 ml g adică 01 98 4 = 245 25 g

Din tabel avem pentru

96 icircn 1000 g soluţie1765 g x25 g

g sol conc 96

Ceea ce icircn volum reprezintă

ml conc 96

Se adaugă icircn balonul cotat mai icircntacirci puţină apă distilată şi apoi se adaugă volumul de acid sulfuric concentrat rezultat din calcul şi măsurat cu ajutorul unui cilindru gradat Se agită cu grijă şi se comletează cu apă distilată pacircnă la semnul balonului cotat

Acidul oxalic este substanţă titrimetrică care permite prepararea unei soluţii etalon cu ajutorul căruia determinăm titrul soluţiilor aproximative de bază

Prepararea soluţiei se face prin cacircntarire la balanţa analitică a cantităţii necesare pentru 250 ml

soluţie 01 n

Cantitatea necesară pentru volumul propus va fi

Substanţa cacircntărită pe o sticlă de ceas se aduce cantitativ icircn balonul cotat cu 250ml prin spălarea sticlei de ceas cu apă distilată din pisetă Se completează conţinutul balonului cotat la semn cu apă distilată

II Stabilirea titrului şi factorului soluţiilor

Consideraţii teoretice

9

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Soluţiile obţinute dintr-o probă cacircntărită de substanţe pot fii soluţii etalon sau soluţii aproximativeSoluţiile etalon sunt acelea pentru a căror preparare se folosesc substanţe foarte pure şi

nealterabile Concentraţia lor corespunde exact valorii teoretice calculate (acid oxalic dicarbonat de potasiu etc) in cazul soluţiilor aproximative (baze acizi etc) concentraţia se determină experimental prin titrul soluţiei T care reprezintă cantitatea icircn grame de substanţa conţinută icircntr-un milimetru de soluţie Numărul care arată de cacircte ori o soluţie este mai concentrată sau mai diluată decacirct soluţia de concentraţie exactă se numeşte factor Se notează cu F Factorul se calculează cu raportul

Stabilirea concentraţiei exacte a unei soluţii se face prin determinarea volumului de reactiv consumat de substanţa analizată intr-o reacţie chimică dată Reactivul are o concentraţie cunoscută şi se adaugă icircn cantitatea strict necesară stabilită pe baza ecuaţiei chimice Importantă este stabilirea punctului de echvalenţă care marchează sfacircşitul reacţiei Icircn acest scop se folosesc indicatori substanţe care icircşi schimbă brusc culoarea la adăugarea unui exces mic de reactiv Concentraţia se exprimă prin titru respectiv prin facorul soluţiei

Partea experimentalăDeterminarea concentraţiei unei soluţii aproximative de KOH 01 n

Materiale necesare

Soluţie Soluţie 01 n Indicator ndashfenolftaleină Biurete si stativ cu cleme Pahar Erlenmayer

Mod de lucruPentru determinarea titrului şi factorului soluţiei 01 n se foloseşte ca reactiv o soluţie de

acid oxalic 01 n Se umple o biuretă cu soluţie de acid oxalic şi alta cu soluţie de hidroxid de potasiu Se ia o probă de 20 ml acid aoxalic icircntr-un pahar Erlenmayerse diluează cu apă şi se icircncălzeşte la 70-800 C pentru icircndepărtarea CO2 Se adaugă 2-3 picături de fenolftaleină şi se titrează cu KOH 01 n pacircnă la apariţia unei coloraţii slabe Se execută două probe

Calculul titrului şi factorului

Ecuaţia chimică dupa care se desfăşoară titrarea este

Notăm (echivalentul gram al acidului oxalic

(echivalentul gram al hidroxidului de K)

vol de acid oxalic luat icircn analiză ml

volde hidroxid de K folosit la titrare ml

10

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

- titrul soluţiei de acid oxalic (00063033 gml)

titrul soluţiei de hidroxid de K

Factorul soluţiei

Rezultatul va fi media aritmetică a celor două determinăriObservaţie titrul teoretic al soluţiei de KOH 01 n este 00056 gml

ANALIZA UNOR PARAMETRII FIZICO-CHIMICI AI APELOR REZIDUALE DIN INDUSTRIA MINIERĂ CARBONIFERĂ

Consideraţii teoretice

Apele uzate (reziduale) sunt apele cărora prin utilizare li s-au modificat calităţile chimice biologice sau fizice inclusiv temperatura sau radioactivitatea ape de precipitaţii sau din alte sursecare fără a fi făcut obiectul unei folosiri s-au icircncărcat cu substanţe străine provenite de la activităţile sociale sau economice ape de mină şi de zăcămacircnt orice alte ape care au făcut obiectul unei folosiri anterioare

Industria minieră foloseşte şi restituie cantităţi relativ mari de apă din procesul tehnologiei de extracţie şi preparare al cărbunelui Staţiile de cărbune icircn majoritatea bazinelor carbonifere prezintă intercalaţii de argilă şi marnă care prin tăiere mecanizată sunt antrenate icircn producţia de cărbune Principalul impurificator al apelor de mină icircl constituie suspensiile argiloase rezultate din procesul de exploatare Icircn cazul apelor reziduale provenite de la preparaţiile de cărbune principalul impurificator icircl constituie tot suspensiile dar in acestă situaţie sunt prezente şi particule de cărbune De asemenea apele de la preparaţiile de cărbune mai conţin şi motorină şi spumanţi proveniţi de instalaţiile de flotaţie

Principalele caracteristici ale apelor de mină şi ale celor de la preparaţii sun prezentate icircn tabel cu valorile maxime admise de normele icircn vigoare pentru deversarea icircn emisar

11

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Caracteristici UM Ape de preparaţie Ape de minăSuspensiiConţinut de cenuşăpHCO2

SăruriSO4

2-

ClCaHgSlDuritate totală

mgl-

mglmglmglmglmglmglmglgrade

40000-5500067-706-6520-70

120-200UrmeUrme20-305-151-4-

125-18000-

69-75400-1000

-175-700

7-208-255-604-6

36-67

După cum se observă din tabel modificări importante ale unor parametri chimici nu intervin icircn urma utilizării apelor icircn industria minieră De aceea se impune controlul doar asupra următorilor parametri suspensii conţinut de cenuşă pH aciditate alcalinitate densitate-pentru nămoluri

Turbiditatea sau suspensiile

Turbiditatea sau tulburitatea reprezintă gradul de opacitate imprimat unei ape de substanţele icircn suspensie sau icircn stare coloidală Compuşii care determină turbiditatea sunt de natură diversă şi se găsesc icircn diferite grade de dispersie de la coloizi pacircnă la suspensii gravitaţionale Suspensiile gravitaţionale sunt de natură silicoasă şi se depun repede Suspensiile pămacircntoase şi cele argiloase sunt icircn general icircn stare coloidală Turbiditatea se poate determina prin metode optice situaţie cacircnd se exprimă icircn grade de turbiditate (grade de silice Jakson) Se icircnţelege prin grad de silice turbiditatea unei ape echivalentă turbidităţii date de un conţinut de un mg SiO2dm3 Conform STAS 632361 un grad de turbiditate reprezintă tulbureala produsă de 1 mg

caolin sau pămacircnt de infuzorii icircn suspensie icircntr-un litru de apă distilatăSuspensiile se pot determina gravimetric prin determinarea icircn acest mod a suspensiilor reţinute pe

hacircrtia de filtru

pH aciditate alcalinitate

pH-ul unei ape se exprimă prin concentraţia ionilor de H La deversarea apelor reziduale trebuie avut icircn vedere faptul că pentru desfăşurarea normală a proceselor biologice este necesar un domeniu restracircns de pH cuprins icircntre 65-85 Depăşirea acestor limite duce la distrugerea completă a ciclului biologic

Aciditatea se datoreşte de obicei CO2 liber mai rar acizilor organici şi minerali Dintre acizii organici mai frecvent sunt prezenţi acizii humici

Alcalinitatea se datoreşte icircn special ionilor şi icircn mai mică măsură ionilor şi fosfaţilor

Partea experimentală

Aparatură necesară

Turbidimetru Soluţii etalon turbiditate Cilidru gradat 100ml pipete Pacirclnie hacircrtie de filtru

12

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Balanţă şi etuvă Indicatori pH scală pH Ape reziduale evacuare emisar alimentare staţie epurare

Determinarea suspensiilor totale

Mod de lucru

Determinarea suspensiilor este proba care se efectuează pentru un mare număr de puncte de control icircn instalaţiile de preparare Efectuarea probei se face icircn felul următor se recoltează proba din deversarea conductei parcurgacircnd cu vasul colector icircntreaga şuviţă de lichid pacircnă la umplerea vasului Se va lua icircn lucru proba de la alimentarea staţiei de epurare a apei Din vasul cu proba recoltată din alimentarea staţiei de epurarea apei se iau 100 ml apă pentru determinarea gravimetrică a suspensiilor Formarea acestei probe se face măsuracircnd 100 ml suspensie icircntr-un cilindru gradat de 100 ml sub permanentă agitare O agitare necorespunzătoare duce la eliminarea din proba a particulelor mari care sedimentează rapid viciind astfel determinarea Se filtrează proba pe hacircrtie de filtru cu bandă roşie Se usucă proba icircn etuvă reglată la 1050C pacircnă cacircnd la două cacircntăriri succesive se determină o grutate constantă Se determină suspensiile cu următoarea relaţie

mg suspensiidm3 =

Icircn careA- masa suspensiilor filtrate şi uscate (mg)B- masa hacircrtiei de filtru (mg)V- volumul soluţiei luate icircn lucru (ml)

Determinarea turbidităţii

Determinarea turbidităţii se face determinacircnd icircnălţimea stratului de apă care permite observarea clară a unui reper negru pe fond alb iluminat cu o lumină difuză

Se umple tubul cu apa de analizat şi se priveşte de sus icircn jos pentru a vedea banda neagră de pe disc Icircn cazul cacircnd banda nu este vizibilă se scoate apa din tub prin robinetul lateral pacircnă ce banda devine vizibilă Se citeşte icircnălţimea coloanei de apă Pentru aprecierea turbidităţii icircn grade de silice se va trasa curba de etalonare folosind soluţiile etalon de turbidităţi cunoscute Prin această metodă se va determina turbiditatea probei de la evacuare emisar

Determinarea pH- lui

Determinarea pH-ului se face folosind metoda colorimetrică cu scară de comparare Pentru aceasta se iau 10 ml din apa limpede rezultată icircn urma filtrării probei (evacuare emisar) sau a limpezirii acesteia (rin sedimentare) Peste această probă se intrioduc 06 ml indicator Se agită şi se compară coloraţia obţinută cu ceea a unei scări de etalonare

Determinarea alcalinităţii

Determinarea alcalinităţii se face faţă de fenolftaleină (pH- 82) şi faţă de metiloranj (pH- 44) Alcalinitatea faţă de fenolftaleină constituie alcalinitatea permanentă şi este dată de bazele libere şi de carbonaţii alcalini Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă de analizat şi se adaugă 2 picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz proba se titrează cu o sluţie HCl 01 n pacircnă la incolor Alcalinitatea permanentă se exprimă icircn ml HCL N dm3 şi se calculează cu relaţia

13

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

ml HCl 1N dm3 = V ficircn careV ndash volumul icircn ml de HCl 01 n folosit la titraref - factorul soluţiei de HCl 01 n

Alcalinitatea faţă de metiloranj reprezintă alcalinitatea totală şi este dată de bazele liberecarbonaţi şi bicarbonaţi alcalini Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă de analizat şi se adaugă 3 picături metiloran Se titrează cu HCl 01 n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citric la galben-portocaliu Daă la icircncput are culoarea galben- portocaliu această alcalinitate este egală cu zero Alcalinitatea totală se exprimă icircn ml HCl N dm3 şi se calculează cu relaţia

ml HCl 1N dm3 = V f

Determinarea acidităţii

Determinarea acidităţii se face faţă de fenolftaleină (pH -82) ţi faţă de metilranj (pH ndash 44)Aciditatea faţă de fenolftaleină constituie aciditatea totală şi este dată de bioxidul de carbon Pentru

determinarea ei se iau 100 ml apă se adaugă 2 picături indicator şi se titrează cu o soluţie NaOH 01 n pacircnă la o coloraţie roz Dacă apa a fost roz de la icircnceput atunci aciditatea este egală cu zero Aciditatea totală se exprimă icircn ml soluţie NaOH N dm3 şi se calculează cu relaţia

ml NaOH N dm3 = V f

icircn careV ndash volumul de soluţie NaOH 01 n folosiţi la titrare (ml)f ndash factorul soluţiei NaOH 01 n

Aciditatea faţă de metiloranj reprezintă aciditatea permanentă datorată acizilor minerali Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă şi se adaugă 2-3 picături indicator Dacă apare coloraţie galben-citriu această aciditate este egală cu zero Icircn caz contrar se titrează cu o soluţie NaOH 01 n pacircnă la viraj din galben-portocaliu la galben-citriu Aciditatea permanentă se exprimă icircn ml NaOH N dm3 şi se calculează cu ajutorul relaţiei

ml NaOH N dm3 = V f

Determinarea densităţii

Această determinare este utilizată pentru analiza nămolurilor rezultate icircn urma decantării apelor Pentru determinarea densităţii icircntr-un cilindru gradat cacircntărit icircn prealabil gol se pun 500 ml nămol Se cacircntăreşte cilindrul din nou şi se calculează densitatea cu ajutorul relaţiei

Icircn care

densitatea (gcm3)mi = masa cilindrului gradat gol (g)mf = masa cilindrului gradat cu proba de analizat (g)V = volumul luat icircn probă (ml)

14

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Rezultatele obţinute se trec icircn tabelul de mai jos

Apa de analizat Tipul determinării UM Valoarea Alimentarea staţiei

epurareSuspensii totale

Evacuare emisar turbiditatepHalcalinitate totalăalcalinitate permanentăaciditate totalăaciditate permanentă

Nămol

DETERMINAREA pH-ULUI ACIDITĂŢII ALCALINITĂŢIIŞI DURITĂŢII APELOR INDUSTRIALE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite uneori deosebit de restracircnse

După utilizări apele industriale se icircmpart icircn următoarele categorii

Ape de răcire - sunt folosite la răcirea unor aparate utilaje sau produse Aceste ape trebuie să fie lipsite de suspensii de orice fel lipsită de microorganisme stabilă la depuneri şi să nu prezinte pericol de coroziune

Apă tehnologică - este utilizată direct icircn procesul tehnologic pentru obţinerea diverselor produse şi nu impune condiţii prea severe de puritate decacirct icircn unele situaţii speciale

Apă de spălare - este folosită la spălarea utilajelor a diferitelor piese sau produse Trebuie să fie lipsită de suspensii de compuşi agresivi de uleiuri sau substanţe grase

Apa de alimentare a cazanelor de abur - este apa folosită pentru obţinerea aburului şi impune icircn funcţie de temperatură şi presiunea de lucru a cazanului condiţii din ce icircn ce mai severe de lucru Aceste ape trebuie să fie lipsite de suspensii de duritate de acizi liberi oxigen bioxid de carbon grăsimi şi uleiuri sulfaţi silicaţi etc

15

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Principalele proprietăţi ale apelor industriale pH aciditate alcalinitate

Icircn general alcalinitatea respectiv aciditatea unei soluţii apoase se exprimă prin concentraţia ionilor de hidrogen Icircn apele naturale valoarea pH-ului determină icircn mare măsură procesele biologice şi chimice şi condiţionează tratamentele aplicate apei şi caracterul coroziv al acestora Pentru desfăşurarea normală a proceselor biochimice este necesar un domeniu restracircns de pH cuprins icircntre 65 şi 85 Eficienţa unor operaţii de tratare este icircn funcţie directă de pH (coagulare deferizare demanganizare Apele cu un pH scăzut au o puternică acţiunecorozivă iar cele alcaline spumează intens O apă chimic pură este neutră Icircn apele naturale pH-ul este influenţat de compuşii existenţi Dintre aceştia un rol important il au sistemele tampon Acidul carbonic se disociază conform reacţiei

Unde

Din această relaţie rezultă efectul tampon al unui asemenea sistem potrivit căruia pH-ul variază puţin cu diluţia dar mult cu schimbarea acestui raport Icircn apele reziduale valoarea pH-ului depinde icircnsă şi de conţinutul de CO2 liber Cea mai mare parte a CO2 existent icircn apă este dizolvat fizic Icircntre concentraţia CO2 liber (CO2 aq) şi acidul carbonic există un raport constant Ca urmare variaţia pH-ului se poate exprima prin relaţia

Unde

şi

Aciditatea apelor naturale se datoreşte de obicei CO2-ului liber mai rar acizilor organici şi minerali sau sărurilor acizilor tari cu baze slabe Dintre acizii organici mai frecvent sunt prezenţi acizii humici şi uneori acidul acetic Acizii minerali apar doar accidental Aciditatea datorată acizilor organici şi minerali se numeşte aciditate reală şi se determină icircn prezenţametiloranjului (pH=44) Aciditatea totală include şi aciditatea datorată prezenţei CO2 liber şi se determină icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82) Alcalinitatea totală a apelor naturale se datoreşte bazelor libere ionilor şi se determină icircn prezenţa metiloranjului (pH=44) Practic toată alcalinitatea este dată de bicarbonaţii de calciu şi de magneziu Hidroxidul de sodiu este prezent icircn ape reziduale puternic bazice Alcalinitatea permanentă este dată de bazele libere şi de carbonaţii alcalini şi se determină icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82)

Duritatea

Duritatea este propietatea conferită de către totalitatea sărurilor solubile de calciu şi magneziu Icircn funcţie de anionii implicaţi se deosebesc

16

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Duritate temporară (dt) dată de suma bicarbonaţilor de calciu şi de magneziu La icircncălzire dt se elimină avacircnd loc reacţiile

Duritatea permanentă (dp) formată din celelalte sărurisolvite de calciu şi de magneziu (sulfaţi cloruri etc)

Duritatea totală (dT) este suma celor două durităţi

Duritatea se exprimă icircn grade de duritate Gradul de duritate reprezintă icircn Romacircnia duritatea echivalentă a 10 mg CaOdm3 (fiind identic cu gradul german)

Icircn funcţie de duritatea lor apele naturale se pot clasifica icircn Foarte moi dT=0-4 grade Moi dT=4-8 grade Slab dure dT=8-12 grade Mijlocii dure dT=12-18 grade Dure dT=18-30 grade Foarte dure dT=peste 30 grade

Apa dură provoacă greutăţi mari icircn folosinţele industriale ca de exemplu depunerea de cruste icircn cazul cazanelor de abur icircn spălătorii măresc cantităţile de agenţi de spălare deoarece formează săpunuri insolubile

Calciu ăi magneziu

Datorită unor caracteristici biochimice şi fiziologice distincte este util să se cunoască concentraţia ionilor de Ca2+ şi Mg2+ separat Astfel magneziul se găseşte icircn apă sub formă de sulfaţi care icircn concentraţie mare imprimă apei un gust dezagreabil şi un efect laxativ De asemena magneziul mai poate fi prezent icircn apă sub formă de cloruri şi bicarbonaţi

Calciu este prezent icircn toate apele sub formă de bicarbonaţi sulfaţi sau cloruri Excesul de calciu imprimă apei un gust sălciu fiind incriminat icircn favorizarea calculozei renale lipsa de calciu pare a juca un rol icircn producerea unor tulburări funcţionale ale cordului (aritmii) pacircnă la infarctul de miocard

Aparatură şi materiale necesare

Biurete Amestec indicatori pentru determinarea pH-ului scară de etalonare pH-metru soluţii

tampon pentru diferite valori de pH Vase conice HCl 01n NaOH 01n complexon III 001 Indicatori negru de eriocrom T murexid metiloranj fenolftaleină

Mod de lucruDeterminarea pH-ului apeiMetoda colorimetrică folosind scara de comparare

17

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 10 ml apă de analizat şi se introduc intr-o eprubetă peste care se adaugă 06 ml din amestecul de indicatori Se agită şi coloraţia obţinută se compară cu scara de etalonare Amestecul de indicatori este format din roşu de metil şi albastru de brom-timol

Metoda electrochimică cu electrod de sticlă

Diferenţa de potenţial existentă icircntre un electrod de sticlă şi un electrod de referinţă introduşi icircn proba de apă de analizat variază lliniar cu pH-ul probei

Icircnainte de efctuarea detrminării este necesară echilibrarea aparatului după instrucţiunile de utilizare Etalonarea (echilibrarea) aparatului se efectuează folosind soluţiile tampon cu pH cunoscut şi se corectează cu ajutorul butonului de corectare a abaterii Pentru aceasta se pune icircntr-un pahar Berzelius soluţie tampon icircn care apoi se imersează electrozii După efectuarea reglării aparatului se spală electrozii cu apă distilată şi apoi se clătesc cu apă de analizat Se introduc electrozii icircn apa de analizat şi se citeşte pH-ul direct pe indicatorul de la aparat Se efectuează mai multe determinări şi se face apoi media rezultatelor

Metoda colorimetrică prezintă unele inconveniente cum ar fi Nu se poate folosi pentru apele tulburi sau colorate Apele cu salinitate crescută pot modifica tenta indicatorului Clorul rezidual poate afecta culoarea indicatorului

Metoda electrochimică este mai precisă şi poate fi utilizată şi pentru apele tulburi sau colorate

Determinarea alcalinităţii

Alcalinitatea permanentă (p) se determină prin titrarea cu HCl 01n icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82) cacircnd au loc reacţiile

Pentru efectuarea probei se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un vas conic peste care se adaugă 2 picături de fenolftaleină Dacă nu apare coloraţia roz alcalinitatea permanentă este zero Icircn cazul apariţiei coloraţiei roz proba se titrează cu HCl 01n pacircnă la incolor Alcalinitatea permanentă se exprimă icircn ml HCl 01ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=VfIcircn care

V- ml HCl 01n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei HCl 01n

Alcalinitatea totală (m) se detrmină prin titrare cu HCl 01n icircn prezenţa metiloranjului (pH=44) cacircnd au loc pe lacircngă reacţiile

şi reacţia

18

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 2-3 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 01n pacircnă cacircnd culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu Alcalinitatea totală se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=Vf

Determinarea acidităţii

Pentru determinarea acidităţii totale se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic şi se titrează cu soluţie de NaOH 01n icircn prezenţa a 2 picături de fenolftaleină pacircnă la apariţia coloraţiei roz persistente Aciditatea totală se exprimă icircn ml NaOH ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml NaOH ndm3=VfIcircn care

V- volumul de NaOH 01n folosit la titrare f- factorul soluţiei NaOH 01n

Dacă apa are pH-ul mai mare de 45 aciditatea reală este zero Icircn caz contrar se iau 100 ml apă de analizat se adaugă 2-3 picături de metil oranj şi se titrează cu NaOH 01n pacircnă ce coloraţia galben-portocaliu virează spre galben-citriu Aciditatea reală se calculează conform relaţiei

ml NaOH ndm3=Vf

Duritatea

Ionii de calciu şi de magneziu cu proprietatea de a complexa cu sarea de sodiu a acidului etilen-diamintetraacetic Sfacircrşitul reacţiei este marcat de indicatori specifici cum ar fi negru de erioorom Pentru a determina duritatea totală se iau 100 ml apă de analizat intr-un vas conic Se adaugă 2 ml soluţie tampon pentru a obţine pH-ul 10 şi 01 g indicator erioocrom apoi se titrează cu complexom III pacircnă ce culoarea virează de la roşu ca vacircnul la albastru net

Icircn care

V- volumul de complexon III 001n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon v- volumul de apă de analizat ml

Pentru a determina duritatea temporară se foloseşte alcalinitatea totală m Dacă alcalinitatea permanentă nu este zerose va utiliza diferenţa m-p dintre volumele de HCl 01n cu care s-au efectuat ele două titrări

Unde

19

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

V- volumul de HCl 01n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei HCl 01n v- volumul de apă de analizat luat ml

Duritatea permanentă se calculează cu relaţia

dp=dT-dt

Calciu şi magneziu

Calciu se determină priin titrare cu complexon III la pH =12-13 icircn prezenţă de murexid valoarea de pH la care magneziu este precipitat sub formă de Mg(OH)2

Se iau 100 ml apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 4 ml soluţie tampon şi 01 mg murexid Se titrează cu complexon III pacircnă ce virează de la roz la violaceu

Relaţiile de calcul sunt

Icircn care

V1- volumul de complexon III folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon III v- volumul de apă de analizat luat icircn lucru ml V- volumul de complexon III folosit la determinarea dT ml

Se repetă fiecare determinare de două ori făcacircndu-se media iar rezultatele se trec icircn următorul tabel

Determinarea UM Proba 1 Proba 2 Media

pHalcalinitate totală m

aciditate totalăaciditate reală

dt

dp

dT

Ca2+

Mg2+

20

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA BIOXIDULUI DE CARBON OXIGENULUI ŞI SUBSTANŢELOR OXIDABILE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite deosebit de restracircnse

Principalele proprietăţi ale apelor industriale

Bioxidul de carbon

Bioxidul de carbon se găseşte frecvent icircn apă sub formă de carbonaţi (complet legaţi) bicarbonaţi (semilegat) şi mai rar sub formă de bioxid de carbon liber Icircntre forma liberă şi sărurile acidului carbonic se stabileşte următorul echilibru

Existenţa uneia sau alteia dintre formulele de mai sus este icircn funcţie de pH-ul apei

la pH =lt 40 CO2-ul este prezent numai sub formă de CO2 liberla pH = 84 CO2-ul există numai sub formă de bicarbonaţila pH gt=105 CO2-ul se găseşte numai sub formă de carbonaţi

Expresia constantei de echilibru pentru ecuaţia

este dată de relaţia

21

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Deoarece concentraţia apei şi a carbonatului se consideră constante şi

Relaţia devine

Din relaţia de mai sus rezultă că pentru menţinerea bicarbonaţilor icircn soluţie este necesară o anumită cantitate de bioxid de carbon liber denumit ndashbioxid de carbon aferent-- iar cantitatea de bioxid de carbon ce depăşeşte această limită reprezintă ndashbioxidul de carbon agresivmdashcapabil de a dizolva noi cantităţi de carbonaţi tercacircndu-i sub formă de bicarbonaţi solubili La scăderea cantităţii bioxid de carbon sub limita necesară menţinerii bicarbonaţilor icircn soluţie are loc precipitarea unei cantităţi corespunzătoarede carbonaţi Icircntre diferite forme de bioxid de carbon avem următoarea relaţie

Bioxidul de carbon liber nu dăunează calităţii apei potabile din contră icirci conferă un gust plăcut de prospeţime Bioxidul de carbon afresiv poate face apa nepotabilă datorită faprului că poate dizolva anumite metale toxice Icircn apa de alimentare a cazanelor CO2 liber trebuie să lipsească deoarece produce o puternică coroziune

Oxigenul

Icircn apele meteoritice şi icircn cele freatice concentraţia oxigenului dizolvat este aproape de limita de solubilitate determinată de presiunea parţială şi temperatură Apele subterane de mare adacircncime conţin foarte puţin oxigen dizolvat dtorită reacţiilor chimice Icircn apele de suprafaţă concentraţia oxigenului depinde şi de numeroasele procese fizice chimice şi biologice ale ciclului vieţii acvatice Ca urmare a proceselor de degradare aerobă poate apărea un deficit de oxigen care poate provoca dispariţia completă a vieţii aerobe Deficitul de oxigen este diferenţa dintre cantitatea de oxigen care saturează apa la presiunea şi temperatura dată şi conţinutul real Există o corelaţie directă icircntre oxigenul dizolvat şi concentraţia materiilor organice de apă Prezenţa oxigenului favorizează deferizarea şi demanganizarea apei formarea stratului de protecţie icircn reţeaua de distribuţie şi tot odată conferă gust de prospeţime apei potabile Icircn apa de alimentare a cazanelor oxigenul este nedorit fiind un factor activ de coroziune

Substanţe organice

Conţinutul de substanţe organice defineşte gradul de impurificare organică care se poate exprima icircn diferite moduri Oxidabilitatea chimică sau consumul chimic de oxigen (CCO) reprezintă cantitatea de oxigen echivalentă cu consumul de oxidant (KMnO4 K2Cr2O7) format la mineralizarea substanţelor organice dintr-un dm3 de apă Metoda este uzual folosită dar prezintă inconvenientul că nu indică icircntreg conţinutul de materii organice ci doar pe cele oxidabile icircn condiţiile determinării tot odată fiind afectată de erori datorită prezenţei substanţelor anorganice uşor oxidabile

Consumul biochimic de oxigen CBO5 reprezintă cantitatea de oxige necesară pentru mineralizarea biochimică a substanţelororganice dintr-un dm3 de apă la temperatura de 20o C

Partea experimentală

22

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Determinarea bioxidului de carbon din apă

Determinarea bioxidului de carbon liber

Aparatură şi materiale necesare

Vase Erlenmeyer Biurete Soluţie HCl 005n Soluţie NaOH 005n Fenolftaleină Tartrat de sodiu şi de potasiu 50 Carbonat de calciu Amestec alcalin de iodură şi azidă Amidon soluţie 05 Acid sulfuric 1 3 Tiosulfat de sodiu 0025n Sulfat manganos 50 Sticle cu dop ermetic Soluţie KMnO4 001n Soluţie H2C2O4 001n

Mod de lucru

Metoda se bazează pe transformarea bioxidului de carbon liber din apă icircn bicarbonat folosind o soluţie de hidroxid de sodiu şi apoi titrarea excesului de hidroxid cu acid clorhidric icircn prezenţă de fenolftaleină

Detreminarea orientativă- se iau cacircţiva ml de apă de analizat şi se introduc icircntr-o capsulă de porţelan apoi se adaugă două picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz nu este prezent CO2 liber Icircn cazul cacircnd nu apare coloraţia roz se procedează astfel icircntr-un pahar Erlenmeyer se introduc 200 ml apă e analizat peste care se mai adaugă 10 ml soluţie de NaOH 005n 2 ml tartrat de sodiu şi potasiu şi două picături de fenolftaleină Icircn cazul icircn care nu a aparut o coloraţie roz se vor mai adăuga icircncă 10 ml NaOH 005n Volumul de soluţie de NaOH se va măsura cu precizie Soluţia rezultată se va titra cu HCl 005 pacircnă la decolorare Conţinutul de CO2 liber se va calcula cu relaţia

Unde

V ndashml NaOH 005n adăugaţi f ndash factorul soluţiei de NaOH 005nV`- ml soluţie HCl 005n folosiţi la titrare f `- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon total legat

23

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Metoda se bazează pe neutralizarea carbonaţilorprezenţi icircn apă prin titrare cu un acid mineral icircn prezenţa fenolftaleinei

Icircntr-un flacon Erlenmeyer se introduc 100 ml apă de analizat două picături de fenolftaleină ş se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea roşie virează icircn roz slab Conţinutul de CO2 legat se calculează cu relaţia

Unde

V- ml HCl 005n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon semilegat

Metoda se bazează pe neutralizarea bicarbonaţilor din apă cu un acid mineral icircn prezenţa metiloranjului ca indicator Se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un flacon Erlenmeyer peste care se adaugă 2 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Aplicacircd corecţia pentru CO2 legat avem

Unde

V`- ml HCl 005n folosiţi la titrareV ndash ml HCl 005n folosiţi la determinarea CO2 legat f- factorul soluţiei HCl 005n

Deteminarea bioxidului de carbon agresiv

Bioxidul de carbon agresiv are proprietatea de a transforma carbonatul de calciu icircn bicarbonat care se determină prin titrare cu acid clorhidric

Se iau doua flacoane Erlenmeyer cu dop rodat şi se introduce icircn fiecare aceeaş cantitate de apă de analizat Icircntr-unul din vase se introduc 3-5 g CaCO3 pro analiză fin pulverizat şi se agită după care se lasă icircn repaus minimum 24 ore agitacircnd din cacircnd icircn cacircnd

Din ambele flacoane se iau din lichidul supernatant cacircte 100 ml şi se introduc icircn alte două flacoane Se titrează fiecare probă cu HCl 005n icircn prezenţa a două picături de metiloranj pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Unde

V- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei icircn care s-a adăugat carbonat de calciu

24

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Vl- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei fără carbonat de calciu f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea oxigenului

Oxigenul dizolvat icircn apă oxidează hidroxidul manganos care icircn mediu acid scoate iodul din iodura de potasiu icircn cantitate echivalentă cu oxigenul dizolvat icircn apă şi se titrează cu tiosulfat de sodiu

Apa se recoltează icircn sticle icircnchise cu grijă ca să nu se aereze icircn timpul manipulărilor Sticla se umple complet se introduc 2 ml soluţie de sulfat manganos şi 2 ml amestec alcalin de iodură-azidă Se pune dopul şi se agită conţinutul flaconului Icircn prezenţa oxigenului se formează un precipitat brun-roşcat iar icircn absenţa acestuia precipitatul rămacircne alb După depunerea completă a precipitatului se elimină cu atenţie cca 10 ml din lichidul supernatant şi se adaugă 5 ml H2SO4 1 3

Se pune dopul şi se amestecă bine picircnă ce precipitatu se dizolvă complet Se transversează conţinutul cantitativ icircntr-un flacon Erlenmeyer şi se titrează cu tiosulfat 0025n pacircnă se obţine o coloraţie galbenă apoi se adaugă 1 ml amidon şi se continuă titrarea pacircnă la decolorarea completă a culorii albastre a amidonului

Unde

V- ml soluţie de tiosulfat folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de tiosulfat de sodiu 0025nVl- cantitatea de apă de analizat recoltată ml

Determinarea substanţelor oxidabile din apă (metoda cu permanganat)

Permanganatul de potasiu oxidează substanţele organice din apă icircn mediu acid şi la cald iar permanganatul rămas icircn exces se determină cu acid oxalic

Se introduc 100 ml apă de analizat icircntr-un flacon Erlenmeyer pregătit icircn prealabil fără urme de substanţe organice peste care se adaugă 5 ml H2SO4 13 şi 10 ml permanganat de potasiu exact măsurat Se fierbe pe sită exact 10 min din momentul cacircnd icircncepe fierberea Se icircndepărtează vasul de pe sită şi se adaugă icircn soluţia fierbinte 10 ml acid oxalic exact măsurat Soluţia decolorată se titrează cu permanganat de potasiu pacircnă la apariţia unei coloraţii slab rozpersistente

25

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn care

V- ml KMnO4 001n adăugaţi iniţial icircn probăVl- ml KMnO4 001n folosiţi la titrarea probei fl- factorul soluţiei de KMnO4 001nV2-ml H2C2O4 001n adăugaţi icircn probă pentru decolorare f2-factorul soluţiei de apă de analizat luată icircn lucru ml

Pentru fiecare probă se fac cacircte două determinăriRezultatele obţinute se vor trece icircn următorul tabel

Parametru de analizat UM Proba 1 Proba 2 Media CO2 totalCO2 legatCO2 semilegatCO2 agresivO2

oxidabilitatea

26

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA TENDINŢEI DE AUTOIcircNCĂLZIRE A CĂRBUNILOR

Consideraţii teoretice

Industria extractivă se caracterizează prin condiţii specifice de lucru condiţii impuse atacirct de particularităţile naturale cacirct şi de caracterul procesului de producţie Aceste necesită o serie de măsuri speciale care să nu ducă la periclitarea vieţii lucrătorilor prin accidente sau icircmbolnăviri de factură profesională

Asupra modului icircn care se produce autoaprinderea cărbunilor s-au emis mai multe ipoteze care pot fi icircnglobate icircn următoarele teorii

Teoria oxidării piritei Teoria oxidării cărbunelui considerată icircn prezent cea mai importantă Teoria fenolică Teoria bacteriană

Cărbunii icircn contact cu atmosfera vor absorbi oxigen fapt care poate duce prin oxidare la aprinderea autmată a lor

Pentru a preveni apariţia focurilor endogene este necesar să se determine tendinţa de autoicircncălzire a cărbunilor icircn scopul clasificării straturilor din acest punct de vedere

Cercetătorii polonezi făcacircnd mai multe icircncercări cu probe de cărbune din diferite mine au demonstrat că reprezentarea grafică a modului icircn care decurge reacţia sistemului (perhidro-cărbune) are alură diferenţială pentru cărbunii cu tendinţă de autoicircncăzire şi pentru cei fără tendinţă de autoicircncălzire

Partea experimentală

Materiale necesare

Probe de cărbune de granulaţii specificate icircn referat Termometru Eprubete Apă distilată Perhidrol 20

Modul de lucru

Se cacircntăresc 3 g cărbune de granulaii diferite -0250 -0315 -04 şi +05 mm care se amestecă cu 2 cm3 de apă distilată după care se notează temperatura iniţială

Peste cărbunele astfel amestecat se toarnă 9 cm3 perhidrol 20 Se citeşte temperatura icircn fiecare minut pacircnă la atingerea temperaturii de 50oC După depăşirea temperaturii de 50oC se notează timpul corespunzător creşterii temperaturii din 10 icircn 10 grade iar rezultatele se trec icircntr-un tabel de forma tabelului de mai jos

Tipul cărbunelui Granulaţia(mm)

Temperatura(oC)

Timpul(minute)

Observaţii

27

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

12345

Cu datele obţinute se constituie diagrama de variaţie a temperaturii icircn funcşie de timp care este caracteristică fiecărui strat de cărbune icircn parte

Se execută cel puţin două determinări cu acelaş fel de cărbune iar dacă rezultatele diferă cu mai mult de 10 se efectuează o nouă determinare

Ca măsură a gradului de pregătire a cărbunelui pentru autoicircncălzire se admite viteza medie de creştere a temperaturii (Vr) la timpul (t) icircn care s-a obţinut temperatura maximă

(oCmin)

Aceste date obţinute vor trece icircn tabelul următor

Tipul cărbunelui Tipul de reacţie tr(min)

Temperatura (oC) Vr

(oCmin)

Iniţială Maximă

Variaţia de

temperatură12345

Se compară curbele obţinute cu curbele din literatură şi se trag concluzii asupra tendinţei de autoicircncălzire a cărbunilor

28

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ DEPLASAREA ECHILIBRULUICHIMIC ŞI VITEZA DE REACŢIE

Consideraţii teoretice

Legea acţiunii maselor

Pentru reacţia aA +bB cC + dD la echilibrul celor două viteze de reacţie sunt egale

v1 = k1 [A]a [B]b

v2 = k2 [C]c [D]d v1= v2 = = Ke

= (c + d) ndash (a + b) ndash variaţia numărului de moli

Kp = Kc (RT)∆n = Kk (p)∆n

Relaţia Kc = reprezintă legea acţiunii maselor

Guldeberg şi Waage au stability că raportul dintre produsul concentraţiilor produşilor de reacţie la puteri egale cu coeficienţii lor stoechimetrici şi produsul concentraţiilor reactanţilor la puteri numeric egale cu coeficienţii lor stoechiometrici este constantă numită constantă de echilibru Kc

Deplasarea echilibrului chimic se face icircn conformitate cu principiul lui Le Chacirctelier Conform acestui principiu dacă un system aflat ăn echilibru chimic suferă o constacircngere echilibrul se deplasează icircn sensul diminuării constracircngerii

Factorii care influenţează deplasarea echilibrului chimic sunt temperature presiunea şi concentraţia

Influenţa temperaturii

Creşterea temperaturii unui sistem icircn echilibru (la p = constant) favorizează reacţia ce consumă caldură (endotermă) şi defavorizează reacţia ce se produce cu degajare de căldură (exotermă) Reacţiile reversibiledacă sunt endoterme icircntr-un senssunt exoterme icircn sensul invers

Ex 2 CO + O2 2 CO2

Influenţa presiunii

Este caracteristică reacţiilor de echilibru icircn faza gazoasă care se produc cu variaţie de volum Creşterea presiunii (la t0 C = constant) determină deplasarea echilibrului icircn sensul concentraţiei de volum echivalent cu micşorarea numărului de moli

29

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Ex N2 + 3 H2 2 NH3

Influenţa concentraţiei

Modificarea concentraţiei unuia din componenţii amestecului de reacţieva determina desfăşurarea reacţiei chimice icircn sensul care se consumă substanţa adăugată

Icircn lucrarea de faţă se va urmării deplasarea echilibrului chimic icircn funcţie de concentraţie Se va studia icircn mediu omogen lichidul reacţia dintre FeCl3 (clorură ferică) şi NH4SCH (sulfocianură de amoniu) cu formarea de Fe(SCN)3 (sulfocianură ferică) şi NH4Cl (clorură de amoniu)

FeCl3 + 3NH4SCN Fe(SCN)3+ 3NH4CL

Kc=

Calitativ se va observa deplasarea echilibrului chimic prin compararea culorilor diferitelor probe icircn care sa variat pe racircnd concentraţia uneia din substanţele iniţiale sau finale Culoarea FeCl3 icircn soluţie este galben-roşcată a Fe(SCN)3 este roşu intens iar NH4SCN şi NH4Cl sunt incolore

Materiale necesare

Pahar Berzelius Eprubete Soluţii de FeCl3 şi NH4SCN icircn sticlă picurătoare NH4Cl Spatulă Pipetă

Modul de lucru

Icircn paharul Berzelius se pun circa 100 ml apă şi se adaugă 10-11 picături de soluţie FeCl3 şi 10-12 picături NH4SCN Din soluţia obţinută se toarnă volume egale icircn 4 eprubete astfel

Icircn eprubeta 1 se adaugă 4-5 picături de soluţie FeCl3

Icircn eprubeta 2 se adaugă 4-5 picături de sol NH4SCN Icircn eprubeta 3 se pune un vacircrf de spatulă de NH4Cl şi se agită pacircnă la dizolvare Eprubeta 4 serveşte drept etalon de culoare

Se compară culorile obţinute cu culoarea soluţiei din eprubeta etalon şi schimbările de culoare se explică icircn funcţie de modul icircn care s-a produs deplasarea echilibrului chimic

Să se tragă concluziile pentru sensul icircn care s-a deplasat echilibrul chimic icircn cele 3 eprubete

Factorii care influenţează viteza de reacţieConsideraţii teoretice

30

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cursul unei reacţii chimice cantităţile de reactanţi descresc continuu iar cantităţile de produşi cresc continuu

Se numeşte viteza de reacţie - variaţia concentraţiei reactanţilor sau produşilor de reacţie icircn unitatea de timp

v = - CR ndash concentraţia reactanţilor

v = + CP ndash concentraţia produşilor de reacţie

Principalii factori care influenţează viteza de reacţie sunt temperatura concentraţia suprafaţa de contact adaosul unor substanţe care măresc viteza de reacţie (catalizatori) sau pentru a o micşora (inhibitori) Urmărind desfăşurarea icircn timp a reacţiilor chimice CINETICA CHIMICĂ studiază viteza de reacţie influenţa diferiţilor factori asupra vitezei precum şi totalitatea proceselor elementare ce intervin icircn timpul transformaărilor chimice deci elucidarea mecanismului de reacţie

Icircn lucrarea de faţă se va urmării cum influenţează viteza de reacţie concentraţia şi temperatura

Influenţa concentraţiei

Studiile experimentale referitoare la influenţa concentraţiei asupra vitezei de reacţie au dus la determinarea ecuaţiei de viteză

v = kn [A]na [B]nb

pentru o reacţie de forma aA + bB produşikn ndash constantă de vitezăna şi nb ndash ordinele parţiale de reacţie (pentru reacţii mai simple)na = a şi nb = bm = na + nb ndash ordinul global de reacţie

Pentru cazul general se poate scrie

- = kn cn

Influenţa temperaturii

Este exprimată de relaţia lui Arrhenius

k = A

undeA ndash factor preexponenţial cu aceleaşi dimensiuni ca şi kEa ndash energie de acţionareR ndash 8314 JmolK

Din forma logaritmică a expresiei relaţiei lui Arrhenius

31

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

1n k = 1n A -

Se poate determina grafic 1n k = f( ) valoarea lui Ea = tgβ R sau analitic utilizacircnd valorile lui k la

două temperaturi diferite

Ea =

Materiale necesare

Soluţie Na2S2O3 (tiosulfat de sodiu) Soluţie H2SO4 Eprubete Termometru Pehar Berzelius Trepied Sită azbest Bec de gaz Pipetă

Modul de lucru

Studiul variaţiei vitezei de reacţie icircn funcţie de concentraţie se poate face prin exemplul reacţiei dintre tiosulfatul de sodiu şi acidul sulfuric

Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 = H2S2O3 (acid tiosulfuric)

Acidul tiosulfuric este instabil şi se descompune astfel

H2S2O3 rarr S + H2SO3 (acid sulfuros)

Pentru executarea experienţei trebuie să preparăm 4 soluţii de concentraţii diferite de tiosulfat de sodiu Icircn prima eprubetă turnăm 12 cm3 din soluţia iniţială de Na2S2O3 icircn a doua 9 cm3 soluţie iniţială şi 3 cm3 apă iar icircn a treia 6 cm3 Na2S2O3 şi 6 cm3 apă şi icircn ultima 3 cm3 soluţie iniţială şi 9 cm3 apă

Adăugăm 3 cm3 soluţie H2SO4 peste prima eprubetă şi agităm puternic Cu ajutorul unui ceas cronometrăm timpul pacircnă ce soluţia devine opalescentă Se procedează la fel şi cu celelalte eprubete Se notează timpii Din valorile timpilor se va deduce cum variază viteza de reacţie icircn funcţie de concentraţie

Pentru influenţa temperaturii asupra vitezei de reacţie se va utiliza tot exemplul anterior Pentru temperatura camerei se vor folosii valorile timpilor obţinuţi la exemplul anterior Se repetă experienţele dar de data aceasta icircnainte de a turna acidul sulfuric peste soluţia de Na2S2O3 se vor icircncălzii atăt soluţia de Na2S2O3 cacirct şi soluţia de acid sulfuric icircn eprubete separate introducacircndu-le icircntr-un pahar Berzelius cu apă

Paharul cu apă şi cu perechile de eprubete vor fi icircncălzite la temperaturile de 25o şi 35o C După atingerea temperaturilor respective soluţiile se amestecă turnacircnd acidul sulfuric peste tiosulfatul de sodiu Se agită şi se cronometrează timpul necesar apariţiei opalescenţei

Din valorile timpilor obţinuţi se va concluziona cum variaz viteza de reacţie cu temperaturaRezultatele obţinute se vor trece sub formă de tabel

32

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Factorul care influenţează viteza de

reacţieTimpul 1 Timpul 2 Timpul 3 Timpul 4

Concentraţia

Temperatura

C1

C2

C3

C4

DETEMINAREA TENSIUNII ELECTROMOTOARE A PILELOR ELECTRICE

33

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Consideraţii teoretice

Pila galvanică sau elementul galvanic este un dispozitiv in care pentru obţinerea energiei electrice se produce o reacţie de oxido-reducere

Cea mai simplă pilă galvanică este alcătuită din doi electrozi respectiv din doi conductori metalici introduşi icircn soluţii de electrolit Electrozii sunt uniţi icircn circuit exterior printr-un conductor electronic iar soluţiile de electrolit sunt separate printr-o diafragmă poroasă sau printr-o punte electrolitică

Icircn pilele galvanice la anod se produce o reacţie de oxidare iar la catod are loc o reacţie de reducere

Variaţia energiei libere ∆G a reacţiei de oxido-reducere dintr-o pilă galvanică reversibilă este egală cu lucrul electric maxim efectuat de pilă

Lucrul electric maxim reprezintă produsul dintre cantitatea de electricitate ce trece prin pila galvanică (zF) şi tensiunea electromotoare E a pilei galvanice (tem)

∆G=-z F E

Tensiunea electromotoare a unei pile galvanice este dată de suma algebrică a potenţialelor de electroni

E=ε+ + ε-

Undeε+ -este potenţial de electrod al actoduluiε- -este potenţia de electrod al anodului

Ţinacircnd seama de expresia matematică a potenţialului de electrică

ε = εo +

relaţia E=ε+ + ε- devine

E=

Unde şi -sunt potenţialele standard ale catodului şi anodului

R ndashconstanta universală a gazelor (83166 Jmolgrad sau 198 calmolgrad)T ndashtemperatura absolută icircn grade KelvinF ndashnumărul lui Faraday (96500 C)a+ a- -activitatea ionilor reduşi şi respectiv oxidaţi

Ecuaţia E= arată relaţia dintre tensiunea electromotoare potenţialul de

electrod şi activităţile ionilor de metal din soluţiile de electrolitIcircn această lucrare se va urmări dependenţa tem a pilei Daniell de concentrţia soluţiilor de

electrolit dependenţa redată de ecuaţia E=

Pila Daniell se compune dintr-o bară de zinc cufundată icircntr-o soluţie de ZnSO4 şi o bară de cupru introdusă icircntr-o soluţie de CuSO4 şi are ca punte electrolitică o soluţie de KCl saturată

34

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Această pilă se reprezintă prin lanţul electrochimic (-) ZnZnSO4 CuSO4Cu (+) Icircn pila Daniell la electrozi au loc următoarele reacţii de oxido-reducere

Anod(-) Znrarr Zn2+ + 2e-

Catod(+) Cu2+ + 2e-rarr Cu

Ecuaţia reacţiei totale care generează curent electric icircn pila Daniell este

Zn+Cu2+harrZn2++Cu

Tensiunea electromotoare a pilei Daniell se deduce din relaţia de mai sus

E=

Pentru a urmări dependenţa tensiunii electromotoare de concentraţiile soluţiilor de electrolit se alcătuiesc elemente Daniell folosind soluţii de CuSO4 şi ZnSO4 de concentraţii diferite Valorile obţinute experimental se compară cu cele calculate cu ajutorul ecuaţiei de mai sus

Partea experimentalăMateriale şi aparatură necesară

Pilă galvanică Daniell Voltmetru electronic sau montaj de opoziţie (Poggehdorff) Electrozi de Cu şi Zn Pahar Berzelius Pipete de 10 ml Balon cotat de 100 ml Soluţii de ZnSO4 şi CuSO4 de concentraţii diferite Soluţie saturată KCl Element Weston

Mod de lucru

Pentru determinarea tem se poate folosi montajul cu voltmetru electronic sau montajul de opoziţie

35

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 9: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Pentru 250 ml soluţie vor fi necesare g KOH pa Se cacircntăreşte pe o sticlă de ceas

cantitatea calculată şi se introduce icircntu-un balon cotat de 250 ml Se completează cu apă distilată pacircnă la semnagitacircnd pentru dizolvare

Pentru prepararea soluţiei de 01 n se calculează cantitatea de 96 necesară Pentru 250 ml soluţie 01 n trebuie 01 ml g adică 01 98 4 = 245 25 g

Din tabel avem pentru

96 icircn 1000 g soluţie1765 g x25 g

g sol conc 96

Ceea ce icircn volum reprezintă

ml conc 96

Se adaugă icircn balonul cotat mai icircntacirci puţină apă distilată şi apoi se adaugă volumul de acid sulfuric concentrat rezultat din calcul şi măsurat cu ajutorul unui cilindru gradat Se agită cu grijă şi se comletează cu apă distilată pacircnă la semnul balonului cotat

Acidul oxalic este substanţă titrimetrică care permite prepararea unei soluţii etalon cu ajutorul căruia determinăm titrul soluţiilor aproximative de bază

Prepararea soluţiei se face prin cacircntarire la balanţa analitică a cantităţii necesare pentru 250 ml

soluţie 01 n

Cantitatea necesară pentru volumul propus va fi

Substanţa cacircntărită pe o sticlă de ceas se aduce cantitativ icircn balonul cotat cu 250ml prin spălarea sticlei de ceas cu apă distilată din pisetă Se completează conţinutul balonului cotat la semn cu apă distilată

II Stabilirea titrului şi factorului soluţiilor

Consideraţii teoretice

9

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Soluţiile obţinute dintr-o probă cacircntărită de substanţe pot fii soluţii etalon sau soluţii aproximativeSoluţiile etalon sunt acelea pentru a căror preparare se folosesc substanţe foarte pure şi

nealterabile Concentraţia lor corespunde exact valorii teoretice calculate (acid oxalic dicarbonat de potasiu etc) in cazul soluţiilor aproximative (baze acizi etc) concentraţia se determină experimental prin titrul soluţiei T care reprezintă cantitatea icircn grame de substanţa conţinută icircntr-un milimetru de soluţie Numărul care arată de cacircte ori o soluţie este mai concentrată sau mai diluată decacirct soluţia de concentraţie exactă se numeşte factor Se notează cu F Factorul se calculează cu raportul

Stabilirea concentraţiei exacte a unei soluţii se face prin determinarea volumului de reactiv consumat de substanţa analizată intr-o reacţie chimică dată Reactivul are o concentraţie cunoscută şi se adaugă icircn cantitatea strict necesară stabilită pe baza ecuaţiei chimice Importantă este stabilirea punctului de echvalenţă care marchează sfacircşitul reacţiei Icircn acest scop se folosesc indicatori substanţe care icircşi schimbă brusc culoarea la adăugarea unui exces mic de reactiv Concentraţia se exprimă prin titru respectiv prin facorul soluţiei

Partea experimentalăDeterminarea concentraţiei unei soluţii aproximative de KOH 01 n

Materiale necesare

Soluţie Soluţie 01 n Indicator ndashfenolftaleină Biurete si stativ cu cleme Pahar Erlenmayer

Mod de lucruPentru determinarea titrului şi factorului soluţiei 01 n se foloseşte ca reactiv o soluţie de

acid oxalic 01 n Se umple o biuretă cu soluţie de acid oxalic şi alta cu soluţie de hidroxid de potasiu Se ia o probă de 20 ml acid aoxalic icircntr-un pahar Erlenmayerse diluează cu apă şi se icircncălzeşte la 70-800 C pentru icircndepărtarea CO2 Se adaugă 2-3 picături de fenolftaleină şi se titrează cu KOH 01 n pacircnă la apariţia unei coloraţii slabe Se execută două probe

Calculul titrului şi factorului

Ecuaţia chimică dupa care se desfăşoară titrarea este

Notăm (echivalentul gram al acidului oxalic

(echivalentul gram al hidroxidului de K)

vol de acid oxalic luat icircn analiză ml

volde hidroxid de K folosit la titrare ml

10

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

- titrul soluţiei de acid oxalic (00063033 gml)

titrul soluţiei de hidroxid de K

Factorul soluţiei

Rezultatul va fi media aritmetică a celor două determinăriObservaţie titrul teoretic al soluţiei de KOH 01 n este 00056 gml

ANALIZA UNOR PARAMETRII FIZICO-CHIMICI AI APELOR REZIDUALE DIN INDUSTRIA MINIERĂ CARBONIFERĂ

Consideraţii teoretice

Apele uzate (reziduale) sunt apele cărora prin utilizare li s-au modificat calităţile chimice biologice sau fizice inclusiv temperatura sau radioactivitatea ape de precipitaţii sau din alte sursecare fără a fi făcut obiectul unei folosiri s-au icircncărcat cu substanţe străine provenite de la activităţile sociale sau economice ape de mină şi de zăcămacircnt orice alte ape care au făcut obiectul unei folosiri anterioare

Industria minieră foloseşte şi restituie cantităţi relativ mari de apă din procesul tehnologiei de extracţie şi preparare al cărbunelui Staţiile de cărbune icircn majoritatea bazinelor carbonifere prezintă intercalaţii de argilă şi marnă care prin tăiere mecanizată sunt antrenate icircn producţia de cărbune Principalul impurificator al apelor de mină icircl constituie suspensiile argiloase rezultate din procesul de exploatare Icircn cazul apelor reziduale provenite de la preparaţiile de cărbune principalul impurificator icircl constituie tot suspensiile dar in acestă situaţie sunt prezente şi particule de cărbune De asemenea apele de la preparaţiile de cărbune mai conţin şi motorină şi spumanţi proveniţi de instalaţiile de flotaţie

Principalele caracteristici ale apelor de mină şi ale celor de la preparaţii sun prezentate icircn tabel cu valorile maxime admise de normele icircn vigoare pentru deversarea icircn emisar

11

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Caracteristici UM Ape de preparaţie Ape de minăSuspensiiConţinut de cenuşăpHCO2

SăruriSO4

2-

ClCaHgSlDuritate totală

mgl-

mglmglmglmglmglmglmglgrade

40000-5500067-706-6520-70

120-200UrmeUrme20-305-151-4-

125-18000-

69-75400-1000

-175-700

7-208-255-604-6

36-67

După cum se observă din tabel modificări importante ale unor parametri chimici nu intervin icircn urma utilizării apelor icircn industria minieră De aceea se impune controlul doar asupra următorilor parametri suspensii conţinut de cenuşă pH aciditate alcalinitate densitate-pentru nămoluri

Turbiditatea sau suspensiile

Turbiditatea sau tulburitatea reprezintă gradul de opacitate imprimat unei ape de substanţele icircn suspensie sau icircn stare coloidală Compuşii care determină turbiditatea sunt de natură diversă şi se găsesc icircn diferite grade de dispersie de la coloizi pacircnă la suspensii gravitaţionale Suspensiile gravitaţionale sunt de natură silicoasă şi se depun repede Suspensiile pămacircntoase şi cele argiloase sunt icircn general icircn stare coloidală Turbiditatea se poate determina prin metode optice situaţie cacircnd se exprimă icircn grade de turbiditate (grade de silice Jakson) Se icircnţelege prin grad de silice turbiditatea unei ape echivalentă turbidităţii date de un conţinut de un mg SiO2dm3 Conform STAS 632361 un grad de turbiditate reprezintă tulbureala produsă de 1 mg

caolin sau pămacircnt de infuzorii icircn suspensie icircntr-un litru de apă distilatăSuspensiile se pot determina gravimetric prin determinarea icircn acest mod a suspensiilor reţinute pe

hacircrtia de filtru

pH aciditate alcalinitate

pH-ul unei ape se exprimă prin concentraţia ionilor de H La deversarea apelor reziduale trebuie avut icircn vedere faptul că pentru desfăşurarea normală a proceselor biologice este necesar un domeniu restracircns de pH cuprins icircntre 65-85 Depăşirea acestor limite duce la distrugerea completă a ciclului biologic

Aciditatea se datoreşte de obicei CO2 liber mai rar acizilor organici şi minerali Dintre acizii organici mai frecvent sunt prezenţi acizii humici

Alcalinitatea se datoreşte icircn special ionilor şi icircn mai mică măsură ionilor şi fosfaţilor

Partea experimentală

Aparatură necesară

Turbidimetru Soluţii etalon turbiditate Cilidru gradat 100ml pipete Pacirclnie hacircrtie de filtru

12

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Balanţă şi etuvă Indicatori pH scală pH Ape reziduale evacuare emisar alimentare staţie epurare

Determinarea suspensiilor totale

Mod de lucru

Determinarea suspensiilor este proba care se efectuează pentru un mare număr de puncte de control icircn instalaţiile de preparare Efectuarea probei se face icircn felul următor se recoltează proba din deversarea conductei parcurgacircnd cu vasul colector icircntreaga şuviţă de lichid pacircnă la umplerea vasului Se va lua icircn lucru proba de la alimentarea staţiei de epurare a apei Din vasul cu proba recoltată din alimentarea staţiei de epurarea apei se iau 100 ml apă pentru determinarea gravimetrică a suspensiilor Formarea acestei probe se face măsuracircnd 100 ml suspensie icircntr-un cilindru gradat de 100 ml sub permanentă agitare O agitare necorespunzătoare duce la eliminarea din proba a particulelor mari care sedimentează rapid viciind astfel determinarea Se filtrează proba pe hacircrtie de filtru cu bandă roşie Se usucă proba icircn etuvă reglată la 1050C pacircnă cacircnd la două cacircntăriri succesive se determină o grutate constantă Se determină suspensiile cu următoarea relaţie

mg suspensiidm3 =

Icircn careA- masa suspensiilor filtrate şi uscate (mg)B- masa hacircrtiei de filtru (mg)V- volumul soluţiei luate icircn lucru (ml)

Determinarea turbidităţii

Determinarea turbidităţii se face determinacircnd icircnălţimea stratului de apă care permite observarea clară a unui reper negru pe fond alb iluminat cu o lumină difuză

Se umple tubul cu apa de analizat şi se priveşte de sus icircn jos pentru a vedea banda neagră de pe disc Icircn cazul cacircnd banda nu este vizibilă se scoate apa din tub prin robinetul lateral pacircnă ce banda devine vizibilă Se citeşte icircnălţimea coloanei de apă Pentru aprecierea turbidităţii icircn grade de silice se va trasa curba de etalonare folosind soluţiile etalon de turbidităţi cunoscute Prin această metodă se va determina turbiditatea probei de la evacuare emisar

Determinarea pH- lui

Determinarea pH-ului se face folosind metoda colorimetrică cu scară de comparare Pentru aceasta se iau 10 ml din apa limpede rezultată icircn urma filtrării probei (evacuare emisar) sau a limpezirii acesteia (rin sedimentare) Peste această probă se intrioduc 06 ml indicator Se agită şi se compară coloraţia obţinută cu ceea a unei scări de etalonare

Determinarea alcalinităţii

Determinarea alcalinităţii se face faţă de fenolftaleină (pH- 82) şi faţă de metiloranj (pH- 44) Alcalinitatea faţă de fenolftaleină constituie alcalinitatea permanentă şi este dată de bazele libere şi de carbonaţii alcalini Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă de analizat şi se adaugă 2 picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz proba se titrează cu o sluţie HCl 01 n pacircnă la incolor Alcalinitatea permanentă se exprimă icircn ml HCL N dm3 şi se calculează cu relaţia

13

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

ml HCl 1N dm3 = V ficircn careV ndash volumul icircn ml de HCl 01 n folosit la titraref - factorul soluţiei de HCl 01 n

Alcalinitatea faţă de metiloranj reprezintă alcalinitatea totală şi este dată de bazele liberecarbonaţi şi bicarbonaţi alcalini Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă de analizat şi se adaugă 3 picături metiloran Se titrează cu HCl 01 n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citric la galben-portocaliu Daă la icircncput are culoarea galben- portocaliu această alcalinitate este egală cu zero Alcalinitatea totală se exprimă icircn ml HCl N dm3 şi se calculează cu relaţia

ml HCl 1N dm3 = V f

Determinarea acidităţii

Determinarea acidităţii se face faţă de fenolftaleină (pH -82) ţi faţă de metilranj (pH ndash 44)Aciditatea faţă de fenolftaleină constituie aciditatea totală şi este dată de bioxidul de carbon Pentru

determinarea ei se iau 100 ml apă se adaugă 2 picături indicator şi se titrează cu o soluţie NaOH 01 n pacircnă la o coloraţie roz Dacă apa a fost roz de la icircnceput atunci aciditatea este egală cu zero Aciditatea totală se exprimă icircn ml soluţie NaOH N dm3 şi se calculează cu relaţia

ml NaOH N dm3 = V f

icircn careV ndash volumul de soluţie NaOH 01 n folosiţi la titrare (ml)f ndash factorul soluţiei NaOH 01 n

Aciditatea faţă de metiloranj reprezintă aciditatea permanentă datorată acizilor minerali Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă şi se adaugă 2-3 picături indicator Dacă apare coloraţie galben-citriu această aciditate este egală cu zero Icircn caz contrar se titrează cu o soluţie NaOH 01 n pacircnă la viraj din galben-portocaliu la galben-citriu Aciditatea permanentă se exprimă icircn ml NaOH N dm3 şi se calculează cu ajutorul relaţiei

ml NaOH N dm3 = V f

Determinarea densităţii

Această determinare este utilizată pentru analiza nămolurilor rezultate icircn urma decantării apelor Pentru determinarea densităţii icircntr-un cilindru gradat cacircntărit icircn prealabil gol se pun 500 ml nămol Se cacircntăreşte cilindrul din nou şi se calculează densitatea cu ajutorul relaţiei

Icircn care

densitatea (gcm3)mi = masa cilindrului gradat gol (g)mf = masa cilindrului gradat cu proba de analizat (g)V = volumul luat icircn probă (ml)

14

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Rezultatele obţinute se trec icircn tabelul de mai jos

Apa de analizat Tipul determinării UM Valoarea Alimentarea staţiei

epurareSuspensii totale

Evacuare emisar turbiditatepHalcalinitate totalăalcalinitate permanentăaciditate totalăaciditate permanentă

Nămol

DETERMINAREA pH-ULUI ACIDITĂŢII ALCALINITĂŢIIŞI DURITĂŢII APELOR INDUSTRIALE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite uneori deosebit de restracircnse

După utilizări apele industriale se icircmpart icircn următoarele categorii

Ape de răcire - sunt folosite la răcirea unor aparate utilaje sau produse Aceste ape trebuie să fie lipsite de suspensii de orice fel lipsită de microorganisme stabilă la depuneri şi să nu prezinte pericol de coroziune

Apă tehnologică - este utilizată direct icircn procesul tehnologic pentru obţinerea diverselor produse şi nu impune condiţii prea severe de puritate decacirct icircn unele situaţii speciale

Apă de spălare - este folosită la spălarea utilajelor a diferitelor piese sau produse Trebuie să fie lipsită de suspensii de compuşi agresivi de uleiuri sau substanţe grase

Apa de alimentare a cazanelor de abur - este apa folosită pentru obţinerea aburului şi impune icircn funcţie de temperatură şi presiunea de lucru a cazanului condiţii din ce icircn ce mai severe de lucru Aceste ape trebuie să fie lipsite de suspensii de duritate de acizi liberi oxigen bioxid de carbon grăsimi şi uleiuri sulfaţi silicaţi etc

15

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Principalele proprietăţi ale apelor industriale pH aciditate alcalinitate

Icircn general alcalinitatea respectiv aciditatea unei soluţii apoase se exprimă prin concentraţia ionilor de hidrogen Icircn apele naturale valoarea pH-ului determină icircn mare măsură procesele biologice şi chimice şi condiţionează tratamentele aplicate apei şi caracterul coroziv al acestora Pentru desfăşurarea normală a proceselor biochimice este necesar un domeniu restracircns de pH cuprins icircntre 65 şi 85 Eficienţa unor operaţii de tratare este icircn funcţie directă de pH (coagulare deferizare demanganizare Apele cu un pH scăzut au o puternică acţiunecorozivă iar cele alcaline spumează intens O apă chimic pură este neutră Icircn apele naturale pH-ul este influenţat de compuşii existenţi Dintre aceştia un rol important il au sistemele tampon Acidul carbonic se disociază conform reacţiei

Unde

Din această relaţie rezultă efectul tampon al unui asemenea sistem potrivit căruia pH-ul variază puţin cu diluţia dar mult cu schimbarea acestui raport Icircn apele reziduale valoarea pH-ului depinde icircnsă şi de conţinutul de CO2 liber Cea mai mare parte a CO2 existent icircn apă este dizolvat fizic Icircntre concentraţia CO2 liber (CO2 aq) şi acidul carbonic există un raport constant Ca urmare variaţia pH-ului se poate exprima prin relaţia

Unde

şi

Aciditatea apelor naturale se datoreşte de obicei CO2-ului liber mai rar acizilor organici şi minerali sau sărurilor acizilor tari cu baze slabe Dintre acizii organici mai frecvent sunt prezenţi acizii humici şi uneori acidul acetic Acizii minerali apar doar accidental Aciditatea datorată acizilor organici şi minerali se numeşte aciditate reală şi se determină icircn prezenţametiloranjului (pH=44) Aciditatea totală include şi aciditatea datorată prezenţei CO2 liber şi se determină icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82) Alcalinitatea totală a apelor naturale se datoreşte bazelor libere ionilor şi se determină icircn prezenţa metiloranjului (pH=44) Practic toată alcalinitatea este dată de bicarbonaţii de calciu şi de magneziu Hidroxidul de sodiu este prezent icircn ape reziduale puternic bazice Alcalinitatea permanentă este dată de bazele libere şi de carbonaţii alcalini şi se determină icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82)

Duritatea

Duritatea este propietatea conferită de către totalitatea sărurilor solubile de calciu şi magneziu Icircn funcţie de anionii implicaţi se deosebesc

16

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Duritate temporară (dt) dată de suma bicarbonaţilor de calciu şi de magneziu La icircncălzire dt se elimină avacircnd loc reacţiile

Duritatea permanentă (dp) formată din celelalte sărurisolvite de calciu şi de magneziu (sulfaţi cloruri etc)

Duritatea totală (dT) este suma celor două durităţi

Duritatea se exprimă icircn grade de duritate Gradul de duritate reprezintă icircn Romacircnia duritatea echivalentă a 10 mg CaOdm3 (fiind identic cu gradul german)

Icircn funcţie de duritatea lor apele naturale se pot clasifica icircn Foarte moi dT=0-4 grade Moi dT=4-8 grade Slab dure dT=8-12 grade Mijlocii dure dT=12-18 grade Dure dT=18-30 grade Foarte dure dT=peste 30 grade

Apa dură provoacă greutăţi mari icircn folosinţele industriale ca de exemplu depunerea de cruste icircn cazul cazanelor de abur icircn spălătorii măresc cantităţile de agenţi de spălare deoarece formează săpunuri insolubile

Calciu ăi magneziu

Datorită unor caracteristici biochimice şi fiziologice distincte este util să se cunoască concentraţia ionilor de Ca2+ şi Mg2+ separat Astfel magneziul se găseşte icircn apă sub formă de sulfaţi care icircn concentraţie mare imprimă apei un gust dezagreabil şi un efect laxativ De asemena magneziul mai poate fi prezent icircn apă sub formă de cloruri şi bicarbonaţi

Calciu este prezent icircn toate apele sub formă de bicarbonaţi sulfaţi sau cloruri Excesul de calciu imprimă apei un gust sălciu fiind incriminat icircn favorizarea calculozei renale lipsa de calciu pare a juca un rol icircn producerea unor tulburări funcţionale ale cordului (aritmii) pacircnă la infarctul de miocard

Aparatură şi materiale necesare

Biurete Amestec indicatori pentru determinarea pH-ului scară de etalonare pH-metru soluţii

tampon pentru diferite valori de pH Vase conice HCl 01n NaOH 01n complexon III 001 Indicatori negru de eriocrom T murexid metiloranj fenolftaleină

Mod de lucruDeterminarea pH-ului apeiMetoda colorimetrică folosind scara de comparare

17

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 10 ml apă de analizat şi se introduc intr-o eprubetă peste care se adaugă 06 ml din amestecul de indicatori Se agită şi coloraţia obţinută se compară cu scara de etalonare Amestecul de indicatori este format din roşu de metil şi albastru de brom-timol

Metoda electrochimică cu electrod de sticlă

Diferenţa de potenţial existentă icircntre un electrod de sticlă şi un electrod de referinţă introduşi icircn proba de apă de analizat variază lliniar cu pH-ul probei

Icircnainte de efctuarea detrminării este necesară echilibrarea aparatului după instrucţiunile de utilizare Etalonarea (echilibrarea) aparatului se efectuează folosind soluţiile tampon cu pH cunoscut şi se corectează cu ajutorul butonului de corectare a abaterii Pentru aceasta se pune icircntr-un pahar Berzelius soluţie tampon icircn care apoi se imersează electrozii După efectuarea reglării aparatului se spală electrozii cu apă distilată şi apoi se clătesc cu apă de analizat Se introduc electrozii icircn apa de analizat şi se citeşte pH-ul direct pe indicatorul de la aparat Se efectuează mai multe determinări şi se face apoi media rezultatelor

Metoda colorimetrică prezintă unele inconveniente cum ar fi Nu se poate folosi pentru apele tulburi sau colorate Apele cu salinitate crescută pot modifica tenta indicatorului Clorul rezidual poate afecta culoarea indicatorului

Metoda electrochimică este mai precisă şi poate fi utilizată şi pentru apele tulburi sau colorate

Determinarea alcalinităţii

Alcalinitatea permanentă (p) se determină prin titrarea cu HCl 01n icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82) cacircnd au loc reacţiile

Pentru efectuarea probei se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un vas conic peste care se adaugă 2 picături de fenolftaleină Dacă nu apare coloraţia roz alcalinitatea permanentă este zero Icircn cazul apariţiei coloraţiei roz proba se titrează cu HCl 01n pacircnă la incolor Alcalinitatea permanentă se exprimă icircn ml HCl 01ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=VfIcircn care

V- ml HCl 01n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei HCl 01n

Alcalinitatea totală (m) se detrmină prin titrare cu HCl 01n icircn prezenţa metiloranjului (pH=44) cacircnd au loc pe lacircngă reacţiile

şi reacţia

18

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 2-3 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 01n pacircnă cacircnd culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu Alcalinitatea totală se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=Vf

Determinarea acidităţii

Pentru determinarea acidităţii totale se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic şi se titrează cu soluţie de NaOH 01n icircn prezenţa a 2 picături de fenolftaleină pacircnă la apariţia coloraţiei roz persistente Aciditatea totală se exprimă icircn ml NaOH ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml NaOH ndm3=VfIcircn care

V- volumul de NaOH 01n folosit la titrare f- factorul soluţiei NaOH 01n

Dacă apa are pH-ul mai mare de 45 aciditatea reală este zero Icircn caz contrar se iau 100 ml apă de analizat se adaugă 2-3 picături de metil oranj şi se titrează cu NaOH 01n pacircnă ce coloraţia galben-portocaliu virează spre galben-citriu Aciditatea reală se calculează conform relaţiei

ml NaOH ndm3=Vf

Duritatea

Ionii de calciu şi de magneziu cu proprietatea de a complexa cu sarea de sodiu a acidului etilen-diamintetraacetic Sfacircrşitul reacţiei este marcat de indicatori specifici cum ar fi negru de erioorom Pentru a determina duritatea totală se iau 100 ml apă de analizat intr-un vas conic Se adaugă 2 ml soluţie tampon pentru a obţine pH-ul 10 şi 01 g indicator erioocrom apoi se titrează cu complexom III pacircnă ce culoarea virează de la roşu ca vacircnul la albastru net

Icircn care

V- volumul de complexon III 001n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon v- volumul de apă de analizat ml

Pentru a determina duritatea temporară se foloseşte alcalinitatea totală m Dacă alcalinitatea permanentă nu este zerose va utiliza diferenţa m-p dintre volumele de HCl 01n cu care s-au efectuat ele două titrări

Unde

19

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

V- volumul de HCl 01n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei HCl 01n v- volumul de apă de analizat luat ml

Duritatea permanentă se calculează cu relaţia

dp=dT-dt

Calciu şi magneziu

Calciu se determină priin titrare cu complexon III la pH =12-13 icircn prezenţă de murexid valoarea de pH la care magneziu este precipitat sub formă de Mg(OH)2

Se iau 100 ml apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 4 ml soluţie tampon şi 01 mg murexid Se titrează cu complexon III pacircnă ce virează de la roz la violaceu

Relaţiile de calcul sunt

Icircn care

V1- volumul de complexon III folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon III v- volumul de apă de analizat luat icircn lucru ml V- volumul de complexon III folosit la determinarea dT ml

Se repetă fiecare determinare de două ori făcacircndu-se media iar rezultatele se trec icircn următorul tabel

Determinarea UM Proba 1 Proba 2 Media

pHalcalinitate totală m

aciditate totalăaciditate reală

dt

dp

dT

Ca2+

Mg2+

20

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA BIOXIDULUI DE CARBON OXIGENULUI ŞI SUBSTANŢELOR OXIDABILE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite deosebit de restracircnse

Principalele proprietăţi ale apelor industriale

Bioxidul de carbon

Bioxidul de carbon se găseşte frecvent icircn apă sub formă de carbonaţi (complet legaţi) bicarbonaţi (semilegat) şi mai rar sub formă de bioxid de carbon liber Icircntre forma liberă şi sărurile acidului carbonic se stabileşte următorul echilibru

Existenţa uneia sau alteia dintre formulele de mai sus este icircn funcţie de pH-ul apei

la pH =lt 40 CO2-ul este prezent numai sub formă de CO2 liberla pH = 84 CO2-ul există numai sub formă de bicarbonaţila pH gt=105 CO2-ul se găseşte numai sub formă de carbonaţi

Expresia constantei de echilibru pentru ecuaţia

este dată de relaţia

21

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Deoarece concentraţia apei şi a carbonatului se consideră constante şi

Relaţia devine

Din relaţia de mai sus rezultă că pentru menţinerea bicarbonaţilor icircn soluţie este necesară o anumită cantitate de bioxid de carbon liber denumit ndashbioxid de carbon aferent-- iar cantitatea de bioxid de carbon ce depăşeşte această limită reprezintă ndashbioxidul de carbon agresivmdashcapabil de a dizolva noi cantităţi de carbonaţi tercacircndu-i sub formă de bicarbonaţi solubili La scăderea cantităţii bioxid de carbon sub limita necesară menţinerii bicarbonaţilor icircn soluţie are loc precipitarea unei cantităţi corespunzătoarede carbonaţi Icircntre diferite forme de bioxid de carbon avem următoarea relaţie

Bioxidul de carbon liber nu dăunează calităţii apei potabile din contră icirci conferă un gust plăcut de prospeţime Bioxidul de carbon afresiv poate face apa nepotabilă datorită faprului că poate dizolva anumite metale toxice Icircn apa de alimentare a cazanelor CO2 liber trebuie să lipsească deoarece produce o puternică coroziune

Oxigenul

Icircn apele meteoritice şi icircn cele freatice concentraţia oxigenului dizolvat este aproape de limita de solubilitate determinată de presiunea parţială şi temperatură Apele subterane de mare adacircncime conţin foarte puţin oxigen dizolvat dtorită reacţiilor chimice Icircn apele de suprafaţă concentraţia oxigenului depinde şi de numeroasele procese fizice chimice şi biologice ale ciclului vieţii acvatice Ca urmare a proceselor de degradare aerobă poate apărea un deficit de oxigen care poate provoca dispariţia completă a vieţii aerobe Deficitul de oxigen este diferenţa dintre cantitatea de oxigen care saturează apa la presiunea şi temperatura dată şi conţinutul real Există o corelaţie directă icircntre oxigenul dizolvat şi concentraţia materiilor organice de apă Prezenţa oxigenului favorizează deferizarea şi demanganizarea apei formarea stratului de protecţie icircn reţeaua de distribuţie şi tot odată conferă gust de prospeţime apei potabile Icircn apa de alimentare a cazanelor oxigenul este nedorit fiind un factor activ de coroziune

Substanţe organice

Conţinutul de substanţe organice defineşte gradul de impurificare organică care se poate exprima icircn diferite moduri Oxidabilitatea chimică sau consumul chimic de oxigen (CCO) reprezintă cantitatea de oxigen echivalentă cu consumul de oxidant (KMnO4 K2Cr2O7) format la mineralizarea substanţelor organice dintr-un dm3 de apă Metoda este uzual folosită dar prezintă inconvenientul că nu indică icircntreg conţinutul de materii organice ci doar pe cele oxidabile icircn condiţiile determinării tot odată fiind afectată de erori datorită prezenţei substanţelor anorganice uşor oxidabile

Consumul biochimic de oxigen CBO5 reprezintă cantitatea de oxige necesară pentru mineralizarea biochimică a substanţelororganice dintr-un dm3 de apă la temperatura de 20o C

Partea experimentală

22

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Determinarea bioxidului de carbon din apă

Determinarea bioxidului de carbon liber

Aparatură şi materiale necesare

Vase Erlenmeyer Biurete Soluţie HCl 005n Soluţie NaOH 005n Fenolftaleină Tartrat de sodiu şi de potasiu 50 Carbonat de calciu Amestec alcalin de iodură şi azidă Amidon soluţie 05 Acid sulfuric 1 3 Tiosulfat de sodiu 0025n Sulfat manganos 50 Sticle cu dop ermetic Soluţie KMnO4 001n Soluţie H2C2O4 001n

Mod de lucru

Metoda se bazează pe transformarea bioxidului de carbon liber din apă icircn bicarbonat folosind o soluţie de hidroxid de sodiu şi apoi titrarea excesului de hidroxid cu acid clorhidric icircn prezenţă de fenolftaleină

Detreminarea orientativă- se iau cacircţiva ml de apă de analizat şi se introduc icircntr-o capsulă de porţelan apoi se adaugă două picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz nu este prezent CO2 liber Icircn cazul cacircnd nu apare coloraţia roz se procedează astfel icircntr-un pahar Erlenmeyer se introduc 200 ml apă e analizat peste care se mai adaugă 10 ml soluţie de NaOH 005n 2 ml tartrat de sodiu şi potasiu şi două picături de fenolftaleină Icircn cazul icircn care nu a aparut o coloraţie roz se vor mai adăuga icircncă 10 ml NaOH 005n Volumul de soluţie de NaOH se va măsura cu precizie Soluţia rezultată se va titra cu HCl 005 pacircnă la decolorare Conţinutul de CO2 liber se va calcula cu relaţia

Unde

V ndashml NaOH 005n adăugaţi f ndash factorul soluţiei de NaOH 005nV`- ml soluţie HCl 005n folosiţi la titrare f `- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon total legat

23

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Metoda se bazează pe neutralizarea carbonaţilorprezenţi icircn apă prin titrare cu un acid mineral icircn prezenţa fenolftaleinei

Icircntr-un flacon Erlenmeyer se introduc 100 ml apă de analizat două picături de fenolftaleină ş se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea roşie virează icircn roz slab Conţinutul de CO2 legat se calculează cu relaţia

Unde

V- ml HCl 005n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon semilegat

Metoda se bazează pe neutralizarea bicarbonaţilor din apă cu un acid mineral icircn prezenţa metiloranjului ca indicator Se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un flacon Erlenmeyer peste care se adaugă 2 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Aplicacircd corecţia pentru CO2 legat avem

Unde

V`- ml HCl 005n folosiţi la titrareV ndash ml HCl 005n folosiţi la determinarea CO2 legat f- factorul soluţiei HCl 005n

Deteminarea bioxidului de carbon agresiv

Bioxidul de carbon agresiv are proprietatea de a transforma carbonatul de calciu icircn bicarbonat care se determină prin titrare cu acid clorhidric

Se iau doua flacoane Erlenmeyer cu dop rodat şi se introduce icircn fiecare aceeaş cantitate de apă de analizat Icircntr-unul din vase se introduc 3-5 g CaCO3 pro analiză fin pulverizat şi se agită după care se lasă icircn repaus minimum 24 ore agitacircnd din cacircnd icircn cacircnd

Din ambele flacoane se iau din lichidul supernatant cacircte 100 ml şi se introduc icircn alte două flacoane Se titrează fiecare probă cu HCl 005n icircn prezenţa a două picături de metiloranj pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Unde

V- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei icircn care s-a adăugat carbonat de calciu

24

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Vl- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei fără carbonat de calciu f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea oxigenului

Oxigenul dizolvat icircn apă oxidează hidroxidul manganos care icircn mediu acid scoate iodul din iodura de potasiu icircn cantitate echivalentă cu oxigenul dizolvat icircn apă şi se titrează cu tiosulfat de sodiu

Apa se recoltează icircn sticle icircnchise cu grijă ca să nu se aereze icircn timpul manipulărilor Sticla se umple complet se introduc 2 ml soluţie de sulfat manganos şi 2 ml amestec alcalin de iodură-azidă Se pune dopul şi se agită conţinutul flaconului Icircn prezenţa oxigenului se formează un precipitat brun-roşcat iar icircn absenţa acestuia precipitatul rămacircne alb După depunerea completă a precipitatului se elimină cu atenţie cca 10 ml din lichidul supernatant şi se adaugă 5 ml H2SO4 1 3

Se pune dopul şi se amestecă bine picircnă ce precipitatu se dizolvă complet Se transversează conţinutul cantitativ icircntr-un flacon Erlenmeyer şi se titrează cu tiosulfat 0025n pacircnă se obţine o coloraţie galbenă apoi se adaugă 1 ml amidon şi se continuă titrarea pacircnă la decolorarea completă a culorii albastre a amidonului

Unde

V- ml soluţie de tiosulfat folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de tiosulfat de sodiu 0025nVl- cantitatea de apă de analizat recoltată ml

Determinarea substanţelor oxidabile din apă (metoda cu permanganat)

Permanganatul de potasiu oxidează substanţele organice din apă icircn mediu acid şi la cald iar permanganatul rămas icircn exces se determină cu acid oxalic

Se introduc 100 ml apă de analizat icircntr-un flacon Erlenmeyer pregătit icircn prealabil fără urme de substanţe organice peste care se adaugă 5 ml H2SO4 13 şi 10 ml permanganat de potasiu exact măsurat Se fierbe pe sită exact 10 min din momentul cacircnd icircncepe fierberea Se icircndepărtează vasul de pe sită şi se adaugă icircn soluţia fierbinte 10 ml acid oxalic exact măsurat Soluţia decolorată se titrează cu permanganat de potasiu pacircnă la apariţia unei coloraţii slab rozpersistente

25

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn care

V- ml KMnO4 001n adăugaţi iniţial icircn probăVl- ml KMnO4 001n folosiţi la titrarea probei fl- factorul soluţiei de KMnO4 001nV2-ml H2C2O4 001n adăugaţi icircn probă pentru decolorare f2-factorul soluţiei de apă de analizat luată icircn lucru ml

Pentru fiecare probă se fac cacircte două determinăriRezultatele obţinute se vor trece icircn următorul tabel

Parametru de analizat UM Proba 1 Proba 2 Media CO2 totalCO2 legatCO2 semilegatCO2 agresivO2

oxidabilitatea

26

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA TENDINŢEI DE AUTOIcircNCĂLZIRE A CĂRBUNILOR

Consideraţii teoretice

Industria extractivă se caracterizează prin condiţii specifice de lucru condiţii impuse atacirct de particularităţile naturale cacirct şi de caracterul procesului de producţie Aceste necesită o serie de măsuri speciale care să nu ducă la periclitarea vieţii lucrătorilor prin accidente sau icircmbolnăviri de factură profesională

Asupra modului icircn care se produce autoaprinderea cărbunilor s-au emis mai multe ipoteze care pot fi icircnglobate icircn următoarele teorii

Teoria oxidării piritei Teoria oxidării cărbunelui considerată icircn prezent cea mai importantă Teoria fenolică Teoria bacteriană

Cărbunii icircn contact cu atmosfera vor absorbi oxigen fapt care poate duce prin oxidare la aprinderea autmată a lor

Pentru a preveni apariţia focurilor endogene este necesar să se determine tendinţa de autoicircncălzire a cărbunilor icircn scopul clasificării straturilor din acest punct de vedere

Cercetătorii polonezi făcacircnd mai multe icircncercări cu probe de cărbune din diferite mine au demonstrat că reprezentarea grafică a modului icircn care decurge reacţia sistemului (perhidro-cărbune) are alură diferenţială pentru cărbunii cu tendinţă de autoicircncăzire şi pentru cei fără tendinţă de autoicircncălzire

Partea experimentală

Materiale necesare

Probe de cărbune de granulaţii specificate icircn referat Termometru Eprubete Apă distilată Perhidrol 20

Modul de lucru

Se cacircntăresc 3 g cărbune de granulaii diferite -0250 -0315 -04 şi +05 mm care se amestecă cu 2 cm3 de apă distilată după care se notează temperatura iniţială

Peste cărbunele astfel amestecat se toarnă 9 cm3 perhidrol 20 Se citeşte temperatura icircn fiecare minut pacircnă la atingerea temperaturii de 50oC După depăşirea temperaturii de 50oC se notează timpul corespunzător creşterii temperaturii din 10 icircn 10 grade iar rezultatele se trec icircntr-un tabel de forma tabelului de mai jos

Tipul cărbunelui Granulaţia(mm)

Temperatura(oC)

Timpul(minute)

Observaţii

27

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

12345

Cu datele obţinute se constituie diagrama de variaţie a temperaturii icircn funcşie de timp care este caracteristică fiecărui strat de cărbune icircn parte

Se execută cel puţin două determinări cu acelaş fel de cărbune iar dacă rezultatele diferă cu mai mult de 10 se efectuează o nouă determinare

Ca măsură a gradului de pregătire a cărbunelui pentru autoicircncălzire se admite viteza medie de creştere a temperaturii (Vr) la timpul (t) icircn care s-a obţinut temperatura maximă

(oCmin)

Aceste date obţinute vor trece icircn tabelul următor

Tipul cărbunelui Tipul de reacţie tr(min)

Temperatura (oC) Vr

(oCmin)

Iniţială Maximă

Variaţia de

temperatură12345

Se compară curbele obţinute cu curbele din literatură şi se trag concluzii asupra tendinţei de autoicircncălzire a cărbunilor

28

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ DEPLASAREA ECHILIBRULUICHIMIC ŞI VITEZA DE REACŢIE

Consideraţii teoretice

Legea acţiunii maselor

Pentru reacţia aA +bB cC + dD la echilibrul celor două viteze de reacţie sunt egale

v1 = k1 [A]a [B]b

v2 = k2 [C]c [D]d v1= v2 = = Ke

= (c + d) ndash (a + b) ndash variaţia numărului de moli

Kp = Kc (RT)∆n = Kk (p)∆n

Relaţia Kc = reprezintă legea acţiunii maselor

Guldeberg şi Waage au stability că raportul dintre produsul concentraţiilor produşilor de reacţie la puteri egale cu coeficienţii lor stoechimetrici şi produsul concentraţiilor reactanţilor la puteri numeric egale cu coeficienţii lor stoechiometrici este constantă numită constantă de echilibru Kc

Deplasarea echilibrului chimic se face icircn conformitate cu principiul lui Le Chacirctelier Conform acestui principiu dacă un system aflat ăn echilibru chimic suferă o constacircngere echilibrul se deplasează icircn sensul diminuării constracircngerii

Factorii care influenţează deplasarea echilibrului chimic sunt temperature presiunea şi concentraţia

Influenţa temperaturii

Creşterea temperaturii unui sistem icircn echilibru (la p = constant) favorizează reacţia ce consumă caldură (endotermă) şi defavorizează reacţia ce se produce cu degajare de căldură (exotermă) Reacţiile reversibiledacă sunt endoterme icircntr-un senssunt exoterme icircn sensul invers

Ex 2 CO + O2 2 CO2

Influenţa presiunii

Este caracteristică reacţiilor de echilibru icircn faza gazoasă care se produc cu variaţie de volum Creşterea presiunii (la t0 C = constant) determină deplasarea echilibrului icircn sensul concentraţiei de volum echivalent cu micşorarea numărului de moli

29

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Ex N2 + 3 H2 2 NH3

Influenţa concentraţiei

Modificarea concentraţiei unuia din componenţii amestecului de reacţieva determina desfăşurarea reacţiei chimice icircn sensul care se consumă substanţa adăugată

Icircn lucrarea de faţă se va urmării deplasarea echilibrului chimic icircn funcţie de concentraţie Se va studia icircn mediu omogen lichidul reacţia dintre FeCl3 (clorură ferică) şi NH4SCH (sulfocianură de amoniu) cu formarea de Fe(SCN)3 (sulfocianură ferică) şi NH4Cl (clorură de amoniu)

FeCl3 + 3NH4SCN Fe(SCN)3+ 3NH4CL

Kc=

Calitativ se va observa deplasarea echilibrului chimic prin compararea culorilor diferitelor probe icircn care sa variat pe racircnd concentraţia uneia din substanţele iniţiale sau finale Culoarea FeCl3 icircn soluţie este galben-roşcată a Fe(SCN)3 este roşu intens iar NH4SCN şi NH4Cl sunt incolore

Materiale necesare

Pahar Berzelius Eprubete Soluţii de FeCl3 şi NH4SCN icircn sticlă picurătoare NH4Cl Spatulă Pipetă

Modul de lucru

Icircn paharul Berzelius se pun circa 100 ml apă şi se adaugă 10-11 picături de soluţie FeCl3 şi 10-12 picături NH4SCN Din soluţia obţinută se toarnă volume egale icircn 4 eprubete astfel

Icircn eprubeta 1 se adaugă 4-5 picături de soluţie FeCl3

Icircn eprubeta 2 se adaugă 4-5 picături de sol NH4SCN Icircn eprubeta 3 se pune un vacircrf de spatulă de NH4Cl şi se agită pacircnă la dizolvare Eprubeta 4 serveşte drept etalon de culoare

Se compară culorile obţinute cu culoarea soluţiei din eprubeta etalon şi schimbările de culoare se explică icircn funcţie de modul icircn care s-a produs deplasarea echilibrului chimic

Să se tragă concluziile pentru sensul icircn care s-a deplasat echilibrul chimic icircn cele 3 eprubete

Factorii care influenţează viteza de reacţieConsideraţii teoretice

30

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cursul unei reacţii chimice cantităţile de reactanţi descresc continuu iar cantităţile de produşi cresc continuu

Se numeşte viteza de reacţie - variaţia concentraţiei reactanţilor sau produşilor de reacţie icircn unitatea de timp

v = - CR ndash concentraţia reactanţilor

v = + CP ndash concentraţia produşilor de reacţie

Principalii factori care influenţează viteza de reacţie sunt temperatura concentraţia suprafaţa de contact adaosul unor substanţe care măresc viteza de reacţie (catalizatori) sau pentru a o micşora (inhibitori) Urmărind desfăşurarea icircn timp a reacţiilor chimice CINETICA CHIMICĂ studiază viteza de reacţie influenţa diferiţilor factori asupra vitezei precum şi totalitatea proceselor elementare ce intervin icircn timpul transformaărilor chimice deci elucidarea mecanismului de reacţie

Icircn lucrarea de faţă se va urmării cum influenţează viteza de reacţie concentraţia şi temperatura

Influenţa concentraţiei

Studiile experimentale referitoare la influenţa concentraţiei asupra vitezei de reacţie au dus la determinarea ecuaţiei de viteză

v = kn [A]na [B]nb

pentru o reacţie de forma aA + bB produşikn ndash constantă de vitezăna şi nb ndash ordinele parţiale de reacţie (pentru reacţii mai simple)na = a şi nb = bm = na + nb ndash ordinul global de reacţie

Pentru cazul general se poate scrie

- = kn cn

Influenţa temperaturii

Este exprimată de relaţia lui Arrhenius

k = A

undeA ndash factor preexponenţial cu aceleaşi dimensiuni ca şi kEa ndash energie de acţionareR ndash 8314 JmolK

Din forma logaritmică a expresiei relaţiei lui Arrhenius

31

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

1n k = 1n A -

Se poate determina grafic 1n k = f( ) valoarea lui Ea = tgβ R sau analitic utilizacircnd valorile lui k la

două temperaturi diferite

Ea =

Materiale necesare

Soluţie Na2S2O3 (tiosulfat de sodiu) Soluţie H2SO4 Eprubete Termometru Pehar Berzelius Trepied Sită azbest Bec de gaz Pipetă

Modul de lucru

Studiul variaţiei vitezei de reacţie icircn funcţie de concentraţie se poate face prin exemplul reacţiei dintre tiosulfatul de sodiu şi acidul sulfuric

Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 = H2S2O3 (acid tiosulfuric)

Acidul tiosulfuric este instabil şi se descompune astfel

H2S2O3 rarr S + H2SO3 (acid sulfuros)

Pentru executarea experienţei trebuie să preparăm 4 soluţii de concentraţii diferite de tiosulfat de sodiu Icircn prima eprubetă turnăm 12 cm3 din soluţia iniţială de Na2S2O3 icircn a doua 9 cm3 soluţie iniţială şi 3 cm3 apă iar icircn a treia 6 cm3 Na2S2O3 şi 6 cm3 apă şi icircn ultima 3 cm3 soluţie iniţială şi 9 cm3 apă

Adăugăm 3 cm3 soluţie H2SO4 peste prima eprubetă şi agităm puternic Cu ajutorul unui ceas cronometrăm timpul pacircnă ce soluţia devine opalescentă Se procedează la fel şi cu celelalte eprubete Se notează timpii Din valorile timpilor se va deduce cum variază viteza de reacţie icircn funcţie de concentraţie

Pentru influenţa temperaturii asupra vitezei de reacţie se va utiliza tot exemplul anterior Pentru temperatura camerei se vor folosii valorile timpilor obţinuţi la exemplul anterior Se repetă experienţele dar de data aceasta icircnainte de a turna acidul sulfuric peste soluţia de Na2S2O3 se vor icircncălzii atăt soluţia de Na2S2O3 cacirct şi soluţia de acid sulfuric icircn eprubete separate introducacircndu-le icircntr-un pahar Berzelius cu apă

Paharul cu apă şi cu perechile de eprubete vor fi icircncălzite la temperaturile de 25o şi 35o C După atingerea temperaturilor respective soluţiile se amestecă turnacircnd acidul sulfuric peste tiosulfatul de sodiu Se agită şi se cronometrează timpul necesar apariţiei opalescenţei

Din valorile timpilor obţinuţi se va concluziona cum variaz viteza de reacţie cu temperaturaRezultatele obţinute se vor trece sub formă de tabel

32

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Factorul care influenţează viteza de

reacţieTimpul 1 Timpul 2 Timpul 3 Timpul 4

Concentraţia

Temperatura

C1

C2

C3

C4

DETEMINAREA TENSIUNII ELECTROMOTOARE A PILELOR ELECTRICE

33

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Consideraţii teoretice

Pila galvanică sau elementul galvanic este un dispozitiv in care pentru obţinerea energiei electrice se produce o reacţie de oxido-reducere

Cea mai simplă pilă galvanică este alcătuită din doi electrozi respectiv din doi conductori metalici introduşi icircn soluţii de electrolit Electrozii sunt uniţi icircn circuit exterior printr-un conductor electronic iar soluţiile de electrolit sunt separate printr-o diafragmă poroasă sau printr-o punte electrolitică

Icircn pilele galvanice la anod se produce o reacţie de oxidare iar la catod are loc o reacţie de reducere

Variaţia energiei libere ∆G a reacţiei de oxido-reducere dintr-o pilă galvanică reversibilă este egală cu lucrul electric maxim efectuat de pilă

Lucrul electric maxim reprezintă produsul dintre cantitatea de electricitate ce trece prin pila galvanică (zF) şi tensiunea electromotoare E a pilei galvanice (tem)

∆G=-z F E

Tensiunea electromotoare a unei pile galvanice este dată de suma algebrică a potenţialelor de electroni

E=ε+ + ε-

Undeε+ -este potenţial de electrod al actoduluiε- -este potenţia de electrod al anodului

Ţinacircnd seama de expresia matematică a potenţialului de electrică

ε = εo +

relaţia E=ε+ + ε- devine

E=

Unde şi -sunt potenţialele standard ale catodului şi anodului

R ndashconstanta universală a gazelor (83166 Jmolgrad sau 198 calmolgrad)T ndashtemperatura absolută icircn grade KelvinF ndashnumărul lui Faraday (96500 C)a+ a- -activitatea ionilor reduşi şi respectiv oxidaţi

Ecuaţia E= arată relaţia dintre tensiunea electromotoare potenţialul de

electrod şi activităţile ionilor de metal din soluţiile de electrolitIcircn această lucrare se va urmări dependenţa tem a pilei Daniell de concentrţia soluţiilor de

electrolit dependenţa redată de ecuaţia E=

Pila Daniell se compune dintr-o bară de zinc cufundată icircntr-o soluţie de ZnSO4 şi o bară de cupru introdusă icircntr-o soluţie de CuSO4 şi are ca punte electrolitică o soluţie de KCl saturată

34

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Această pilă se reprezintă prin lanţul electrochimic (-) ZnZnSO4 CuSO4Cu (+) Icircn pila Daniell la electrozi au loc următoarele reacţii de oxido-reducere

Anod(-) Znrarr Zn2+ + 2e-

Catod(+) Cu2+ + 2e-rarr Cu

Ecuaţia reacţiei totale care generează curent electric icircn pila Daniell este

Zn+Cu2+harrZn2++Cu

Tensiunea electromotoare a pilei Daniell se deduce din relaţia de mai sus

E=

Pentru a urmări dependenţa tensiunii electromotoare de concentraţiile soluţiilor de electrolit se alcătuiesc elemente Daniell folosind soluţii de CuSO4 şi ZnSO4 de concentraţii diferite Valorile obţinute experimental se compară cu cele calculate cu ajutorul ecuaţiei de mai sus

Partea experimentalăMateriale şi aparatură necesară

Pilă galvanică Daniell Voltmetru electronic sau montaj de opoziţie (Poggehdorff) Electrozi de Cu şi Zn Pahar Berzelius Pipete de 10 ml Balon cotat de 100 ml Soluţii de ZnSO4 şi CuSO4 de concentraţii diferite Soluţie saturată KCl Element Weston

Mod de lucru

Pentru determinarea tem se poate folosi montajul cu voltmetru electronic sau montajul de opoziţie

35

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 10: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Soluţiile obţinute dintr-o probă cacircntărită de substanţe pot fii soluţii etalon sau soluţii aproximativeSoluţiile etalon sunt acelea pentru a căror preparare se folosesc substanţe foarte pure şi

nealterabile Concentraţia lor corespunde exact valorii teoretice calculate (acid oxalic dicarbonat de potasiu etc) in cazul soluţiilor aproximative (baze acizi etc) concentraţia se determină experimental prin titrul soluţiei T care reprezintă cantitatea icircn grame de substanţa conţinută icircntr-un milimetru de soluţie Numărul care arată de cacircte ori o soluţie este mai concentrată sau mai diluată decacirct soluţia de concentraţie exactă se numeşte factor Se notează cu F Factorul se calculează cu raportul

Stabilirea concentraţiei exacte a unei soluţii se face prin determinarea volumului de reactiv consumat de substanţa analizată intr-o reacţie chimică dată Reactivul are o concentraţie cunoscută şi se adaugă icircn cantitatea strict necesară stabilită pe baza ecuaţiei chimice Importantă este stabilirea punctului de echvalenţă care marchează sfacircşitul reacţiei Icircn acest scop se folosesc indicatori substanţe care icircşi schimbă brusc culoarea la adăugarea unui exces mic de reactiv Concentraţia se exprimă prin titru respectiv prin facorul soluţiei

Partea experimentalăDeterminarea concentraţiei unei soluţii aproximative de KOH 01 n

Materiale necesare

Soluţie Soluţie 01 n Indicator ndashfenolftaleină Biurete si stativ cu cleme Pahar Erlenmayer

Mod de lucruPentru determinarea titrului şi factorului soluţiei 01 n se foloseşte ca reactiv o soluţie de

acid oxalic 01 n Se umple o biuretă cu soluţie de acid oxalic şi alta cu soluţie de hidroxid de potasiu Se ia o probă de 20 ml acid aoxalic icircntr-un pahar Erlenmayerse diluează cu apă şi se icircncălzeşte la 70-800 C pentru icircndepărtarea CO2 Se adaugă 2-3 picături de fenolftaleină şi se titrează cu KOH 01 n pacircnă la apariţia unei coloraţii slabe Se execută două probe

Calculul titrului şi factorului

Ecuaţia chimică dupa care se desfăşoară titrarea este

Notăm (echivalentul gram al acidului oxalic

(echivalentul gram al hidroxidului de K)

vol de acid oxalic luat icircn analiză ml

volde hidroxid de K folosit la titrare ml

10

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

- titrul soluţiei de acid oxalic (00063033 gml)

titrul soluţiei de hidroxid de K

Factorul soluţiei

Rezultatul va fi media aritmetică a celor două determinăriObservaţie titrul teoretic al soluţiei de KOH 01 n este 00056 gml

ANALIZA UNOR PARAMETRII FIZICO-CHIMICI AI APELOR REZIDUALE DIN INDUSTRIA MINIERĂ CARBONIFERĂ

Consideraţii teoretice

Apele uzate (reziduale) sunt apele cărora prin utilizare li s-au modificat calităţile chimice biologice sau fizice inclusiv temperatura sau radioactivitatea ape de precipitaţii sau din alte sursecare fără a fi făcut obiectul unei folosiri s-au icircncărcat cu substanţe străine provenite de la activităţile sociale sau economice ape de mină şi de zăcămacircnt orice alte ape care au făcut obiectul unei folosiri anterioare

Industria minieră foloseşte şi restituie cantităţi relativ mari de apă din procesul tehnologiei de extracţie şi preparare al cărbunelui Staţiile de cărbune icircn majoritatea bazinelor carbonifere prezintă intercalaţii de argilă şi marnă care prin tăiere mecanizată sunt antrenate icircn producţia de cărbune Principalul impurificator al apelor de mină icircl constituie suspensiile argiloase rezultate din procesul de exploatare Icircn cazul apelor reziduale provenite de la preparaţiile de cărbune principalul impurificator icircl constituie tot suspensiile dar in acestă situaţie sunt prezente şi particule de cărbune De asemenea apele de la preparaţiile de cărbune mai conţin şi motorină şi spumanţi proveniţi de instalaţiile de flotaţie

Principalele caracteristici ale apelor de mină şi ale celor de la preparaţii sun prezentate icircn tabel cu valorile maxime admise de normele icircn vigoare pentru deversarea icircn emisar

11

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Caracteristici UM Ape de preparaţie Ape de minăSuspensiiConţinut de cenuşăpHCO2

SăruriSO4

2-

ClCaHgSlDuritate totală

mgl-

mglmglmglmglmglmglmglgrade

40000-5500067-706-6520-70

120-200UrmeUrme20-305-151-4-

125-18000-

69-75400-1000

-175-700

7-208-255-604-6

36-67

După cum se observă din tabel modificări importante ale unor parametri chimici nu intervin icircn urma utilizării apelor icircn industria minieră De aceea se impune controlul doar asupra următorilor parametri suspensii conţinut de cenuşă pH aciditate alcalinitate densitate-pentru nămoluri

Turbiditatea sau suspensiile

Turbiditatea sau tulburitatea reprezintă gradul de opacitate imprimat unei ape de substanţele icircn suspensie sau icircn stare coloidală Compuşii care determină turbiditatea sunt de natură diversă şi se găsesc icircn diferite grade de dispersie de la coloizi pacircnă la suspensii gravitaţionale Suspensiile gravitaţionale sunt de natură silicoasă şi se depun repede Suspensiile pămacircntoase şi cele argiloase sunt icircn general icircn stare coloidală Turbiditatea se poate determina prin metode optice situaţie cacircnd se exprimă icircn grade de turbiditate (grade de silice Jakson) Se icircnţelege prin grad de silice turbiditatea unei ape echivalentă turbidităţii date de un conţinut de un mg SiO2dm3 Conform STAS 632361 un grad de turbiditate reprezintă tulbureala produsă de 1 mg

caolin sau pămacircnt de infuzorii icircn suspensie icircntr-un litru de apă distilatăSuspensiile se pot determina gravimetric prin determinarea icircn acest mod a suspensiilor reţinute pe

hacircrtia de filtru

pH aciditate alcalinitate

pH-ul unei ape se exprimă prin concentraţia ionilor de H La deversarea apelor reziduale trebuie avut icircn vedere faptul că pentru desfăşurarea normală a proceselor biologice este necesar un domeniu restracircns de pH cuprins icircntre 65-85 Depăşirea acestor limite duce la distrugerea completă a ciclului biologic

Aciditatea se datoreşte de obicei CO2 liber mai rar acizilor organici şi minerali Dintre acizii organici mai frecvent sunt prezenţi acizii humici

Alcalinitatea se datoreşte icircn special ionilor şi icircn mai mică măsură ionilor şi fosfaţilor

Partea experimentală

Aparatură necesară

Turbidimetru Soluţii etalon turbiditate Cilidru gradat 100ml pipete Pacirclnie hacircrtie de filtru

12

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Balanţă şi etuvă Indicatori pH scală pH Ape reziduale evacuare emisar alimentare staţie epurare

Determinarea suspensiilor totale

Mod de lucru

Determinarea suspensiilor este proba care se efectuează pentru un mare număr de puncte de control icircn instalaţiile de preparare Efectuarea probei se face icircn felul următor se recoltează proba din deversarea conductei parcurgacircnd cu vasul colector icircntreaga şuviţă de lichid pacircnă la umplerea vasului Se va lua icircn lucru proba de la alimentarea staţiei de epurare a apei Din vasul cu proba recoltată din alimentarea staţiei de epurarea apei se iau 100 ml apă pentru determinarea gravimetrică a suspensiilor Formarea acestei probe se face măsuracircnd 100 ml suspensie icircntr-un cilindru gradat de 100 ml sub permanentă agitare O agitare necorespunzătoare duce la eliminarea din proba a particulelor mari care sedimentează rapid viciind astfel determinarea Se filtrează proba pe hacircrtie de filtru cu bandă roşie Se usucă proba icircn etuvă reglată la 1050C pacircnă cacircnd la două cacircntăriri succesive se determină o grutate constantă Se determină suspensiile cu următoarea relaţie

mg suspensiidm3 =

Icircn careA- masa suspensiilor filtrate şi uscate (mg)B- masa hacircrtiei de filtru (mg)V- volumul soluţiei luate icircn lucru (ml)

Determinarea turbidităţii

Determinarea turbidităţii se face determinacircnd icircnălţimea stratului de apă care permite observarea clară a unui reper negru pe fond alb iluminat cu o lumină difuză

Se umple tubul cu apa de analizat şi se priveşte de sus icircn jos pentru a vedea banda neagră de pe disc Icircn cazul cacircnd banda nu este vizibilă se scoate apa din tub prin robinetul lateral pacircnă ce banda devine vizibilă Se citeşte icircnălţimea coloanei de apă Pentru aprecierea turbidităţii icircn grade de silice se va trasa curba de etalonare folosind soluţiile etalon de turbidităţi cunoscute Prin această metodă se va determina turbiditatea probei de la evacuare emisar

Determinarea pH- lui

Determinarea pH-ului se face folosind metoda colorimetrică cu scară de comparare Pentru aceasta se iau 10 ml din apa limpede rezultată icircn urma filtrării probei (evacuare emisar) sau a limpezirii acesteia (rin sedimentare) Peste această probă se intrioduc 06 ml indicator Se agită şi se compară coloraţia obţinută cu ceea a unei scări de etalonare

Determinarea alcalinităţii

Determinarea alcalinităţii se face faţă de fenolftaleină (pH- 82) şi faţă de metiloranj (pH- 44) Alcalinitatea faţă de fenolftaleină constituie alcalinitatea permanentă şi este dată de bazele libere şi de carbonaţii alcalini Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă de analizat şi se adaugă 2 picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz proba se titrează cu o sluţie HCl 01 n pacircnă la incolor Alcalinitatea permanentă se exprimă icircn ml HCL N dm3 şi se calculează cu relaţia

13

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

ml HCl 1N dm3 = V ficircn careV ndash volumul icircn ml de HCl 01 n folosit la titraref - factorul soluţiei de HCl 01 n

Alcalinitatea faţă de metiloranj reprezintă alcalinitatea totală şi este dată de bazele liberecarbonaţi şi bicarbonaţi alcalini Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă de analizat şi se adaugă 3 picături metiloran Se titrează cu HCl 01 n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citric la galben-portocaliu Daă la icircncput are culoarea galben- portocaliu această alcalinitate este egală cu zero Alcalinitatea totală se exprimă icircn ml HCl N dm3 şi se calculează cu relaţia

ml HCl 1N dm3 = V f

Determinarea acidităţii

Determinarea acidităţii se face faţă de fenolftaleină (pH -82) ţi faţă de metilranj (pH ndash 44)Aciditatea faţă de fenolftaleină constituie aciditatea totală şi este dată de bioxidul de carbon Pentru

determinarea ei se iau 100 ml apă se adaugă 2 picături indicator şi se titrează cu o soluţie NaOH 01 n pacircnă la o coloraţie roz Dacă apa a fost roz de la icircnceput atunci aciditatea este egală cu zero Aciditatea totală se exprimă icircn ml soluţie NaOH N dm3 şi se calculează cu relaţia

ml NaOH N dm3 = V f

icircn careV ndash volumul de soluţie NaOH 01 n folosiţi la titrare (ml)f ndash factorul soluţiei NaOH 01 n

Aciditatea faţă de metiloranj reprezintă aciditatea permanentă datorată acizilor minerali Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă şi se adaugă 2-3 picături indicator Dacă apare coloraţie galben-citriu această aciditate este egală cu zero Icircn caz contrar se titrează cu o soluţie NaOH 01 n pacircnă la viraj din galben-portocaliu la galben-citriu Aciditatea permanentă se exprimă icircn ml NaOH N dm3 şi se calculează cu ajutorul relaţiei

ml NaOH N dm3 = V f

Determinarea densităţii

Această determinare este utilizată pentru analiza nămolurilor rezultate icircn urma decantării apelor Pentru determinarea densităţii icircntr-un cilindru gradat cacircntărit icircn prealabil gol se pun 500 ml nămol Se cacircntăreşte cilindrul din nou şi se calculează densitatea cu ajutorul relaţiei

Icircn care

densitatea (gcm3)mi = masa cilindrului gradat gol (g)mf = masa cilindrului gradat cu proba de analizat (g)V = volumul luat icircn probă (ml)

14

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Rezultatele obţinute se trec icircn tabelul de mai jos

Apa de analizat Tipul determinării UM Valoarea Alimentarea staţiei

epurareSuspensii totale

Evacuare emisar turbiditatepHalcalinitate totalăalcalinitate permanentăaciditate totalăaciditate permanentă

Nămol

DETERMINAREA pH-ULUI ACIDITĂŢII ALCALINITĂŢIIŞI DURITĂŢII APELOR INDUSTRIALE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite uneori deosebit de restracircnse

După utilizări apele industriale se icircmpart icircn următoarele categorii

Ape de răcire - sunt folosite la răcirea unor aparate utilaje sau produse Aceste ape trebuie să fie lipsite de suspensii de orice fel lipsită de microorganisme stabilă la depuneri şi să nu prezinte pericol de coroziune

Apă tehnologică - este utilizată direct icircn procesul tehnologic pentru obţinerea diverselor produse şi nu impune condiţii prea severe de puritate decacirct icircn unele situaţii speciale

Apă de spălare - este folosită la spălarea utilajelor a diferitelor piese sau produse Trebuie să fie lipsită de suspensii de compuşi agresivi de uleiuri sau substanţe grase

Apa de alimentare a cazanelor de abur - este apa folosită pentru obţinerea aburului şi impune icircn funcţie de temperatură şi presiunea de lucru a cazanului condiţii din ce icircn ce mai severe de lucru Aceste ape trebuie să fie lipsite de suspensii de duritate de acizi liberi oxigen bioxid de carbon grăsimi şi uleiuri sulfaţi silicaţi etc

15

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Principalele proprietăţi ale apelor industriale pH aciditate alcalinitate

Icircn general alcalinitatea respectiv aciditatea unei soluţii apoase se exprimă prin concentraţia ionilor de hidrogen Icircn apele naturale valoarea pH-ului determină icircn mare măsură procesele biologice şi chimice şi condiţionează tratamentele aplicate apei şi caracterul coroziv al acestora Pentru desfăşurarea normală a proceselor biochimice este necesar un domeniu restracircns de pH cuprins icircntre 65 şi 85 Eficienţa unor operaţii de tratare este icircn funcţie directă de pH (coagulare deferizare demanganizare Apele cu un pH scăzut au o puternică acţiunecorozivă iar cele alcaline spumează intens O apă chimic pură este neutră Icircn apele naturale pH-ul este influenţat de compuşii existenţi Dintre aceştia un rol important il au sistemele tampon Acidul carbonic se disociază conform reacţiei

Unde

Din această relaţie rezultă efectul tampon al unui asemenea sistem potrivit căruia pH-ul variază puţin cu diluţia dar mult cu schimbarea acestui raport Icircn apele reziduale valoarea pH-ului depinde icircnsă şi de conţinutul de CO2 liber Cea mai mare parte a CO2 existent icircn apă este dizolvat fizic Icircntre concentraţia CO2 liber (CO2 aq) şi acidul carbonic există un raport constant Ca urmare variaţia pH-ului se poate exprima prin relaţia

Unde

şi

Aciditatea apelor naturale se datoreşte de obicei CO2-ului liber mai rar acizilor organici şi minerali sau sărurilor acizilor tari cu baze slabe Dintre acizii organici mai frecvent sunt prezenţi acizii humici şi uneori acidul acetic Acizii minerali apar doar accidental Aciditatea datorată acizilor organici şi minerali se numeşte aciditate reală şi se determină icircn prezenţametiloranjului (pH=44) Aciditatea totală include şi aciditatea datorată prezenţei CO2 liber şi se determină icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82) Alcalinitatea totală a apelor naturale se datoreşte bazelor libere ionilor şi se determină icircn prezenţa metiloranjului (pH=44) Practic toată alcalinitatea este dată de bicarbonaţii de calciu şi de magneziu Hidroxidul de sodiu este prezent icircn ape reziduale puternic bazice Alcalinitatea permanentă este dată de bazele libere şi de carbonaţii alcalini şi se determină icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82)

Duritatea

Duritatea este propietatea conferită de către totalitatea sărurilor solubile de calciu şi magneziu Icircn funcţie de anionii implicaţi se deosebesc

16

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Duritate temporară (dt) dată de suma bicarbonaţilor de calciu şi de magneziu La icircncălzire dt se elimină avacircnd loc reacţiile

Duritatea permanentă (dp) formată din celelalte sărurisolvite de calciu şi de magneziu (sulfaţi cloruri etc)

Duritatea totală (dT) este suma celor două durităţi

Duritatea se exprimă icircn grade de duritate Gradul de duritate reprezintă icircn Romacircnia duritatea echivalentă a 10 mg CaOdm3 (fiind identic cu gradul german)

Icircn funcţie de duritatea lor apele naturale se pot clasifica icircn Foarte moi dT=0-4 grade Moi dT=4-8 grade Slab dure dT=8-12 grade Mijlocii dure dT=12-18 grade Dure dT=18-30 grade Foarte dure dT=peste 30 grade

Apa dură provoacă greutăţi mari icircn folosinţele industriale ca de exemplu depunerea de cruste icircn cazul cazanelor de abur icircn spălătorii măresc cantităţile de agenţi de spălare deoarece formează săpunuri insolubile

Calciu ăi magneziu

Datorită unor caracteristici biochimice şi fiziologice distincte este util să se cunoască concentraţia ionilor de Ca2+ şi Mg2+ separat Astfel magneziul se găseşte icircn apă sub formă de sulfaţi care icircn concentraţie mare imprimă apei un gust dezagreabil şi un efect laxativ De asemena magneziul mai poate fi prezent icircn apă sub formă de cloruri şi bicarbonaţi

Calciu este prezent icircn toate apele sub formă de bicarbonaţi sulfaţi sau cloruri Excesul de calciu imprimă apei un gust sălciu fiind incriminat icircn favorizarea calculozei renale lipsa de calciu pare a juca un rol icircn producerea unor tulburări funcţionale ale cordului (aritmii) pacircnă la infarctul de miocard

Aparatură şi materiale necesare

Biurete Amestec indicatori pentru determinarea pH-ului scară de etalonare pH-metru soluţii

tampon pentru diferite valori de pH Vase conice HCl 01n NaOH 01n complexon III 001 Indicatori negru de eriocrom T murexid metiloranj fenolftaleină

Mod de lucruDeterminarea pH-ului apeiMetoda colorimetrică folosind scara de comparare

17

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 10 ml apă de analizat şi se introduc intr-o eprubetă peste care se adaugă 06 ml din amestecul de indicatori Se agită şi coloraţia obţinută se compară cu scara de etalonare Amestecul de indicatori este format din roşu de metil şi albastru de brom-timol

Metoda electrochimică cu electrod de sticlă

Diferenţa de potenţial existentă icircntre un electrod de sticlă şi un electrod de referinţă introduşi icircn proba de apă de analizat variază lliniar cu pH-ul probei

Icircnainte de efctuarea detrminării este necesară echilibrarea aparatului după instrucţiunile de utilizare Etalonarea (echilibrarea) aparatului se efectuează folosind soluţiile tampon cu pH cunoscut şi se corectează cu ajutorul butonului de corectare a abaterii Pentru aceasta se pune icircntr-un pahar Berzelius soluţie tampon icircn care apoi se imersează electrozii După efectuarea reglării aparatului se spală electrozii cu apă distilată şi apoi se clătesc cu apă de analizat Se introduc electrozii icircn apa de analizat şi se citeşte pH-ul direct pe indicatorul de la aparat Se efectuează mai multe determinări şi se face apoi media rezultatelor

Metoda colorimetrică prezintă unele inconveniente cum ar fi Nu se poate folosi pentru apele tulburi sau colorate Apele cu salinitate crescută pot modifica tenta indicatorului Clorul rezidual poate afecta culoarea indicatorului

Metoda electrochimică este mai precisă şi poate fi utilizată şi pentru apele tulburi sau colorate

Determinarea alcalinităţii

Alcalinitatea permanentă (p) se determină prin titrarea cu HCl 01n icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82) cacircnd au loc reacţiile

Pentru efectuarea probei se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un vas conic peste care se adaugă 2 picături de fenolftaleină Dacă nu apare coloraţia roz alcalinitatea permanentă este zero Icircn cazul apariţiei coloraţiei roz proba se titrează cu HCl 01n pacircnă la incolor Alcalinitatea permanentă se exprimă icircn ml HCl 01ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=VfIcircn care

V- ml HCl 01n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei HCl 01n

Alcalinitatea totală (m) se detrmină prin titrare cu HCl 01n icircn prezenţa metiloranjului (pH=44) cacircnd au loc pe lacircngă reacţiile

şi reacţia

18

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 2-3 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 01n pacircnă cacircnd culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu Alcalinitatea totală se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=Vf

Determinarea acidităţii

Pentru determinarea acidităţii totale se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic şi se titrează cu soluţie de NaOH 01n icircn prezenţa a 2 picături de fenolftaleină pacircnă la apariţia coloraţiei roz persistente Aciditatea totală se exprimă icircn ml NaOH ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml NaOH ndm3=VfIcircn care

V- volumul de NaOH 01n folosit la titrare f- factorul soluţiei NaOH 01n

Dacă apa are pH-ul mai mare de 45 aciditatea reală este zero Icircn caz contrar se iau 100 ml apă de analizat se adaugă 2-3 picături de metil oranj şi se titrează cu NaOH 01n pacircnă ce coloraţia galben-portocaliu virează spre galben-citriu Aciditatea reală se calculează conform relaţiei

ml NaOH ndm3=Vf

Duritatea

Ionii de calciu şi de magneziu cu proprietatea de a complexa cu sarea de sodiu a acidului etilen-diamintetraacetic Sfacircrşitul reacţiei este marcat de indicatori specifici cum ar fi negru de erioorom Pentru a determina duritatea totală se iau 100 ml apă de analizat intr-un vas conic Se adaugă 2 ml soluţie tampon pentru a obţine pH-ul 10 şi 01 g indicator erioocrom apoi se titrează cu complexom III pacircnă ce culoarea virează de la roşu ca vacircnul la albastru net

Icircn care

V- volumul de complexon III 001n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon v- volumul de apă de analizat ml

Pentru a determina duritatea temporară se foloseşte alcalinitatea totală m Dacă alcalinitatea permanentă nu este zerose va utiliza diferenţa m-p dintre volumele de HCl 01n cu care s-au efectuat ele două titrări

Unde

19

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

V- volumul de HCl 01n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei HCl 01n v- volumul de apă de analizat luat ml

Duritatea permanentă se calculează cu relaţia

dp=dT-dt

Calciu şi magneziu

Calciu se determină priin titrare cu complexon III la pH =12-13 icircn prezenţă de murexid valoarea de pH la care magneziu este precipitat sub formă de Mg(OH)2

Se iau 100 ml apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 4 ml soluţie tampon şi 01 mg murexid Se titrează cu complexon III pacircnă ce virează de la roz la violaceu

Relaţiile de calcul sunt

Icircn care

V1- volumul de complexon III folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon III v- volumul de apă de analizat luat icircn lucru ml V- volumul de complexon III folosit la determinarea dT ml

Se repetă fiecare determinare de două ori făcacircndu-se media iar rezultatele se trec icircn următorul tabel

Determinarea UM Proba 1 Proba 2 Media

pHalcalinitate totală m

aciditate totalăaciditate reală

dt

dp

dT

Ca2+

Mg2+

20

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA BIOXIDULUI DE CARBON OXIGENULUI ŞI SUBSTANŢELOR OXIDABILE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite deosebit de restracircnse

Principalele proprietăţi ale apelor industriale

Bioxidul de carbon

Bioxidul de carbon se găseşte frecvent icircn apă sub formă de carbonaţi (complet legaţi) bicarbonaţi (semilegat) şi mai rar sub formă de bioxid de carbon liber Icircntre forma liberă şi sărurile acidului carbonic se stabileşte următorul echilibru

Existenţa uneia sau alteia dintre formulele de mai sus este icircn funcţie de pH-ul apei

la pH =lt 40 CO2-ul este prezent numai sub formă de CO2 liberla pH = 84 CO2-ul există numai sub formă de bicarbonaţila pH gt=105 CO2-ul se găseşte numai sub formă de carbonaţi

Expresia constantei de echilibru pentru ecuaţia

este dată de relaţia

21

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Deoarece concentraţia apei şi a carbonatului se consideră constante şi

Relaţia devine

Din relaţia de mai sus rezultă că pentru menţinerea bicarbonaţilor icircn soluţie este necesară o anumită cantitate de bioxid de carbon liber denumit ndashbioxid de carbon aferent-- iar cantitatea de bioxid de carbon ce depăşeşte această limită reprezintă ndashbioxidul de carbon agresivmdashcapabil de a dizolva noi cantităţi de carbonaţi tercacircndu-i sub formă de bicarbonaţi solubili La scăderea cantităţii bioxid de carbon sub limita necesară menţinerii bicarbonaţilor icircn soluţie are loc precipitarea unei cantităţi corespunzătoarede carbonaţi Icircntre diferite forme de bioxid de carbon avem următoarea relaţie

Bioxidul de carbon liber nu dăunează calităţii apei potabile din contră icirci conferă un gust plăcut de prospeţime Bioxidul de carbon afresiv poate face apa nepotabilă datorită faprului că poate dizolva anumite metale toxice Icircn apa de alimentare a cazanelor CO2 liber trebuie să lipsească deoarece produce o puternică coroziune

Oxigenul

Icircn apele meteoritice şi icircn cele freatice concentraţia oxigenului dizolvat este aproape de limita de solubilitate determinată de presiunea parţială şi temperatură Apele subterane de mare adacircncime conţin foarte puţin oxigen dizolvat dtorită reacţiilor chimice Icircn apele de suprafaţă concentraţia oxigenului depinde şi de numeroasele procese fizice chimice şi biologice ale ciclului vieţii acvatice Ca urmare a proceselor de degradare aerobă poate apărea un deficit de oxigen care poate provoca dispariţia completă a vieţii aerobe Deficitul de oxigen este diferenţa dintre cantitatea de oxigen care saturează apa la presiunea şi temperatura dată şi conţinutul real Există o corelaţie directă icircntre oxigenul dizolvat şi concentraţia materiilor organice de apă Prezenţa oxigenului favorizează deferizarea şi demanganizarea apei formarea stratului de protecţie icircn reţeaua de distribuţie şi tot odată conferă gust de prospeţime apei potabile Icircn apa de alimentare a cazanelor oxigenul este nedorit fiind un factor activ de coroziune

Substanţe organice

Conţinutul de substanţe organice defineşte gradul de impurificare organică care se poate exprima icircn diferite moduri Oxidabilitatea chimică sau consumul chimic de oxigen (CCO) reprezintă cantitatea de oxigen echivalentă cu consumul de oxidant (KMnO4 K2Cr2O7) format la mineralizarea substanţelor organice dintr-un dm3 de apă Metoda este uzual folosită dar prezintă inconvenientul că nu indică icircntreg conţinutul de materii organice ci doar pe cele oxidabile icircn condiţiile determinării tot odată fiind afectată de erori datorită prezenţei substanţelor anorganice uşor oxidabile

Consumul biochimic de oxigen CBO5 reprezintă cantitatea de oxige necesară pentru mineralizarea biochimică a substanţelororganice dintr-un dm3 de apă la temperatura de 20o C

Partea experimentală

22

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Determinarea bioxidului de carbon din apă

Determinarea bioxidului de carbon liber

Aparatură şi materiale necesare

Vase Erlenmeyer Biurete Soluţie HCl 005n Soluţie NaOH 005n Fenolftaleină Tartrat de sodiu şi de potasiu 50 Carbonat de calciu Amestec alcalin de iodură şi azidă Amidon soluţie 05 Acid sulfuric 1 3 Tiosulfat de sodiu 0025n Sulfat manganos 50 Sticle cu dop ermetic Soluţie KMnO4 001n Soluţie H2C2O4 001n

Mod de lucru

Metoda se bazează pe transformarea bioxidului de carbon liber din apă icircn bicarbonat folosind o soluţie de hidroxid de sodiu şi apoi titrarea excesului de hidroxid cu acid clorhidric icircn prezenţă de fenolftaleină

Detreminarea orientativă- se iau cacircţiva ml de apă de analizat şi se introduc icircntr-o capsulă de porţelan apoi se adaugă două picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz nu este prezent CO2 liber Icircn cazul cacircnd nu apare coloraţia roz se procedează astfel icircntr-un pahar Erlenmeyer se introduc 200 ml apă e analizat peste care se mai adaugă 10 ml soluţie de NaOH 005n 2 ml tartrat de sodiu şi potasiu şi două picături de fenolftaleină Icircn cazul icircn care nu a aparut o coloraţie roz se vor mai adăuga icircncă 10 ml NaOH 005n Volumul de soluţie de NaOH se va măsura cu precizie Soluţia rezultată se va titra cu HCl 005 pacircnă la decolorare Conţinutul de CO2 liber se va calcula cu relaţia

Unde

V ndashml NaOH 005n adăugaţi f ndash factorul soluţiei de NaOH 005nV`- ml soluţie HCl 005n folosiţi la titrare f `- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon total legat

23

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Metoda se bazează pe neutralizarea carbonaţilorprezenţi icircn apă prin titrare cu un acid mineral icircn prezenţa fenolftaleinei

Icircntr-un flacon Erlenmeyer se introduc 100 ml apă de analizat două picături de fenolftaleină ş se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea roşie virează icircn roz slab Conţinutul de CO2 legat se calculează cu relaţia

Unde

V- ml HCl 005n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon semilegat

Metoda se bazează pe neutralizarea bicarbonaţilor din apă cu un acid mineral icircn prezenţa metiloranjului ca indicator Se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un flacon Erlenmeyer peste care se adaugă 2 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Aplicacircd corecţia pentru CO2 legat avem

Unde

V`- ml HCl 005n folosiţi la titrareV ndash ml HCl 005n folosiţi la determinarea CO2 legat f- factorul soluţiei HCl 005n

Deteminarea bioxidului de carbon agresiv

Bioxidul de carbon agresiv are proprietatea de a transforma carbonatul de calciu icircn bicarbonat care se determină prin titrare cu acid clorhidric

Se iau doua flacoane Erlenmeyer cu dop rodat şi se introduce icircn fiecare aceeaş cantitate de apă de analizat Icircntr-unul din vase se introduc 3-5 g CaCO3 pro analiză fin pulverizat şi se agită după care se lasă icircn repaus minimum 24 ore agitacircnd din cacircnd icircn cacircnd

Din ambele flacoane se iau din lichidul supernatant cacircte 100 ml şi se introduc icircn alte două flacoane Se titrează fiecare probă cu HCl 005n icircn prezenţa a două picături de metiloranj pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Unde

V- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei icircn care s-a adăugat carbonat de calciu

24

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Vl- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei fără carbonat de calciu f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea oxigenului

Oxigenul dizolvat icircn apă oxidează hidroxidul manganos care icircn mediu acid scoate iodul din iodura de potasiu icircn cantitate echivalentă cu oxigenul dizolvat icircn apă şi se titrează cu tiosulfat de sodiu

Apa se recoltează icircn sticle icircnchise cu grijă ca să nu se aereze icircn timpul manipulărilor Sticla se umple complet se introduc 2 ml soluţie de sulfat manganos şi 2 ml amestec alcalin de iodură-azidă Se pune dopul şi se agită conţinutul flaconului Icircn prezenţa oxigenului se formează un precipitat brun-roşcat iar icircn absenţa acestuia precipitatul rămacircne alb După depunerea completă a precipitatului se elimină cu atenţie cca 10 ml din lichidul supernatant şi se adaugă 5 ml H2SO4 1 3

Se pune dopul şi se amestecă bine picircnă ce precipitatu se dizolvă complet Se transversează conţinutul cantitativ icircntr-un flacon Erlenmeyer şi se titrează cu tiosulfat 0025n pacircnă se obţine o coloraţie galbenă apoi se adaugă 1 ml amidon şi se continuă titrarea pacircnă la decolorarea completă a culorii albastre a amidonului

Unde

V- ml soluţie de tiosulfat folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de tiosulfat de sodiu 0025nVl- cantitatea de apă de analizat recoltată ml

Determinarea substanţelor oxidabile din apă (metoda cu permanganat)

Permanganatul de potasiu oxidează substanţele organice din apă icircn mediu acid şi la cald iar permanganatul rămas icircn exces se determină cu acid oxalic

Se introduc 100 ml apă de analizat icircntr-un flacon Erlenmeyer pregătit icircn prealabil fără urme de substanţe organice peste care se adaugă 5 ml H2SO4 13 şi 10 ml permanganat de potasiu exact măsurat Se fierbe pe sită exact 10 min din momentul cacircnd icircncepe fierberea Se icircndepărtează vasul de pe sită şi se adaugă icircn soluţia fierbinte 10 ml acid oxalic exact măsurat Soluţia decolorată se titrează cu permanganat de potasiu pacircnă la apariţia unei coloraţii slab rozpersistente

25

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn care

V- ml KMnO4 001n adăugaţi iniţial icircn probăVl- ml KMnO4 001n folosiţi la titrarea probei fl- factorul soluţiei de KMnO4 001nV2-ml H2C2O4 001n adăugaţi icircn probă pentru decolorare f2-factorul soluţiei de apă de analizat luată icircn lucru ml

Pentru fiecare probă se fac cacircte două determinăriRezultatele obţinute se vor trece icircn următorul tabel

Parametru de analizat UM Proba 1 Proba 2 Media CO2 totalCO2 legatCO2 semilegatCO2 agresivO2

oxidabilitatea

26

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA TENDINŢEI DE AUTOIcircNCĂLZIRE A CĂRBUNILOR

Consideraţii teoretice

Industria extractivă se caracterizează prin condiţii specifice de lucru condiţii impuse atacirct de particularităţile naturale cacirct şi de caracterul procesului de producţie Aceste necesită o serie de măsuri speciale care să nu ducă la periclitarea vieţii lucrătorilor prin accidente sau icircmbolnăviri de factură profesională

Asupra modului icircn care se produce autoaprinderea cărbunilor s-au emis mai multe ipoteze care pot fi icircnglobate icircn următoarele teorii

Teoria oxidării piritei Teoria oxidării cărbunelui considerată icircn prezent cea mai importantă Teoria fenolică Teoria bacteriană

Cărbunii icircn contact cu atmosfera vor absorbi oxigen fapt care poate duce prin oxidare la aprinderea autmată a lor

Pentru a preveni apariţia focurilor endogene este necesar să se determine tendinţa de autoicircncălzire a cărbunilor icircn scopul clasificării straturilor din acest punct de vedere

Cercetătorii polonezi făcacircnd mai multe icircncercări cu probe de cărbune din diferite mine au demonstrat că reprezentarea grafică a modului icircn care decurge reacţia sistemului (perhidro-cărbune) are alură diferenţială pentru cărbunii cu tendinţă de autoicircncăzire şi pentru cei fără tendinţă de autoicircncălzire

Partea experimentală

Materiale necesare

Probe de cărbune de granulaţii specificate icircn referat Termometru Eprubete Apă distilată Perhidrol 20

Modul de lucru

Se cacircntăresc 3 g cărbune de granulaii diferite -0250 -0315 -04 şi +05 mm care se amestecă cu 2 cm3 de apă distilată după care se notează temperatura iniţială

Peste cărbunele astfel amestecat se toarnă 9 cm3 perhidrol 20 Se citeşte temperatura icircn fiecare minut pacircnă la atingerea temperaturii de 50oC După depăşirea temperaturii de 50oC se notează timpul corespunzător creşterii temperaturii din 10 icircn 10 grade iar rezultatele se trec icircntr-un tabel de forma tabelului de mai jos

Tipul cărbunelui Granulaţia(mm)

Temperatura(oC)

Timpul(minute)

Observaţii

27

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

12345

Cu datele obţinute se constituie diagrama de variaţie a temperaturii icircn funcşie de timp care este caracteristică fiecărui strat de cărbune icircn parte

Se execută cel puţin două determinări cu acelaş fel de cărbune iar dacă rezultatele diferă cu mai mult de 10 se efectuează o nouă determinare

Ca măsură a gradului de pregătire a cărbunelui pentru autoicircncălzire se admite viteza medie de creştere a temperaturii (Vr) la timpul (t) icircn care s-a obţinut temperatura maximă

(oCmin)

Aceste date obţinute vor trece icircn tabelul următor

Tipul cărbunelui Tipul de reacţie tr(min)

Temperatura (oC) Vr

(oCmin)

Iniţială Maximă

Variaţia de

temperatură12345

Se compară curbele obţinute cu curbele din literatură şi se trag concluzii asupra tendinţei de autoicircncălzire a cărbunilor

28

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ DEPLASAREA ECHILIBRULUICHIMIC ŞI VITEZA DE REACŢIE

Consideraţii teoretice

Legea acţiunii maselor

Pentru reacţia aA +bB cC + dD la echilibrul celor două viteze de reacţie sunt egale

v1 = k1 [A]a [B]b

v2 = k2 [C]c [D]d v1= v2 = = Ke

= (c + d) ndash (a + b) ndash variaţia numărului de moli

Kp = Kc (RT)∆n = Kk (p)∆n

Relaţia Kc = reprezintă legea acţiunii maselor

Guldeberg şi Waage au stability că raportul dintre produsul concentraţiilor produşilor de reacţie la puteri egale cu coeficienţii lor stoechimetrici şi produsul concentraţiilor reactanţilor la puteri numeric egale cu coeficienţii lor stoechiometrici este constantă numită constantă de echilibru Kc

Deplasarea echilibrului chimic se face icircn conformitate cu principiul lui Le Chacirctelier Conform acestui principiu dacă un system aflat ăn echilibru chimic suferă o constacircngere echilibrul se deplasează icircn sensul diminuării constracircngerii

Factorii care influenţează deplasarea echilibrului chimic sunt temperature presiunea şi concentraţia

Influenţa temperaturii

Creşterea temperaturii unui sistem icircn echilibru (la p = constant) favorizează reacţia ce consumă caldură (endotermă) şi defavorizează reacţia ce se produce cu degajare de căldură (exotermă) Reacţiile reversibiledacă sunt endoterme icircntr-un senssunt exoterme icircn sensul invers

Ex 2 CO + O2 2 CO2

Influenţa presiunii

Este caracteristică reacţiilor de echilibru icircn faza gazoasă care se produc cu variaţie de volum Creşterea presiunii (la t0 C = constant) determină deplasarea echilibrului icircn sensul concentraţiei de volum echivalent cu micşorarea numărului de moli

29

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Ex N2 + 3 H2 2 NH3

Influenţa concentraţiei

Modificarea concentraţiei unuia din componenţii amestecului de reacţieva determina desfăşurarea reacţiei chimice icircn sensul care se consumă substanţa adăugată

Icircn lucrarea de faţă se va urmării deplasarea echilibrului chimic icircn funcţie de concentraţie Se va studia icircn mediu omogen lichidul reacţia dintre FeCl3 (clorură ferică) şi NH4SCH (sulfocianură de amoniu) cu formarea de Fe(SCN)3 (sulfocianură ferică) şi NH4Cl (clorură de amoniu)

FeCl3 + 3NH4SCN Fe(SCN)3+ 3NH4CL

Kc=

Calitativ se va observa deplasarea echilibrului chimic prin compararea culorilor diferitelor probe icircn care sa variat pe racircnd concentraţia uneia din substanţele iniţiale sau finale Culoarea FeCl3 icircn soluţie este galben-roşcată a Fe(SCN)3 este roşu intens iar NH4SCN şi NH4Cl sunt incolore

Materiale necesare

Pahar Berzelius Eprubete Soluţii de FeCl3 şi NH4SCN icircn sticlă picurătoare NH4Cl Spatulă Pipetă

Modul de lucru

Icircn paharul Berzelius se pun circa 100 ml apă şi se adaugă 10-11 picături de soluţie FeCl3 şi 10-12 picături NH4SCN Din soluţia obţinută se toarnă volume egale icircn 4 eprubete astfel

Icircn eprubeta 1 se adaugă 4-5 picături de soluţie FeCl3

Icircn eprubeta 2 se adaugă 4-5 picături de sol NH4SCN Icircn eprubeta 3 se pune un vacircrf de spatulă de NH4Cl şi se agită pacircnă la dizolvare Eprubeta 4 serveşte drept etalon de culoare

Se compară culorile obţinute cu culoarea soluţiei din eprubeta etalon şi schimbările de culoare se explică icircn funcţie de modul icircn care s-a produs deplasarea echilibrului chimic

Să se tragă concluziile pentru sensul icircn care s-a deplasat echilibrul chimic icircn cele 3 eprubete

Factorii care influenţează viteza de reacţieConsideraţii teoretice

30

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cursul unei reacţii chimice cantităţile de reactanţi descresc continuu iar cantităţile de produşi cresc continuu

Se numeşte viteza de reacţie - variaţia concentraţiei reactanţilor sau produşilor de reacţie icircn unitatea de timp

v = - CR ndash concentraţia reactanţilor

v = + CP ndash concentraţia produşilor de reacţie

Principalii factori care influenţează viteza de reacţie sunt temperatura concentraţia suprafaţa de contact adaosul unor substanţe care măresc viteza de reacţie (catalizatori) sau pentru a o micşora (inhibitori) Urmărind desfăşurarea icircn timp a reacţiilor chimice CINETICA CHIMICĂ studiază viteza de reacţie influenţa diferiţilor factori asupra vitezei precum şi totalitatea proceselor elementare ce intervin icircn timpul transformaărilor chimice deci elucidarea mecanismului de reacţie

Icircn lucrarea de faţă se va urmării cum influenţează viteza de reacţie concentraţia şi temperatura

Influenţa concentraţiei

Studiile experimentale referitoare la influenţa concentraţiei asupra vitezei de reacţie au dus la determinarea ecuaţiei de viteză

v = kn [A]na [B]nb

pentru o reacţie de forma aA + bB produşikn ndash constantă de vitezăna şi nb ndash ordinele parţiale de reacţie (pentru reacţii mai simple)na = a şi nb = bm = na + nb ndash ordinul global de reacţie

Pentru cazul general se poate scrie

- = kn cn

Influenţa temperaturii

Este exprimată de relaţia lui Arrhenius

k = A

undeA ndash factor preexponenţial cu aceleaşi dimensiuni ca şi kEa ndash energie de acţionareR ndash 8314 JmolK

Din forma logaritmică a expresiei relaţiei lui Arrhenius

31

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

1n k = 1n A -

Se poate determina grafic 1n k = f( ) valoarea lui Ea = tgβ R sau analitic utilizacircnd valorile lui k la

două temperaturi diferite

Ea =

Materiale necesare

Soluţie Na2S2O3 (tiosulfat de sodiu) Soluţie H2SO4 Eprubete Termometru Pehar Berzelius Trepied Sită azbest Bec de gaz Pipetă

Modul de lucru

Studiul variaţiei vitezei de reacţie icircn funcţie de concentraţie se poate face prin exemplul reacţiei dintre tiosulfatul de sodiu şi acidul sulfuric

Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 = H2S2O3 (acid tiosulfuric)

Acidul tiosulfuric este instabil şi se descompune astfel

H2S2O3 rarr S + H2SO3 (acid sulfuros)

Pentru executarea experienţei trebuie să preparăm 4 soluţii de concentraţii diferite de tiosulfat de sodiu Icircn prima eprubetă turnăm 12 cm3 din soluţia iniţială de Na2S2O3 icircn a doua 9 cm3 soluţie iniţială şi 3 cm3 apă iar icircn a treia 6 cm3 Na2S2O3 şi 6 cm3 apă şi icircn ultima 3 cm3 soluţie iniţială şi 9 cm3 apă

Adăugăm 3 cm3 soluţie H2SO4 peste prima eprubetă şi agităm puternic Cu ajutorul unui ceas cronometrăm timpul pacircnă ce soluţia devine opalescentă Se procedează la fel şi cu celelalte eprubete Se notează timpii Din valorile timpilor se va deduce cum variază viteza de reacţie icircn funcţie de concentraţie

Pentru influenţa temperaturii asupra vitezei de reacţie se va utiliza tot exemplul anterior Pentru temperatura camerei se vor folosii valorile timpilor obţinuţi la exemplul anterior Se repetă experienţele dar de data aceasta icircnainte de a turna acidul sulfuric peste soluţia de Na2S2O3 se vor icircncălzii atăt soluţia de Na2S2O3 cacirct şi soluţia de acid sulfuric icircn eprubete separate introducacircndu-le icircntr-un pahar Berzelius cu apă

Paharul cu apă şi cu perechile de eprubete vor fi icircncălzite la temperaturile de 25o şi 35o C După atingerea temperaturilor respective soluţiile se amestecă turnacircnd acidul sulfuric peste tiosulfatul de sodiu Se agită şi se cronometrează timpul necesar apariţiei opalescenţei

Din valorile timpilor obţinuţi se va concluziona cum variaz viteza de reacţie cu temperaturaRezultatele obţinute se vor trece sub formă de tabel

32

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Factorul care influenţează viteza de

reacţieTimpul 1 Timpul 2 Timpul 3 Timpul 4

Concentraţia

Temperatura

C1

C2

C3

C4

DETEMINAREA TENSIUNII ELECTROMOTOARE A PILELOR ELECTRICE

33

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Consideraţii teoretice

Pila galvanică sau elementul galvanic este un dispozitiv in care pentru obţinerea energiei electrice se produce o reacţie de oxido-reducere

Cea mai simplă pilă galvanică este alcătuită din doi electrozi respectiv din doi conductori metalici introduşi icircn soluţii de electrolit Electrozii sunt uniţi icircn circuit exterior printr-un conductor electronic iar soluţiile de electrolit sunt separate printr-o diafragmă poroasă sau printr-o punte electrolitică

Icircn pilele galvanice la anod se produce o reacţie de oxidare iar la catod are loc o reacţie de reducere

Variaţia energiei libere ∆G a reacţiei de oxido-reducere dintr-o pilă galvanică reversibilă este egală cu lucrul electric maxim efectuat de pilă

Lucrul electric maxim reprezintă produsul dintre cantitatea de electricitate ce trece prin pila galvanică (zF) şi tensiunea electromotoare E a pilei galvanice (tem)

∆G=-z F E

Tensiunea electromotoare a unei pile galvanice este dată de suma algebrică a potenţialelor de electroni

E=ε+ + ε-

Undeε+ -este potenţial de electrod al actoduluiε- -este potenţia de electrod al anodului

Ţinacircnd seama de expresia matematică a potenţialului de electrică

ε = εo +

relaţia E=ε+ + ε- devine

E=

Unde şi -sunt potenţialele standard ale catodului şi anodului

R ndashconstanta universală a gazelor (83166 Jmolgrad sau 198 calmolgrad)T ndashtemperatura absolută icircn grade KelvinF ndashnumărul lui Faraday (96500 C)a+ a- -activitatea ionilor reduşi şi respectiv oxidaţi

Ecuaţia E= arată relaţia dintre tensiunea electromotoare potenţialul de

electrod şi activităţile ionilor de metal din soluţiile de electrolitIcircn această lucrare se va urmări dependenţa tem a pilei Daniell de concentrţia soluţiilor de

electrolit dependenţa redată de ecuaţia E=

Pila Daniell se compune dintr-o bară de zinc cufundată icircntr-o soluţie de ZnSO4 şi o bară de cupru introdusă icircntr-o soluţie de CuSO4 şi are ca punte electrolitică o soluţie de KCl saturată

34

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Această pilă se reprezintă prin lanţul electrochimic (-) ZnZnSO4 CuSO4Cu (+) Icircn pila Daniell la electrozi au loc următoarele reacţii de oxido-reducere

Anod(-) Znrarr Zn2+ + 2e-

Catod(+) Cu2+ + 2e-rarr Cu

Ecuaţia reacţiei totale care generează curent electric icircn pila Daniell este

Zn+Cu2+harrZn2++Cu

Tensiunea electromotoare a pilei Daniell se deduce din relaţia de mai sus

E=

Pentru a urmări dependenţa tensiunii electromotoare de concentraţiile soluţiilor de electrolit se alcătuiesc elemente Daniell folosind soluţii de CuSO4 şi ZnSO4 de concentraţii diferite Valorile obţinute experimental se compară cu cele calculate cu ajutorul ecuaţiei de mai sus

Partea experimentalăMateriale şi aparatură necesară

Pilă galvanică Daniell Voltmetru electronic sau montaj de opoziţie (Poggehdorff) Electrozi de Cu şi Zn Pahar Berzelius Pipete de 10 ml Balon cotat de 100 ml Soluţii de ZnSO4 şi CuSO4 de concentraţii diferite Soluţie saturată KCl Element Weston

Mod de lucru

Pentru determinarea tem se poate folosi montajul cu voltmetru electronic sau montajul de opoziţie

35

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 11: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

- titrul soluţiei de acid oxalic (00063033 gml)

titrul soluţiei de hidroxid de K

Factorul soluţiei

Rezultatul va fi media aritmetică a celor două determinăriObservaţie titrul teoretic al soluţiei de KOH 01 n este 00056 gml

ANALIZA UNOR PARAMETRII FIZICO-CHIMICI AI APELOR REZIDUALE DIN INDUSTRIA MINIERĂ CARBONIFERĂ

Consideraţii teoretice

Apele uzate (reziduale) sunt apele cărora prin utilizare li s-au modificat calităţile chimice biologice sau fizice inclusiv temperatura sau radioactivitatea ape de precipitaţii sau din alte sursecare fără a fi făcut obiectul unei folosiri s-au icircncărcat cu substanţe străine provenite de la activităţile sociale sau economice ape de mină şi de zăcămacircnt orice alte ape care au făcut obiectul unei folosiri anterioare

Industria minieră foloseşte şi restituie cantităţi relativ mari de apă din procesul tehnologiei de extracţie şi preparare al cărbunelui Staţiile de cărbune icircn majoritatea bazinelor carbonifere prezintă intercalaţii de argilă şi marnă care prin tăiere mecanizată sunt antrenate icircn producţia de cărbune Principalul impurificator al apelor de mină icircl constituie suspensiile argiloase rezultate din procesul de exploatare Icircn cazul apelor reziduale provenite de la preparaţiile de cărbune principalul impurificator icircl constituie tot suspensiile dar in acestă situaţie sunt prezente şi particule de cărbune De asemenea apele de la preparaţiile de cărbune mai conţin şi motorină şi spumanţi proveniţi de instalaţiile de flotaţie

Principalele caracteristici ale apelor de mină şi ale celor de la preparaţii sun prezentate icircn tabel cu valorile maxime admise de normele icircn vigoare pentru deversarea icircn emisar

11

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Caracteristici UM Ape de preparaţie Ape de minăSuspensiiConţinut de cenuşăpHCO2

SăruriSO4

2-

ClCaHgSlDuritate totală

mgl-

mglmglmglmglmglmglmglgrade

40000-5500067-706-6520-70

120-200UrmeUrme20-305-151-4-

125-18000-

69-75400-1000

-175-700

7-208-255-604-6

36-67

După cum se observă din tabel modificări importante ale unor parametri chimici nu intervin icircn urma utilizării apelor icircn industria minieră De aceea se impune controlul doar asupra următorilor parametri suspensii conţinut de cenuşă pH aciditate alcalinitate densitate-pentru nămoluri

Turbiditatea sau suspensiile

Turbiditatea sau tulburitatea reprezintă gradul de opacitate imprimat unei ape de substanţele icircn suspensie sau icircn stare coloidală Compuşii care determină turbiditatea sunt de natură diversă şi se găsesc icircn diferite grade de dispersie de la coloizi pacircnă la suspensii gravitaţionale Suspensiile gravitaţionale sunt de natură silicoasă şi se depun repede Suspensiile pămacircntoase şi cele argiloase sunt icircn general icircn stare coloidală Turbiditatea se poate determina prin metode optice situaţie cacircnd se exprimă icircn grade de turbiditate (grade de silice Jakson) Se icircnţelege prin grad de silice turbiditatea unei ape echivalentă turbidităţii date de un conţinut de un mg SiO2dm3 Conform STAS 632361 un grad de turbiditate reprezintă tulbureala produsă de 1 mg

caolin sau pămacircnt de infuzorii icircn suspensie icircntr-un litru de apă distilatăSuspensiile se pot determina gravimetric prin determinarea icircn acest mod a suspensiilor reţinute pe

hacircrtia de filtru

pH aciditate alcalinitate

pH-ul unei ape se exprimă prin concentraţia ionilor de H La deversarea apelor reziduale trebuie avut icircn vedere faptul că pentru desfăşurarea normală a proceselor biologice este necesar un domeniu restracircns de pH cuprins icircntre 65-85 Depăşirea acestor limite duce la distrugerea completă a ciclului biologic

Aciditatea se datoreşte de obicei CO2 liber mai rar acizilor organici şi minerali Dintre acizii organici mai frecvent sunt prezenţi acizii humici

Alcalinitatea se datoreşte icircn special ionilor şi icircn mai mică măsură ionilor şi fosfaţilor

Partea experimentală

Aparatură necesară

Turbidimetru Soluţii etalon turbiditate Cilidru gradat 100ml pipete Pacirclnie hacircrtie de filtru

12

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Balanţă şi etuvă Indicatori pH scală pH Ape reziduale evacuare emisar alimentare staţie epurare

Determinarea suspensiilor totale

Mod de lucru

Determinarea suspensiilor este proba care se efectuează pentru un mare număr de puncte de control icircn instalaţiile de preparare Efectuarea probei se face icircn felul următor se recoltează proba din deversarea conductei parcurgacircnd cu vasul colector icircntreaga şuviţă de lichid pacircnă la umplerea vasului Se va lua icircn lucru proba de la alimentarea staţiei de epurare a apei Din vasul cu proba recoltată din alimentarea staţiei de epurarea apei se iau 100 ml apă pentru determinarea gravimetrică a suspensiilor Formarea acestei probe se face măsuracircnd 100 ml suspensie icircntr-un cilindru gradat de 100 ml sub permanentă agitare O agitare necorespunzătoare duce la eliminarea din proba a particulelor mari care sedimentează rapid viciind astfel determinarea Se filtrează proba pe hacircrtie de filtru cu bandă roşie Se usucă proba icircn etuvă reglată la 1050C pacircnă cacircnd la două cacircntăriri succesive se determină o grutate constantă Se determină suspensiile cu următoarea relaţie

mg suspensiidm3 =

Icircn careA- masa suspensiilor filtrate şi uscate (mg)B- masa hacircrtiei de filtru (mg)V- volumul soluţiei luate icircn lucru (ml)

Determinarea turbidităţii

Determinarea turbidităţii se face determinacircnd icircnălţimea stratului de apă care permite observarea clară a unui reper negru pe fond alb iluminat cu o lumină difuză

Se umple tubul cu apa de analizat şi se priveşte de sus icircn jos pentru a vedea banda neagră de pe disc Icircn cazul cacircnd banda nu este vizibilă se scoate apa din tub prin robinetul lateral pacircnă ce banda devine vizibilă Se citeşte icircnălţimea coloanei de apă Pentru aprecierea turbidităţii icircn grade de silice se va trasa curba de etalonare folosind soluţiile etalon de turbidităţi cunoscute Prin această metodă se va determina turbiditatea probei de la evacuare emisar

Determinarea pH- lui

Determinarea pH-ului se face folosind metoda colorimetrică cu scară de comparare Pentru aceasta se iau 10 ml din apa limpede rezultată icircn urma filtrării probei (evacuare emisar) sau a limpezirii acesteia (rin sedimentare) Peste această probă se intrioduc 06 ml indicator Se agită şi se compară coloraţia obţinută cu ceea a unei scări de etalonare

Determinarea alcalinităţii

Determinarea alcalinităţii se face faţă de fenolftaleină (pH- 82) şi faţă de metiloranj (pH- 44) Alcalinitatea faţă de fenolftaleină constituie alcalinitatea permanentă şi este dată de bazele libere şi de carbonaţii alcalini Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă de analizat şi se adaugă 2 picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz proba se titrează cu o sluţie HCl 01 n pacircnă la incolor Alcalinitatea permanentă se exprimă icircn ml HCL N dm3 şi se calculează cu relaţia

13

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

ml HCl 1N dm3 = V ficircn careV ndash volumul icircn ml de HCl 01 n folosit la titraref - factorul soluţiei de HCl 01 n

Alcalinitatea faţă de metiloranj reprezintă alcalinitatea totală şi este dată de bazele liberecarbonaţi şi bicarbonaţi alcalini Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă de analizat şi se adaugă 3 picături metiloran Se titrează cu HCl 01 n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citric la galben-portocaliu Daă la icircncput are culoarea galben- portocaliu această alcalinitate este egală cu zero Alcalinitatea totală se exprimă icircn ml HCl N dm3 şi se calculează cu relaţia

ml HCl 1N dm3 = V f

Determinarea acidităţii

Determinarea acidităţii se face faţă de fenolftaleină (pH -82) ţi faţă de metilranj (pH ndash 44)Aciditatea faţă de fenolftaleină constituie aciditatea totală şi este dată de bioxidul de carbon Pentru

determinarea ei se iau 100 ml apă se adaugă 2 picături indicator şi se titrează cu o soluţie NaOH 01 n pacircnă la o coloraţie roz Dacă apa a fost roz de la icircnceput atunci aciditatea este egală cu zero Aciditatea totală se exprimă icircn ml soluţie NaOH N dm3 şi se calculează cu relaţia

ml NaOH N dm3 = V f

icircn careV ndash volumul de soluţie NaOH 01 n folosiţi la titrare (ml)f ndash factorul soluţiei NaOH 01 n

Aciditatea faţă de metiloranj reprezintă aciditatea permanentă datorată acizilor minerali Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă şi se adaugă 2-3 picături indicator Dacă apare coloraţie galben-citriu această aciditate este egală cu zero Icircn caz contrar se titrează cu o soluţie NaOH 01 n pacircnă la viraj din galben-portocaliu la galben-citriu Aciditatea permanentă se exprimă icircn ml NaOH N dm3 şi se calculează cu ajutorul relaţiei

ml NaOH N dm3 = V f

Determinarea densităţii

Această determinare este utilizată pentru analiza nămolurilor rezultate icircn urma decantării apelor Pentru determinarea densităţii icircntr-un cilindru gradat cacircntărit icircn prealabil gol se pun 500 ml nămol Se cacircntăreşte cilindrul din nou şi se calculează densitatea cu ajutorul relaţiei

Icircn care

densitatea (gcm3)mi = masa cilindrului gradat gol (g)mf = masa cilindrului gradat cu proba de analizat (g)V = volumul luat icircn probă (ml)

14

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Rezultatele obţinute se trec icircn tabelul de mai jos

Apa de analizat Tipul determinării UM Valoarea Alimentarea staţiei

epurareSuspensii totale

Evacuare emisar turbiditatepHalcalinitate totalăalcalinitate permanentăaciditate totalăaciditate permanentă

Nămol

DETERMINAREA pH-ULUI ACIDITĂŢII ALCALINITĂŢIIŞI DURITĂŢII APELOR INDUSTRIALE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite uneori deosebit de restracircnse

După utilizări apele industriale se icircmpart icircn următoarele categorii

Ape de răcire - sunt folosite la răcirea unor aparate utilaje sau produse Aceste ape trebuie să fie lipsite de suspensii de orice fel lipsită de microorganisme stabilă la depuneri şi să nu prezinte pericol de coroziune

Apă tehnologică - este utilizată direct icircn procesul tehnologic pentru obţinerea diverselor produse şi nu impune condiţii prea severe de puritate decacirct icircn unele situaţii speciale

Apă de spălare - este folosită la spălarea utilajelor a diferitelor piese sau produse Trebuie să fie lipsită de suspensii de compuşi agresivi de uleiuri sau substanţe grase

Apa de alimentare a cazanelor de abur - este apa folosită pentru obţinerea aburului şi impune icircn funcţie de temperatură şi presiunea de lucru a cazanului condiţii din ce icircn ce mai severe de lucru Aceste ape trebuie să fie lipsite de suspensii de duritate de acizi liberi oxigen bioxid de carbon grăsimi şi uleiuri sulfaţi silicaţi etc

15

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Principalele proprietăţi ale apelor industriale pH aciditate alcalinitate

Icircn general alcalinitatea respectiv aciditatea unei soluţii apoase se exprimă prin concentraţia ionilor de hidrogen Icircn apele naturale valoarea pH-ului determină icircn mare măsură procesele biologice şi chimice şi condiţionează tratamentele aplicate apei şi caracterul coroziv al acestora Pentru desfăşurarea normală a proceselor biochimice este necesar un domeniu restracircns de pH cuprins icircntre 65 şi 85 Eficienţa unor operaţii de tratare este icircn funcţie directă de pH (coagulare deferizare demanganizare Apele cu un pH scăzut au o puternică acţiunecorozivă iar cele alcaline spumează intens O apă chimic pură este neutră Icircn apele naturale pH-ul este influenţat de compuşii existenţi Dintre aceştia un rol important il au sistemele tampon Acidul carbonic se disociază conform reacţiei

Unde

Din această relaţie rezultă efectul tampon al unui asemenea sistem potrivit căruia pH-ul variază puţin cu diluţia dar mult cu schimbarea acestui raport Icircn apele reziduale valoarea pH-ului depinde icircnsă şi de conţinutul de CO2 liber Cea mai mare parte a CO2 existent icircn apă este dizolvat fizic Icircntre concentraţia CO2 liber (CO2 aq) şi acidul carbonic există un raport constant Ca urmare variaţia pH-ului se poate exprima prin relaţia

Unde

şi

Aciditatea apelor naturale se datoreşte de obicei CO2-ului liber mai rar acizilor organici şi minerali sau sărurilor acizilor tari cu baze slabe Dintre acizii organici mai frecvent sunt prezenţi acizii humici şi uneori acidul acetic Acizii minerali apar doar accidental Aciditatea datorată acizilor organici şi minerali se numeşte aciditate reală şi se determină icircn prezenţametiloranjului (pH=44) Aciditatea totală include şi aciditatea datorată prezenţei CO2 liber şi se determină icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82) Alcalinitatea totală a apelor naturale se datoreşte bazelor libere ionilor şi se determină icircn prezenţa metiloranjului (pH=44) Practic toată alcalinitatea este dată de bicarbonaţii de calciu şi de magneziu Hidroxidul de sodiu este prezent icircn ape reziduale puternic bazice Alcalinitatea permanentă este dată de bazele libere şi de carbonaţii alcalini şi se determină icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82)

Duritatea

Duritatea este propietatea conferită de către totalitatea sărurilor solubile de calciu şi magneziu Icircn funcţie de anionii implicaţi se deosebesc

16

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Duritate temporară (dt) dată de suma bicarbonaţilor de calciu şi de magneziu La icircncălzire dt se elimină avacircnd loc reacţiile

Duritatea permanentă (dp) formată din celelalte sărurisolvite de calciu şi de magneziu (sulfaţi cloruri etc)

Duritatea totală (dT) este suma celor două durităţi

Duritatea se exprimă icircn grade de duritate Gradul de duritate reprezintă icircn Romacircnia duritatea echivalentă a 10 mg CaOdm3 (fiind identic cu gradul german)

Icircn funcţie de duritatea lor apele naturale se pot clasifica icircn Foarte moi dT=0-4 grade Moi dT=4-8 grade Slab dure dT=8-12 grade Mijlocii dure dT=12-18 grade Dure dT=18-30 grade Foarte dure dT=peste 30 grade

Apa dură provoacă greutăţi mari icircn folosinţele industriale ca de exemplu depunerea de cruste icircn cazul cazanelor de abur icircn spălătorii măresc cantităţile de agenţi de spălare deoarece formează săpunuri insolubile

Calciu ăi magneziu

Datorită unor caracteristici biochimice şi fiziologice distincte este util să se cunoască concentraţia ionilor de Ca2+ şi Mg2+ separat Astfel magneziul se găseşte icircn apă sub formă de sulfaţi care icircn concentraţie mare imprimă apei un gust dezagreabil şi un efect laxativ De asemena magneziul mai poate fi prezent icircn apă sub formă de cloruri şi bicarbonaţi

Calciu este prezent icircn toate apele sub formă de bicarbonaţi sulfaţi sau cloruri Excesul de calciu imprimă apei un gust sălciu fiind incriminat icircn favorizarea calculozei renale lipsa de calciu pare a juca un rol icircn producerea unor tulburări funcţionale ale cordului (aritmii) pacircnă la infarctul de miocard

Aparatură şi materiale necesare

Biurete Amestec indicatori pentru determinarea pH-ului scară de etalonare pH-metru soluţii

tampon pentru diferite valori de pH Vase conice HCl 01n NaOH 01n complexon III 001 Indicatori negru de eriocrom T murexid metiloranj fenolftaleină

Mod de lucruDeterminarea pH-ului apeiMetoda colorimetrică folosind scara de comparare

17

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 10 ml apă de analizat şi se introduc intr-o eprubetă peste care se adaugă 06 ml din amestecul de indicatori Se agită şi coloraţia obţinută se compară cu scara de etalonare Amestecul de indicatori este format din roşu de metil şi albastru de brom-timol

Metoda electrochimică cu electrod de sticlă

Diferenţa de potenţial existentă icircntre un electrod de sticlă şi un electrod de referinţă introduşi icircn proba de apă de analizat variază lliniar cu pH-ul probei

Icircnainte de efctuarea detrminării este necesară echilibrarea aparatului după instrucţiunile de utilizare Etalonarea (echilibrarea) aparatului se efectuează folosind soluţiile tampon cu pH cunoscut şi se corectează cu ajutorul butonului de corectare a abaterii Pentru aceasta se pune icircntr-un pahar Berzelius soluţie tampon icircn care apoi se imersează electrozii După efectuarea reglării aparatului se spală electrozii cu apă distilată şi apoi se clătesc cu apă de analizat Se introduc electrozii icircn apa de analizat şi se citeşte pH-ul direct pe indicatorul de la aparat Se efectuează mai multe determinări şi se face apoi media rezultatelor

Metoda colorimetrică prezintă unele inconveniente cum ar fi Nu se poate folosi pentru apele tulburi sau colorate Apele cu salinitate crescută pot modifica tenta indicatorului Clorul rezidual poate afecta culoarea indicatorului

Metoda electrochimică este mai precisă şi poate fi utilizată şi pentru apele tulburi sau colorate

Determinarea alcalinităţii

Alcalinitatea permanentă (p) se determină prin titrarea cu HCl 01n icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82) cacircnd au loc reacţiile

Pentru efectuarea probei se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un vas conic peste care se adaugă 2 picături de fenolftaleină Dacă nu apare coloraţia roz alcalinitatea permanentă este zero Icircn cazul apariţiei coloraţiei roz proba se titrează cu HCl 01n pacircnă la incolor Alcalinitatea permanentă se exprimă icircn ml HCl 01ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=VfIcircn care

V- ml HCl 01n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei HCl 01n

Alcalinitatea totală (m) se detrmină prin titrare cu HCl 01n icircn prezenţa metiloranjului (pH=44) cacircnd au loc pe lacircngă reacţiile

şi reacţia

18

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 2-3 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 01n pacircnă cacircnd culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu Alcalinitatea totală se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=Vf

Determinarea acidităţii

Pentru determinarea acidităţii totale se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic şi se titrează cu soluţie de NaOH 01n icircn prezenţa a 2 picături de fenolftaleină pacircnă la apariţia coloraţiei roz persistente Aciditatea totală se exprimă icircn ml NaOH ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml NaOH ndm3=VfIcircn care

V- volumul de NaOH 01n folosit la titrare f- factorul soluţiei NaOH 01n

Dacă apa are pH-ul mai mare de 45 aciditatea reală este zero Icircn caz contrar se iau 100 ml apă de analizat se adaugă 2-3 picături de metil oranj şi se titrează cu NaOH 01n pacircnă ce coloraţia galben-portocaliu virează spre galben-citriu Aciditatea reală se calculează conform relaţiei

ml NaOH ndm3=Vf

Duritatea

Ionii de calciu şi de magneziu cu proprietatea de a complexa cu sarea de sodiu a acidului etilen-diamintetraacetic Sfacircrşitul reacţiei este marcat de indicatori specifici cum ar fi negru de erioorom Pentru a determina duritatea totală se iau 100 ml apă de analizat intr-un vas conic Se adaugă 2 ml soluţie tampon pentru a obţine pH-ul 10 şi 01 g indicator erioocrom apoi se titrează cu complexom III pacircnă ce culoarea virează de la roşu ca vacircnul la albastru net

Icircn care

V- volumul de complexon III 001n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon v- volumul de apă de analizat ml

Pentru a determina duritatea temporară se foloseşte alcalinitatea totală m Dacă alcalinitatea permanentă nu este zerose va utiliza diferenţa m-p dintre volumele de HCl 01n cu care s-au efectuat ele două titrări

Unde

19

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

V- volumul de HCl 01n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei HCl 01n v- volumul de apă de analizat luat ml

Duritatea permanentă se calculează cu relaţia

dp=dT-dt

Calciu şi magneziu

Calciu se determină priin titrare cu complexon III la pH =12-13 icircn prezenţă de murexid valoarea de pH la care magneziu este precipitat sub formă de Mg(OH)2

Se iau 100 ml apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 4 ml soluţie tampon şi 01 mg murexid Se titrează cu complexon III pacircnă ce virează de la roz la violaceu

Relaţiile de calcul sunt

Icircn care

V1- volumul de complexon III folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon III v- volumul de apă de analizat luat icircn lucru ml V- volumul de complexon III folosit la determinarea dT ml

Se repetă fiecare determinare de două ori făcacircndu-se media iar rezultatele se trec icircn următorul tabel

Determinarea UM Proba 1 Proba 2 Media

pHalcalinitate totală m

aciditate totalăaciditate reală

dt

dp

dT

Ca2+

Mg2+

20

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA BIOXIDULUI DE CARBON OXIGENULUI ŞI SUBSTANŢELOR OXIDABILE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite deosebit de restracircnse

Principalele proprietăţi ale apelor industriale

Bioxidul de carbon

Bioxidul de carbon se găseşte frecvent icircn apă sub formă de carbonaţi (complet legaţi) bicarbonaţi (semilegat) şi mai rar sub formă de bioxid de carbon liber Icircntre forma liberă şi sărurile acidului carbonic se stabileşte următorul echilibru

Existenţa uneia sau alteia dintre formulele de mai sus este icircn funcţie de pH-ul apei

la pH =lt 40 CO2-ul este prezent numai sub formă de CO2 liberla pH = 84 CO2-ul există numai sub formă de bicarbonaţila pH gt=105 CO2-ul se găseşte numai sub formă de carbonaţi

Expresia constantei de echilibru pentru ecuaţia

este dată de relaţia

21

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Deoarece concentraţia apei şi a carbonatului se consideră constante şi

Relaţia devine

Din relaţia de mai sus rezultă că pentru menţinerea bicarbonaţilor icircn soluţie este necesară o anumită cantitate de bioxid de carbon liber denumit ndashbioxid de carbon aferent-- iar cantitatea de bioxid de carbon ce depăşeşte această limită reprezintă ndashbioxidul de carbon agresivmdashcapabil de a dizolva noi cantităţi de carbonaţi tercacircndu-i sub formă de bicarbonaţi solubili La scăderea cantităţii bioxid de carbon sub limita necesară menţinerii bicarbonaţilor icircn soluţie are loc precipitarea unei cantităţi corespunzătoarede carbonaţi Icircntre diferite forme de bioxid de carbon avem următoarea relaţie

Bioxidul de carbon liber nu dăunează calităţii apei potabile din contră icirci conferă un gust plăcut de prospeţime Bioxidul de carbon afresiv poate face apa nepotabilă datorită faprului că poate dizolva anumite metale toxice Icircn apa de alimentare a cazanelor CO2 liber trebuie să lipsească deoarece produce o puternică coroziune

Oxigenul

Icircn apele meteoritice şi icircn cele freatice concentraţia oxigenului dizolvat este aproape de limita de solubilitate determinată de presiunea parţială şi temperatură Apele subterane de mare adacircncime conţin foarte puţin oxigen dizolvat dtorită reacţiilor chimice Icircn apele de suprafaţă concentraţia oxigenului depinde şi de numeroasele procese fizice chimice şi biologice ale ciclului vieţii acvatice Ca urmare a proceselor de degradare aerobă poate apărea un deficit de oxigen care poate provoca dispariţia completă a vieţii aerobe Deficitul de oxigen este diferenţa dintre cantitatea de oxigen care saturează apa la presiunea şi temperatura dată şi conţinutul real Există o corelaţie directă icircntre oxigenul dizolvat şi concentraţia materiilor organice de apă Prezenţa oxigenului favorizează deferizarea şi demanganizarea apei formarea stratului de protecţie icircn reţeaua de distribuţie şi tot odată conferă gust de prospeţime apei potabile Icircn apa de alimentare a cazanelor oxigenul este nedorit fiind un factor activ de coroziune

Substanţe organice

Conţinutul de substanţe organice defineşte gradul de impurificare organică care se poate exprima icircn diferite moduri Oxidabilitatea chimică sau consumul chimic de oxigen (CCO) reprezintă cantitatea de oxigen echivalentă cu consumul de oxidant (KMnO4 K2Cr2O7) format la mineralizarea substanţelor organice dintr-un dm3 de apă Metoda este uzual folosită dar prezintă inconvenientul că nu indică icircntreg conţinutul de materii organice ci doar pe cele oxidabile icircn condiţiile determinării tot odată fiind afectată de erori datorită prezenţei substanţelor anorganice uşor oxidabile

Consumul biochimic de oxigen CBO5 reprezintă cantitatea de oxige necesară pentru mineralizarea biochimică a substanţelororganice dintr-un dm3 de apă la temperatura de 20o C

Partea experimentală

22

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Determinarea bioxidului de carbon din apă

Determinarea bioxidului de carbon liber

Aparatură şi materiale necesare

Vase Erlenmeyer Biurete Soluţie HCl 005n Soluţie NaOH 005n Fenolftaleină Tartrat de sodiu şi de potasiu 50 Carbonat de calciu Amestec alcalin de iodură şi azidă Amidon soluţie 05 Acid sulfuric 1 3 Tiosulfat de sodiu 0025n Sulfat manganos 50 Sticle cu dop ermetic Soluţie KMnO4 001n Soluţie H2C2O4 001n

Mod de lucru

Metoda se bazează pe transformarea bioxidului de carbon liber din apă icircn bicarbonat folosind o soluţie de hidroxid de sodiu şi apoi titrarea excesului de hidroxid cu acid clorhidric icircn prezenţă de fenolftaleină

Detreminarea orientativă- se iau cacircţiva ml de apă de analizat şi se introduc icircntr-o capsulă de porţelan apoi se adaugă două picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz nu este prezent CO2 liber Icircn cazul cacircnd nu apare coloraţia roz se procedează astfel icircntr-un pahar Erlenmeyer se introduc 200 ml apă e analizat peste care se mai adaugă 10 ml soluţie de NaOH 005n 2 ml tartrat de sodiu şi potasiu şi două picături de fenolftaleină Icircn cazul icircn care nu a aparut o coloraţie roz se vor mai adăuga icircncă 10 ml NaOH 005n Volumul de soluţie de NaOH se va măsura cu precizie Soluţia rezultată se va titra cu HCl 005 pacircnă la decolorare Conţinutul de CO2 liber se va calcula cu relaţia

Unde

V ndashml NaOH 005n adăugaţi f ndash factorul soluţiei de NaOH 005nV`- ml soluţie HCl 005n folosiţi la titrare f `- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon total legat

23

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Metoda se bazează pe neutralizarea carbonaţilorprezenţi icircn apă prin titrare cu un acid mineral icircn prezenţa fenolftaleinei

Icircntr-un flacon Erlenmeyer se introduc 100 ml apă de analizat două picături de fenolftaleină ş se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea roşie virează icircn roz slab Conţinutul de CO2 legat se calculează cu relaţia

Unde

V- ml HCl 005n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon semilegat

Metoda se bazează pe neutralizarea bicarbonaţilor din apă cu un acid mineral icircn prezenţa metiloranjului ca indicator Se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un flacon Erlenmeyer peste care se adaugă 2 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Aplicacircd corecţia pentru CO2 legat avem

Unde

V`- ml HCl 005n folosiţi la titrareV ndash ml HCl 005n folosiţi la determinarea CO2 legat f- factorul soluţiei HCl 005n

Deteminarea bioxidului de carbon agresiv

Bioxidul de carbon agresiv are proprietatea de a transforma carbonatul de calciu icircn bicarbonat care se determină prin titrare cu acid clorhidric

Se iau doua flacoane Erlenmeyer cu dop rodat şi se introduce icircn fiecare aceeaş cantitate de apă de analizat Icircntr-unul din vase se introduc 3-5 g CaCO3 pro analiză fin pulverizat şi se agită după care se lasă icircn repaus minimum 24 ore agitacircnd din cacircnd icircn cacircnd

Din ambele flacoane se iau din lichidul supernatant cacircte 100 ml şi se introduc icircn alte două flacoane Se titrează fiecare probă cu HCl 005n icircn prezenţa a două picături de metiloranj pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Unde

V- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei icircn care s-a adăugat carbonat de calciu

24

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Vl- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei fără carbonat de calciu f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea oxigenului

Oxigenul dizolvat icircn apă oxidează hidroxidul manganos care icircn mediu acid scoate iodul din iodura de potasiu icircn cantitate echivalentă cu oxigenul dizolvat icircn apă şi se titrează cu tiosulfat de sodiu

Apa se recoltează icircn sticle icircnchise cu grijă ca să nu se aereze icircn timpul manipulărilor Sticla se umple complet se introduc 2 ml soluţie de sulfat manganos şi 2 ml amestec alcalin de iodură-azidă Se pune dopul şi se agită conţinutul flaconului Icircn prezenţa oxigenului se formează un precipitat brun-roşcat iar icircn absenţa acestuia precipitatul rămacircne alb După depunerea completă a precipitatului se elimină cu atenţie cca 10 ml din lichidul supernatant şi se adaugă 5 ml H2SO4 1 3

Se pune dopul şi se amestecă bine picircnă ce precipitatu se dizolvă complet Se transversează conţinutul cantitativ icircntr-un flacon Erlenmeyer şi se titrează cu tiosulfat 0025n pacircnă se obţine o coloraţie galbenă apoi se adaugă 1 ml amidon şi se continuă titrarea pacircnă la decolorarea completă a culorii albastre a amidonului

Unde

V- ml soluţie de tiosulfat folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de tiosulfat de sodiu 0025nVl- cantitatea de apă de analizat recoltată ml

Determinarea substanţelor oxidabile din apă (metoda cu permanganat)

Permanganatul de potasiu oxidează substanţele organice din apă icircn mediu acid şi la cald iar permanganatul rămas icircn exces se determină cu acid oxalic

Se introduc 100 ml apă de analizat icircntr-un flacon Erlenmeyer pregătit icircn prealabil fără urme de substanţe organice peste care se adaugă 5 ml H2SO4 13 şi 10 ml permanganat de potasiu exact măsurat Se fierbe pe sită exact 10 min din momentul cacircnd icircncepe fierberea Se icircndepărtează vasul de pe sită şi se adaugă icircn soluţia fierbinte 10 ml acid oxalic exact măsurat Soluţia decolorată se titrează cu permanganat de potasiu pacircnă la apariţia unei coloraţii slab rozpersistente

25

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn care

V- ml KMnO4 001n adăugaţi iniţial icircn probăVl- ml KMnO4 001n folosiţi la titrarea probei fl- factorul soluţiei de KMnO4 001nV2-ml H2C2O4 001n adăugaţi icircn probă pentru decolorare f2-factorul soluţiei de apă de analizat luată icircn lucru ml

Pentru fiecare probă se fac cacircte două determinăriRezultatele obţinute se vor trece icircn următorul tabel

Parametru de analizat UM Proba 1 Proba 2 Media CO2 totalCO2 legatCO2 semilegatCO2 agresivO2

oxidabilitatea

26

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA TENDINŢEI DE AUTOIcircNCĂLZIRE A CĂRBUNILOR

Consideraţii teoretice

Industria extractivă se caracterizează prin condiţii specifice de lucru condiţii impuse atacirct de particularităţile naturale cacirct şi de caracterul procesului de producţie Aceste necesită o serie de măsuri speciale care să nu ducă la periclitarea vieţii lucrătorilor prin accidente sau icircmbolnăviri de factură profesională

Asupra modului icircn care se produce autoaprinderea cărbunilor s-au emis mai multe ipoteze care pot fi icircnglobate icircn următoarele teorii

Teoria oxidării piritei Teoria oxidării cărbunelui considerată icircn prezent cea mai importantă Teoria fenolică Teoria bacteriană

Cărbunii icircn contact cu atmosfera vor absorbi oxigen fapt care poate duce prin oxidare la aprinderea autmată a lor

Pentru a preveni apariţia focurilor endogene este necesar să se determine tendinţa de autoicircncălzire a cărbunilor icircn scopul clasificării straturilor din acest punct de vedere

Cercetătorii polonezi făcacircnd mai multe icircncercări cu probe de cărbune din diferite mine au demonstrat că reprezentarea grafică a modului icircn care decurge reacţia sistemului (perhidro-cărbune) are alură diferenţială pentru cărbunii cu tendinţă de autoicircncăzire şi pentru cei fără tendinţă de autoicircncălzire

Partea experimentală

Materiale necesare

Probe de cărbune de granulaţii specificate icircn referat Termometru Eprubete Apă distilată Perhidrol 20

Modul de lucru

Se cacircntăresc 3 g cărbune de granulaii diferite -0250 -0315 -04 şi +05 mm care se amestecă cu 2 cm3 de apă distilată după care se notează temperatura iniţială

Peste cărbunele astfel amestecat se toarnă 9 cm3 perhidrol 20 Se citeşte temperatura icircn fiecare minut pacircnă la atingerea temperaturii de 50oC După depăşirea temperaturii de 50oC se notează timpul corespunzător creşterii temperaturii din 10 icircn 10 grade iar rezultatele se trec icircntr-un tabel de forma tabelului de mai jos

Tipul cărbunelui Granulaţia(mm)

Temperatura(oC)

Timpul(minute)

Observaţii

27

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

12345

Cu datele obţinute se constituie diagrama de variaţie a temperaturii icircn funcşie de timp care este caracteristică fiecărui strat de cărbune icircn parte

Se execută cel puţin două determinări cu acelaş fel de cărbune iar dacă rezultatele diferă cu mai mult de 10 se efectuează o nouă determinare

Ca măsură a gradului de pregătire a cărbunelui pentru autoicircncălzire se admite viteza medie de creştere a temperaturii (Vr) la timpul (t) icircn care s-a obţinut temperatura maximă

(oCmin)

Aceste date obţinute vor trece icircn tabelul următor

Tipul cărbunelui Tipul de reacţie tr(min)

Temperatura (oC) Vr

(oCmin)

Iniţială Maximă

Variaţia de

temperatură12345

Se compară curbele obţinute cu curbele din literatură şi se trag concluzii asupra tendinţei de autoicircncălzire a cărbunilor

28

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ DEPLASAREA ECHILIBRULUICHIMIC ŞI VITEZA DE REACŢIE

Consideraţii teoretice

Legea acţiunii maselor

Pentru reacţia aA +bB cC + dD la echilibrul celor două viteze de reacţie sunt egale

v1 = k1 [A]a [B]b

v2 = k2 [C]c [D]d v1= v2 = = Ke

= (c + d) ndash (a + b) ndash variaţia numărului de moli

Kp = Kc (RT)∆n = Kk (p)∆n

Relaţia Kc = reprezintă legea acţiunii maselor

Guldeberg şi Waage au stability că raportul dintre produsul concentraţiilor produşilor de reacţie la puteri egale cu coeficienţii lor stoechimetrici şi produsul concentraţiilor reactanţilor la puteri numeric egale cu coeficienţii lor stoechiometrici este constantă numită constantă de echilibru Kc

Deplasarea echilibrului chimic se face icircn conformitate cu principiul lui Le Chacirctelier Conform acestui principiu dacă un system aflat ăn echilibru chimic suferă o constacircngere echilibrul se deplasează icircn sensul diminuării constracircngerii

Factorii care influenţează deplasarea echilibrului chimic sunt temperature presiunea şi concentraţia

Influenţa temperaturii

Creşterea temperaturii unui sistem icircn echilibru (la p = constant) favorizează reacţia ce consumă caldură (endotermă) şi defavorizează reacţia ce se produce cu degajare de căldură (exotermă) Reacţiile reversibiledacă sunt endoterme icircntr-un senssunt exoterme icircn sensul invers

Ex 2 CO + O2 2 CO2

Influenţa presiunii

Este caracteristică reacţiilor de echilibru icircn faza gazoasă care se produc cu variaţie de volum Creşterea presiunii (la t0 C = constant) determină deplasarea echilibrului icircn sensul concentraţiei de volum echivalent cu micşorarea numărului de moli

29

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Ex N2 + 3 H2 2 NH3

Influenţa concentraţiei

Modificarea concentraţiei unuia din componenţii amestecului de reacţieva determina desfăşurarea reacţiei chimice icircn sensul care se consumă substanţa adăugată

Icircn lucrarea de faţă se va urmării deplasarea echilibrului chimic icircn funcţie de concentraţie Se va studia icircn mediu omogen lichidul reacţia dintre FeCl3 (clorură ferică) şi NH4SCH (sulfocianură de amoniu) cu formarea de Fe(SCN)3 (sulfocianură ferică) şi NH4Cl (clorură de amoniu)

FeCl3 + 3NH4SCN Fe(SCN)3+ 3NH4CL

Kc=

Calitativ se va observa deplasarea echilibrului chimic prin compararea culorilor diferitelor probe icircn care sa variat pe racircnd concentraţia uneia din substanţele iniţiale sau finale Culoarea FeCl3 icircn soluţie este galben-roşcată a Fe(SCN)3 este roşu intens iar NH4SCN şi NH4Cl sunt incolore

Materiale necesare

Pahar Berzelius Eprubete Soluţii de FeCl3 şi NH4SCN icircn sticlă picurătoare NH4Cl Spatulă Pipetă

Modul de lucru

Icircn paharul Berzelius se pun circa 100 ml apă şi se adaugă 10-11 picături de soluţie FeCl3 şi 10-12 picături NH4SCN Din soluţia obţinută se toarnă volume egale icircn 4 eprubete astfel

Icircn eprubeta 1 se adaugă 4-5 picături de soluţie FeCl3

Icircn eprubeta 2 se adaugă 4-5 picături de sol NH4SCN Icircn eprubeta 3 se pune un vacircrf de spatulă de NH4Cl şi se agită pacircnă la dizolvare Eprubeta 4 serveşte drept etalon de culoare

Se compară culorile obţinute cu culoarea soluţiei din eprubeta etalon şi schimbările de culoare se explică icircn funcţie de modul icircn care s-a produs deplasarea echilibrului chimic

Să se tragă concluziile pentru sensul icircn care s-a deplasat echilibrul chimic icircn cele 3 eprubete

Factorii care influenţează viteza de reacţieConsideraţii teoretice

30

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cursul unei reacţii chimice cantităţile de reactanţi descresc continuu iar cantităţile de produşi cresc continuu

Se numeşte viteza de reacţie - variaţia concentraţiei reactanţilor sau produşilor de reacţie icircn unitatea de timp

v = - CR ndash concentraţia reactanţilor

v = + CP ndash concentraţia produşilor de reacţie

Principalii factori care influenţează viteza de reacţie sunt temperatura concentraţia suprafaţa de contact adaosul unor substanţe care măresc viteza de reacţie (catalizatori) sau pentru a o micşora (inhibitori) Urmărind desfăşurarea icircn timp a reacţiilor chimice CINETICA CHIMICĂ studiază viteza de reacţie influenţa diferiţilor factori asupra vitezei precum şi totalitatea proceselor elementare ce intervin icircn timpul transformaărilor chimice deci elucidarea mecanismului de reacţie

Icircn lucrarea de faţă se va urmării cum influenţează viteza de reacţie concentraţia şi temperatura

Influenţa concentraţiei

Studiile experimentale referitoare la influenţa concentraţiei asupra vitezei de reacţie au dus la determinarea ecuaţiei de viteză

v = kn [A]na [B]nb

pentru o reacţie de forma aA + bB produşikn ndash constantă de vitezăna şi nb ndash ordinele parţiale de reacţie (pentru reacţii mai simple)na = a şi nb = bm = na + nb ndash ordinul global de reacţie

Pentru cazul general se poate scrie

- = kn cn

Influenţa temperaturii

Este exprimată de relaţia lui Arrhenius

k = A

undeA ndash factor preexponenţial cu aceleaşi dimensiuni ca şi kEa ndash energie de acţionareR ndash 8314 JmolK

Din forma logaritmică a expresiei relaţiei lui Arrhenius

31

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

1n k = 1n A -

Se poate determina grafic 1n k = f( ) valoarea lui Ea = tgβ R sau analitic utilizacircnd valorile lui k la

două temperaturi diferite

Ea =

Materiale necesare

Soluţie Na2S2O3 (tiosulfat de sodiu) Soluţie H2SO4 Eprubete Termometru Pehar Berzelius Trepied Sită azbest Bec de gaz Pipetă

Modul de lucru

Studiul variaţiei vitezei de reacţie icircn funcţie de concentraţie se poate face prin exemplul reacţiei dintre tiosulfatul de sodiu şi acidul sulfuric

Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 = H2S2O3 (acid tiosulfuric)

Acidul tiosulfuric este instabil şi se descompune astfel

H2S2O3 rarr S + H2SO3 (acid sulfuros)

Pentru executarea experienţei trebuie să preparăm 4 soluţii de concentraţii diferite de tiosulfat de sodiu Icircn prima eprubetă turnăm 12 cm3 din soluţia iniţială de Na2S2O3 icircn a doua 9 cm3 soluţie iniţială şi 3 cm3 apă iar icircn a treia 6 cm3 Na2S2O3 şi 6 cm3 apă şi icircn ultima 3 cm3 soluţie iniţială şi 9 cm3 apă

Adăugăm 3 cm3 soluţie H2SO4 peste prima eprubetă şi agităm puternic Cu ajutorul unui ceas cronometrăm timpul pacircnă ce soluţia devine opalescentă Se procedează la fel şi cu celelalte eprubete Se notează timpii Din valorile timpilor se va deduce cum variază viteza de reacţie icircn funcţie de concentraţie

Pentru influenţa temperaturii asupra vitezei de reacţie se va utiliza tot exemplul anterior Pentru temperatura camerei se vor folosii valorile timpilor obţinuţi la exemplul anterior Se repetă experienţele dar de data aceasta icircnainte de a turna acidul sulfuric peste soluţia de Na2S2O3 se vor icircncălzii atăt soluţia de Na2S2O3 cacirct şi soluţia de acid sulfuric icircn eprubete separate introducacircndu-le icircntr-un pahar Berzelius cu apă

Paharul cu apă şi cu perechile de eprubete vor fi icircncălzite la temperaturile de 25o şi 35o C După atingerea temperaturilor respective soluţiile se amestecă turnacircnd acidul sulfuric peste tiosulfatul de sodiu Se agită şi se cronometrează timpul necesar apariţiei opalescenţei

Din valorile timpilor obţinuţi se va concluziona cum variaz viteza de reacţie cu temperaturaRezultatele obţinute se vor trece sub formă de tabel

32

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Factorul care influenţează viteza de

reacţieTimpul 1 Timpul 2 Timpul 3 Timpul 4

Concentraţia

Temperatura

C1

C2

C3

C4

DETEMINAREA TENSIUNII ELECTROMOTOARE A PILELOR ELECTRICE

33

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Consideraţii teoretice

Pila galvanică sau elementul galvanic este un dispozitiv in care pentru obţinerea energiei electrice se produce o reacţie de oxido-reducere

Cea mai simplă pilă galvanică este alcătuită din doi electrozi respectiv din doi conductori metalici introduşi icircn soluţii de electrolit Electrozii sunt uniţi icircn circuit exterior printr-un conductor electronic iar soluţiile de electrolit sunt separate printr-o diafragmă poroasă sau printr-o punte electrolitică

Icircn pilele galvanice la anod se produce o reacţie de oxidare iar la catod are loc o reacţie de reducere

Variaţia energiei libere ∆G a reacţiei de oxido-reducere dintr-o pilă galvanică reversibilă este egală cu lucrul electric maxim efectuat de pilă

Lucrul electric maxim reprezintă produsul dintre cantitatea de electricitate ce trece prin pila galvanică (zF) şi tensiunea electromotoare E a pilei galvanice (tem)

∆G=-z F E

Tensiunea electromotoare a unei pile galvanice este dată de suma algebrică a potenţialelor de electroni

E=ε+ + ε-

Undeε+ -este potenţial de electrod al actoduluiε- -este potenţia de electrod al anodului

Ţinacircnd seama de expresia matematică a potenţialului de electrică

ε = εo +

relaţia E=ε+ + ε- devine

E=

Unde şi -sunt potenţialele standard ale catodului şi anodului

R ndashconstanta universală a gazelor (83166 Jmolgrad sau 198 calmolgrad)T ndashtemperatura absolută icircn grade KelvinF ndashnumărul lui Faraday (96500 C)a+ a- -activitatea ionilor reduşi şi respectiv oxidaţi

Ecuaţia E= arată relaţia dintre tensiunea electromotoare potenţialul de

electrod şi activităţile ionilor de metal din soluţiile de electrolitIcircn această lucrare se va urmări dependenţa tem a pilei Daniell de concentrţia soluţiilor de

electrolit dependenţa redată de ecuaţia E=

Pila Daniell se compune dintr-o bară de zinc cufundată icircntr-o soluţie de ZnSO4 şi o bară de cupru introdusă icircntr-o soluţie de CuSO4 şi are ca punte electrolitică o soluţie de KCl saturată

34

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Această pilă se reprezintă prin lanţul electrochimic (-) ZnZnSO4 CuSO4Cu (+) Icircn pila Daniell la electrozi au loc următoarele reacţii de oxido-reducere

Anod(-) Znrarr Zn2+ + 2e-

Catod(+) Cu2+ + 2e-rarr Cu

Ecuaţia reacţiei totale care generează curent electric icircn pila Daniell este

Zn+Cu2+harrZn2++Cu

Tensiunea electromotoare a pilei Daniell se deduce din relaţia de mai sus

E=

Pentru a urmări dependenţa tensiunii electromotoare de concentraţiile soluţiilor de electrolit se alcătuiesc elemente Daniell folosind soluţii de CuSO4 şi ZnSO4 de concentraţii diferite Valorile obţinute experimental se compară cu cele calculate cu ajutorul ecuaţiei de mai sus

Partea experimentalăMateriale şi aparatură necesară

Pilă galvanică Daniell Voltmetru electronic sau montaj de opoziţie (Poggehdorff) Electrozi de Cu şi Zn Pahar Berzelius Pipete de 10 ml Balon cotat de 100 ml Soluţii de ZnSO4 şi CuSO4 de concentraţii diferite Soluţie saturată KCl Element Weston

Mod de lucru

Pentru determinarea tem se poate folosi montajul cu voltmetru electronic sau montajul de opoziţie

35

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 12: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Caracteristici UM Ape de preparaţie Ape de minăSuspensiiConţinut de cenuşăpHCO2

SăruriSO4

2-

ClCaHgSlDuritate totală

mgl-

mglmglmglmglmglmglmglgrade

40000-5500067-706-6520-70

120-200UrmeUrme20-305-151-4-

125-18000-

69-75400-1000

-175-700

7-208-255-604-6

36-67

După cum se observă din tabel modificări importante ale unor parametri chimici nu intervin icircn urma utilizării apelor icircn industria minieră De aceea se impune controlul doar asupra următorilor parametri suspensii conţinut de cenuşă pH aciditate alcalinitate densitate-pentru nămoluri

Turbiditatea sau suspensiile

Turbiditatea sau tulburitatea reprezintă gradul de opacitate imprimat unei ape de substanţele icircn suspensie sau icircn stare coloidală Compuşii care determină turbiditatea sunt de natură diversă şi se găsesc icircn diferite grade de dispersie de la coloizi pacircnă la suspensii gravitaţionale Suspensiile gravitaţionale sunt de natură silicoasă şi se depun repede Suspensiile pămacircntoase şi cele argiloase sunt icircn general icircn stare coloidală Turbiditatea se poate determina prin metode optice situaţie cacircnd se exprimă icircn grade de turbiditate (grade de silice Jakson) Se icircnţelege prin grad de silice turbiditatea unei ape echivalentă turbidităţii date de un conţinut de un mg SiO2dm3 Conform STAS 632361 un grad de turbiditate reprezintă tulbureala produsă de 1 mg

caolin sau pămacircnt de infuzorii icircn suspensie icircntr-un litru de apă distilatăSuspensiile se pot determina gravimetric prin determinarea icircn acest mod a suspensiilor reţinute pe

hacircrtia de filtru

pH aciditate alcalinitate

pH-ul unei ape se exprimă prin concentraţia ionilor de H La deversarea apelor reziduale trebuie avut icircn vedere faptul că pentru desfăşurarea normală a proceselor biologice este necesar un domeniu restracircns de pH cuprins icircntre 65-85 Depăşirea acestor limite duce la distrugerea completă a ciclului biologic

Aciditatea se datoreşte de obicei CO2 liber mai rar acizilor organici şi minerali Dintre acizii organici mai frecvent sunt prezenţi acizii humici

Alcalinitatea se datoreşte icircn special ionilor şi icircn mai mică măsură ionilor şi fosfaţilor

Partea experimentală

Aparatură necesară

Turbidimetru Soluţii etalon turbiditate Cilidru gradat 100ml pipete Pacirclnie hacircrtie de filtru

12

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Balanţă şi etuvă Indicatori pH scală pH Ape reziduale evacuare emisar alimentare staţie epurare

Determinarea suspensiilor totale

Mod de lucru

Determinarea suspensiilor este proba care se efectuează pentru un mare număr de puncte de control icircn instalaţiile de preparare Efectuarea probei se face icircn felul următor se recoltează proba din deversarea conductei parcurgacircnd cu vasul colector icircntreaga şuviţă de lichid pacircnă la umplerea vasului Se va lua icircn lucru proba de la alimentarea staţiei de epurare a apei Din vasul cu proba recoltată din alimentarea staţiei de epurarea apei se iau 100 ml apă pentru determinarea gravimetrică a suspensiilor Formarea acestei probe se face măsuracircnd 100 ml suspensie icircntr-un cilindru gradat de 100 ml sub permanentă agitare O agitare necorespunzătoare duce la eliminarea din proba a particulelor mari care sedimentează rapid viciind astfel determinarea Se filtrează proba pe hacircrtie de filtru cu bandă roşie Se usucă proba icircn etuvă reglată la 1050C pacircnă cacircnd la două cacircntăriri succesive se determină o grutate constantă Se determină suspensiile cu următoarea relaţie

mg suspensiidm3 =

Icircn careA- masa suspensiilor filtrate şi uscate (mg)B- masa hacircrtiei de filtru (mg)V- volumul soluţiei luate icircn lucru (ml)

Determinarea turbidităţii

Determinarea turbidităţii se face determinacircnd icircnălţimea stratului de apă care permite observarea clară a unui reper negru pe fond alb iluminat cu o lumină difuză

Se umple tubul cu apa de analizat şi se priveşte de sus icircn jos pentru a vedea banda neagră de pe disc Icircn cazul cacircnd banda nu este vizibilă se scoate apa din tub prin robinetul lateral pacircnă ce banda devine vizibilă Se citeşte icircnălţimea coloanei de apă Pentru aprecierea turbidităţii icircn grade de silice se va trasa curba de etalonare folosind soluţiile etalon de turbidităţi cunoscute Prin această metodă se va determina turbiditatea probei de la evacuare emisar

Determinarea pH- lui

Determinarea pH-ului se face folosind metoda colorimetrică cu scară de comparare Pentru aceasta se iau 10 ml din apa limpede rezultată icircn urma filtrării probei (evacuare emisar) sau a limpezirii acesteia (rin sedimentare) Peste această probă se intrioduc 06 ml indicator Se agită şi se compară coloraţia obţinută cu ceea a unei scări de etalonare

Determinarea alcalinităţii

Determinarea alcalinităţii se face faţă de fenolftaleină (pH- 82) şi faţă de metiloranj (pH- 44) Alcalinitatea faţă de fenolftaleină constituie alcalinitatea permanentă şi este dată de bazele libere şi de carbonaţii alcalini Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă de analizat şi se adaugă 2 picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz proba se titrează cu o sluţie HCl 01 n pacircnă la incolor Alcalinitatea permanentă se exprimă icircn ml HCL N dm3 şi se calculează cu relaţia

13

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

ml HCl 1N dm3 = V ficircn careV ndash volumul icircn ml de HCl 01 n folosit la titraref - factorul soluţiei de HCl 01 n

Alcalinitatea faţă de metiloranj reprezintă alcalinitatea totală şi este dată de bazele liberecarbonaţi şi bicarbonaţi alcalini Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă de analizat şi se adaugă 3 picături metiloran Se titrează cu HCl 01 n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citric la galben-portocaliu Daă la icircncput are culoarea galben- portocaliu această alcalinitate este egală cu zero Alcalinitatea totală se exprimă icircn ml HCl N dm3 şi se calculează cu relaţia

ml HCl 1N dm3 = V f

Determinarea acidităţii

Determinarea acidităţii se face faţă de fenolftaleină (pH -82) ţi faţă de metilranj (pH ndash 44)Aciditatea faţă de fenolftaleină constituie aciditatea totală şi este dată de bioxidul de carbon Pentru

determinarea ei se iau 100 ml apă se adaugă 2 picături indicator şi se titrează cu o soluţie NaOH 01 n pacircnă la o coloraţie roz Dacă apa a fost roz de la icircnceput atunci aciditatea este egală cu zero Aciditatea totală se exprimă icircn ml soluţie NaOH N dm3 şi se calculează cu relaţia

ml NaOH N dm3 = V f

icircn careV ndash volumul de soluţie NaOH 01 n folosiţi la titrare (ml)f ndash factorul soluţiei NaOH 01 n

Aciditatea faţă de metiloranj reprezintă aciditatea permanentă datorată acizilor minerali Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă şi se adaugă 2-3 picături indicator Dacă apare coloraţie galben-citriu această aciditate este egală cu zero Icircn caz contrar se titrează cu o soluţie NaOH 01 n pacircnă la viraj din galben-portocaliu la galben-citriu Aciditatea permanentă se exprimă icircn ml NaOH N dm3 şi se calculează cu ajutorul relaţiei

ml NaOH N dm3 = V f

Determinarea densităţii

Această determinare este utilizată pentru analiza nămolurilor rezultate icircn urma decantării apelor Pentru determinarea densităţii icircntr-un cilindru gradat cacircntărit icircn prealabil gol se pun 500 ml nămol Se cacircntăreşte cilindrul din nou şi se calculează densitatea cu ajutorul relaţiei

Icircn care

densitatea (gcm3)mi = masa cilindrului gradat gol (g)mf = masa cilindrului gradat cu proba de analizat (g)V = volumul luat icircn probă (ml)

14

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Rezultatele obţinute se trec icircn tabelul de mai jos

Apa de analizat Tipul determinării UM Valoarea Alimentarea staţiei

epurareSuspensii totale

Evacuare emisar turbiditatepHalcalinitate totalăalcalinitate permanentăaciditate totalăaciditate permanentă

Nămol

DETERMINAREA pH-ULUI ACIDITĂŢII ALCALINITĂŢIIŞI DURITĂŢII APELOR INDUSTRIALE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite uneori deosebit de restracircnse

După utilizări apele industriale se icircmpart icircn următoarele categorii

Ape de răcire - sunt folosite la răcirea unor aparate utilaje sau produse Aceste ape trebuie să fie lipsite de suspensii de orice fel lipsită de microorganisme stabilă la depuneri şi să nu prezinte pericol de coroziune

Apă tehnologică - este utilizată direct icircn procesul tehnologic pentru obţinerea diverselor produse şi nu impune condiţii prea severe de puritate decacirct icircn unele situaţii speciale

Apă de spălare - este folosită la spălarea utilajelor a diferitelor piese sau produse Trebuie să fie lipsită de suspensii de compuşi agresivi de uleiuri sau substanţe grase

Apa de alimentare a cazanelor de abur - este apa folosită pentru obţinerea aburului şi impune icircn funcţie de temperatură şi presiunea de lucru a cazanului condiţii din ce icircn ce mai severe de lucru Aceste ape trebuie să fie lipsite de suspensii de duritate de acizi liberi oxigen bioxid de carbon grăsimi şi uleiuri sulfaţi silicaţi etc

15

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Principalele proprietăţi ale apelor industriale pH aciditate alcalinitate

Icircn general alcalinitatea respectiv aciditatea unei soluţii apoase se exprimă prin concentraţia ionilor de hidrogen Icircn apele naturale valoarea pH-ului determină icircn mare măsură procesele biologice şi chimice şi condiţionează tratamentele aplicate apei şi caracterul coroziv al acestora Pentru desfăşurarea normală a proceselor biochimice este necesar un domeniu restracircns de pH cuprins icircntre 65 şi 85 Eficienţa unor operaţii de tratare este icircn funcţie directă de pH (coagulare deferizare demanganizare Apele cu un pH scăzut au o puternică acţiunecorozivă iar cele alcaline spumează intens O apă chimic pură este neutră Icircn apele naturale pH-ul este influenţat de compuşii existenţi Dintre aceştia un rol important il au sistemele tampon Acidul carbonic se disociază conform reacţiei

Unde

Din această relaţie rezultă efectul tampon al unui asemenea sistem potrivit căruia pH-ul variază puţin cu diluţia dar mult cu schimbarea acestui raport Icircn apele reziduale valoarea pH-ului depinde icircnsă şi de conţinutul de CO2 liber Cea mai mare parte a CO2 existent icircn apă este dizolvat fizic Icircntre concentraţia CO2 liber (CO2 aq) şi acidul carbonic există un raport constant Ca urmare variaţia pH-ului se poate exprima prin relaţia

Unde

şi

Aciditatea apelor naturale se datoreşte de obicei CO2-ului liber mai rar acizilor organici şi minerali sau sărurilor acizilor tari cu baze slabe Dintre acizii organici mai frecvent sunt prezenţi acizii humici şi uneori acidul acetic Acizii minerali apar doar accidental Aciditatea datorată acizilor organici şi minerali se numeşte aciditate reală şi se determină icircn prezenţametiloranjului (pH=44) Aciditatea totală include şi aciditatea datorată prezenţei CO2 liber şi se determină icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82) Alcalinitatea totală a apelor naturale se datoreşte bazelor libere ionilor şi se determină icircn prezenţa metiloranjului (pH=44) Practic toată alcalinitatea este dată de bicarbonaţii de calciu şi de magneziu Hidroxidul de sodiu este prezent icircn ape reziduale puternic bazice Alcalinitatea permanentă este dată de bazele libere şi de carbonaţii alcalini şi se determină icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82)

Duritatea

Duritatea este propietatea conferită de către totalitatea sărurilor solubile de calciu şi magneziu Icircn funcţie de anionii implicaţi se deosebesc

16

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Duritate temporară (dt) dată de suma bicarbonaţilor de calciu şi de magneziu La icircncălzire dt se elimină avacircnd loc reacţiile

Duritatea permanentă (dp) formată din celelalte sărurisolvite de calciu şi de magneziu (sulfaţi cloruri etc)

Duritatea totală (dT) este suma celor două durităţi

Duritatea se exprimă icircn grade de duritate Gradul de duritate reprezintă icircn Romacircnia duritatea echivalentă a 10 mg CaOdm3 (fiind identic cu gradul german)

Icircn funcţie de duritatea lor apele naturale se pot clasifica icircn Foarte moi dT=0-4 grade Moi dT=4-8 grade Slab dure dT=8-12 grade Mijlocii dure dT=12-18 grade Dure dT=18-30 grade Foarte dure dT=peste 30 grade

Apa dură provoacă greutăţi mari icircn folosinţele industriale ca de exemplu depunerea de cruste icircn cazul cazanelor de abur icircn spălătorii măresc cantităţile de agenţi de spălare deoarece formează săpunuri insolubile

Calciu ăi magneziu

Datorită unor caracteristici biochimice şi fiziologice distincte este util să se cunoască concentraţia ionilor de Ca2+ şi Mg2+ separat Astfel magneziul se găseşte icircn apă sub formă de sulfaţi care icircn concentraţie mare imprimă apei un gust dezagreabil şi un efect laxativ De asemena magneziul mai poate fi prezent icircn apă sub formă de cloruri şi bicarbonaţi

Calciu este prezent icircn toate apele sub formă de bicarbonaţi sulfaţi sau cloruri Excesul de calciu imprimă apei un gust sălciu fiind incriminat icircn favorizarea calculozei renale lipsa de calciu pare a juca un rol icircn producerea unor tulburări funcţionale ale cordului (aritmii) pacircnă la infarctul de miocard

Aparatură şi materiale necesare

Biurete Amestec indicatori pentru determinarea pH-ului scară de etalonare pH-metru soluţii

tampon pentru diferite valori de pH Vase conice HCl 01n NaOH 01n complexon III 001 Indicatori negru de eriocrom T murexid metiloranj fenolftaleină

Mod de lucruDeterminarea pH-ului apeiMetoda colorimetrică folosind scara de comparare

17

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 10 ml apă de analizat şi se introduc intr-o eprubetă peste care se adaugă 06 ml din amestecul de indicatori Se agită şi coloraţia obţinută se compară cu scara de etalonare Amestecul de indicatori este format din roşu de metil şi albastru de brom-timol

Metoda electrochimică cu electrod de sticlă

Diferenţa de potenţial existentă icircntre un electrod de sticlă şi un electrod de referinţă introduşi icircn proba de apă de analizat variază lliniar cu pH-ul probei

Icircnainte de efctuarea detrminării este necesară echilibrarea aparatului după instrucţiunile de utilizare Etalonarea (echilibrarea) aparatului se efectuează folosind soluţiile tampon cu pH cunoscut şi se corectează cu ajutorul butonului de corectare a abaterii Pentru aceasta se pune icircntr-un pahar Berzelius soluţie tampon icircn care apoi se imersează electrozii După efectuarea reglării aparatului se spală electrozii cu apă distilată şi apoi se clătesc cu apă de analizat Se introduc electrozii icircn apa de analizat şi se citeşte pH-ul direct pe indicatorul de la aparat Se efectuează mai multe determinări şi se face apoi media rezultatelor

Metoda colorimetrică prezintă unele inconveniente cum ar fi Nu se poate folosi pentru apele tulburi sau colorate Apele cu salinitate crescută pot modifica tenta indicatorului Clorul rezidual poate afecta culoarea indicatorului

Metoda electrochimică este mai precisă şi poate fi utilizată şi pentru apele tulburi sau colorate

Determinarea alcalinităţii

Alcalinitatea permanentă (p) se determină prin titrarea cu HCl 01n icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82) cacircnd au loc reacţiile

Pentru efectuarea probei se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un vas conic peste care se adaugă 2 picături de fenolftaleină Dacă nu apare coloraţia roz alcalinitatea permanentă este zero Icircn cazul apariţiei coloraţiei roz proba se titrează cu HCl 01n pacircnă la incolor Alcalinitatea permanentă se exprimă icircn ml HCl 01ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=VfIcircn care

V- ml HCl 01n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei HCl 01n

Alcalinitatea totală (m) se detrmină prin titrare cu HCl 01n icircn prezenţa metiloranjului (pH=44) cacircnd au loc pe lacircngă reacţiile

şi reacţia

18

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 2-3 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 01n pacircnă cacircnd culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu Alcalinitatea totală se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=Vf

Determinarea acidităţii

Pentru determinarea acidităţii totale se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic şi se titrează cu soluţie de NaOH 01n icircn prezenţa a 2 picături de fenolftaleină pacircnă la apariţia coloraţiei roz persistente Aciditatea totală se exprimă icircn ml NaOH ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml NaOH ndm3=VfIcircn care

V- volumul de NaOH 01n folosit la titrare f- factorul soluţiei NaOH 01n

Dacă apa are pH-ul mai mare de 45 aciditatea reală este zero Icircn caz contrar se iau 100 ml apă de analizat se adaugă 2-3 picături de metil oranj şi se titrează cu NaOH 01n pacircnă ce coloraţia galben-portocaliu virează spre galben-citriu Aciditatea reală se calculează conform relaţiei

ml NaOH ndm3=Vf

Duritatea

Ionii de calciu şi de magneziu cu proprietatea de a complexa cu sarea de sodiu a acidului etilen-diamintetraacetic Sfacircrşitul reacţiei este marcat de indicatori specifici cum ar fi negru de erioorom Pentru a determina duritatea totală se iau 100 ml apă de analizat intr-un vas conic Se adaugă 2 ml soluţie tampon pentru a obţine pH-ul 10 şi 01 g indicator erioocrom apoi se titrează cu complexom III pacircnă ce culoarea virează de la roşu ca vacircnul la albastru net

Icircn care

V- volumul de complexon III 001n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon v- volumul de apă de analizat ml

Pentru a determina duritatea temporară se foloseşte alcalinitatea totală m Dacă alcalinitatea permanentă nu este zerose va utiliza diferenţa m-p dintre volumele de HCl 01n cu care s-au efectuat ele două titrări

Unde

19

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

V- volumul de HCl 01n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei HCl 01n v- volumul de apă de analizat luat ml

Duritatea permanentă se calculează cu relaţia

dp=dT-dt

Calciu şi magneziu

Calciu se determină priin titrare cu complexon III la pH =12-13 icircn prezenţă de murexid valoarea de pH la care magneziu este precipitat sub formă de Mg(OH)2

Se iau 100 ml apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 4 ml soluţie tampon şi 01 mg murexid Se titrează cu complexon III pacircnă ce virează de la roz la violaceu

Relaţiile de calcul sunt

Icircn care

V1- volumul de complexon III folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon III v- volumul de apă de analizat luat icircn lucru ml V- volumul de complexon III folosit la determinarea dT ml

Se repetă fiecare determinare de două ori făcacircndu-se media iar rezultatele se trec icircn următorul tabel

Determinarea UM Proba 1 Proba 2 Media

pHalcalinitate totală m

aciditate totalăaciditate reală

dt

dp

dT

Ca2+

Mg2+

20

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA BIOXIDULUI DE CARBON OXIGENULUI ŞI SUBSTANŢELOR OXIDABILE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite deosebit de restracircnse

Principalele proprietăţi ale apelor industriale

Bioxidul de carbon

Bioxidul de carbon se găseşte frecvent icircn apă sub formă de carbonaţi (complet legaţi) bicarbonaţi (semilegat) şi mai rar sub formă de bioxid de carbon liber Icircntre forma liberă şi sărurile acidului carbonic se stabileşte următorul echilibru

Existenţa uneia sau alteia dintre formulele de mai sus este icircn funcţie de pH-ul apei

la pH =lt 40 CO2-ul este prezent numai sub formă de CO2 liberla pH = 84 CO2-ul există numai sub formă de bicarbonaţila pH gt=105 CO2-ul se găseşte numai sub formă de carbonaţi

Expresia constantei de echilibru pentru ecuaţia

este dată de relaţia

21

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Deoarece concentraţia apei şi a carbonatului se consideră constante şi

Relaţia devine

Din relaţia de mai sus rezultă că pentru menţinerea bicarbonaţilor icircn soluţie este necesară o anumită cantitate de bioxid de carbon liber denumit ndashbioxid de carbon aferent-- iar cantitatea de bioxid de carbon ce depăşeşte această limită reprezintă ndashbioxidul de carbon agresivmdashcapabil de a dizolva noi cantităţi de carbonaţi tercacircndu-i sub formă de bicarbonaţi solubili La scăderea cantităţii bioxid de carbon sub limita necesară menţinerii bicarbonaţilor icircn soluţie are loc precipitarea unei cantităţi corespunzătoarede carbonaţi Icircntre diferite forme de bioxid de carbon avem următoarea relaţie

Bioxidul de carbon liber nu dăunează calităţii apei potabile din contră icirci conferă un gust plăcut de prospeţime Bioxidul de carbon afresiv poate face apa nepotabilă datorită faprului că poate dizolva anumite metale toxice Icircn apa de alimentare a cazanelor CO2 liber trebuie să lipsească deoarece produce o puternică coroziune

Oxigenul

Icircn apele meteoritice şi icircn cele freatice concentraţia oxigenului dizolvat este aproape de limita de solubilitate determinată de presiunea parţială şi temperatură Apele subterane de mare adacircncime conţin foarte puţin oxigen dizolvat dtorită reacţiilor chimice Icircn apele de suprafaţă concentraţia oxigenului depinde şi de numeroasele procese fizice chimice şi biologice ale ciclului vieţii acvatice Ca urmare a proceselor de degradare aerobă poate apărea un deficit de oxigen care poate provoca dispariţia completă a vieţii aerobe Deficitul de oxigen este diferenţa dintre cantitatea de oxigen care saturează apa la presiunea şi temperatura dată şi conţinutul real Există o corelaţie directă icircntre oxigenul dizolvat şi concentraţia materiilor organice de apă Prezenţa oxigenului favorizează deferizarea şi demanganizarea apei formarea stratului de protecţie icircn reţeaua de distribuţie şi tot odată conferă gust de prospeţime apei potabile Icircn apa de alimentare a cazanelor oxigenul este nedorit fiind un factor activ de coroziune

Substanţe organice

Conţinutul de substanţe organice defineşte gradul de impurificare organică care se poate exprima icircn diferite moduri Oxidabilitatea chimică sau consumul chimic de oxigen (CCO) reprezintă cantitatea de oxigen echivalentă cu consumul de oxidant (KMnO4 K2Cr2O7) format la mineralizarea substanţelor organice dintr-un dm3 de apă Metoda este uzual folosită dar prezintă inconvenientul că nu indică icircntreg conţinutul de materii organice ci doar pe cele oxidabile icircn condiţiile determinării tot odată fiind afectată de erori datorită prezenţei substanţelor anorganice uşor oxidabile

Consumul biochimic de oxigen CBO5 reprezintă cantitatea de oxige necesară pentru mineralizarea biochimică a substanţelororganice dintr-un dm3 de apă la temperatura de 20o C

Partea experimentală

22

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Determinarea bioxidului de carbon din apă

Determinarea bioxidului de carbon liber

Aparatură şi materiale necesare

Vase Erlenmeyer Biurete Soluţie HCl 005n Soluţie NaOH 005n Fenolftaleină Tartrat de sodiu şi de potasiu 50 Carbonat de calciu Amestec alcalin de iodură şi azidă Amidon soluţie 05 Acid sulfuric 1 3 Tiosulfat de sodiu 0025n Sulfat manganos 50 Sticle cu dop ermetic Soluţie KMnO4 001n Soluţie H2C2O4 001n

Mod de lucru

Metoda se bazează pe transformarea bioxidului de carbon liber din apă icircn bicarbonat folosind o soluţie de hidroxid de sodiu şi apoi titrarea excesului de hidroxid cu acid clorhidric icircn prezenţă de fenolftaleină

Detreminarea orientativă- se iau cacircţiva ml de apă de analizat şi se introduc icircntr-o capsulă de porţelan apoi se adaugă două picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz nu este prezent CO2 liber Icircn cazul cacircnd nu apare coloraţia roz se procedează astfel icircntr-un pahar Erlenmeyer se introduc 200 ml apă e analizat peste care se mai adaugă 10 ml soluţie de NaOH 005n 2 ml tartrat de sodiu şi potasiu şi două picături de fenolftaleină Icircn cazul icircn care nu a aparut o coloraţie roz se vor mai adăuga icircncă 10 ml NaOH 005n Volumul de soluţie de NaOH se va măsura cu precizie Soluţia rezultată se va titra cu HCl 005 pacircnă la decolorare Conţinutul de CO2 liber se va calcula cu relaţia

Unde

V ndashml NaOH 005n adăugaţi f ndash factorul soluţiei de NaOH 005nV`- ml soluţie HCl 005n folosiţi la titrare f `- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon total legat

23

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Metoda se bazează pe neutralizarea carbonaţilorprezenţi icircn apă prin titrare cu un acid mineral icircn prezenţa fenolftaleinei

Icircntr-un flacon Erlenmeyer se introduc 100 ml apă de analizat două picături de fenolftaleină ş se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea roşie virează icircn roz slab Conţinutul de CO2 legat se calculează cu relaţia

Unde

V- ml HCl 005n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon semilegat

Metoda se bazează pe neutralizarea bicarbonaţilor din apă cu un acid mineral icircn prezenţa metiloranjului ca indicator Se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un flacon Erlenmeyer peste care se adaugă 2 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Aplicacircd corecţia pentru CO2 legat avem

Unde

V`- ml HCl 005n folosiţi la titrareV ndash ml HCl 005n folosiţi la determinarea CO2 legat f- factorul soluţiei HCl 005n

Deteminarea bioxidului de carbon agresiv

Bioxidul de carbon agresiv are proprietatea de a transforma carbonatul de calciu icircn bicarbonat care se determină prin titrare cu acid clorhidric

Se iau doua flacoane Erlenmeyer cu dop rodat şi se introduce icircn fiecare aceeaş cantitate de apă de analizat Icircntr-unul din vase se introduc 3-5 g CaCO3 pro analiză fin pulverizat şi se agită după care se lasă icircn repaus minimum 24 ore agitacircnd din cacircnd icircn cacircnd

Din ambele flacoane se iau din lichidul supernatant cacircte 100 ml şi se introduc icircn alte două flacoane Se titrează fiecare probă cu HCl 005n icircn prezenţa a două picături de metiloranj pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Unde

V- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei icircn care s-a adăugat carbonat de calciu

24

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Vl- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei fără carbonat de calciu f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea oxigenului

Oxigenul dizolvat icircn apă oxidează hidroxidul manganos care icircn mediu acid scoate iodul din iodura de potasiu icircn cantitate echivalentă cu oxigenul dizolvat icircn apă şi se titrează cu tiosulfat de sodiu

Apa se recoltează icircn sticle icircnchise cu grijă ca să nu se aereze icircn timpul manipulărilor Sticla se umple complet se introduc 2 ml soluţie de sulfat manganos şi 2 ml amestec alcalin de iodură-azidă Se pune dopul şi se agită conţinutul flaconului Icircn prezenţa oxigenului se formează un precipitat brun-roşcat iar icircn absenţa acestuia precipitatul rămacircne alb După depunerea completă a precipitatului se elimină cu atenţie cca 10 ml din lichidul supernatant şi se adaugă 5 ml H2SO4 1 3

Se pune dopul şi se amestecă bine picircnă ce precipitatu se dizolvă complet Se transversează conţinutul cantitativ icircntr-un flacon Erlenmeyer şi se titrează cu tiosulfat 0025n pacircnă se obţine o coloraţie galbenă apoi se adaugă 1 ml amidon şi se continuă titrarea pacircnă la decolorarea completă a culorii albastre a amidonului

Unde

V- ml soluţie de tiosulfat folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de tiosulfat de sodiu 0025nVl- cantitatea de apă de analizat recoltată ml

Determinarea substanţelor oxidabile din apă (metoda cu permanganat)

Permanganatul de potasiu oxidează substanţele organice din apă icircn mediu acid şi la cald iar permanganatul rămas icircn exces se determină cu acid oxalic

Se introduc 100 ml apă de analizat icircntr-un flacon Erlenmeyer pregătit icircn prealabil fără urme de substanţe organice peste care se adaugă 5 ml H2SO4 13 şi 10 ml permanganat de potasiu exact măsurat Se fierbe pe sită exact 10 min din momentul cacircnd icircncepe fierberea Se icircndepărtează vasul de pe sită şi se adaugă icircn soluţia fierbinte 10 ml acid oxalic exact măsurat Soluţia decolorată se titrează cu permanganat de potasiu pacircnă la apariţia unei coloraţii slab rozpersistente

25

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn care

V- ml KMnO4 001n adăugaţi iniţial icircn probăVl- ml KMnO4 001n folosiţi la titrarea probei fl- factorul soluţiei de KMnO4 001nV2-ml H2C2O4 001n adăugaţi icircn probă pentru decolorare f2-factorul soluţiei de apă de analizat luată icircn lucru ml

Pentru fiecare probă se fac cacircte două determinăriRezultatele obţinute se vor trece icircn următorul tabel

Parametru de analizat UM Proba 1 Proba 2 Media CO2 totalCO2 legatCO2 semilegatCO2 agresivO2

oxidabilitatea

26

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA TENDINŢEI DE AUTOIcircNCĂLZIRE A CĂRBUNILOR

Consideraţii teoretice

Industria extractivă se caracterizează prin condiţii specifice de lucru condiţii impuse atacirct de particularităţile naturale cacirct şi de caracterul procesului de producţie Aceste necesită o serie de măsuri speciale care să nu ducă la periclitarea vieţii lucrătorilor prin accidente sau icircmbolnăviri de factură profesională

Asupra modului icircn care se produce autoaprinderea cărbunilor s-au emis mai multe ipoteze care pot fi icircnglobate icircn următoarele teorii

Teoria oxidării piritei Teoria oxidării cărbunelui considerată icircn prezent cea mai importantă Teoria fenolică Teoria bacteriană

Cărbunii icircn contact cu atmosfera vor absorbi oxigen fapt care poate duce prin oxidare la aprinderea autmată a lor

Pentru a preveni apariţia focurilor endogene este necesar să se determine tendinţa de autoicircncălzire a cărbunilor icircn scopul clasificării straturilor din acest punct de vedere

Cercetătorii polonezi făcacircnd mai multe icircncercări cu probe de cărbune din diferite mine au demonstrat că reprezentarea grafică a modului icircn care decurge reacţia sistemului (perhidro-cărbune) are alură diferenţială pentru cărbunii cu tendinţă de autoicircncăzire şi pentru cei fără tendinţă de autoicircncălzire

Partea experimentală

Materiale necesare

Probe de cărbune de granulaţii specificate icircn referat Termometru Eprubete Apă distilată Perhidrol 20

Modul de lucru

Se cacircntăresc 3 g cărbune de granulaii diferite -0250 -0315 -04 şi +05 mm care se amestecă cu 2 cm3 de apă distilată după care se notează temperatura iniţială

Peste cărbunele astfel amestecat se toarnă 9 cm3 perhidrol 20 Se citeşte temperatura icircn fiecare minut pacircnă la atingerea temperaturii de 50oC După depăşirea temperaturii de 50oC se notează timpul corespunzător creşterii temperaturii din 10 icircn 10 grade iar rezultatele se trec icircntr-un tabel de forma tabelului de mai jos

Tipul cărbunelui Granulaţia(mm)

Temperatura(oC)

Timpul(minute)

Observaţii

27

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

12345

Cu datele obţinute se constituie diagrama de variaţie a temperaturii icircn funcşie de timp care este caracteristică fiecărui strat de cărbune icircn parte

Se execută cel puţin două determinări cu acelaş fel de cărbune iar dacă rezultatele diferă cu mai mult de 10 se efectuează o nouă determinare

Ca măsură a gradului de pregătire a cărbunelui pentru autoicircncălzire se admite viteza medie de creştere a temperaturii (Vr) la timpul (t) icircn care s-a obţinut temperatura maximă

(oCmin)

Aceste date obţinute vor trece icircn tabelul următor

Tipul cărbunelui Tipul de reacţie tr(min)

Temperatura (oC) Vr

(oCmin)

Iniţială Maximă

Variaţia de

temperatură12345

Se compară curbele obţinute cu curbele din literatură şi se trag concluzii asupra tendinţei de autoicircncălzire a cărbunilor

28

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ DEPLASAREA ECHILIBRULUICHIMIC ŞI VITEZA DE REACŢIE

Consideraţii teoretice

Legea acţiunii maselor

Pentru reacţia aA +bB cC + dD la echilibrul celor două viteze de reacţie sunt egale

v1 = k1 [A]a [B]b

v2 = k2 [C]c [D]d v1= v2 = = Ke

= (c + d) ndash (a + b) ndash variaţia numărului de moli

Kp = Kc (RT)∆n = Kk (p)∆n

Relaţia Kc = reprezintă legea acţiunii maselor

Guldeberg şi Waage au stability că raportul dintre produsul concentraţiilor produşilor de reacţie la puteri egale cu coeficienţii lor stoechimetrici şi produsul concentraţiilor reactanţilor la puteri numeric egale cu coeficienţii lor stoechiometrici este constantă numită constantă de echilibru Kc

Deplasarea echilibrului chimic se face icircn conformitate cu principiul lui Le Chacirctelier Conform acestui principiu dacă un system aflat ăn echilibru chimic suferă o constacircngere echilibrul se deplasează icircn sensul diminuării constracircngerii

Factorii care influenţează deplasarea echilibrului chimic sunt temperature presiunea şi concentraţia

Influenţa temperaturii

Creşterea temperaturii unui sistem icircn echilibru (la p = constant) favorizează reacţia ce consumă caldură (endotermă) şi defavorizează reacţia ce se produce cu degajare de căldură (exotermă) Reacţiile reversibiledacă sunt endoterme icircntr-un senssunt exoterme icircn sensul invers

Ex 2 CO + O2 2 CO2

Influenţa presiunii

Este caracteristică reacţiilor de echilibru icircn faza gazoasă care se produc cu variaţie de volum Creşterea presiunii (la t0 C = constant) determină deplasarea echilibrului icircn sensul concentraţiei de volum echivalent cu micşorarea numărului de moli

29

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Ex N2 + 3 H2 2 NH3

Influenţa concentraţiei

Modificarea concentraţiei unuia din componenţii amestecului de reacţieva determina desfăşurarea reacţiei chimice icircn sensul care se consumă substanţa adăugată

Icircn lucrarea de faţă se va urmării deplasarea echilibrului chimic icircn funcţie de concentraţie Se va studia icircn mediu omogen lichidul reacţia dintre FeCl3 (clorură ferică) şi NH4SCH (sulfocianură de amoniu) cu formarea de Fe(SCN)3 (sulfocianură ferică) şi NH4Cl (clorură de amoniu)

FeCl3 + 3NH4SCN Fe(SCN)3+ 3NH4CL

Kc=

Calitativ se va observa deplasarea echilibrului chimic prin compararea culorilor diferitelor probe icircn care sa variat pe racircnd concentraţia uneia din substanţele iniţiale sau finale Culoarea FeCl3 icircn soluţie este galben-roşcată a Fe(SCN)3 este roşu intens iar NH4SCN şi NH4Cl sunt incolore

Materiale necesare

Pahar Berzelius Eprubete Soluţii de FeCl3 şi NH4SCN icircn sticlă picurătoare NH4Cl Spatulă Pipetă

Modul de lucru

Icircn paharul Berzelius se pun circa 100 ml apă şi se adaugă 10-11 picături de soluţie FeCl3 şi 10-12 picături NH4SCN Din soluţia obţinută se toarnă volume egale icircn 4 eprubete astfel

Icircn eprubeta 1 se adaugă 4-5 picături de soluţie FeCl3

Icircn eprubeta 2 se adaugă 4-5 picături de sol NH4SCN Icircn eprubeta 3 se pune un vacircrf de spatulă de NH4Cl şi se agită pacircnă la dizolvare Eprubeta 4 serveşte drept etalon de culoare

Se compară culorile obţinute cu culoarea soluţiei din eprubeta etalon şi schimbările de culoare se explică icircn funcţie de modul icircn care s-a produs deplasarea echilibrului chimic

Să se tragă concluziile pentru sensul icircn care s-a deplasat echilibrul chimic icircn cele 3 eprubete

Factorii care influenţează viteza de reacţieConsideraţii teoretice

30

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cursul unei reacţii chimice cantităţile de reactanţi descresc continuu iar cantităţile de produşi cresc continuu

Se numeşte viteza de reacţie - variaţia concentraţiei reactanţilor sau produşilor de reacţie icircn unitatea de timp

v = - CR ndash concentraţia reactanţilor

v = + CP ndash concentraţia produşilor de reacţie

Principalii factori care influenţează viteza de reacţie sunt temperatura concentraţia suprafaţa de contact adaosul unor substanţe care măresc viteza de reacţie (catalizatori) sau pentru a o micşora (inhibitori) Urmărind desfăşurarea icircn timp a reacţiilor chimice CINETICA CHIMICĂ studiază viteza de reacţie influenţa diferiţilor factori asupra vitezei precum şi totalitatea proceselor elementare ce intervin icircn timpul transformaărilor chimice deci elucidarea mecanismului de reacţie

Icircn lucrarea de faţă se va urmării cum influenţează viteza de reacţie concentraţia şi temperatura

Influenţa concentraţiei

Studiile experimentale referitoare la influenţa concentraţiei asupra vitezei de reacţie au dus la determinarea ecuaţiei de viteză

v = kn [A]na [B]nb

pentru o reacţie de forma aA + bB produşikn ndash constantă de vitezăna şi nb ndash ordinele parţiale de reacţie (pentru reacţii mai simple)na = a şi nb = bm = na + nb ndash ordinul global de reacţie

Pentru cazul general se poate scrie

- = kn cn

Influenţa temperaturii

Este exprimată de relaţia lui Arrhenius

k = A

undeA ndash factor preexponenţial cu aceleaşi dimensiuni ca şi kEa ndash energie de acţionareR ndash 8314 JmolK

Din forma logaritmică a expresiei relaţiei lui Arrhenius

31

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

1n k = 1n A -

Se poate determina grafic 1n k = f( ) valoarea lui Ea = tgβ R sau analitic utilizacircnd valorile lui k la

două temperaturi diferite

Ea =

Materiale necesare

Soluţie Na2S2O3 (tiosulfat de sodiu) Soluţie H2SO4 Eprubete Termometru Pehar Berzelius Trepied Sită azbest Bec de gaz Pipetă

Modul de lucru

Studiul variaţiei vitezei de reacţie icircn funcţie de concentraţie se poate face prin exemplul reacţiei dintre tiosulfatul de sodiu şi acidul sulfuric

Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 = H2S2O3 (acid tiosulfuric)

Acidul tiosulfuric este instabil şi se descompune astfel

H2S2O3 rarr S + H2SO3 (acid sulfuros)

Pentru executarea experienţei trebuie să preparăm 4 soluţii de concentraţii diferite de tiosulfat de sodiu Icircn prima eprubetă turnăm 12 cm3 din soluţia iniţială de Na2S2O3 icircn a doua 9 cm3 soluţie iniţială şi 3 cm3 apă iar icircn a treia 6 cm3 Na2S2O3 şi 6 cm3 apă şi icircn ultima 3 cm3 soluţie iniţială şi 9 cm3 apă

Adăugăm 3 cm3 soluţie H2SO4 peste prima eprubetă şi agităm puternic Cu ajutorul unui ceas cronometrăm timpul pacircnă ce soluţia devine opalescentă Se procedează la fel şi cu celelalte eprubete Se notează timpii Din valorile timpilor se va deduce cum variază viteza de reacţie icircn funcţie de concentraţie

Pentru influenţa temperaturii asupra vitezei de reacţie se va utiliza tot exemplul anterior Pentru temperatura camerei se vor folosii valorile timpilor obţinuţi la exemplul anterior Se repetă experienţele dar de data aceasta icircnainte de a turna acidul sulfuric peste soluţia de Na2S2O3 se vor icircncălzii atăt soluţia de Na2S2O3 cacirct şi soluţia de acid sulfuric icircn eprubete separate introducacircndu-le icircntr-un pahar Berzelius cu apă

Paharul cu apă şi cu perechile de eprubete vor fi icircncălzite la temperaturile de 25o şi 35o C După atingerea temperaturilor respective soluţiile se amestecă turnacircnd acidul sulfuric peste tiosulfatul de sodiu Se agită şi se cronometrează timpul necesar apariţiei opalescenţei

Din valorile timpilor obţinuţi se va concluziona cum variaz viteza de reacţie cu temperaturaRezultatele obţinute se vor trece sub formă de tabel

32

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Factorul care influenţează viteza de

reacţieTimpul 1 Timpul 2 Timpul 3 Timpul 4

Concentraţia

Temperatura

C1

C2

C3

C4

DETEMINAREA TENSIUNII ELECTROMOTOARE A PILELOR ELECTRICE

33

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Consideraţii teoretice

Pila galvanică sau elementul galvanic este un dispozitiv in care pentru obţinerea energiei electrice se produce o reacţie de oxido-reducere

Cea mai simplă pilă galvanică este alcătuită din doi electrozi respectiv din doi conductori metalici introduşi icircn soluţii de electrolit Electrozii sunt uniţi icircn circuit exterior printr-un conductor electronic iar soluţiile de electrolit sunt separate printr-o diafragmă poroasă sau printr-o punte electrolitică

Icircn pilele galvanice la anod se produce o reacţie de oxidare iar la catod are loc o reacţie de reducere

Variaţia energiei libere ∆G a reacţiei de oxido-reducere dintr-o pilă galvanică reversibilă este egală cu lucrul electric maxim efectuat de pilă

Lucrul electric maxim reprezintă produsul dintre cantitatea de electricitate ce trece prin pila galvanică (zF) şi tensiunea electromotoare E a pilei galvanice (tem)

∆G=-z F E

Tensiunea electromotoare a unei pile galvanice este dată de suma algebrică a potenţialelor de electroni

E=ε+ + ε-

Undeε+ -este potenţial de electrod al actoduluiε- -este potenţia de electrod al anodului

Ţinacircnd seama de expresia matematică a potenţialului de electrică

ε = εo +

relaţia E=ε+ + ε- devine

E=

Unde şi -sunt potenţialele standard ale catodului şi anodului

R ndashconstanta universală a gazelor (83166 Jmolgrad sau 198 calmolgrad)T ndashtemperatura absolută icircn grade KelvinF ndashnumărul lui Faraday (96500 C)a+ a- -activitatea ionilor reduşi şi respectiv oxidaţi

Ecuaţia E= arată relaţia dintre tensiunea electromotoare potenţialul de

electrod şi activităţile ionilor de metal din soluţiile de electrolitIcircn această lucrare se va urmări dependenţa tem a pilei Daniell de concentrţia soluţiilor de

electrolit dependenţa redată de ecuaţia E=

Pila Daniell se compune dintr-o bară de zinc cufundată icircntr-o soluţie de ZnSO4 şi o bară de cupru introdusă icircntr-o soluţie de CuSO4 şi are ca punte electrolitică o soluţie de KCl saturată

34

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Această pilă se reprezintă prin lanţul electrochimic (-) ZnZnSO4 CuSO4Cu (+) Icircn pila Daniell la electrozi au loc următoarele reacţii de oxido-reducere

Anod(-) Znrarr Zn2+ + 2e-

Catod(+) Cu2+ + 2e-rarr Cu

Ecuaţia reacţiei totale care generează curent electric icircn pila Daniell este

Zn+Cu2+harrZn2++Cu

Tensiunea electromotoare a pilei Daniell se deduce din relaţia de mai sus

E=

Pentru a urmări dependenţa tensiunii electromotoare de concentraţiile soluţiilor de electrolit se alcătuiesc elemente Daniell folosind soluţii de CuSO4 şi ZnSO4 de concentraţii diferite Valorile obţinute experimental se compară cu cele calculate cu ajutorul ecuaţiei de mai sus

Partea experimentalăMateriale şi aparatură necesară

Pilă galvanică Daniell Voltmetru electronic sau montaj de opoziţie (Poggehdorff) Electrozi de Cu şi Zn Pahar Berzelius Pipete de 10 ml Balon cotat de 100 ml Soluţii de ZnSO4 şi CuSO4 de concentraţii diferite Soluţie saturată KCl Element Weston

Mod de lucru

Pentru determinarea tem se poate folosi montajul cu voltmetru electronic sau montajul de opoziţie

35

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 13: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Balanţă şi etuvă Indicatori pH scală pH Ape reziduale evacuare emisar alimentare staţie epurare

Determinarea suspensiilor totale

Mod de lucru

Determinarea suspensiilor este proba care se efectuează pentru un mare număr de puncte de control icircn instalaţiile de preparare Efectuarea probei se face icircn felul următor se recoltează proba din deversarea conductei parcurgacircnd cu vasul colector icircntreaga şuviţă de lichid pacircnă la umplerea vasului Se va lua icircn lucru proba de la alimentarea staţiei de epurare a apei Din vasul cu proba recoltată din alimentarea staţiei de epurarea apei se iau 100 ml apă pentru determinarea gravimetrică a suspensiilor Formarea acestei probe se face măsuracircnd 100 ml suspensie icircntr-un cilindru gradat de 100 ml sub permanentă agitare O agitare necorespunzătoare duce la eliminarea din proba a particulelor mari care sedimentează rapid viciind astfel determinarea Se filtrează proba pe hacircrtie de filtru cu bandă roşie Se usucă proba icircn etuvă reglată la 1050C pacircnă cacircnd la două cacircntăriri succesive se determină o grutate constantă Se determină suspensiile cu următoarea relaţie

mg suspensiidm3 =

Icircn careA- masa suspensiilor filtrate şi uscate (mg)B- masa hacircrtiei de filtru (mg)V- volumul soluţiei luate icircn lucru (ml)

Determinarea turbidităţii

Determinarea turbidităţii se face determinacircnd icircnălţimea stratului de apă care permite observarea clară a unui reper negru pe fond alb iluminat cu o lumină difuză

Se umple tubul cu apa de analizat şi se priveşte de sus icircn jos pentru a vedea banda neagră de pe disc Icircn cazul cacircnd banda nu este vizibilă se scoate apa din tub prin robinetul lateral pacircnă ce banda devine vizibilă Se citeşte icircnălţimea coloanei de apă Pentru aprecierea turbidităţii icircn grade de silice se va trasa curba de etalonare folosind soluţiile etalon de turbidităţi cunoscute Prin această metodă se va determina turbiditatea probei de la evacuare emisar

Determinarea pH- lui

Determinarea pH-ului se face folosind metoda colorimetrică cu scară de comparare Pentru aceasta se iau 10 ml din apa limpede rezultată icircn urma filtrării probei (evacuare emisar) sau a limpezirii acesteia (rin sedimentare) Peste această probă se intrioduc 06 ml indicator Se agită şi se compară coloraţia obţinută cu ceea a unei scări de etalonare

Determinarea alcalinităţii

Determinarea alcalinităţii se face faţă de fenolftaleină (pH- 82) şi faţă de metiloranj (pH- 44) Alcalinitatea faţă de fenolftaleină constituie alcalinitatea permanentă şi este dată de bazele libere şi de carbonaţii alcalini Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă de analizat şi se adaugă 2 picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz proba se titrează cu o sluţie HCl 01 n pacircnă la incolor Alcalinitatea permanentă se exprimă icircn ml HCL N dm3 şi se calculează cu relaţia

13

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

ml HCl 1N dm3 = V ficircn careV ndash volumul icircn ml de HCl 01 n folosit la titraref - factorul soluţiei de HCl 01 n

Alcalinitatea faţă de metiloranj reprezintă alcalinitatea totală şi este dată de bazele liberecarbonaţi şi bicarbonaţi alcalini Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă de analizat şi se adaugă 3 picături metiloran Se titrează cu HCl 01 n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citric la galben-portocaliu Daă la icircncput are culoarea galben- portocaliu această alcalinitate este egală cu zero Alcalinitatea totală se exprimă icircn ml HCl N dm3 şi se calculează cu relaţia

ml HCl 1N dm3 = V f

Determinarea acidităţii

Determinarea acidităţii se face faţă de fenolftaleină (pH -82) ţi faţă de metilranj (pH ndash 44)Aciditatea faţă de fenolftaleină constituie aciditatea totală şi este dată de bioxidul de carbon Pentru

determinarea ei se iau 100 ml apă se adaugă 2 picături indicator şi se titrează cu o soluţie NaOH 01 n pacircnă la o coloraţie roz Dacă apa a fost roz de la icircnceput atunci aciditatea este egală cu zero Aciditatea totală se exprimă icircn ml soluţie NaOH N dm3 şi se calculează cu relaţia

ml NaOH N dm3 = V f

icircn careV ndash volumul de soluţie NaOH 01 n folosiţi la titrare (ml)f ndash factorul soluţiei NaOH 01 n

Aciditatea faţă de metiloranj reprezintă aciditatea permanentă datorată acizilor minerali Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă şi se adaugă 2-3 picături indicator Dacă apare coloraţie galben-citriu această aciditate este egală cu zero Icircn caz contrar se titrează cu o soluţie NaOH 01 n pacircnă la viraj din galben-portocaliu la galben-citriu Aciditatea permanentă se exprimă icircn ml NaOH N dm3 şi se calculează cu ajutorul relaţiei

ml NaOH N dm3 = V f

Determinarea densităţii

Această determinare este utilizată pentru analiza nămolurilor rezultate icircn urma decantării apelor Pentru determinarea densităţii icircntr-un cilindru gradat cacircntărit icircn prealabil gol se pun 500 ml nămol Se cacircntăreşte cilindrul din nou şi se calculează densitatea cu ajutorul relaţiei

Icircn care

densitatea (gcm3)mi = masa cilindrului gradat gol (g)mf = masa cilindrului gradat cu proba de analizat (g)V = volumul luat icircn probă (ml)

14

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Rezultatele obţinute se trec icircn tabelul de mai jos

Apa de analizat Tipul determinării UM Valoarea Alimentarea staţiei

epurareSuspensii totale

Evacuare emisar turbiditatepHalcalinitate totalăalcalinitate permanentăaciditate totalăaciditate permanentă

Nămol

DETERMINAREA pH-ULUI ACIDITĂŢII ALCALINITĂŢIIŞI DURITĂŢII APELOR INDUSTRIALE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite uneori deosebit de restracircnse

După utilizări apele industriale se icircmpart icircn următoarele categorii

Ape de răcire - sunt folosite la răcirea unor aparate utilaje sau produse Aceste ape trebuie să fie lipsite de suspensii de orice fel lipsită de microorganisme stabilă la depuneri şi să nu prezinte pericol de coroziune

Apă tehnologică - este utilizată direct icircn procesul tehnologic pentru obţinerea diverselor produse şi nu impune condiţii prea severe de puritate decacirct icircn unele situaţii speciale

Apă de spălare - este folosită la spălarea utilajelor a diferitelor piese sau produse Trebuie să fie lipsită de suspensii de compuşi agresivi de uleiuri sau substanţe grase

Apa de alimentare a cazanelor de abur - este apa folosită pentru obţinerea aburului şi impune icircn funcţie de temperatură şi presiunea de lucru a cazanului condiţii din ce icircn ce mai severe de lucru Aceste ape trebuie să fie lipsite de suspensii de duritate de acizi liberi oxigen bioxid de carbon grăsimi şi uleiuri sulfaţi silicaţi etc

15

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Principalele proprietăţi ale apelor industriale pH aciditate alcalinitate

Icircn general alcalinitatea respectiv aciditatea unei soluţii apoase se exprimă prin concentraţia ionilor de hidrogen Icircn apele naturale valoarea pH-ului determină icircn mare măsură procesele biologice şi chimice şi condiţionează tratamentele aplicate apei şi caracterul coroziv al acestora Pentru desfăşurarea normală a proceselor biochimice este necesar un domeniu restracircns de pH cuprins icircntre 65 şi 85 Eficienţa unor operaţii de tratare este icircn funcţie directă de pH (coagulare deferizare demanganizare Apele cu un pH scăzut au o puternică acţiunecorozivă iar cele alcaline spumează intens O apă chimic pură este neutră Icircn apele naturale pH-ul este influenţat de compuşii existenţi Dintre aceştia un rol important il au sistemele tampon Acidul carbonic se disociază conform reacţiei

Unde

Din această relaţie rezultă efectul tampon al unui asemenea sistem potrivit căruia pH-ul variază puţin cu diluţia dar mult cu schimbarea acestui raport Icircn apele reziduale valoarea pH-ului depinde icircnsă şi de conţinutul de CO2 liber Cea mai mare parte a CO2 existent icircn apă este dizolvat fizic Icircntre concentraţia CO2 liber (CO2 aq) şi acidul carbonic există un raport constant Ca urmare variaţia pH-ului se poate exprima prin relaţia

Unde

şi

Aciditatea apelor naturale se datoreşte de obicei CO2-ului liber mai rar acizilor organici şi minerali sau sărurilor acizilor tari cu baze slabe Dintre acizii organici mai frecvent sunt prezenţi acizii humici şi uneori acidul acetic Acizii minerali apar doar accidental Aciditatea datorată acizilor organici şi minerali se numeşte aciditate reală şi se determină icircn prezenţametiloranjului (pH=44) Aciditatea totală include şi aciditatea datorată prezenţei CO2 liber şi se determină icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82) Alcalinitatea totală a apelor naturale se datoreşte bazelor libere ionilor şi se determină icircn prezenţa metiloranjului (pH=44) Practic toată alcalinitatea este dată de bicarbonaţii de calciu şi de magneziu Hidroxidul de sodiu este prezent icircn ape reziduale puternic bazice Alcalinitatea permanentă este dată de bazele libere şi de carbonaţii alcalini şi se determină icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82)

Duritatea

Duritatea este propietatea conferită de către totalitatea sărurilor solubile de calciu şi magneziu Icircn funcţie de anionii implicaţi se deosebesc

16

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Duritate temporară (dt) dată de suma bicarbonaţilor de calciu şi de magneziu La icircncălzire dt se elimină avacircnd loc reacţiile

Duritatea permanentă (dp) formată din celelalte sărurisolvite de calciu şi de magneziu (sulfaţi cloruri etc)

Duritatea totală (dT) este suma celor două durităţi

Duritatea se exprimă icircn grade de duritate Gradul de duritate reprezintă icircn Romacircnia duritatea echivalentă a 10 mg CaOdm3 (fiind identic cu gradul german)

Icircn funcţie de duritatea lor apele naturale se pot clasifica icircn Foarte moi dT=0-4 grade Moi dT=4-8 grade Slab dure dT=8-12 grade Mijlocii dure dT=12-18 grade Dure dT=18-30 grade Foarte dure dT=peste 30 grade

Apa dură provoacă greutăţi mari icircn folosinţele industriale ca de exemplu depunerea de cruste icircn cazul cazanelor de abur icircn spălătorii măresc cantităţile de agenţi de spălare deoarece formează săpunuri insolubile

Calciu ăi magneziu

Datorită unor caracteristici biochimice şi fiziologice distincte este util să se cunoască concentraţia ionilor de Ca2+ şi Mg2+ separat Astfel magneziul se găseşte icircn apă sub formă de sulfaţi care icircn concentraţie mare imprimă apei un gust dezagreabil şi un efect laxativ De asemena magneziul mai poate fi prezent icircn apă sub formă de cloruri şi bicarbonaţi

Calciu este prezent icircn toate apele sub formă de bicarbonaţi sulfaţi sau cloruri Excesul de calciu imprimă apei un gust sălciu fiind incriminat icircn favorizarea calculozei renale lipsa de calciu pare a juca un rol icircn producerea unor tulburări funcţionale ale cordului (aritmii) pacircnă la infarctul de miocard

Aparatură şi materiale necesare

Biurete Amestec indicatori pentru determinarea pH-ului scară de etalonare pH-metru soluţii

tampon pentru diferite valori de pH Vase conice HCl 01n NaOH 01n complexon III 001 Indicatori negru de eriocrom T murexid metiloranj fenolftaleină

Mod de lucruDeterminarea pH-ului apeiMetoda colorimetrică folosind scara de comparare

17

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 10 ml apă de analizat şi se introduc intr-o eprubetă peste care se adaugă 06 ml din amestecul de indicatori Se agită şi coloraţia obţinută se compară cu scara de etalonare Amestecul de indicatori este format din roşu de metil şi albastru de brom-timol

Metoda electrochimică cu electrod de sticlă

Diferenţa de potenţial existentă icircntre un electrod de sticlă şi un electrod de referinţă introduşi icircn proba de apă de analizat variază lliniar cu pH-ul probei

Icircnainte de efctuarea detrminării este necesară echilibrarea aparatului după instrucţiunile de utilizare Etalonarea (echilibrarea) aparatului se efectuează folosind soluţiile tampon cu pH cunoscut şi se corectează cu ajutorul butonului de corectare a abaterii Pentru aceasta se pune icircntr-un pahar Berzelius soluţie tampon icircn care apoi se imersează electrozii După efectuarea reglării aparatului se spală electrozii cu apă distilată şi apoi se clătesc cu apă de analizat Se introduc electrozii icircn apa de analizat şi se citeşte pH-ul direct pe indicatorul de la aparat Se efectuează mai multe determinări şi se face apoi media rezultatelor

Metoda colorimetrică prezintă unele inconveniente cum ar fi Nu se poate folosi pentru apele tulburi sau colorate Apele cu salinitate crescută pot modifica tenta indicatorului Clorul rezidual poate afecta culoarea indicatorului

Metoda electrochimică este mai precisă şi poate fi utilizată şi pentru apele tulburi sau colorate

Determinarea alcalinităţii

Alcalinitatea permanentă (p) se determină prin titrarea cu HCl 01n icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82) cacircnd au loc reacţiile

Pentru efectuarea probei se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un vas conic peste care se adaugă 2 picături de fenolftaleină Dacă nu apare coloraţia roz alcalinitatea permanentă este zero Icircn cazul apariţiei coloraţiei roz proba se titrează cu HCl 01n pacircnă la incolor Alcalinitatea permanentă se exprimă icircn ml HCl 01ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=VfIcircn care

V- ml HCl 01n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei HCl 01n

Alcalinitatea totală (m) se detrmină prin titrare cu HCl 01n icircn prezenţa metiloranjului (pH=44) cacircnd au loc pe lacircngă reacţiile

şi reacţia

18

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 2-3 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 01n pacircnă cacircnd culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu Alcalinitatea totală se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=Vf

Determinarea acidităţii

Pentru determinarea acidităţii totale se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic şi se titrează cu soluţie de NaOH 01n icircn prezenţa a 2 picături de fenolftaleină pacircnă la apariţia coloraţiei roz persistente Aciditatea totală se exprimă icircn ml NaOH ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml NaOH ndm3=VfIcircn care

V- volumul de NaOH 01n folosit la titrare f- factorul soluţiei NaOH 01n

Dacă apa are pH-ul mai mare de 45 aciditatea reală este zero Icircn caz contrar se iau 100 ml apă de analizat se adaugă 2-3 picături de metil oranj şi se titrează cu NaOH 01n pacircnă ce coloraţia galben-portocaliu virează spre galben-citriu Aciditatea reală se calculează conform relaţiei

ml NaOH ndm3=Vf

Duritatea

Ionii de calciu şi de magneziu cu proprietatea de a complexa cu sarea de sodiu a acidului etilen-diamintetraacetic Sfacircrşitul reacţiei este marcat de indicatori specifici cum ar fi negru de erioorom Pentru a determina duritatea totală se iau 100 ml apă de analizat intr-un vas conic Se adaugă 2 ml soluţie tampon pentru a obţine pH-ul 10 şi 01 g indicator erioocrom apoi se titrează cu complexom III pacircnă ce culoarea virează de la roşu ca vacircnul la albastru net

Icircn care

V- volumul de complexon III 001n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon v- volumul de apă de analizat ml

Pentru a determina duritatea temporară se foloseşte alcalinitatea totală m Dacă alcalinitatea permanentă nu este zerose va utiliza diferenţa m-p dintre volumele de HCl 01n cu care s-au efectuat ele două titrări

Unde

19

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

V- volumul de HCl 01n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei HCl 01n v- volumul de apă de analizat luat ml

Duritatea permanentă se calculează cu relaţia

dp=dT-dt

Calciu şi magneziu

Calciu se determină priin titrare cu complexon III la pH =12-13 icircn prezenţă de murexid valoarea de pH la care magneziu este precipitat sub formă de Mg(OH)2

Se iau 100 ml apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 4 ml soluţie tampon şi 01 mg murexid Se titrează cu complexon III pacircnă ce virează de la roz la violaceu

Relaţiile de calcul sunt

Icircn care

V1- volumul de complexon III folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon III v- volumul de apă de analizat luat icircn lucru ml V- volumul de complexon III folosit la determinarea dT ml

Se repetă fiecare determinare de două ori făcacircndu-se media iar rezultatele se trec icircn următorul tabel

Determinarea UM Proba 1 Proba 2 Media

pHalcalinitate totală m

aciditate totalăaciditate reală

dt

dp

dT

Ca2+

Mg2+

20

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA BIOXIDULUI DE CARBON OXIGENULUI ŞI SUBSTANŢELOR OXIDABILE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite deosebit de restracircnse

Principalele proprietăţi ale apelor industriale

Bioxidul de carbon

Bioxidul de carbon se găseşte frecvent icircn apă sub formă de carbonaţi (complet legaţi) bicarbonaţi (semilegat) şi mai rar sub formă de bioxid de carbon liber Icircntre forma liberă şi sărurile acidului carbonic se stabileşte următorul echilibru

Existenţa uneia sau alteia dintre formulele de mai sus este icircn funcţie de pH-ul apei

la pH =lt 40 CO2-ul este prezent numai sub formă de CO2 liberla pH = 84 CO2-ul există numai sub formă de bicarbonaţila pH gt=105 CO2-ul se găseşte numai sub formă de carbonaţi

Expresia constantei de echilibru pentru ecuaţia

este dată de relaţia

21

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Deoarece concentraţia apei şi a carbonatului se consideră constante şi

Relaţia devine

Din relaţia de mai sus rezultă că pentru menţinerea bicarbonaţilor icircn soluţie este necesară o anumită cantitate de bioxid de carbon liber denumit ndashbioxid de carbon aferent-- iar cantitatea de bioxid de carbon ce depăşeşte această limită reprezintă ndashbioxidul de carbon agresivmdashcapabil de a dizolva noi cantităţi de carbonaţi tercacircndu-i sub formă de bicarbonaţi solubili La scăderea cantităţii bioxid de carbon sub limita necesară menţinerii bicarbonaţilor icircn soluţie are loc precipitarea unei cantităţi corespunzătoarede carbonaţi Icircntre diferite forme de bioxid de carbon avem următoarea relaţie

Bioxidul de carbon liber nu dăunează calităţii apei potabile din contră icirci conferă un gust plăcut de prospeţime Bioxidul de carbon afresiv poate face apa nepotabilă datorită faprului că poate dizolva anumite metale toxice Icircn apa de alimentare a cazanelor CO2 liber trebuie să lipsească deoarece produce o puternică coroziune

Oxigenul

Icircn apele meteoritice şi icircn cele freatice concentraţia oxigenului dizolvat este aproape de limita de solubilitate determinată de presiunea parţială şi temperatură Apele subterane de mare adacircncime conţin foarte puţin oxigen dizolvat dtorită reacţiilor chimice Icircn apele de suprafaţă concentraţia oxigenului depinde şi de numeroasele procese fizice chimice şi biologice ale ciclului vieţii acvatice Ca urmare a proceselor de degradare aerobă poate apărea un deficit de oxigen care poate provoca dispariţia completă a vieţii aerobe Deficitul de oxigen este diferenţa dintre cantitatea de oxigen care saturează apa la presiunea şi temperatura dată şi conţinutul real Există o corelaţie directă icircntre oxigenul dizolvat şi concentraţia materiilor organice de apă Prezenţa oxigenului favorizează deferizarea şi demanganizarea apei formarea stratului de protecţie icircn reţeaua de distribuţie şi tot odată conferă gust de prospeţime apei potabile Icircn apa de alimentare a cazanelor oxigenul este nedorit fiind un factor activ de coroziune

Substanţe organice

Conţinutul de substanţe organice defineşte gradul de impurificare organică care se poate exprima icircn diferite moduri Oxidabilitatea chimică sau consumul chimic de oxigen (CCO) reprezintă cantitatea de oxigen echivalentă cu consumul de oxidant (KMnO4 K2Cr2O7) format la mineralizarea substanţelor organice dintr-un dm3 de apă Metoda este uzual folosită dar prezintă inconvenientul că nu indică icircntreg conţinutul de materii organice ci doar pe cele oxidabile icircn condiţiile determinării tot odată fiind afectată de erori datorită prezenţei substanţelor anorganice uşor oxidabile

Consumul biochimic de oxigen CBO5 reprezintă cantitatea de oxige necesară pentru mineralizarea biochimică a substanţelororganice dintr-un dm3 de apă la temperatura de 20o C

Partea experimentală

22

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Determinarea bioxidului de carbon din apă

Determinarea bioxidului de carbon liber

Aparatură şi materiale necesare

Vase Erlenmeyer Biurete Soluţie HCl 005n Soluţie NaOH 005n Fenolftaleină Tartrat de sodiu şi de potasiu 50 Carbonat de calciu Amestec alcalin de iodură şi azidă Amidon soluţie 05 Acid sulfuric 1 3 Tiosulfat de sodiu 0025n Sulfat manganos 50 Sticle cu dop ermetic Soluţie KMnO4 001n Soluţie H2C2O4 001n

Mod de lucru

Metoda se bazează pe transformarea bioxidului de carbon liber din apă icircn bicarbonat folosind o soluţie de hidroxid de sodiu şi apoi titrarea excesului de hidroxid cu acid clorhidric icircn prezenţă de fenolftaleină

Detreminarea orientativă- se iau cacircţiva ml de apă de analizat şi se introduc icircntr-o capsulă de porţelan apoi se adaugă două picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz nu este prezent CO2 liber Icircn cazul cacircnd nu apare coloraţia roz se procedează astfel icircntr-un pahar Erlenmeyer se introduc 200 ml apă e analizat peste care se mai adaugă 10 ml soluţie de NaOH 005n 2 ml tartrat de sodiu şi potasiu şi două picături de fenolftaleină Icircn cazul icircn care nu a aparut o coloraţie roz se vor mai adăuga icircncă 10 ml NaOH 005n Volumul de soluţie de NaOH se va măsura cu precizie Soluţia rezultată se va titra cu HCl 005 pacircnă la decolorare Conţinutul de CO2 liber se va calcula cu relaţia

Unde

V ndashml NaOH 005n adăugaţi f ndash factorul soluţiei de NaOH 005nV`- ml soluţie HCl 005n folosiţi la titrare f `- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon total legat

23

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Metoda se bazează pe neutralizarea carbonaţilorprezenţi icircn apă prin titrare cu un acid mineral icircn prezenţa fenolftaleinei

Icircntr-un flacon Erlenmeyer se introduc 100 ml apă de analizat două picături de fenolftaleină ş se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea roşie virează icircn roz slab Conţinutul de CO2 legat se calculează cu relaţia

Unde

V- ml HCl 005n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon semilegat

Metoda se bazează pe neutralizarea bicarbonaţilor din apă cu un acid mineral icircn prezenţa metiloranjului ca indicator Se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un flacon Erlenmeyer peste care se adaugă 2 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Aplicacircd corecţia pentru CO2 legat avem

Unde

V`- ml HCl 005n folosiţi la titrareV ndash ml HCl 005n folosiţi la determinarea CO2 legat f- factorul soluţiei HCl 005n

Deteminarea bioxidului de carbon agresiv

Bioxidul de carbon agresiv are proprietatea de a transforma carbonatul de calciu icircn bicarbonat care se determină prin titrare cu acid clorhidric

Se iau doua flacoane Erlenmeyer cu dop rodat şi se introduce icircn fiecare aceeaş cantitate de apă de analizat Icircntr-unul din vase se introduc 3-5 g CaCO3 pro analiză fin pulverizat şi se agită după care se lasă icircn repaus minimum 24 ore agitacircnd din cacircnd icircn cacircnd

Din ambele flacoane se iau din lichidul supernatant cacircte 100 ml şi se introduc icircn alte două flacoane Se titrează fiecare probă cu HCl 005n icircn prezenţa a două picături de metiloranj pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Unde

V- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei icircn care s-a adăugat carbonat de calciu

24

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Vl- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei fără carbonat de calciu f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea oxigenului

Oxigenul dizolvat icircn apă oxidează hidroxidul manganos care icircn mediu acid scoate iodul din iodura de potasiu icircn cantitate echivalentă cu oxigenul dizolvat icircn apă şi se titrează cu tiosulfat de sodiu

Apa se recoltează icircn sticle icircnchise cu grijă ca să nu se aereze icircn timpul manipulărilor Sticla se umple complet se introduc 2 ml soluţie de sulfat manganos şi 2 ml amestec alcalin de iodură-azidă Se pune dopul şi se agită conţinutul flaconului Icircn prezenţa oxigenului se formează un precipitat brun-roşcat iar icircn absenţa acestuia precipitatul rămacircne alb După depunerea completă a precipitatului se elimină cu atenţie cca 10 ml din lichidul supernatant şi se adaugă 5 ml H2SO4 1 3

Se pune dopul şi se amestecă bine picircnă ce precipitatu se dizolvă complet Se transversează conţinutul cantitativ icircntr-un flacon Erlenmeyer şi se titrează cu tiosulfat 0025n pacircnă se obţine o coloraţie galbenă apoi se adaugă 1 ml amidon şi se continuă titrarea pacircnă la decolorarea completă a culorii albastre a amidonului

Unde

V- ml soluţie de tiosulfat folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de tiosulfat de sodiu 0025nVl- cantitatea de apă de analizat recoltată ml

Determinarea substanţelor oxidabile din apă (metoda cu permanganat)

Permanganatul de potasiu oxidează substanţele organice din apă icircn mediu acid şi la cald iar permanganatul rămas icircn exces se determină cu acid oxalic

Se introduc 100 ml apă de analizat icircntr-un flacon Erlenmeyer pregătit icircn prealabil fără urme de substanţe organice peste care se adaugă 5 ml H2SO4 13 şi 10 ml permanganat de potasiu exact măsurat Se fierbe pe sită exact 10 min din momentul cacircnd icircncepe fierberea Se icircndepărtează vasul de pe sită şi se adaugă icircn soluţia fierbinte 10 ml acid oxalic exact măsurat Soluţia decolorată se titrează cu permanganat de potasiu pacircnă la apariţia unei coloraţii slab rozpersistente

25

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn care

V- ml KMnO4 001n adăugaţi iniţial icircn probăVl- ml KMnO4 001n folosiţi la titrarea probei fl- factorul soluţiei de KMnO4 001nV2-ml H2C2O4 001n adăugaţi icircn probă pentru decolorare f2-factorul soluţiei de apă de analizat luată icircn lucru ml

Pentru fiecare probă se fac cacircte două determinăriRezultatele obţinute se vor trece icircn următorul tabel

Parametru de analizat UM Proba 1 Proba 2 Media CO2 totalCO2 legatCO2 semilegatCO2 agresivO2

oxidabilitatea

26

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA TENDINŢEI DE AUTOIcircNCĂLZIRE A CĂRBUNILOR

Consideraţii teoretice

Industria extractivă se caracterizează prin condiţii specifice de lucru condiţii impuse atacirct de particularităţile naturale cacirct şi de caracterul procesului de producţie Aceste necesită o serie de măsuri speciale care să nu ducă la periclitarea vieţii lucrătorilor prin accidente sau icircmbolnăviri de factură profesională

Asupra modului icircn care se produce autoaprinderea cărbunilor s-au emis mai multe ipoteze care pot fi icircnglobate icircn următoarele teorii

Teoria oxidării piritei Teoria oxidării cărbunelui considerată icircn prezent cea mai importantă Teoria fenolică Teoria bacteriană

Cărbunii icircn contact cu atmosfera vor absorbi oxigen fapt care poate duce prin oxidare la aprinderea autmată a lor

Pentru a preveni apariţia focurilor endogene este necesar să se determine tendinţa de autoicircncălzire a cărbunilor icircn scopul clasificării straturilor din acest punct de vedere

Cercetătorii polonezi făcacircnd mai multe icircncercări cu probe de cărbune din diferite mine au demonstrat că reprezentarea grafică a modului icircn care decurge reacţia sistemului (perhidro-cărbune) are alură diferenţială pentru cărbunii cu tendinţă de autoicircncăzire şi pentru cei fără tendinţă de autoicircncălzire

Partea experimentală

Materiale necesare

Probe de cărbune de granulaţii specificate icircn referat Termometru Eprubete Apă distilată Perhidrol 20

Modul de lucru

Se cacircntăresc 3 g cărbune de granulaii diferite -0250 -0315 -04 şi +05 mm care se amestecă cu 2 cm3 de apă distilată după care se notează temperatura iniţială

Peste cărbunele astfel amestecat se toarnă 9 cm3 perhidrol 20 Se citeşte temperatura icircn fiecare minut pacircnă la atingerea temperaturii de 50oC După depăşirea temperaturii de 50oC se notează timpul corespunzător creşterii temperaturii din 10 icircn 10 grade iar rezultatele se trec icircntr-un tabel de forma tabelului de mai jos

Tipul cărbunelui Granulaţia(mm)

Temperatura(oC)

Timpul(minute)

Observaţii

27

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

12345

Cu datele obţinute se constituie diagrama de variaţie a temperaturii icircn funcşie de timp care este caracteristică fiecărui strat de cărbune icircn parte

Se execută cel puţin două determinări cu acelaş fel de cărbune iar dacă rezultatele diferă cu mai mult de 10 se efectuează o nouă determinare

Ca măsură a gradului de pregătire a cărbunelui pentru autoicircncălzire se admite viteza medie de creştere a temperaturii (Vr) la timpul (t) icircn care s-a obţinut temperatura maximă

(oCmin)

Aceste date obţinute vor trece icircn tabelul următor

Tipul cărbunelui Tipul de reacţie tr(min)

Temperatura (oC) Vr

(oCmin)

Iniţială Maximă

Variaţia de

temperatură12345

Se compară curbele obţinute cu curbele din literatură şi se trag concluzii asupra tendinţei de autoicircncălzire a cărbunilor

28

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ DEPLASAREA ECHILIBRULUICHIMIC ŞI VITEZA DE REACŢIE

Consideraţii teoretice

Legea acţiunii maselor

Pentru reacţia aA +bB cC + dD la echilibrul celor două viteze de reacţie sunt egale

v1 = k1 [A]a [B]b

v2 = k2 [C]c [D]d v1= v2 = = Ke

= (c + d) ndash (a + b) ndash variaţia numărului de moli

Kp = Kc (RT)∆n = Kk (p)∆n

Relaţia Kc = reprezintă legea acţiunii maselor

Guldeberg şi Waage au stability că raportul dintre produsul concentraţiilor produşilor de reacţie la puteri egale cu coeficienţii lor stoechimetrici şi produsul concentraţiilor reactanţilor la puteri numeric egale cu coeficienţii lor stoechiometrici este constantă numită constantă de echilibru Kc

Deplasarea echilibrului chimic se face icircn conformitate cu principiul lui Le Chacirctelier Conform acestui principiu dacă un system aflat ăn echilibru chimic suferă o constacircngere echilibrul se deplasează icircn sensul diminuării constracircngerii

Factorii care influenţează deplasarea echilibrului chimic sunt temperature presiunea şi concentraţia

Influenţa temperaturii

Creşterea temperaturii unui sistem icircn echilibru (la p = constant) favorizează reacţia ce consumă caldură (endotermă) şi defavorizează reacţia ce se produce cu degajare de căldură (exotermă) Reacţiile reversibiledacă sunt endoterme icircntr-un senssunt exoterme icircn sensul invers

Ex 2 CO + O2 2 CO2

Influenţa presiunii

Este caracteristică reacţiilor de echilibru icircn faza gazoasă care se produc cu variaţie de volum Creşterea presiunii (la t0 C = constant) determină deplasarea echilibrului icircn sensul concentraţiei de volum echivalent cu micşorarea numărului de moli

29

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Ex N2 + 3 H2 2 NH3

Influenţa concentraţiei

Modificarea concentraţiei unuia din componenţii amestecului de reacţieva determina desfăşurarea reacţiei chimice icircn sensul care se consumă substanţa adăugată

Icircn lucrarea de faţă se va urmării deplasarea echilibrului chimic icircn funcţie de concentraţie Se va studia icircn mediu omogen lichidul reacţia dintre FeCl3 (clorură ferică) şi NH4SCH (sulfocianură de amoniu) cu formarea de Fe(SCN)3 (sulfocianură ferică) şi NH4Cl (clorură de amoniu)

FeCl3 + 3NH4SCN Fe(SCN)3+ 3NH4CL

Kc=

Calitativ se va observa deplasarea echilibrului chimic prin compararea culorilor diferitelor probe icircn care sa variat pe racircnd concentraţia uneia din substanţele iniţiale sau finale Culoarea FeCl3 icircn soluţie este galben-roşcată a Fe(SCN)3 este roşu intens iar NH4SCN şi NH4Cl sunt incolore

Materiale necesare

Pahar Berzelius Eprubete Soluţii de FeCl3 şi NH4SCN icircn sticlă picurătoare NH4Cl Spatulă Pipetă

Modul de lucru

Icircn paharul Berzelius se pun circa 100 ml apă şi se adaugă 10-11 picături de soluţie FeCl3 şi 10-12 picături NH4SCN Din soluţia obţinută se toarnă volume egale icircn 4 eprubete astfel

Icircn eprubeta 1 se adaugă 4-5 picături de soluţie FeCl3

Icircn eprubeta 2 se adaugă 4-5 picături de sol NH4SCN Icircn eprubeta 3 se pune un vacircrf de spatulă de NH4Cl şi se agită pacircnă la dizolvare Eprubeta 4 serveşte drept etalon de culoare

Se compară culorile obţinute cu culoarea soluţiei din eprubeta etalon şi schimbările de culoare se explică icircn funcţie de modul icircn care s-a produs deplasarea echilibrului chimic

Să se tragă concluziile pentru sensul icircn care s-a deplasat echilibrul chimic icircn cele 3 eprubete

Factorii care influenţează viteza de reacţieConsideraţii teoretice

30

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cursul unei reacţii chimice cantităţile de reactanţi descresc continuu iar cantităţile de produşi cresc continuu

Se numeşte viteza de reacţie - variaţia concentraţiei reactanţilor sau produşilor de reacţie icircn unitatea de timp

v = - CR ndash concentraţia reactanţilor

v = + CP ndash concentraţia produşilor de reacţie

Principalii factori care influenţează viteza de reacţie sunt temperatura concentraţia suprafaţa de contact adaosul unor substanţe care măresc viteza de reacţie (catalizatori) sau pentru a o micşora (inhibitori) Urmărind desfăşurarea icircn timp a reacţiilor chimice CINETICA CHIMICĂ studiază viteza de reacţie influenţa diferiţilor factori asupra vitezei precum şi totalitatea proceselor elementare ce intervin icircn timpul transformaărilor chimice deci elucidarea mecanismului de reacţie

Icircn lucrarea de faţă se va urmării cum influenţează viteza de reacţie concentraţia şi temperatura

Influenţa concentraţiei

Studiile experimentale referitoare la influenţa concentraţiei asupra vitezei de reacţie au dus la determinarea ecuaţiei de viteză

v = kn [A]na [B]nb

pentru o reacţie de forma aA + bB produşikn ndash constantă de vitezăna şi nb ndash ordinele parţiale de reacţie (pentru reacţii mai simple)na = a şi nb = bm = na + nb ndash ordinul global de reacţie

Pentru cazul general se poate scrie

- = kn cn

Influenţa temperaturii

Este exprimată de relaţia lui Arrhenius

k = A

undeA ndash factor preexponenţial cu aceleaşi dimensiuni ca şi kEa ndash energie de acţionareR ndash 8314 JmolK

Din forma logaritmică a expresiei relaţiei lui Arrhenius

31

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

1n k = 1n A -

Se poate determina grafic 1n k = f( ) valoarea lui Ea = tgβ R sau analitic utilizacircnd valorile lui k la

două temperaturi diferite

Ea =

Materiale necesare

Soluţie Na2S2O3 (tiosulfat de sodiu) Soluţie H2SO4 Eprubete Termometru Pehar Berzelius Trepied Sită azbest Bec de gaz Pipetă

Modul de lucru

Studiul variaţiei vitezei de reacţie icircn funcţie de concentraţie se poate face prin exemplul reacţiei dintre tiosulfatul de sodiu şi acidul sulfuric

Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 = H2S2O3 (acid tiosulfuric)

Acidul tiosulfuric este instabil şi se descompune astfel

H2S2O3 rarr S + H2SO3 (acid sulfuros)

Pentru executarea experienţei trebuie să preparăm 4 soluţii de concentraţii diferite de tiosulfat de sodiu Icircn prima eprubetă turnăm 12 cm3 din soluţia iniţială de Na2S2O3 icircn a doua 9 cm3 soluţie iniţială şi 3 cm3 apă iar icircn a treia 6 cm3 Na2S2O3 şi 6 cm3 apă şi icircn ultima 3 cm3 soluţie iniţială şi 9 cm3 apă

Adăugăm 3 cm3 soluţie H2SO4 peste prima eprubetă şi agităm puternic Cu ajutorul unui ceas cronometrăm timpul pacircnă ce soluţia devine opalescentă Se procedează la fel şi cu celelalte eprubete Se notează timpii Din valorile timpilor se va deduce cum variază viteza de reacţie icircn funcţie de concentraţie

Pentru influenţa temperaturii asupra vitezei de reacţie se va utiliza tot exemplul anterior Pentru temperatura camerei se vor folosii valorile timpilor obţinuţi la exemplul anterior Se repetă experienţele dar de data aceasta icircnainte de a turna acidul sulfuric peste soluţia de Na2S2O3 se vor icircncălzii atăt soluţia de Na2S2O3 cacirct şi soluţia de acid sulfuric icircn eprubete separate introducacircndu-le icircntr-un pahar Berzelius cu apă

Paharul cu apă şi cu perechile de eprubete vor fi icircncălzite la temperaturile de 25o şi 35o C După atingerea temperaturilor respective soluţiile se amestecă turnacircnd acidul sulfuric peste tiosulfatul de sodiu Se agită şi se cronometrează timpul necesar apariţiei opalescenţei

Din valorile timpilor obţinuţi se va concluziona cum variaz viteza de reacţie cu temperaturaRezultatele obţinute se vor trece sub formă de tabel

32

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Factorul care influenţează viteza de

reacţieTimpul 1 Timpul 2 Timpul 3 Timpul 4

Concentraţia

Temperatura

C1

C2

C3

C4

DETEMINAREA TENSIUNII ELECTROMOTOARE A PILELOR ELECTRICE

33

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Consideraţii teoretice

Pila galvanică sau elementul galvanic este un dispozitiv in care pentru obţinerea energiei electrice se produce o reacţie de oxido-reducere

Cea mai simplă pilă galvanică este alcătuită din doi electrozi respectiv din doi conductori metalici introduşi icircn soluţii de electrolit Electrozii sunt uniţi icircn circuit exterior printr-un conductor electronic iar soluţiile de electrolit sunt separate printr-o diafragmă poroasă sau printr-o punte electrolitică

Icircn pilele galvanice la anod se produce o reacţie de oxidare iar la catod are loc o reacţie de reducere

Variaţia energiei libere ∆G a reacţiei de oxido-reducere dintr-o pilă galvanică reversibilă este egală cu lucrul electric maxim efectuat de pilă

Lucrul electric maxim reprezintă produsul dintre cantitatea de electricitate ce trece prin pila galvanică (zF) şi tensiunea electromotoare E a pilei galvanice (tem)

∆G=-z F E

Tensiunea electromotoare a unei pile galvanice este dată de suma algebrică a potenţialelor de electroni

E=ε+ + ε-

Undeε+ -este potenţial de electrod al actoduluiε- -este potenţia de electrod al anodului

Ţinacircnd seama de expresia matematică a potenţialului de electrică

ε = εo +

relaţia E=ε+ + ε- devine

E=

Unde şi -sunt potenţialele standard ale catodului şi anodului

R ndashconstanta universală a gazelor (83166 Jmolgrad sau 198 calmolgrad)T ndashtemperatura absolută icircn grade KelvinF ndashnumărul lui Faraday (96500 C)a+ a- -activitatea ionilor reduşi şi respectiv oxidaţi

Ecuaţia E= arată relaţia dintre tensiunea electromotoare potenţialul de

electrod şi activităţile ionilor de metal din soluţiile de electrolitIcircn această lucrare se va urmări dependenţa tem a pilei Daniell de concentrţia soluţiilor de

electrolit dependenţa redată de ecuaţia E=

Pila Daniell se compune dintr-o bară de zinc cufundată icircntr-o soluţie de ZnSO4 şi o bară de cupru introdusă icircntr-o soluţie de CuSO4 şi are ca punte electrolitică o soluţie de KCl saturată

34

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Această pilă se reprezintă prin lanţul electrochimic (-) ZnZnSO4 CuSO4Cu (+) Icircn pila Daniell la electrozi au loc următoarele reacţii de oxido-reducere

Anod(-) Znrarr Zn2+ + 2e-

Catod(+) Cu2+ + 2e-rarr Cu

Ecuaţia reacţiei totale care generează curent electric icircn pila Daniell este

Zn+Cu2+harrZn2++Cu

Tensiunea electromotoare a pilei Daniell se deduce din relaţia de mai sus

E=

Pentru a urmări dependenţa tensiunii electromotoare de concentraţiile soluţiilor de electrolit se alcătuiesc elemente Daniell folosind soluţii de CuSO4 şi ZnSO4 de concentraţii diferite Valorile obţinute experimental se compară cu cele calculate cu ajutorul ecuaţiei de mai sus

Partea experimentalăMateriale şi aparatură necesară

Pilă galvanică Daniell Voltmetru electronic sau montaj de opoziţie (Poggehdorff) Electrozi de Cu şi Zn Pahar Berzelius Pipete de 10 ml Balon cotat de 100 ml Soluţii de ZnSO4 şi CuSO4 de concentraţii diferite Soluţie saturată KCl Element Weston

Mod de lucru

Pentru determinarea tem se poate folosi montajul cu voltmetru electronic sau montajul de opoziţie

35

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 14: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

ml HCl 1N dm3 = V ficircn careV ndash volumul icircn ml de HCl 01 n folosit la titraref - factorul soluţiei de HCl 01 n

Alcalinitatea faţă de metiloranj reprezintă alcalinitatea totală şi este dată de bazele liberecarbonaţi şi bicarbonaţi alcalini Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă de analizat şi se adaugă 3 picături metiloran Se titrează cu HCl 01 n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citric la galben-portocaliu Daă la icircncput are culoarea galben- portocaliu această alcalinitate este egală cu zero Alcalinitatea totală se exprimă icircn ml HCl N dm3 şi se calculează cu relaţia

ml HCl 1N dm3 = V f

Determinarea acidităţii

Determinarea acidităţii se face faţă de fenolftaleină (pH -82) ţi faţă de metilranj (pH ndash 44)Aciditatea faţă de fenolftaleină constituie aciditatea totală şi este dată de bioxidul de carbon Pentru

determinarea ei se iau 100 ml apă se adaugă 2 picături indicator şi se titrează cu o soluţie NaOH 01 n pacircnă la o coloraţie roz Dacă apa a fost roz de la icircnceput atunci aciditatea este egală cu zero Aciditatea totală se exprimă icircn ml soluţie NaOH N dm3 şi se calculează cu relaţia

ml NaOH N dm3 = V f

icircn careV ndash volumul de soluţie NaOH 01 n folosiţi la titrare (ml)f ndash factorul soluţiei NaOH 01 n

Aciditatea faţă de metiloranj reprezintă aciditatea permanentă datorată acizilor minerali Pentru determinarea ei se iau 100 ml apă şi se adaugă 2-3 picături indicator Dacă apare coloraţie galben-citriu această aciditate este egală cu zero Icircn caz contrar se titrează cu o soluţie NaOH 01 n pacircnă la viraj din galben-portocaliu la galben-citriu Aciditatea permanentă se exprimă icircn ml NaOH N dm3 şi se calculează cu ajutorul relaţiei

ml NaOH N dm3 = V f

Determinarea densităţii

Această determinare este utilizată pentru analiza nămolurilor rezultate icircn urma decantării apelor Pentru determinarea densităţii icircntr-un cilindru gradat cacircntărit icircn prealabil gol se pun 500 ml nămol Se cacircntăreşte cilindrul din nou şi se calculează densitatea cu ajutorul relaţiei

Icircn care

densitatea (gcm3)mi = masa cilindrului gradat gol (g)mf = masa cilindrului gradat cu proba de analizat (g)V = volumul luat icircn probă (ml)

14

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Rezultatele obţinute se trec icircn tabelul de mai jos

Apa de analizat Tipul determinării UM Valoarea Alimentarea staţiei

epurareSuspensii totale

Evacuare emisar turbiditatepHalcalinitate totalăalcalinitate permanentăaciditate totalăaciditate permanentă

Nămol

DETERMINAREA pH-ULUI ACIDITĂŢII ALCALINITĂŢIIŞI DURITĂŢII APELOR INDUSTRIALE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite uneori deosebit de restracircnse

După utilizări apele industriale se icircmpart icircn următoarele categorii

Ape de răcire - sunt folosite la răcirea unor aparate utilaje sau produse Aceste ape trebuie să fie lipsite de suspensii de orice fel lipsită de microorganisme stabilă la depuneri şi să nu prezinte pericol de coroziune

Apă tehnologică - este utilizată direct icircn procesul tehnologic pentru obţinerea diverselor produse şi nu impune condiţii prea severe de puritate decacirct icircn unele situaţii speciale

Apă de spălare - este folosită la spălarea utilajelor a diferitelor piese sau produse Trebuie să fie lipsită de suspensii de compuşi agresivi de uleiuri sau substanţe grase

Apa de alimentare a cazanelor de abur - este apa folosită pentru obţinerea aburului şi impune icircn funcţie de temperatură şi presiunea de lucru a cazanului condiţii din ce icircn ce mai severe de lucru Aceste ape trebuie să fie lipsite de suspensii de duritate de acizi liberi oxigen bioxid de carbon grăsimi şi uleiuri sulfaţi silicaţi etc

15

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Principalele proprietăţi ale apelor industriale pH aciditate alcalinitate

Icircn general alcalinitatea respectiv aciditatea unei soluţii apoase se exprimă prin concentraţia ionilor de hidrogen Icircn apele naturale valoarea pH-ului determină icircn mare măsură procesele biologice şi chimice şi condiţionează tratamentele aplicate apei şi caracterul coroziv al acestora Pentru desfăşurarea normală a proceselor biochimice este necesar un domeniu restracircns de pH cuprins icircntre 65 şi 85 Eficienţa unor operaţii de tratare este icircn funcţie directă de pH (coagulare deferizare demanganizare Apele cu un pH scăzut au o puternică acţiunecorozivă iar cele alcaline spumează intens O apă chimic pură este neutră Icircn apele naturale pH-ul este influenţat de compuşii existenţi Dintre aceştia un rol important il au sistemele tampon Acidul carbonic se disociază conform reacţiei

Unde

Din această relaţie rezultă efectul tampon al unui asemenea sistem potrivit căruia pH-ul variază puţin cu diluţia dar mult cu schimbarea acestui raport Icircn apele reziduale valoarea pH-ului depinde icircnsă şi de conţinutul de CO2 liber Cea mai mare parte a CO2 existent icircn apă este dizolvat fizic Icircntre concentraţia CO2 liber (CO2 aq) şi acidul carbonic există un raport constant Ca urmare variaţia pH-ului se poate exprima prin relaţia

Unde

şi

Aciditatea apelor naturale se datoreşte de obicei CO2-ului liber mai rar acizilor organici şi minerali sau sărurilor acizilor tari cu baze slabe Dintre acizii organici mai frecvent sunt prezenţi acizii humici şi uneori acidul acetic Acizii minerali apar doar accidental Aciditatea datorată acizilor organici şi minerali se numeşte aciditate reală şi se determină icircn prezenţametiloranjului (pH=44) Aciditatea totală include şi aciditatea datorată prezenţei CO2 liber şi se determină icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82) Alcalinitatea totală a apelor naturale se datoreşte bazelor libere ionilor şi se determină icircn prezenţa metiloranjului (pH=44) Practic toată alcalinitatea este dată de bicarbonaţii de calciu şi de magneziu Hidroxidul de sodiu este prezent icircn ape reziduale puternic bazice Alcalinitatea permanentă este dată de bazele libere şi de carbonaţii alcalini şi se determină icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82)

Duritatea

Duritatea este propietatea conferită de către totalitatea sărurilor solubile de calciu şi magneziu Icircn funcţie de anionii implicaţi se deosebesc

16

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Duritate temporară (dt) dată de suma bicarbonaţilor de calciu şi de magneziu La icircncălzire dt se elimină avacircnd loc reacţiile

Duritatea permanentă (dp) formată din celelalte sărurisolvite de calciu şi de magneziu (sulfaţi cloruri etc)

Duritatea totală (dT) este suma celor două durităţi

Duritatea se exprimă icircn grade de duritate Gradul de duritate reprezintă icircn Romacircnia duritatea echivalentă a 10 mg CaOdm3 (fiind identic cu gradul german)

Icircn funcţie de duritatea lor apele naturale se pot clasifica icircn Foarte moi dT=0-4 grade Moi dT=4-8 grade Slab dure dT=8-12 grade Mijlocii dure dT=12-18 grade Dure dT=18-30 grade Foarte dure dT=peste 30 grade

Apa dură provoacă greutăţi mari icircn folosinţele industriale ca de exemplu depunerea de cruste icircn cazul cazanelor de abur icircn spălătorii măresc cantităţile de agenţi de spălare deoarece formează săpunuri insolubile

Calciu ăi magneziu

Datorită unor caracteristici biochimice şi fiziologice distincte este util să se cunoască concentraţia ionilor de Ca2+ şi Mg2+ separat Astfel magneziul se găseşte icircn apă sub formă de sulfaţi care icircn concentraţie mare imprimă apei un gust dezagreabil şi un efect laxativ De asemena magneziul mai poate fi prezent icircn apă sub formă de cloruri şi bicarbonaţi

Calciu este prezent icircn toate apele sub formă de bicarbonaţi sulfaţi sau cloruri Excesul de calciu imprimă apei un gust sălciu fiind incriminat icircn favorizarea calculozei renale lipsa de calciu pare a juca un rol icircn producerea unor tulburări funcţionale ale cordului (aritmii) pacircnă la infarctul de miocard

Aparatură şi materiale necesare

Biurete Amestec indicatori pentru determinarea pH-ului scară de etalonare pH-metru soluţii

tampon pentru diferite valori de pH Vase conice HCl 01n NaOH 01n complexon III 001 Indicatori negru de eriocrom T murexid metiloranj fenolftaleină

Mod de lucruDeterminarea pH-ului apeiMetoda colorimetrică folosind scara de comparare

17

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 10 ml apă de analizat şi se introduc intr-o eprubetă peste care se adaugă 06 ml din amestecul de indicatori Se agită şi coloraţia obţinută se compară cu scara de etalonare Amestecul de indicatori este format din roşu de metil şi albastru de brom-timol

Metoda electrochimică cu electrod de sticlă

Diferenţa de potenţial existentă icircntre un electrod de sticlă şi un electrod de referinţă introduşi icircn proba de apă de analizat variază lliniar cu pH-ul probei

Icircnainte de efctuarea detrminării este necesară echilibrarea aparatului după instrucţiunile de utilizare Etalonarea (echilibrarea) aparatului se efectuează folosind soluţiile tampon cu pH cunoscut şi se corectează cu ajutorul butonului de corectare a abaterii Pentru aceasta se pune icircntr-un pahar Berzelius soluţie tampon icircn care apoi se imersează electrozii După efectuarea reglării aparatului se spală electrozii cu apă distilată şi apoi se clătesc cu apă de analizat Se introduc electrozii icircn apa de analizat şi se citeşte pH-ul direct pe indicatorul de la aparat Se efectuează mai multe determinări şi se face apoi media rezultatelor

Metoda colorimetrică prezintă unele inconveniente cum ar fi Nu se poate folosi pentru apele tulburi sau colorate Apele cu salinitate crescută pot modifica tenta indicatorului Clorul rezidual poate afecta culoarea indicatorului

Metoda electrochimică este mai precisă şi poate fi utilizată şi pentru apele tulburi sau colorate

Determinarea alcalinităţii

Alcalinitatea permanentă (p) se determină prin titrarea cu HCl 01n icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82) cacircnd au loc reacţiile

Pentru efectuarea probei se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un vas conic peste care se adaugă 2 picături de fenolftaleină Dacă nu apare coloraţia roz alcalinitatea permanentă este zero Icircn cazul apariţiei coloraţiei roz proba se titrează cu HCl 01n pacircnă la incolor Alcalinitatea permanentă se exprimă icircn ml HCl 01ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=VfIcircn care

V- ml HCl 01n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei HCl 01n

Alcalinitatea totală (m) se detrmină prin titrare cu HCl 01n icircn prezenţa metiloranjului (pH=44) cacircnd au loc pe lacircngă reacţiile

şi reacţia

18

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 2-3 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 01n pacircnă cacircnd culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu Alcalinitatea totală se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=Vf

Determinarea acidităţii

Pentru determinarea acidităţii totale se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic şi se titrează cu soluţie de NaOH 01n icircn prezenţa a 2 picături de fenolftaleină pacircnă la apariţia coloraţiei roz persistente Aciditatea totală se exprimă icircn ml NaOH ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml NaOH ndm3=VfIcircn care

V- volumul de NaOH 01n folosit la titrare f- factorul soluţiei NaOH 01n

Dacă apa are pH-ul mai mare de 45 aciditatea reală este zero Icircn caz contrar se iau 100 ml apă de analizat se adaugă 2-3 picături de metil oranj şi se titrează cu NaOH 01n pacircnă ce coloraţia galben-portocaliu virează spre galben-citriu Aciditatea reală se calculează conform relaţiei

ml NaOH ndm3=Vf

Duritatea

Ionii de calciu şi de magneziu cu proprietatea de a complexa cu sarea de sodiu a acidului etilen-diamintetraacetic Sfacircrşitul reacţiei este marcat de indicatori specifici cum ar fi negru de erioorom Pentru a determina duritatea totală se iau 100 ml apă de analizat intr-un vas conic Se adaugă 2 ml soluţie tampon pentru a obţine pH-ul 10 şi 01 g indicator erioocrom apoi se titrează cu complexom III pacircnă ce culoarea virează de la roşu ca vacircnul la albastru net

Icircn care

V- volumul de complexon III 001n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon v- volumul de apă de analizat ml

Pentru a determina duritatea temporară se foloseşte alcalinitatea totală m Dacă alcalinitatea permanentă nu este zerose va utiliza diferenţa m-p dintre volumele de HCl 01n cu care s-au efectuat ele două titrări

Unde

19

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

V- volumul de HCl 01n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei HCl 01n v- volumul de apă de analizat luat ml

Duritatea permanentă se calculează cu relaţia

dp=dT-dt

Calciu şi magneziu

Calciu se determină priin titrare cu complexon III la pH =12-13 icircn prezenţă de murexid valoarea de pH la care magneziu este precipitat sub formă de Mg(OH)2

Se iau 100 ml apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 4 ml soluţie tampon şi 01 mg murexid Se titrează cu complexon III pacircnă ce virează de la roz la violaceu

Relaţiile de calcul sunt

Icircn care

V1- volumul de complexon III folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon III v- volumul de apă de analizat luat icircn lucru ml V- volumul de complexon III folosit la determinarea dT ml

Se repetă fiecare determinare de două ori făcacircndu-se media iar rezultatele se trec icircn următorul tabel

Determinarea UM Proba 1 Proba 2 Media

pHalcalinitate totală m

aciditate totalăaciditate reală

dt

dp

dT

Ca2+

Mg2+

20

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA BIOXIDULUI DE CARBON OXIGENULUI ŞI SUBSTANŢELOR OXIDABILE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite deosebit de restracircnse

Principalele proprietăţi ale apelor industriale

Bioxidul de carbon

Bioxidul de carbon se găseşte frecvent icircn apă sub formă de carbonaţi (complet legaţi) bicarbonaţi (semilegat) şi mai rar sub formă de bioxid de carbon liber Icircntre forma liberă şi sărurile acidului carbonic se stabileşte următorul echilibru

Existenţa uneia sau alteia dintre formulele de mai sus este icircn funcţie de pH-ul apei

la pH =lt 40 CO2-ul este prezent numai sub formă de CO2 liberla pH = 84 CO2-ul există numai sub formă de bicarbonaţila pH gt=105 CO2-ul se găseşte numai sub formă de carbonaţi

Expresia constantei de echilibru pentru ecuaţia

este dată de relaţia

21

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Deoarece concentraţia apei şi a carbonatului se consideră constante şi

Relaţia devine

Din relaţia de mai sus rezultă că pentru menţinerea bicarbonaţilor icircn soluţie este necesară o anumită cantitate de bioxid de carbon liber denumit ndashbioxid de carbon aferent-- iar cantitatea de bioxid de carbon ce depăşeşte această limită reprezintă ndashbioxidul de carbon agresivmdashcapabil de a dizolva noi cantităţi de carbonaţi tercacircndu-i sub formă de bicarbonaţi solubili La scăderea cantităţii bioxid de carbon sub limita necesară menţinerii bicarbonaţilor icircn soluţie are loc precipitarea unei cantităţi corespunzătoarede carbonaţi Icircntre diferite forme de bioxid de carbon avem următoarea relaţie

Bioxidul de carbon liber nu dăunează calităţii apei potabile din contră icirci conferă un gust plăcut de prospeţime Bioxidul de carbon afresiv poate face apa nepotabilă datorită faprului că poate dizolva anumite metale toxice Icircn apa de alimentare a cazanelor CO2 liber trebuie să lipsească deoarece produce o puternică coroziune

Oxigenul

Icircn apele meteoritice şi icircn cele freatice concentraţia oxigenului dizolvat este aproape de limita de solubilitate determinată de presiunea parţială şi temperatură Apele subterane de mare adacircncime conţin foarte puţin oxigen dizolvat dtorită reacţiilor chimice Icircn apele de suprafaţă concentraţia oxigenului depinde şi de numeroasele procese fizice chimice şi biologice ale ciclului vieţii acvatice Ca urmare a proceselor de degradare aerobă poate apărea un deficit de oxigen care poate provoca dispariţia completă a vieţii aerobe Deficitul de oxigen este diferenţa dintre cantitatea de oxigen care saturează apa la presiunea şi temperatura dată şi conţinutul real Există o corelaţie directă icircntre oxigenul dizolvat şi concentraţia materiilor organice de apă Prezenţa oxigenului favorizează deferizarea şi demanganizarea apei formarea stratului de protecţie icircn reţeaua de distribuţie şi tot odată conferă gust de prospeţime apei potabile Icircn apa de alimentare a cazanelor oxigenul este nedorit fiind un factor activ de coroziune

Substanţe organice

Conţinutul de substanţe organice defineşte gradul de impurificare organică care se poate exprima icircn diferite moduri Oxidabilitatea chimică sau consumul chimic de oxigen (CCO) reprezintă cantitatea de oxigen echivalentă cu consumul de oxidant (KMnO4 K2Cr2O7) format la mineralizarea substanţelor organice dintr-un dm3 de apă Metoda este uzual folosită dar prezintă inconvenientul că nu indică icircntreg conţinutul de materii organice ci doar pe cele oxidabile icircn condiţiile determinării tot odată fiind afectată de erori datorită prezenţei substanţelor anorganice uşor oxidabile

Consumul biochimic de oxigen CBO5 reprezintă cantitatea de oxige necesară pentru mineralizarea biochimică a substanţelororganice dintr-un dm3 de apă la temperatura de 20o C

Partea experimentală

22

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Determinarea bioxidului de carbon din apă

Determinarea bioxidului de carbon liber

Aparatură şi materiale necesare

Vase Erlenmeyer Biurete Soluţie HCl 005n Soluţie NaOH 005n Fenolftaleină Tartrat de sodiu şi de potasiu 50 Carbonat de calciu Amestec alcalin de iodură şi azidă Amidon soluţie 05 Acid sulfuric 1 3 Tiosulfat de sodiu 0025n Sulfat manganos 50 Sticle cu dop ermetic Soluţie KMnO4 001n Soluţie H2C2O4 001n

Mod de lucru

Metoda se bazează pe transformarea bioxidului de carbon liber din apă icircn bicarbonat folosind o soluţie de hidroxid de sodiu şi apoi titrarea excesului de hidroxid cu acid clorhidric icircn prezenţă de fenolftaleină

Detreminarea orientativă- se iau cacircţiva ml de apă de analizat şi se introduc icircntr-o capsulă de porţelan apoi se adaugă două picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz nu este prezent CO2 liber Icircn cazul cacircnd nu apare coloraţia roz se procedează astfel icircntr-un pahar Erlenmeyer se introduc 200 ml apă e analizat peste care se mai adaugă 10 ml soluţie de NaOH 005n 2 ml tartrat de sodiu şi potasiu şi două picături de fenolftaleină Icircn cazul icircn care nu a aparut o coloraţie roz se vor mai adăuga icircncă 10 ml NaOH 005n Volumul de soluţie de NaOH se va măsura cu precizie Soluţia rezultată se va titra cu HCl 005 pacircnă la decolorare Conţinutul de CO2 liber se va calcula cu relaţia

Unde

V ndashml NaOH 005n adăugaţi f ndash factorul soluţiei de NaOH 005nV`- ml soluţie HCl 005n folosiţi la titrare f `- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon total legat

23

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Metoda se bazează pe neutralizarea carbonaţilorprezenţi icircn apă prin titrare cu un acid mineral icircn prezenţa fenolftaleinei

Icircntr-un flacon Erlenmeyer se introduc 100 ml apă de analizat două picături de fenolftaleină ş se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea roşie virează icircn roz slab Conţinutul de CO2 legat se calculează cu relaţia

Unde

V- ml HCl 005n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon semilegat

Metoda se bazează pe neutralizarea bicarbonaţilor din apă cu un acid mineral icircn prezenţa metiloranjului ca indicator Se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un flacon Erlenmeyer peste care se adaugă 2 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Aplicacircd corecţia pentru CO2 legat avem

Unde

V`- ml HCl 005n folosiţi la titrareV ndash ml HCl 005n folosiţi la determinarea CO2 legat f- factorul soluţiei HCl 005n

Deteminarea bioxidului de carbon agresiv

Bioxidul de carbon agresiv are proprietatea de a transforma carbonatul de calciu icircn bicarbonat care se determină prin titrare cu acid clorhidric

Se iau doua flacoane Erlenmeyer cu dop rodat şi se introduce icircn fiecare aceeaş cantitate de apă de analizat Icircntr-unul din vase se introduc 3-5 g CaCO3 pro analiză fin pulverizat şi se agită după care se lasă icircn repaus minimum 24 ore agitacircnd din cacircnd icircn cacircnd

Din ambele flacoane se iau din lichidul supernatant cacircte 100 ml şi se introduc icircn alte două flacoane Se titrează fiecare probă cu HCl 005n icircn prezenţa a două picături de metiloranj pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Unde

V- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei icircn care s-a adăugat carbonat de calciu

24

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Vl- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei fără carbonat de calciu f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea oxigenului

Oxigenul dizolvat icircn apă oxidează hidroxidul manganos care icircn mediu acid scoate iodul din iodura de potasiu icircn cantitate echivalentă cu oxigenul dizolvat icircn apă şi se titrează cu tiosulfat de sodiu

Apa se recoltează icircn sticle icircnchise cu grijă ca să nu se aereze icircn timpul manipulărilor Sticla se umple complet se introduc 2 ml soluţie de sulfat manganos şi 2 ml amestec alcalin de iodură-azidă Se pune dopul şi se agită conţinutul flaconului Icircn prezenţa oxigenului se formează un precipitat brun-roşcat iar icircn absenţa acestuia precipitatul rămacircne alb După depunerea completă a precipitatului se elimină cu atenţie cca 10 ml din lichidul supernatant şi se adaugă 5 ml H2SO4 1 3

Se pune dopul şi se amestecă bine picircnă ce precipitatu se dizolvă complet Se transversează conţinutul cantitativ icircntr-un flacon Erlenmeyer şi se titrează cu tiosulfat 0025n pacircnă se obţine o coloraţie galbenă apoi se adaugă 1 ml amidon şi se continuă titrarea pacircnă la decolorarea completă a culorii albastre a amidonului

Unde

V- ml soluţie de tiosulfat folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de tiosulfat de sodiu 0025nVl- cantitatea de apă de analizat recoltată ml

Determinarea substanţelor oxidabile din apă (metoda cu permanganat)

Permanganatul de potasiu oxidează substanţele organice din apă icircn mediu acid şi la cald iar permanganatul rămas icircn exces se determină cu acid oxalic

Se introduc 100 ml apă de analizat icircntr-un flacon Erlenmeyer pregătit icircn prealabil fără urme de substanţe organice peste care se adaugă 5 ml H2SO4 13 şi 10 ml permanganat de potasiu exact măsurat Se fierbe pe sită exact 10 min din momentul cacircnd icircncepe fierberea Se icircndepărtează vasul de pe sită şi se adaugă icircn soluţia fierbinte 10 ml acid oxalic exact măsurat Soluţia decolorată se titrează cu permanganat de potasiu pacircnă la apariţia unei coloraţii slab rozpersistente

25

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn care

V- ml KMnO4 001n adăugaţi iniţial icircn probăVl- ml KMnO4 001n folosiţi la titrarea probei fl- factorul soluţiei de KMnO4 001nV2-ml H2C2O4 001n adăugaţi icircn probă pentru decolorare f2-factorul soluţiei de apă de analizat luată icircn lucru ml

Pentru fiecare probă se fac cacircte două determinăriRezultatele obţinute se vor trece icircn următorul tabel

Parametru de analizat UM Proba 1 Proba 2 Media CO2 totalCO2 legatCO2 semilegatCO2 agresivO2

oxidabilitatea

26

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA TENDINŢEI DE AUTOIcircNCĂLZIRE A CĂRBUNILOR

Consideraţii teoretice

Industria extractivă se caracterizează prin condiţii specifice de lucru condiţii impuse atacirct de particularităţile naturale cacirct şi de caracterul procesului de producţie Aceste necesită o serie de măsuri speciale care să nu ducă la periclitarea vieţii lucrătorilor prin accidente sau icircmbolnăviri de factură profesională

Asupra modului icircn care se produce autoaprinderea cărbunilor s-au emis mai multe ipoteze care pot fi icircnglobate icircn următoarele teorii

Teoria oxidării piritei Teoria oxidării cărbunelui considerată icircn prezent cea mai importantă Teoria fenolică Teoria bacteriană

Cărbunii icircn contact cu atmosfera vor absorbi oxigen fapt care poate duce prin oxidare la aprinderea autmată a lor

Pentru a preveni apariţia focurilor endogene este necesar să se determine tendinţa de autoicircncălzire a cărbunilor icircn scopul clasificării straturilor din acest punct de vedere

Cercetătorii polonezi făcacircnd mai multe icircncercări cu probe de cărbune din diferite mine au demonstrat că reprezentarea grafică a modului icircn care decurge reacţia sistemului (perhidro-cărbune) are alură diferenţială pentru cărbunii cu tendinţă de autoicircncăzire şi pentru cei fără tendinţă de autoicircncălzire

Partea experimentală

Materiale necesare

Probe de cărbune de granulaţii specificate icircn referat Termometru Eprubete Apă distilată Perhidrol 20

Modul de lucru

Se cacircntăresc 3 g cărbune de granulaii diferite -0250 -0315 -04 şi +05 mm care se amestecă cu 2 cm3 de apă distilată după care se notează temperatura iniţială

Peste cărbunele astfel amestecat se toarnă 9 cm3 perhidrol 20 Se citeşte temperatura icircn fiecare minut pacircnă la atingerea temperaturii de 50oC După depăşirea temperaturii de 50oC se notează timpul corespunzător creşterii temperaturii din 10 icircn 10 grade iar rezultatele se trec icircntr-un tabel de forma tabelului de mai jos

Tipul cărbunelui Granulaţia(mm)

Temperatura(oC)

Timpul(minute)

Observaţii

27

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

12345

Cu datele obţinute se constituie diagrama de variaţie a temperaturii icircn funcşie de timp care este caracteristică fiecărui strat de cărbune icircn parte

Se execută cel puţin două determinări cu acelaş fel de cărbune iar dacă rezultatele diferă cu mai mult de 10 se efectuează o nouă determinare

Ca măsură a gradului de pregătire a cărbunelui pentru autoicircncălzire se admite viteza medie de creştere a temperaturii (Vr) la timpul (t) icircn care s-a obţinut temperatura maximă

(oCmin)

Aceste date obţinute vor trece icircn tabelul următor

Tipul cărbunelui Tipul de reacţie tr(min)

Temperatura (oC) Vr

(oCmin)

Iniţială Maximă

Variaţia de

temperatură12345

Se compară curbele obţinute cu curbele din literatură şi se trag concluzii asupra tendinţei de autoicircncălzire a cărbunilor

28

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ DEPLASAREA ECHILIBRULUICHIMIC ŞI VITEZA DE REACŢIE

Consideraţii teoretice

Legea acţiunii maselor

Pentru reacţia aA +bB cC + dD la echilibrul celor două viteze de reacţie sunt egale

v1 = k1 [A]a [B]b

v2 = k2 [C]c [D]d v1= v2 = = Ke

= (c + d) ndash (a + b) ndash variaţia numărului de moli

Kp = Kc (RT)∆n = Kk (p)∆n

Relaţia Kc = reprezintă legea acţiunii maselor

Guldeberg şi Waage au stability că raportul dintre produsul concentraţiilor produşilor de reacţie la puteri egale cu coeficienţii lor stoechimetrici şi produsul concentraţiilor reactanţilor la puteri numeric egale cu coeficienţii lor stoechiometrici este constantă numită constantă de echilibru Kc

Deplasarea echilibrului chimic se face icircn conformitate cu principiul lui Le Chacirctelier Conform acestui principiu dacă un system aflat ăn echilibru chimic suferă o constacircngere echilibrul se deplasează icircn sensul diminuării constracircngerii

Factorii care influenţează deplasarea echilibrului chimic sunt temperature presiunea şi concentraţia

Influenţa temperaturii

Creşterea temperaturii unui sistem icircn echilibru (la p = constant) favorizează reacţia ce consumă caldură (endotermă) şi defavorizează reacţia ce se produce cu degajare de căldură (exotermă) Reacţiile reversibiledacă sunt endoterme icircntr-un senssunt exoterme icircn sensul invers

Ex 2 CO + O2 2 CO2

Influenţa presiunii

Este caracteristică reacţiilor de echilibru icircn faza gazoasă care se produc cu variaţie de volum Creşterea presiunii (la t0 C = constant) determină deplasarea echilibrului icircn sensul concentraţiei de volum echivalent cu micşorarea numărului de moli

29

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Ex N2 + 3 H2 2 NH3

Influenţa concentraţiei

Modificarea concentraţiei unuia din componenţii amestecului de reacţieva determina desfăşurarea reacţiei chimice icircn sensul care se consumă substanţa adăugată

Icircn lucrarea de faţă se va urmării deplasarea echilibrului chimic icircn funcţie de concentraţie Se va studia icircn mediu omogen lichidul reacţia dintre FeCl3 (clorură ferică) şi NH4SCH (sulfocianură de amoniu) cu formarea de Fe(SCN)3 (sulfocianură ferică) şi NH4Cl (clorură de amoniu)

FeCl3 + 3NH4SCN Fe(SCN)3+ 3NH4CL

Kc=

Calitativ se va observa deplasarea echilibrului chimic prin compararea culorilor diferitelor probe icircn care sa variat pe racircnd concentraţia uneia din substanţele iniţiale sau finale Culoarea FeCl3 icircn soluţie este galben-roşcată a Fe(SCN)3 este roşu intens iar NH4SCN şi NH4Cl sunt incolore

Materiale necesare

Pahar Berzelius Eprubete Soluţii de FeCl3 şi NH4SCN icircn sticlă picurătoare NH4Cl Spatulă Pipetă

Modul de lucru

Icircn paharul Berzelius se pun circa 100 ml apă şi se adaugă 10-11 picături de soluţie FeCl3 şi 10-12 picături NH4SCN Din soluţia obţinută se toarnă volume egale icircn 4 eprubete astfel

Icircn eprubeta 1 se adaugă 4-5 picături de soluţie FeCl3

Icircn eprubeta 2 se adaugă 4-5 picături de sol NH4SCN Icircn eprubeta 3 se pune un vacircrf de spatulă de NH4Cl şi se agită pacircnă la dizolvare Eprubeta 4 serveşte drept etalon de culoare

Se compară culorile obţinute cu culoarea soluţiei din eprubeta etalon şi schimbările de culoare se explică icircn funcţie de modul icircn care s-a produs deplasarea echilibrului chimic

Să se tragă concluziile pentru sensul icircn care s-a deplasat echilibrul chimic icircn cele 3 eprubete

Factorii care influenţează viteza de reacţieConsideraţii teoretice

30

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cursul unei reacţii chimice cantităţile de reactanţi descresc continuu iar cantităţile de produşi cresc continuu

Se numeşte viteza de reacţie - variaţia concentraţiei reactanţilor sau produşilor de reacţie icircn unitatea de timp

v = - CR ndash concentraţia reactanţilor

v = + CP ndash concentraţia produşilor de reacţie

Principalii factori care influenţează viteza de reacţie sunt temperatura concentraţia suprafaţa de contact adaosul unor substanţe care măresc viteza de reacţie (catalizatori) sau pentru a o micşora (inhibitori) Urmărind desfăşurarea icircn timp a reacţiilor chimice CINETICA CHIMICĂ studiază viteza de reacţie influenţa diferiţilor factori asupra vitezei precum şi totalitatea proceselor elementare ce intervin icircn timpul transformaărilor chimice deci elucidarea mecanismului de reacţie

Icircn lucrarea de faţă se va urmării cum influenţează viteza de reacţie concentraţia şi temperatura

Influenţa concentraţiei

Studiile experimentale referitoare la influenţa concentraţiei asupra vitezei de reacţie au dus la determinarea ecuaţiei de viteză

v = kn [A]na [B]nb

pentru o reacţie de forma aA + bB produşikn ndash constantă de vitezăna şi nb ndash ordinele parţiale de reacţie (pentru reacţii mai simple)na = a şi nb = bm = na + nb ndash ordinul global de reacţie

Pentru cazul general se poate scrie

- = kn cn

Influenţa temperaturii

Este exprimată de relaţia lui Arrhenius

k = A

undeA ndash factor preexponenţial cu aceleaşi dimensiuni ca şi kEa ndash energie de acţionareR ndash 8314 JmolK

Din forma logaritmică a expresiei relaţiei lui Arrhenius

31

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

1n k = 1n A -

Se poate determina grafic 1n k = f( ) valoarea lui Ea = tgβ R sau analitic utilizacircnd valorile lui k la

două temperaturi diferite

Ea =

Materiale necesare

Soluţie Na2S2O3 (tiosulfat de sodiu) Soluţie H2SO4 Eprubete Termometru Pehar Berzelius Trepied Sită azbest Bec de gaz Pipetă

Modul de lucru

Studiul variaţiei vitezei de reacţie icircn funcţie de concentraţie se poate face prin exemplul reacţiei dintre tiosulfatul de sodiu şi acidul sulfuric

Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 = H2S2O3 (acid tiosulfuric)

Acidul tiosulfuric este instabil şi se descompune astfel

H2S2O3 rarr S + H2SO3 (acid sulfuros)

Pentru executarea experienţei trebuie să preparăm 4 soluţii de concentraţii diferite de tiosulfat de sodiu Icircn prima eprubetă turnăm 12 cm3 din soluţia iniţială de Na2S2O3 icircn a doua 9 cm3 soluţie iniţială şi 3 cm3 apă iar icircn a treia 6 cm3 Na2S2O3 şi 6 cm3 apă şi icircn ultima 3 cm3 soluţie iniţială şi 9 cm3 apă

Adăugăm 3 cm3 soluţie H2SO4 peste prima eprubetă şi agităm puternic Cu ajutorul unui ceas cronometrăm timpul pacircnă ce soluţia devine opalescentă Se procedează la fel şi cu celelalte eprubete Se notează timpii Din valorile timpilor se va deduce cum variază viteza de reacţie icircn funcţie de concentraţie

Pentru influenţa temperaturii asupra vitezei de reacţie se va utiliza tot exemplul anterior Pentru temperatura camerei se vor folosii valorile timpilor obţinuţi la exemplul anterior Se repetă experienţele dar de data aceasta icircnainte de a turna acidul sulfuric peste soluţia de Na2S2O3 se vor icircncălzii atăt soluţia de Na2S2O3 cacirct şi soluţia de acid sulfuric icircn eprubete separate introducacircndu-le icircntr-un pahar Berzelius cu apă

Paharul cu apă şi cu perechile de eprubete vor fi icircncălzite la temperaturile de 25o şi 35o C După atingerea temperaturilor respective soluţiile se amestecă turnacircnd acidul sulfuric peste tiosulfatul de sodiu Se agită şi se cronometrează timpul necesar apariţiei opalescenţei

Din valorile timpilor obţinuţi se va concluziona cum variaz viteza de reacţie cu temperaturaRezultatele obţinute se vor trece sub formă de tabel

32

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Factorul care influenţează viteza de

reacţieTimpul 1 Timpul 2 Timpul 3 Timpul 4

Concentraţia

Temperatura

C1

C2

C3

C4

DETEMINAREA TENSIUNII ELECTROMOTOARE A PILELOR ELECTRICE

33

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Consideraţii teoretice

Pila galvanică sau elementul galvanic este un dispozitiv in care pentru obţinerea energiei electrice se produce o reacţie de oxido-reducere

Cea mai simplă pilă galvanică este alcătuită din doi electrozi respectiv din doi conductori metalici introduşi icircn soluţii de electrolit Electrozii sunt uniţi icircn circuit exterior printr-un conductor electronic iar soluţiile de electrolit sunt separate printr-o diafragmă poroasă sau printr-o punte electrolitică

Icircn pilele galvanice la anod se produce o reacţie de oxidare iar la catod are loc o reacţie de reducere

Variaţia energiei libere ∆G a reacţiei de oxido-reducere dintr-o pilă galvanică reversibilă este egală cu lucrul electric maxim efectuat de pilă

Lucrul electric maxim reprezintă produsul dintre cantitatea de electricitate ce trece prin pila galvanică (zF) şi tensiunea electromotoare E a pilei galvanice (tem)

∆G=-z F E

Tensiunea electromotoare a unei pile galvanice este dată de suma algebrică a potenţialelor de electroni

E=ε+ + ε-

Undeε+ -este potenţial de electrod al actoduluiε- -este potenţia de electrod al anodului

Ţinacircnd seama de expresia matematică a potenţialului de electrică

ε = εo +

relaţia E=ε+ + ε- devine

E=

Unde şi -sunt potenţialele standard ale catodului şi anodului

R ndashconstanta universală a gazelor (83166 Jmolgrad sau 198 calmolgrad)T ndashtemperatura absolută icircn grade KelvinF ndashnumărul lui Faraday (96500 C)a+ a- -activitatea ionilor reduşi şi respectiv oxidaţi

Ecuaţia E= arată relaţia dintre tensiunea electromotoare potenţialul de

electrod şi activităţile ionilor de metal din soluţiile de electrolitIcircn această lucrare se va urmări dependenţa tem a pilei Daniell de concentrţia soluţiilor de

electrolit dependenţa redată de ecuaţia E=

Pila Daniell se compune dintr-o bară de zinc cufundată icircntr-o soluţie de ZnSO4 şi o bară de cupru introdusă icircntr-o soluţie de CuSO4 şi are ca punte electrolitică o soluţie de KCl saturată

34

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Această pilă se reprezintă prin lanţul electrochimic (-) ZnZnSO4 CuSO4Cu (+) Icircn pila Daniell la electrozi au loc următoarele reacţii de oxido-reducere

Anod(-) Znrarr Zn2+ + 2e-

Catod(+) Cu2+ + 2e-rarr Cu

Ecuaţia reacţiei totale care generează curent electric icircn pila Daniell este

Zn+Cu2+harrZn2++Cu

Tensiunea electromotoare a pilei Daniell se deduce din relaţia de mai sus

E=

Pentru a urmări dependenţa tensiunii electromotoare de concentraţiile soluţiilor de electrolit se alcătuiesc elemente Daniell folosind soluţii de CuSO4 şi ZnSO4 de concentraţii diferite Valorile obţinute experimental se compară cu cele calculate cu ajutorul ecuaţiei de mai sus

Partea experimentalăMateriale şi aparatură necesară

Pilă galvanică Daniell Voltmetru electronic sau montaj de opoziţie (Poggehdorff) Electrozi de Cu şi Zn Pahar Berzelius Pipete de 10 ml Balon cotat de 100 ml Soluţii de ZnSO4 şi CuSO4 de concentraţii diferite Soluţie saturată KCl Element Weston

Mod de lucru

Pentru determinarea tem se poate folosi montajul cu voltmetru electronic sau montajul de opoziţie

35

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 15: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Rezultatele obţinute se trec icircn tabelul de mai jos

Apa de analizat Tipul determinării UM Valoarea Alimentarea staţiei

epurareSuspensii totale

Evacuare emisar turbiditatepHalcalinitate totalăalcalinitate permanentăaciditate totalăaciditate permanentă

Nămol

DETERMINAREA pH-ULUI ACIDITĂŢII ALCALINITĂŢIIŞI DURITĂŢII APELOR INDUSTRIALE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite uneori deosebit de restracircnse

După utilizări apele industriale se icircmpart icircn următoarele categorii

Ape de răcire - sunt folosite la răcirea unor aparate utilaje sau produse Aceste ape trebuie să fie lipsite de suspensii de orice fel lipsită de microorganisme stabilă la depuneri şi să nu prezinte pericol de coroziune

Apă tehnologică - este utilizată direct icircn procesul tehnologic pentru obţinerea diverselor produse şi nu impune condiţii prea severe de puritate decacirct icircn unele situaţii speciale

Apă de spălare - este folosită la spălarea utilajelor a diferitelor piese sau produse Trebuie să fie lipsită de suspensii de compuşi agresivi de uleiuri sau substanţe grase

Apa de alimentare a cazanelor de abur - este apa folosită pentru obţinerea aburului şi impune icircn funcţie de temperatură şi presiunea de lucru a cazanului condiţii din ce icircn ce mai severe de lucru Aceste ape trebuie să fie lipsite de suspensii de duritate de acizi liberi oxigen bioxid de carbon grăsimi şi uleiuri sulfaţi silicaţi etc

15

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Principalele proprietăţi ale apelor industriale pH aciditate alcalinitate

Icircn general alcalinitatea respectiv aciditatea unei soluţii apoase se exprimă prin concentraţia ionilor de hidrogen Icircn apele naturale valoarea pH-ului determină icircn mare măsură procesele biologice şi chimice şi condiţionează tratamentele aplicate apei şi caracterul coroziv al acestora Pentru desfăşurarea normală a proceselor biochimice este necesar un domeniu restracircns de pH cuprins icircntre 65 şi 85 Eficienţa unor operaţii de tratare este icircn funcţie directă de pH (coagulare deferizare demanganizare Apele cu un pH scăzut au o puternică acţiunecorozivă iar cele alcaline spumează intens O apă chimic pură este neutră Icircn apele naturale pH-ul este influenţat de compuşii existenţi Dintre aceştia un rol important il au sistemele tampon Acidul carbonic se disociază conform reacţiei

Unde

Din această relaţie rezultă efectul tampon al unui asemenea sistem potrivit căruia pH-ul variază puţin cu diluţia dar mult cu schimbarea acestui raport Icircn apele reziduale valoarea pH-ului depinde icircnsă şi de conţinutul de CO2 liber Cea mai mare parte a CO2 existent icircn apă este dizolvat fizic Icircntre concentraţia CO2 liber (CO2 aq) şi acidul carbonic există un raport constant Ca urmare variaţia pH-ului se poate exprima prin relaţia

Unde

şi

Aciditatea apelor naturale se datoreşte de obicei CO2-ului liber mai rar acizilor organici şi minerali sau sărurilor acizilor tari cu baze slabe Dintre acizii organici mai frecvent sunt prezenţi acizii humici şi uneori acidul acetic Acizii minerali apar doar accidental Aciditatea datorată acizilor organici şi minerali se numeşte aciditate reală şi se determină icircn prezenţametiloranjului (pH=44) Aciditatea totală include şi aciditatea datorată prezenţei CO2 liber şi se determină icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82) Alcalinitatea totală a apelor naturale se datoreşte bazelor libere ionilor şi se determină icircn prezenţa metiloranjului (pH=44) Practic toată alcalinitatea este dată de bicarbonaţii de calciu şi de magneziu Hidroxidul de sodiu este prezent icircn ape reziduale puternic bazice Alcalinitatea permanentă este dată de bazele libere şi de carbonaţii alcalini şi se determină icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82)

Duritatea

Duritatea este propietatea conferită de către totalitatea sărurilor solubile de calciu şi magneziu Icircn funcţie de anionii implicaţi se deosebesc

16

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Duritate temporară (dt) dată de suma bicarbonaţilor de calciu şi de magneziu La icircncălzire dt se elimină avacircnd loc reacţiile

Duritatea permanentă (dp) formată din celelalte sărurisolvite de calciu şi de magneziu (sulfaţi cloruri etc)

Duritatea totală (dT) este suma celor două durităţi

Duritatea se exprimă icircn grade de duritate Gradul de duritate reprezintă icircn Romacircnia duritatea echivalentă a 10 mg CaOdm3 (fiind identic cu gradul german)

Icircn funcţie de duritatea lor apele naturale se pot clasifica icircn Foarte moi dT=0-4 grade Moi dT=4-8 grade Slab dure dT=8-12 grade Mijlocii dure dT=12-18 grade Dure dT=18-30 grade Foarte dure dT=peste 30 grade

Apa dură provoacă greutăţi mari icircn folosinţele industriale ca de exemplu depunerea de cruste icircn cazul cazanelor de abur icircn spălătorii măresc cantităţile de agenţi de spălare deoarece formează săpunuri insolubile

Calciu ăi magneziu

Datorită unor caracteristici biochimice şi fiziologice distincte este util să se cunoască concentraţia ionilor de Ca2+ şi Mg2+ separat Astfel magneziul se găseşte icircn apă sub formă de sulfaţi care icircn concentraţie mare imprimă apei un gust dezagreabil şi un efect laxativ De asemena magneziul mai poate fi prezent icircn apă sub formă de cloruri şi bicarbonaţi

Calciu este prezent icircn toate apele sub formă de bicarbonaţi sulfaţi sau cloruri Excesul de calciu imprimă apei un gust sălciu fiind incriminat icircn favorizarea calculozei renale lipsa de calciu pare a juca un rol icircn producerea unor tulburări funcţionale ale cordului (aritmii) pacircnă la infarctul de miocard

Aparatură şi materiale necesare

Biurete Amestec indicatori pentru determinarea pH-ului scară de etalonare pH-metru soluţii

tampon pentru diferite valori de pH Vase conice HCl 01n NaOH 01n complexon III 001 Indicatori negru de eriocrom T murexid metiloranj fenolftaleină

Mod de lucruDeterminarea pH-ului apeiMetoda colorimetrică folosind scara de comparare

17

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 10 ml apă de analizat şi se introduc intr-o eprubetă peste care se adaugă 06 ml din amestecul de indicatori Se agită şi coloraţia obţinută se compară cu scara de etalonare Amestecul de indicatori este format din roşu de metil şi albastru de brom-timol

Metoda electrochimică cu electrod de sticlă

Diferenţa de potenţial existentă icircntre un electrod de sticlă şi un electrod de referinţă introduşi icircn proba de apă de analizat variază lliniar cu pH-ul probei

Icircnainte de efctuarea detrminării este necesară echilibrarea aparatului după instrucţiunile de utilizare Etalonarea (echilibrarea) aparatului se efectuează folosind soluţiile tampon cu pH cunoscut şi se corectează cu ajutorul butonului de corectare a abaterii Pentru aceasta se pune icircntr-un pahar Berzelius soluţie tampon icircn care apoi se imersează electrozii După efectuarea reglării aparatului se spală electrozii cu apă distilată şi apoi se clătesc cu apă de analizat Se introduc electrozii icircn apa de analizat şi se citeşte pH-ul direct pe indicatorul de la aparat Se efectuează mai multe determinări şi se face apoi media rezultatelor

Metoda colorimetrică prezintă unele inconveniente cum ar fi Nu se poate folosi pentru apele tulburi sau colorate Apele cu salinitate crescută pot modifica tenta indicatorului Clorul rezidual poate afecta culoarea indicatorului

Metoda electrochimică este mai precisă şi poate fi utilizată şi pentru apele tulburi sau colorate

Determinarea alcalinităţii

Alcalinitatea permanentă (p) se determină prin titrarea cu HCl 01n icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82) cacircnd au loc reacţiile

Pentru efectuarea probei se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un vas conic peste care se adaugă 2 picături de fenolftaleină Dacă nu apare coloraţia roz alcalinitatea permanentă este zero Icircn cazul apariţiei coloraţiei roz proba se titrează cu HCl 01n pacircnă la incolor Alcalinitatea permanentă se exprimă icircn ml HCl 01ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=VfIcircn care

V- ml HCl 01n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei HCl 01n

Alcalinitatea totală (m) se detrmină prin titrare cu HCl 01n icircn prezenţa metiloranjului (pH=44) cacircnd au loc pe lacircngă reacţiile

şi reacţia

18

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 2-3 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 01n pacircnă cacircnd culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu Alcalinitatea totală se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=Vf

Determinarea acidităţii

Pentru determinarea acidităţii totale se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic şi se titrează cu soluţie de NaOH 01n icircn prezenţa a 2 picături de fenolftaleină pacircnă la apariţia coloraţiei roz persistente Aciditatea totală se exprimă icircn ml NaOH ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml NaOH ndm3=VfIcircn care

V- volumul de NaOH 01n folosit la titrare f- factorul soluţiei NaOH 01n

Dacă apa are pH-ul mai mare de 45 aciditatea reală este zero Icircn caz contrar se iau 100 ml apă de analizat se adaugă 2-3 picături de metil oranj şi se titrează cu NaOH 01n pacircnă ce coloraţia galben-portocaliu virează spre galben-citriu Aciditatea reală se calculează conform relaţiei

ml NaOH ndm3=Vf

Duritatea

Ionii de calciu şi de magneziu cu proprietatea de a complexa cu sarea de sodiu a acidului etilen-diamintetraacetic Sfacircrşitul reacţiei este marcat de indicatori specifici cum ar fi negru de erioorom Pentru a determina duritatea totală se iau 100 ml apă de analizat intr-un vas conic Se adaugă 2 ml soluţie tampon pentru a obţine pH-ul 10 şi 01 g indicator erioocrom apoi se titrează cu complexom III pacircnă ce culoarea virează de la roşu ca vacircnul la albastru net

Icircn care

V- volumul de complexon III 001n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon v- volumul de apă de analizat ml

Pentru a determina duritatea temporară se foloseşte alcalinitatea totală m Dacă alcalinitatea permanentă nu este zerose va utiliza diferenţa m-p dintre volumele de HCl 01n cu care s-au efectuat ele două titrări

Unde

19

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

V- volumul de HCl 01n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei HCl 01n v- volumul de apă de analizat luat ml

Duritatea permanentă se calculează cu relaţia

dp=dT-dt

Calciu şi magneziu

Calciu se determină priin titrare cu complexon III la pH =12-13 icircn prezenţă de murexid valoarea de pH la care magneziu este precipitat sub formă de Mg(OH)2

Se iau 100 ml apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 4 ml soluţie tampon şi 01 mg murexid Se titrează cu complexon III pacircnă ce virează de la roz la violaceu

Relaţiile de calcul sunt

Icircn care

V1- volumul de complexon III folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon III v- volumul de apă de analizat luat icircn lucru ml V- volumul de complexon III folosit la determinarea dT ml

Se repetă fiecare determinare de două ori făcacircndu-se media iar rezultatele se trec icircn următorul tabel

Determinarea UM Proba 1 Proba 2 Media

pHalcalinitate totală m

aciditate totalăaciditate reală

dt

dp

dT

Ca2+

Mg2+

20

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA BIOXIDULUI DE CARBON OXIGENULUI ŞI SUBSTANŢELOR OXIDABILE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite deosebit de restracircnse

Principalele proprietăţi ale apelor industriale

Bioxidul de carbon

Bioxidul de carbon se găseşte frecvent icircn apă sub formă de carbonaţi (complet legaţi) bicarbonaţi (semilegat) şi mai rar sub formă de bioxid de carbon liber Icircntre forma liberă şi sărurile acidului carbonic se stabileşte următorul echilibru

Existenţa uneia sau alteia dintre formulele de mai sus este icircn funcţie de pH-ul apei

la pH =lt 40 CO2-ul este prezent numai sub formă de CO2 liberla pH = 84 CO2-ul există numai sub formă de bicarbonaţila pH gt=105 CO2-ul se găseşte numai sub formă de carbonaţi

Expresia constantei de echilibru pentru ecuaţia

este dată de relaţia

21

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Deoarece concentraţia apei şi a carbonatului se consideră constante şi

Relaţia devine

Din relaţia de mai sus rezultă că pentru menţinerea bicarbonaţilor icircn soluţie este necesară o anumită cantitate de bioxid de carbon liber denumit ndashbioxid de carbon aferent-- iar cantitatea de bioxid de carbon ce depăşeşte această limită reprezintă ndashbioxidul de carbon agresivmdashcapabil de a dizolva noi cantităţi de carbonaţi tercacircndu-i sub formă de bicarbonaţi solubili La scăderea cantităţii bioxid de carbon sub limita necesară menţinerii bicarbonaţilor icircn soluţie are loc precipitarea unei cantităţi corespunzătoarede carbonaţi Icircntre diferite forme de bioxid de carbon avem următoarea relaţie

Bioxidul de carbon liber nu dăunează calităţii apei potabile din contră icirci conferă un gust plăcut de prospeţime Bioxidul de carbon afresiv poate face apa nepotabilă datorită faprului că poate dizolva anumite metale toxice Icircn apa de alimentare a cazanelor CO2 liber trebuie să lipsească deoarece produce o puternică coroziune

Oxigenul

Icircn apele meteoritice şi icircn cele freatice concentraţia oxigenului dizolvat este aproape de limita de solubilitate determinată de presiunea parţială şi temperatură Apele subterane de mare adacircncime conţin foarte puţin oxigen dizolvat dtorită reacţiilor chimice Icircn apele de suprafaţă concentraţia oxigenului depinde şi de numeroasele procese fizice chimice şi biologice ale ciclului vieţii acvatice Ca urmare a proceselor de degradare aerobă poate apărea un deficit de oxigen care poate provoca dispariţia completă a vieţii aerobe Deficitul de oxigen este diferenţa dintre cantitatea de oxigen care saturează apa la presiunea şi temperatura dată şi conţinutul real Există o corelaţie directă icircntre oxigenul dizolvat şi concentraţia materiilor organice de apă Prezenţa oxigenului favorizează deferizarea şi demanganizarea apei formarea stratului de protecţie icircn reţeaua de distribuţie şi tot odată conferă gust de prospeţime apei potabile Icircn apa de alimentare a cazanelor oxigenul este nedorit fiind un factor activ de coroziune

Substanţe organice

Conţinutul de substanţe organice defineşte gradul de impurificare organică care se poate exprima icircn diferite moduri Oxidabilitatea chimică sau consumul chimic de oxigen (CCO) reprezintă cantitatea de oxigen echivalentă cu consumul de oxidant (KMnO4 K2Cr2O7) format la mineralizarea substanţelor organice dintr-un dm3 de apă Metoda este uzual folosită dar prezintă inconvenientul că nu indică icircntreg conţinutul de materii organice ci doar pe cele oxidabile icircn condiţiile determinării tot odată fiind afectată de erori datorită prezenţei substanţelor anorganice uşor oxidabile

Consumul biochimic de oxigen CBO5 reprezintă cantitatea de oxige necesară pentru mineralizarea biochimică a substanţelororganice dintr-un dm3 de apă la temperatura de 20o C

Partea experimentală

22

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Determinarea bioxidului de carbon din apă

Determinarea bioxidului de carbon liber

Aparatură şi materiale necesare

Vase Erlenmeyer Biurete Soluţie HCl 005n Soluţie NaOH 005n Fenolftaleină Tartrat de sodiu şi de potasiu 50 Carbonat de calciu Amestec alcalin de iodură şi azidă Amidon soluţie 05 Acid sulfuric 1 3 Tiosulfat de sodiu 0025n Sulfat manganos 50 Sticle cu dop ermetic Soluţie KMnO4 001n Soluţie H2C2O4 001n

Mod de lucru

Metoda se bazează pe transformarea bioxidului de carbon liber din apă icircn bicarbonat folosind o soluţie de hidroxid de sodiu şi apoi titrarea excesului de hidroxid cu acid clorhidric icircn prezenţă de fenolftaleină

Detreminarea orientativă- se iau cacircţiva ml de apă de analizat şi se introduc icircntr-o capsulă de porţelan apoi se adaugă două picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz nu este prezent CO2 liber Icircn cazul cacircnd nu apare coloraţia roz se procedează astfel icircntr-un pahar Erlenmeyer se introduc 200 ml apă e analizat peste care se mai adaugă 10 ml soluţie de NaOH 005n 2 ml tartrat de sodiu şi potasiu şi două picături de fenolftaleină Icircn cazul icircn care nu a aparut o coloraţie roz se vor mai adăuga icircncă 10 ml NaOH 005n Volumul de soluţie de NaOH se va măsura cu precizie Soluţia rezultată se va titra cu HCl 005 pacircnă la decolorare Conţinutul de CO2 liber se va calcula cu relaţia

Unde

V ndashml NaOH 005n adăugaţi f ndash factorul soluţiei de NaOH 005nV`- ml soluţie HCl 005n folosiţi la titrare f `- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon total legat

23

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Metoda se bazează pe neutralizarea carbonaţilorprezenţi icircn apă prin titrare cu un acid mineral icircn prezenţa fenolftaleinei

Icircntr-un flacon Erlenmeyer se introduc 100 ml apă de analizat două picături de fenolftaleină ş se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea roşie virează icircn roz slab Conţinutul de CO2 legat se calculează cu relaţia

Unde

V- ml HCl 005n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon semilegat

Metoda se bazează pe neutralizarea bicarbonaţilor din apă cu un acid mineral icircn prezenţa metiloranjului ca indicator Se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un flacon Erlenmeyer peste care se adaugă 2 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Aplicacircd corecţia pentru CO2 legat avem

Unde

V`- ml HCl 005n folosiţi la titrareV ndash ml HCl 005n folosiţi la determinarea CO2 legat f- factorul soluţiei HCl 005n

Deteminarea bioxidului de carbon agresiv

Bioxidul de carbon agresiv are proprietatea de a transforma carbonatul de calciu icircn bicarbonat care se determină prin titrare cu acid clorhidric

Se iau doua flacoane Erlenmeyer cu dop rodat şi se introduce icircn fiecare aceeaş cantitate de apă de analizat Icircntr-unul din vase se introduc 3-5 g CaCO3 pro analiză fin pulverizat şi se agită după care se lasă icircn repaus minimum 24 ore agitacircnd din cacircnd icircn cacircnd

Din ambele flacoane se iau din lichidul supernatant cacircte 100 ml şi se introduc icircn alte două flacoane Se titrează fiecare probă cu HCl 005n icircn prezenţa a două picături de metiloranj pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Unde

V- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei icircn care s-a adăugat carbonat de calciu

24

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Vl- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei fără carbonat de calciu f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea oxigenului

Oxigenul dizolvat icircn apă oxidează hidroxidul manganos care icircn mediu acid scoate iodul din iodura de potasiu icircn cantitate echivalentă cu oxigenul dizolvat icircn apă şi se titrează cu tiosulfat de sodiu

Apa se recoltează icircn sticle icircnchise cu grijă ca să nu se aereze icircn timpul manipulărilor Sticla se umple complet se introduc 2 ml soluţie de sulfat manganos şi 2 ml amestec alcalin de iodură-azidă Se pune dopul şi se agită conţinutul flaconului Icircn prezenţa oxigenului se formează un precipitat brun-roşcat iar icircn absenţa acestuia precipitatul rămacircne alb După depunerea completă a precipitatului se elimină cu atenţie cca 10 ml din lichidul supernatant şi se adaugă 5 ml H2SO4 1 3

Se pune dopul şi se amestecă bine picircnă ce precipitatu se dizolvă complet Se transversează conţinutul cantitativ icircntr-un flacon Erlenmeyer şi se titrează cu tiosulfat 0025n pacircnă se obţine o coloraţie galbenă apoi se adaugă 1 ml amidon şi se continuă titrarea pacircnă la decolorarea completă a culorii albastre a amidonului

Unde

V- ml soluţie de tiosulfat folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de tiosulfat de sodiu 0025nVl- cantitatea de apă de analizat recoltată ml

Determinarea substanţelor oxidabile din apă (metoda cu permanganat)

Permanganatul de potasiu oxidează substanţele organice din apă icircn mediu acid şi la cald iar permanganatul rămas icircn exces se determină cu acid oxalic

Se introduc 100 ml apă de analizat icircntr-un flacon Erlenmeyer pregătit icircn prealabil fără urme de substanţe organice peste care se adaugă 5 ml H2SO4 13 şi 10 ml permanganat de potasiu exact măsurat Se fierbe pe sită exact 10 min din momentul cacircnd icircncepe fierberea Se icircndepărtează vasul de pe sită şi se adaugă icircn soluţia fierbinte 10 ml acid oxalic exact măsurat Soluţia decolorată se titrează cu permanganat de potasiu pacircnă la apariţia unei coloraţii slab rozpersistente

25

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn care

V- ml KMnO4 001n adăugaţi iniţial icircn probăVl- ml KMnO4 001n folosiţi la titrarea probei fl- factorul soluţiei de KMnO4 001nV2-ml H2C2O4 001n adăugaţi icircn probă pentru decolorare f2-factorul soluţiei de apă de analizat luată icircn lucru ml

Pentru fiecare probă se fac cacircte două determinăriRezultatele obţinute se vor trece icircn următorul tabel

Parametru de analizat UM Proba 1 Proba 2 Media CO2 totalCO2 legatCO2 semilegatCO2 agresivO2

oxidabilitatea

26

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA TENDINŢEI DE AUTOIcircNCĂLZIRE A CĂRBUNILOR

Consideraţii teoretice

Industria extractivă se caracterizează prin condiţii specifice de lucru condiţii impuse atacirct de particularităţile naturale cacirct şi de caracterul procesului de producţie Aceste necesită o serie de măsuri speciale care să nu ducă la periclitarea vieţii lucrătorilor prin accidente sau icircmbolnăviri de factură profesională

Asupra modului icircn care se produce autoaprinderea cărbunilor s-au emis mai multe ipoteze care pot fi icircnglobate icircn următoarele teorii

Teoria oxidării piritei Teoria oxidării cărbunelui considerată icircn prezent cea mai importantă Teoria fenolică Teoria bacteriană

Cărbunii icircn contact cu atmosfera vor absorbi oxigen fapt care poate duce prin oxidare la aprinderea autmată a lor

Pentru a preveni apariţia focurilor endogene este necesar să se determine tendinţa de autoicircncălzire a cărbunilor icircn scopul clasificării straturilor din acest punct de vedere

Cercetătorii polonezi făcacircnd mai multe icircncercări cu probe de cărbune din diferite mine au demonstrat că reprezentarea grafică a modului icircn care decurge reacţia sistemului (perhidro-cărbune) are alură diferenţială pentru cărbunii cu tendinţă de autoicircncăzire şi pentru cei fără tendinţă de autoicircncălzire

Partea experimentală

Materiale necesare

Probe de cărbune de granulaţii specificate icircn referat Termometru Eprubete Apă distilată Perhidrol 20

Modul de lucru

Se cacircntăresc 3 g cărbune de granulaii diferite -0250 -0315 -04 şi +05 mm care se amestecă cu 2 cm3 de apă distilată după care se notează temperatura iniţială

Peste cărbunele astfel amestecat se toarnă 9 cm3 perhidrol 20 Se citeşte temperatura icircn fiecare minut pacircnă la atingerea temperaturii de 50oC După depăşirea temperaturii de 50oC se notează timpul corespunzător creşterii temperaturii din 10 icircn 10 grade iar rezultatele se trec icircntr-un tabel de forma tabelului de mai jos

Tipul cărbunelui Granulaţia(mm)

Temperatura(oC)

Timpul(minute)

Observaţii

27

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

12345

Cu datele obţinute se constituie diagrama de variaţie a temperaturii icircn funcşie de timp care este caracteristică fiecărui strat de cărbune icircn parte

Se execută cel puţin două determinări cu acelaş fel de cărbune iar dacă rezultatele diferă cu mai mult de 10 se efectuează o nouă determinare

Ca măsură a gradului de pregătire a cărbunelui pentru autoicircncălzire se admite viteza medie de creştere a temperaturii (Vr) la timpul (t) icircn care s-a obţinut temperatura maximă

(oCmin)

Aceste date obţinute vor trece icircn tabelul următor

Tipul cărbunelui Tipul de reacţie tr(min)

Temperatura (oC) Vr

(oCmin)

Iniţială Maximă

Variaţia de

temperatură12345

Se compară curbele obţinute cu curbele din literatură şi se trag concluzii asupra tendinţei de autoicircncălzire a cărbunilor

28

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ DEPLASAREA ECHILIBRULUICHIMIC ŞI VITEZA DE REACŢIE

Consideraţii teoretice

Legea acţiunii maselor

Pentru reacţia aA +bB cC + dD la echilibrul celor două viteze de reacţie sunt egale

v1 = k1 [A]a [B]b

v2 = k2 [C]c [D]d v1= v2 = = Ke

= (c + d) ndash (a + b) ndash variaţia numărului de moli

Kp = Kc (RT)∆n = Kk (p)∆n

Relaţia Kc = reprezintă legea acţiunii maselor

Guldeberg şi Waage au stability că raportul dintre produsul concentraţiilor produşilor de reacţie la puteri egale cu coeficienţii lor stoechimetrici şi produsul concentraţiilor reactanţilor la puteri numeric egale cu coeficienţii lor stoechiometrici este constantă numită constantă de echilibru Kc

Deplasarea echilibrului chimic se face icircn conformitate cu principiul lui Le Chacirctelier Conform acestui principiu dacă un system aflat ăn echilibru chimic suferă o constacircngere echilibrul se deplasează icircn sensul diminuării constracircngerii

Factorii care influenţează deplasarea echilibrului chimic sunt temperature presiunea şi concentraţia

Influenţa temperaturii

Creşterea temperaturii unui sistem icircn echilibru (la p = constant) favorizează reacţia ce consumă caldură (endotermă) şi defavorizează reacţia ce se produce cu degajare de căldură (exotermă) Reacţiile reversibiledacă sunt endoterme icircntr-un senssunt exoterme icircn sensul invers

Ex 2 CO + O2 2 CO2

Influenţa presiunii

Este caracteristică reacţiilor de echilibru icircn faza gazoasă care se produc cu variaţie de volum Creşterea presiunii (la t0 C = constant) determină deplasarea echilibrului icircn sensul concentraţiei de volum echivalent cu micşorarea numărului de moli

29

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Ex N2 + 3 H2 2 NH3

Influenţa concentraţiei

Modificarea concentraţiei unuia din componenţii amestecului de reacţieva determina desfăşurarea reacţiei chimice icircn sensul care se consumă substanţa adăugată

Icircn lucrarea de faţă se va urmării deplasarea echilibrului chimic icircn funcţie de concentraţie Se va studia icircn mediu omogen lichidul reacţia dintre FeCl3 (clorură ferică) şi NH4SCH (sulfocianură de amoniu) cu formarea de Fe(SCN)3 (sulfocianură ferică) şi NH4Cl (clorură de amoniu)

FeCl3 + 3NH4SCN Fe(SCN)3+ 3NH4CL

Kc=

Calitativ se va observa deplasarea echilibrului chimic prin compararea culorilor diferitelor probe icircn care sa variat pe racircnd concentraţia uneia din substanţele iniţiale sau finale Culoarea FeCl3 icircn soluţie este galben-roşcată a Fe(SCN)3 este roşu intens iar NH4SCN şi NH4Cl sunt incolore

Materiale necesare

Pahar Berzelius Eprubete Soluţii de FeCl3 şi NH4SCN icircn sticlă picurătoare NH4Cl Spatulă Pipetă

Modul de lucru

Icircn paharul Berzelius se pun circa 100 ml apă şi se adaugă 10-11 picături de soluţie FeCl3 şi 10-12 picături NH4SCN Din soluţia obţinută se toarnă volume egale icircn 4 eprubete astfel

Icircn eprubeta 1 se adaugă 4-5 picături de soluţie FeCl3

Icircn eprubeta 2 se adaugă 4-5 picături de sol NH4SCN Icircn eprubeta 3 se pune un vacircrf de spatulă de NH4Cl şi se agită pacircnă la dizolvare Eprubeta 4 serveşte drept etalon de culoare

Se compară culorile obţinute cu culoarea soluţiei din eprubeta etalon şi schimbările de culoare se explică icircn funcţie de modul icircn care s-a produs deplasarea echilibrului chimic

Să se tragă concluziile pentru sensul icircn care s-a deplasat echilibrul chimic icircn cele 3 eprubete

Factorii care influenţează viteza de reacţieConsideraţii teoretice

30

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cursul unei reacţii chimice cantităţile de reactanţi descresc continuu iar cantităţile de produşi cresc continuu

Se numeşte viteza de reacţie - variaţia concentraţiei reactanţilor sau produşilor de reacţie icircn unitatea de timp

v = - CR ndash concentraţia reactanţilor

v = + CP ndash concentraţia produşilor de reacţie

Principalii factori care influenţează viteza de reacţie sunt temperatura concentraţia suprafaţa de contact adaosul unor substanţe care măresc viteza de reacţie (catalizatori) sau pentru a o micşora (inhibitori) Urmărind desfăşurarea icircn timp a reacţiilor chimice CINETICA CHIMICĂ studiază viteza de reacţie influenţa diferiţilor factori asupra vitezei precum şi totalitatea proceselor elementare ce intervin icircn timpul transformaărilor chimice deci elucidarea mecanismului de reacţie

Icircn lucrarea de faţă se va urmării cum influenţează viteza de reacţie concentraţia şi temperatura

Influenţa concentraţiei

Studiile experimentale referitoare la influenţa concentraţiei asupra vitezei de reacţie au dus la determinarea ecuaţiei de viteză

v = kn [A]na [B]nb

pentru o reacţie de forma aA + bB produşikn ndash constantă de vitezăna şi nb ndash ordinele parţiale de reacţie (pentru reacţii mai simple)na = a şi nb = bm = na + nb ndash ordinul global de reacţie

Pentru cazul general se poate scrie

- = kn cn

Influenţa temperaturii

Este exprimată de relaţia lui Arrhenius

k = A

undeA ndash factor preexponenţial cu aceleaşi dimensiuni ca şi kEa ndash energie de acţionareR ndash 8314 JmolK

Din forma logaritmică a expresiei relaţiei lui Arrhenius

31

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

1n k = 1n A -

Se poate determina grafic 1n k = f( ) valoarea lui Ea = tgβ R sau analitic utilizacircnd valorile lui k la

două temperaturi diferite

Ea =

Materiale necesare

Soluţie Na2S2O3 (tiosulfat de sodiu) Soluţie H2SO4 Eprubete Termometru Pehar Berzelius Trepied Sită azbest Bec de gaz Pipetă

Modul de lucru

Studiul variaţiei vitezei de reacţie icircn funcţie de concentraţie se poate face prin exemplul reacţiei dintre tiosulfatul de sodiu şi acidul sulfuric

Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 = H2S2O3 (acid tiosulfuric)

Acidul tiosulfuric este instabil şi se descompune astfel

H2S2O3 rarr S + H2SO3 (acid sulfuros)

Pentru executarea experienţei trebuie să preparăm 4 soluţii de concentraţii diferite de tiosulfat de sodiu Icircn prima eprubetă turnăm 12 cm3 din soluţia iniţială de Na2S2O3 icircn a doua 9 cm3 soluţie iniţială şi 3 cm3 apă iar icircn a treia 6 cm3 Na2S2O3 şi 6 cm3 apă şi icircn ultima 3 cm3 soluţie iniţială şi 9 cm3 apă

Adăugăm 3 cm3 soluţie H2SO4 peste prima eprubetă şi agităm puternic Cu ajutorul unui ceas cronometrăm timpul pacircnă ce soluţia devine opalescentă Se procedează la fel şi cu celelalte eprubete Se notează timpii Din valorile timpilor se va deduce cum variază viteza de reacţie icircn funcţie de concentraţie

Pentru influenţa temperaturii asupra vitezei de reacţie se va utiliza tot exemplul anterior Pentru temperatura camerei se vor folosii valorile timpilor obţinuţi la exemplul anterior Se repetă experienţele dar de data aceasta icircnainte de a turna acidul sulfuric peste soluţia de Na2S2O3 se vor icircncălzii atăt soluţia de Na2S2O3 cacirct şi soluţia de acid sulfuric icircn eprubete separate introducacircndu-le icircntr-un pahar Berzelius cu apă

Paharul cu apă şi cu perechile de eprubete vor fi icircncălzite la temperaturile de 25o şi 35o C După atingerea temperaturilor respective soluţiile se amestecă turnacircnd acidul sulfuric peste tiosulfatul de sodiu Se agită şi se cronometrează timpul necesar apariţiei opalescenţei

Din valorile timpilor obţinuţi se va concluziona cum variaz viteza de reacţie cu temperaturaRezultatele obţinute se vor trece sub formă de tabel

32

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Factorul care influenţează viteza de

reacţieTimpul 1 Timpul 2 Timpul 3 Timpul 4

Concentraţia

Temperatura

C1

C2

C3

C4

DETEMINAREA TENSIUNII ELECTROMOTOARE A PILELOR ELECTRICE

33

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Consideraţii teoretice

Pila galvanică sau elementul galvanic este un dispozitiv in care pentru obţinerea energiei electrice se produce o reacţie de oxido-reducere

Cea mai simplă pilă galvanică este alcătuită din doi electrozi respectiv din doi conductori metalici introduşi icircn soluţii de electrolit Electrozii sunt uniţi icircn circuit exterior printr-un conductor electronic iar soluţiile de electrolit sunt separate printr-o diafragmă poroasă sau printr-o punte electrolitică

Icircn pilele galvanice la anod se produce o reacţie de oxidare iar la catod are loc o reacţie de reducere

Variaţia energiei libere ∆G a reacţiei de oxido-reducere dintr-o pilă galvanică reversibilă este egală cu lucrul electric maxim efectuat de pilă

Lucrul electric maxim reprezintă produsul dintre cantitatea de electricitate ce trece prin pila galvanică (zF) şi tensiunea electromotoare E a pilei galvanice (tem)

∆G=-z F E

Tensiunea electromotoare a unei pile galvanice este dată de suma algebrică a potenţialelor de electroni

E=ε+ + ε-

Undeε+ -este potenţial de electrod al actoduluiε- -este potenţia de electrod al anodului

Ţinacircnd seama de expresia matematică a potenţialului de electrică

ε = εo +

relaţia E=ε+ + ε- devine

E=

Unde şi -sunt potenţialele standard ale catodului şi anodului

R ndashconstanta universală a gazelor (83166 Jmolgrad sau 198 calmolgrad)T ndashtemperatura absolută icircn grade KelvinF ndashnumărul lui Faraday (96500 C)a+ a- -activitatea ionilor reduşi şi respectiv oxidaţi

Ecuaţia E= arată relaţia dintre tensiunea electromotoare potenţialul de

electrod şi activităţile ionilor de metal din soluţiile de electrolitIcircn această lucrare se va urmări dependenţa tem a pilei Daniell de concentrţia soluţiilor de

electrolit dependenţa redată de ecuaţia E=

Pila Daniell se compune dintr-o bară de zinc cufundată icircntr-o soluţie de ZnSO4 şi o bară de cupru introdusă icircntr-o soluţie de CuSO4 şi are ca punte electrolitică o soluţie de KCl saturată

34

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Această pilă se reprezintă prin lanţul electrochimic (-) ZnZnSO4 CuSO4Cu (+) Icircn pila Daniell la electrozi au loc următoarele reacţii de oxido-reducere

Anod(-) Znrarr Zn2+ + 2e-

Catod(+) Cu2+ + 2e-rarr Cu

Ecuaţia reacţiei totale care generează curent electric icircn pila Daniell este

Zn+Cu2+harrZn2++Cu

Tensiunea electromotoare a pilei Daniell se deduce din relaţia de mai sus

E=

Pentru a urmări dependenţa tensiunii electromotoare de concentraţiile soluţiilor de electrolit se alcătuiesc elemente Daniell folosind soluţii de CuSO4 şi ZnSO4 de concentraţii diferite Valorile obţinute experimental se compară cu cele calculate cu ajutorul ecuaţiei de mai sus

Partea experimentalăMateriale şi aparatură necesară

Pilă galvanică Daniell Voltmetru electronic sau montaj de opoziţie (Poggehdorff) Electrozi de Cu şi Zn Pahar Berzelius Pipete de 10 ml Balon cotat de 100 ml Soluţii de ZnSO4 şi CuSO4 de concentraţii diferite Soluţie saturată KCl Element Weston

Mod de lucru

Pentru determinarea tem se poate folosi montajul cu voltmetru electronic sau montajul de opoziţie

35

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 16: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Principalele proprietăţi ale apelor industriale pH aciditate alcalinitate

Icircn general alcalinitatea respectiv aciditatea unei soluţii apoase se exprimă prin concentraţia ionilor de hidrogen Icircn apele naturale valoarea pH-ului determină icircn mare măsură procesele biologice şi chimice şi condiţionează tratamentele aplicate apei şi caracterul coroziv al acestora Pentru desfăşurarea normală a proceselor biochimice este necesar un domeniu restracircns de pH cuprins icircntre 65 şi 85 Eficienţa unor operaţii de tratare este icircn funcţie directă de pH (coagulare deferizare demanganizare Apele cu un pH scăzut au o puternică acţiunecorozivă iar cele alcaline spumează intens O apă chimic pură este neutră Icircn apele naturale pH-ul este influenţat de compuşii existenţi Dintre aceştia un rol important il au sistemele tampon Acidul carbonic se disociază conform reacţiei

Unde

Din această relaţie rezultă efectul tampon al unui asemenea sistem potrivit căruia pH-ul variază puţin cu diluţia dar mult cu schimbarea acestui raport Icircn apele reziduale valoarea pH-ului depinde icircnsă şi de conţinutul de CO2 liber Cea mai mare parte a CO2 existent icircn apă este dizolvat fizic Icircntre concentraţia CO2 liber (CO2 aq) şi acidul carbonic există un raport constant Ca urmare variaţia pH-ului se poate exprima prin relaţia

Unde

şi

Aciditatea apelor naturale se datoreşte de obicei CO2-ului liber mai rar acizilor organici şi minerali sau sărurilor acizilor tari cu baze slabe Dintre acizii organici mai frecvent sunt prezenţi acizii humici şi uneori acidul acetic Acizii minerali apar doar accidental Aciditatea datorată acizilor organici şi minerali se numeşte aciditate reală şi se determină icircn prezenţametiloranjului (pH=44) Aciditatea totală include şi aciditatea datorată prezenţei CO2 liber şi se determină icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82) Alcalinitatea totală a apelor naturale se datoreşte bazelor libere ionilor şi se determină icircn prezenţa metiloranjului (pH=44) Practic toată alcalinitatea este dată de bicarbonaţii de calciu şi de magneziu Hidroxidul de sodiu este prezent icircn ape reziduale puternic bazice Alcalinitatea permanentă este dată de bazele libere şi de carbonaţii alcalini şi se determină icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82)

Duritatea

Duritatea este propietatea conferită de către totalitatea sărurilor solubile de calciu şi magneziu Icircn funcţie de anionii implicaţi se deosebesc

16

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Duritate temporară (dt) dată de suma bicarbonaţilor de calciu şi de magneziu La icircncălzire dt se elimină avacircnd loc reacţiile

Duritatea permanentă (dp) formată din celelalte sărurisolvite de calciu şi de magneziu (sulfaţi cloruri etc)

Duritatea totală (dT) este suma celor două durităţi

Duritatea se exprimă icircn grade de duritate Gradul de duritate reprezintă icircn Romacircnia duritatea echivalentă a 10 mg CaOdm3 (fiind identic cu gradul german)

Icircn funcţie de duritatea lor apele naturale se pot clasifica icircn Foarte moi dT=0-4 grade Moi dT=4-8 grade Slab dure dT=8-12 grade Mijlocii dure dT=12-18 grade Dure dT=18-30 grade Foarte dure dT=peste 30 grade

Apa dură provoacă greutăţi mari icircn folosinţele industriale ca de exemplu depunerea de cruste icircn cazul cazanelor de abur icircn spălătorii măresc cantităţile de agenţi de spălare deoarece formează săpunuri insolubile

Calciu ăi magneziu

Datorită unor caracteristici biochimice şi fiziologice distincte este util să se cunoască concentraţia ionilor de Ca2+ şi Mg2+ separat Astfel magneziul se găseşte icircn apă sub formă de sulfaţi care icircn concentraţie mare imprimă apei un gust dezagreabil şi un efect laxativ De asemena magneziul mai poate fi prezent icircn apă sub formă de cloruri şi bicarbonaţi

Calciu este prezent icircn toate apele sub formă de bicarbonaţi sulfaţi sau cloruri Excesul de calciu imprimă apei un gust sălciu fiind incriminat icircn favorizarea calculozei renale lipsa de calciu pare a juca un rol icircn producerea unor tulburări funcţionale ale cordului (aritmii) pacircnă la infarctul de miocard

Aparatură şi materiale necesare

Biurete Amestec indicatori pentru determinarea pH-ului scară de etalonare pH-metru soluţii

tampon pentru diferite valori de pH Vase conice HCl 01n NaOH 01n complexon III 001 Indicatori negru de eriocrom T murexid metiloranj fenolftaleină

Mod de lucruDeterminarea pH-ului apeiMetoda colorimetrică folosind scara de comparare

17

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 10 ml apă de analizat şi se introduc intr-o eprubetă peste care se adaugă 06 ml din amestecul de indicatori Se agită şi coloraţia obţinută se compară cu scara de etalonare Amestecul de indicatori este format din roşu de metil şi albastru de brom-timol

Metoda electrochimică cu electrod de sticlă

Diferenţa de potenţial existentă icircntre un electrod de sticlă şi un electrod de referinţă introduşi icircn proba de apă de analizat variază lliniar cu pH-ul probei

Icircnainte de efctuarea detrminării este necesară echilibrarea aparatului după instrucţiunile de utilizare Etalonarea (echilibrarea) aparatului se efectuează folosind soluţiile tampon cu pH cunoscut şi se corectează cu ajutorul butonului de corectare a abaterii Pentru aceasta se pune icircntr-un pahar Berzelius soluţie tampon icircn care apoi se imersează electrozii După efectuarea reglării aparatului se spală electrozii cu apă distilată şi apoi se clătesc cu apă de analizat Se introduc electrozii icircn apa de analizat şi se citeşte pH-ul direct pe indicatorul de la aparat Se efectuează mai multe determinări şi se face apoi media rezultatelor

Metoda colorimetrică prezintă unele inconveniente cum ar fi Nu se poate folosi pentru apele tulburi sau colorate Apele cu salinitate crescută pot modifica tenta indicatorului Clorul rezidual poate afecta culoarea indicatorului

Metoda electrochimică este mai precisă şi poate fi utilizată şi pentru apele tulburi sau colorate

Determinarea alcalinităţii

Alcalinitatea permanentă (p) se determină prin titrarea cu HCl 01n icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82) cacircnd au loc reacţiile

Pentru efectuarea probei se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un vas conic peste care se adaugă 2 picături de fenolftaleină Dacă nu apare coloraţia roz alcalinitatea permanentă este zero Icircn cazul apariţiei coloraţiei roz proba se titrează cu HCl 01n pacircnă la incolor Alcalinitatea permanentă se exprimă icircn ml HCl 01ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=VfIcircn care

V- ml HCl 01n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei HCl 01n

Alcalinitatea totală (m) se detrmină prin titrare cu HCl 01n icircn prezenţa metiloranjului (pH=44) cacircnd au loc pe lacircngă reacţiile

şi reacţia

18

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 2-3 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 01n pacircnă cacircnd culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu Alcalinitatea totală se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=Vf

Determinarea acidităţii

Pentru determinarea acidităţii totale se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic şi se titrează cu soluţie de NaOH 01n icircn prezenţa a 2 picături de fenolftaleină pacircnă la apariţia coloraţiei roz persistente Aciditatea totală se exprimă icircn ml NaOH ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml NaOH ndm3=VfIcircn care

V- volumul de NaOH 01n folosit la titrare f- factorul soluţiei NaOH 01n

Dacă apa are pH-ul mai mare de 45 aciditatea reală este zero Icircn caz contrar se iau 100 ml apă de analizat se adaugă 2-3 picături de metil oranj şi se titrează cu NaOH 01n pacircnă ce coloraţia galben-portocaliu virează spre galben-citriu Aciditatea reală se calculează conform relaţiei

ml NaOH ndm3=Vf

Duritatea

Ionii de calciu şi de magneziu cu proprietatea de a complexa cu sarea de sodiu a acidului etilen-diamintetraacetic Sfacircrşitul reacţiei este marcat de indicatori specifici cum ar fi negru de erioorom Pentru a determina duritatea totală se iau 100 ml apă de analizat intr-un vas conic Se adaugă 2 ml soluţie tampon pentru a obţine pH-ul 10 şi 01 g indicator erioocrom apoi se titrează cu complexom III pacircnă ce culoarea virează de la roşu ca vacircnul la albastru net

Icircn care

V- volumul de complexon III 001n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon v- volumul de apă de analizat ml

Pentru a determina duritatea temporară se foloseşte alcalinitatea totală m Dacă alcalinitatea permanentă nu este zerose va utiliza diferenţa m-p dintre volumele de HCl 01n cu care s-au efectuat ele două titrări

Unde

19

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

V- volumul de HCl 01n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei HCl 01n v- volumul de apă de analizat luat ml

Duritatea permanentă se calculează cu relaţia

dp=dT-dt

Calciu şi magneziu

Calciu se determină priin titrare cu complexon III la pH =12-13 icircn prezenţă de murexid valoarea de pH la care magneziu este precipitat sub formă de Mg(OH)2

Se iau 100 ml apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 4 ml soluţie tampon şi 01 mg murexid Se titrează cu complexon III pacircnă ce virează de la roz la violaceu

Relaţiile de calcul sunt

Icircn care

V1- volumul de complexon III folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon III v- volumul de apă de analizat luat icircn lucru ml V- volumul de complexon III folosit la determinarea dT ml

Se repetă fiecare determinare de două ori făcacircndu-se media iar rezultatele se trec icircn următorul tabel

Determinarea UM Proba 1 Proba 2 Media

pHalcalinitate totală m

aciditate totalăaciditate reală

dt

dp

dT

Ca2+

Mg2+

20

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA BIOXIDULUI DE CARBON OXIGENULUI ŞI SUBSTANŢELOR OXIDABILE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite deosebit de restracircnse

Principalele proprietăţi ale apelor industriale

Bioxidul de carbon

Bioxidul de carbon se găseşte frecvent icircn apă sub formă de carbonaţi (complet legaţi) bicarbonaţi (semilegat) şi mai rar sub formă de bioxid de carbon liber Icircntre forma liberă şi sărurile acidului carbonic se stabileşte următorul echilibru

Existenţa uneia sau alteia dintre formulele de mai sus este icircn funcţie de pH-ul apei

la pH =lt 40 CO2-ul este prezent numai sub formă de CO2 liberla pH = 84 CO2-ul există numai sub formă de bicarbonaţila pH gt=105 CO2-ul se găseşte numai sub formă de carbonaţi

Expresia constantei de echilibru pentru ecuaţia

este dată de relaţia

21

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Deoarece concentraţia apei şi a carbonatului se consideră constante şi

Relaţia devine

Din relaţia de mai sus rezultă că pentru menţinerea bicarbonaţilor icircn soluţie este necesară o anumită cantitate de bioxid de carbon liber denumit ndashbioxid de carbon aferent-- iar cantitatea de bioxid de carbon ce depăşeşte această limită reprezintă ndashbioxidul de carbon agresivmdashcapabil de a dizolva noi cantităţi de carbonaţi tercacircndu-i sub formă de bicarbonaţi solubili La scăderea cantităţii bioxid de carbon sub limita necesară menţinerii bicarbonaţilor icircn soluţie are loc precipitarea unei cantităţi corespunzătoarede carbonaţi Icircntre diferite forme de bioxid de carbon avem următoarea relaţie

Bioxidul de carbon liber nu dăunează calităţii apei potabile din contră icirci conferă un gust plăcut de prospeţime Bioxidul de carbon afresiv poate face apa nepotabilă datorită faprului că poate dizolva anumite metale toxice Icircn apa de alimentare a cazanelor CO2 liber trebuie să lipsească deoarece produce o puternică coroziune

Oxigenul

Icircn apele meteoritice şi icircn cele freatice concentraţia oxigenului dizolvat este aproape de limita de solubilitate determinată de presiunea parţială şi temperatură Apele subterane de mare adacircncime conţin foarte puţin oxigen dizolvat dtorită reacţiilor chimice Icircn apele de suprafaţă concentraţia oxigenului depinde şi de numeroasele procese fizice chimice şi biologice ale ciclului vieţii acvatice Ca urmare a proceselor de degradare aerobă poate apărea un deficit de oxigen care poate provoca dispariţia completă a vieţii aerobe Deficitul de oxigen este diferenţa dintre cantitatea de oxigen care saturează apa la presiunea şi temperatura dată şi conţinutul real Există o corelaţie directă icircntre oxigenul dizolvat şi concentraţia materiilor organice de apă Prezenţa oxigenului favorizează deferizarea şi demanganizarea apei formarea stratului de protecţie icircn reţeaua de distribuţie şi tot odată conferă gust de prospeţime apei potabile Icircn apa de alimentare a cazanelor oxigenul este nedorit fiind un factor activ de coroziune

Substanţe organice

Conţinutul de substanţe organice defineşte gradul de impurificare organică care se poate exprima icircn diferite moduri Oxidabilitatea chimică sau consumul chimic de oxigen (CCO) reprezintă cantitatea de oxigen echivalentă cu consumul de oxidant (KMnO4 K2Cr2O7) format la mineralizarea substanţelor organice dintr-un dm3 de apă Metoda este uzual folosită dar prezintă inconvenientul că nu indică icircntreg conţinutul de materii organice ci doar pe cele oxidabile icircn condiţiile determinării tot odată fiind afectată de erori datorită prezenţei substanţelor anorganice uşor oxidabile

Consumul biochimic de oxigen CBO5 reprezintă cantitatea de oxige necesară pentru mineralizarea biochimică a substanţelororganice dintr-un dm3 de apă la temperatura de 20o C

Partea experimentală

22

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Determinarea bioxidului de carbon din apă

Determinarea bioxidului de carbon liber

Aparatură şi materiale necesare

Vase Erlenmeyer Biurete Soluţie HCl 005n Soluţie NaOH 005n Fenolftaleină Tartrat de sodiu şi de potasiu 50 Carbonat de calciu Amestec alcalin de iodură şi azidă Amidon soluţie 05 Acid sulfuric 1 3 Tiosulfat de sodiu 0025n Sulfat manganos 50 Sticle cu dop ermetic Soluţie KMnO4 001n Soluţie H2C2O4 001n

Mod de lucru

Metoda se bazează pe transformarea bioxidului de carbon liber din apă icircn bicarbonat folosind o soluţie de hidroxid de sodiu şi apoi titrarea excesului de hidroxid cu acid clorhidric icircn prezenţă de fenolftaleină

Detreminarea orientativă- se iau cacircţiva ml de apă de analizat şi se introduc icircntr-o capsulă de porţelan apoi se adaugă două picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz nu este prezent CO2 liber Icircn cazul cacircnd nu apare coloraţia roz se procedează astfel icircntr-un pahar Erlenmeyer se introduc 200 ml apă e analizat peste care se mai adaugă 10 ml soluţie de NaOH 005n 2 ml tartrat de sodiu şi potasiu şi două picături de fenolftaleină Icircn cazul icircn care nu a aparut o coloraţie roz se vor mai adăuga icircncă 10 ml NaOH 005n Volumul de soluţie de NaOH se va măsura cu precizie Soluţia rezultată se va titra cu HCl 005 pacircnă la decolorare Conţinutul de CO2 liber se va calcula cu relaţia

Unde

V ndashml NaOH 005n adăugaţi f ndash factorul soluţiei de NaOH 005nV`- ml soluţie HCl 005n folosiţi la titrare f `- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon total legat

23

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Metoda se bazează pe neutralizarea carbonaţilorprezenţi icircn apă prin titrare cu un acid mineral icircn prezenţa fenolftaleinei

Icircntr-un flacon Erlenmeyer se introduc 100 ml apă de analizat două picături de fenolftaleină ş se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea roşie virează icircn roz slab Conţinutul de CO2 legat se calculează cu relaţia

Unde

V- ml HCl 005n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon semilegat

Metoda se bazează pe neutralizarea bicarbonaţilor din apă cu un acid mineral icircn prezenţa metiloranjului ca indicator Se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un flacon Erlenmeyer peste care se adaugă 2 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Aplicacircd corecţia pentru CO2 legat avem

Unde

V`- ml HCl 005n folosiţi la titrareV ndash ml HCl 005n folosiţi la determinarea CO2 legat f- factorul soluţiei HCl 005n

Deteminarea bioxidului de carbon agresiv

Bioxidul de carbon agresiv are proprietatea de a transforma carbonatul de calciu icircn bicarbonat care se determină prin titrare cu acid clorhidric

Se iau doua flacoane Erlenmeyer cu dop rodat şi se introduce icircn fiecare aceeaş cantitate de apă de analizat Icircntr-unul din vase se introduc 3-5 g CaCO3 pro analiză fin pulverizat şi se agită după care se lasă icircn repaus minimum 24 ore agitacircnd din cacircnd icircn cacircnd

Din ambele flacoane se iau din lichidul supernatant cacircte 100 ml şi se introduc icircn alte două flacoane Se titrează fiecare probă cu HCl 005n icircn prezenţa a două picături de metiloranj pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Unde

V- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei icircn care s-a adăugat carbonat de calciu

24

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Vl- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei fără carbonat de calciu f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea oxigenului

Oxigenul dizolvat icircn apă oxidează hidroxidul manganos care icircn mediu acid scoate iodul din iodura de potasiu icircn cantitate echivalentă cu oxigenul dizolvat icircn apă şi se titrează cu tiosulfat de sodiu

Apa se recoltează icircn sticle icircnchise cu grijă ca să nu se aereze icircn timpul manipulărilor Sticla se umple complet se introduc 2 ml soluţie de sulfat manganos şi 2 ml amestec alcalin de iodură-azidă Se pune dopul şi se agită conţinutul flaconului Icircn prezenţa oxigenului se formează un precipitat brun-roşcat iar icircn absenţa acestuia precipitatul rămacircne alb După depunerea completă a precipitatului se elimină cu atenţie cca 10 ml din lichidul supernatant şi se adaugă 5 ml H2SO4 1 3

Se pune dopul şi se amestecă bine picircnă ce precipitatu se dizolvă complet Se transversează conţinutul cantitativ icircntr-un flacon Erlenmeyer şi se titrează cu tiosulfat 0025n pacircnă se obţine o coloraţie galbenă apoi se adaugă 1 ml amidon şi se continuă titrarea pacircnă la decolorarea completă a culorii albastre a amidonului

Unde

V- ml soluţie de tiosulfat folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de tiosulfat de sodiu 0025nVl- cantitatea de apă de analizat recoltată ml

Determinarea substanţelor oxidabile din apă (metoda cu permanganat)

Permanganatul de potasiu oxidează substanţele organice din apă icircn mediu acid şi la cald iar permanganatul rămas icircn exces se determină cu acid oxalic

Se introduc 100 ml apă de analizat icircntr-un flacon Erlenmeyer pregătit icircn prealabil fără urme de substanţe organice peste care se adaugă 5 ml H2SO4 13 şi 10 ml permanganat de potasiu exact măsurat Se fierbe pe sită exact 10 min din momentul cacircnd icircncepe fierberea Se icircndepărtează vasul de pe sită şi se adaugă icircn soluţia fierbinte 10 ml acid oxalic exact măsurat Soluţia decolorată se titrează cu permanganat de potasiu pacircnă la apariţia unei coloraţii slab rozpersistente

25

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn care

V- ml KMnO4 001n adăugaţi iniţial icircn probăVl- ml KMnO4 001n folosiţi la titrarea probei fl- factorul soluţiei de KMnO4 001nV2-ml H2C2O4 001n adăugaţi icircn probă pentru decolorare f2-factorul soluţiei de apă de analizat luată icircn lucru ml

Pentru fiecare probă se fac cacircte două determinăriRezultatele obţinute se vor trece icircn următorul tabel

Parametru de analizat UM Proba 1 Proba 2 Media CO2 totalCO2 legatCO2 semilegatCO2 agresivO2

oxidabilitatea

26

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA TENDINŢEI DE AUTOIcircNCĂLZIRE A CĂRBUNILOR

Consideraţii teoretice

Industria extractivă se caracterizează prin condiţii specifice de lucru condiţii impuse atacirct de particularităţile naturale cacirct şi de caracterul procesului de producţie Aceste necesită o serie de măsuri speciale care să nu ducă la periclitarea vieţii lucrătorilor prin accidente sau icircmbolnăviri de factură profesională

Asupra modului icircn care se produce autoaprinderea cărbunilor s-au emis mai multe ipoteze care pot fi icircnglobate icircn următoarele teorii

Teoria oxidării piritei Teoria oxidării cărbunelui considerată icircn prezent cea mai importantă Teoria fenolică Teoria bacteriană

Cărbunii icircn contact cu atmosfera vor absorbi oxigen fapt care poate duce prin oxidare la aprinderea autmată a lor

Pentru a preveni apariţia focurilor endogene este necesar să se determine tendinţa de autoicircncălzire a cărbunilor icircn scopul clasificării straturilor din acest punct de vedere

Cercetătorii polonezi făcacircnd mai multe icircncercări cu probe de cărbune din diferite mine au demonstrat că reprezentarea grafică a modului icircn care decurge reacţia sistemului (perhidro-cărbune) are alură diferenţială pentru cărbunii cu tendinţă de autoicircncăzire şi pentru cei fără tendinţă de autoicircncălzire

Partea experimentală

Materiale necesare

Probe de cărbune de granulaţii specificate icircn referat Termometru Eprubete Apă distilată Perhidrol 20

Modul de lucru

Se cacircntăresc 3 g cărbune de granulaii diferite -0250 -0315 -04 şi +05 mm care se amestecă cu 2 cm3 de apă distilată după care se notează temperatura iniţială

Peste cărbunele astfel amestecat se toarnă 9 cm3 perhidrol 20 Se citeşte temperatura icircn fiecare minut pacircnă la atingerea temperaturii de 50oC După depăşirea temperaturii de 50oC se notează timpul corespunzător creşterii temperaturii din 10 icircn 10 grade iar rezultatele se trec icircntr-un tabel de forma tabelului de mai jos

Tipul cărbunelui Granulaţia(mm)

Temperatura(oC)

Timpul(minute)

Observaţii

27

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

12345

Cu datele obţinute se constituie diagrama de variaţie a temperaturii icircn funcşie de timp care este caracteristică fiecărui strat de cărbune icircn parte

Se execută cel puţin două determinări cu acelaş fel de cărbune iar dacă rezultatele diferă cu mai mult de 10 se efectuează o nouă determinare

Ca măsură a gradului de pregătire a cărbunelui pentru autoicircncălzire se admite viteza medie de creştere a temperaturii (Vr) la timpul (t) icircn care s-a obţinut temperatura maximă

(oCmin)

Aceste date obţinute vor trece icircn tabelul următor

Tipul cărbunelui Tipul de reacţie tr(min)

Temperatura (oC) Vr

(oCmin)

Iniţială Maximă

Variaţia de

temperatură12345

Se compară curbele obţinute cu curbele din literatură şi se trag concluzii asupra tendinţei de autoicircncălzire a cărbunilor

28

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ DEPLASAREA ECHILIBRULUICHIMIC ŞI VITEZA DE REACŢIE

Consideraţii teoretice

Legea acţiunii maselor

Pentru reacţia aA +bB cC + dD la echilibrul celor două viteze de reacţie sunt egale

v1 = k1 [A]a [B]b

v2 = k2 [C]c [D]d v1= v2 = = Ke

= (c + d) ndash (a + b) ndash variaţia numărului de moli

Kp = Kc (RT)∆n = Kk (p)∆n

Relaţia Kc = reprezintă legea acţiunii maselor

Guldeberg şi Waage au stability că raportul dintre produsul concentraţiilor produşilor de reacţie la puteri egale cu coeficienţii lor stoechimetrici şi produsul concentraţiilor reactanţilor la puteri numeric egale cu coeficienţii lor stoechiometrici este constantă numită constantă de echilibru Kc

Deplasarea echilibrului chimic se face icircn conformitate cu principiul lui Le Chacirctelier Conform acestui principiu dacă un system aflat ăn echilibru chimic suferă o constacircngere echilibrul se deplasează icircn sensul diminuării constracircngerii

Factorii care influenţează deplasarea echilibrului chimic sunt temperature presiunea şi concentraţia

Influenţa temperaturii

Creşterea temperaturii unui sistem icircn echilibru (la p = constant) favorizează reacţia ce consumă caldură (endotermă) şi defavorizează reacţia ce se produce cu degajare de căldură (exotermă) Reacţiile reversibiledacă sunt endoterme icircntr-un senssunt exoterme icircn sensul invers

Ex 2 CO + O2 2 CO2

Influenţa presiunii

Este caracteristică reacţiilor de echilibru icircn faza gazoasă care se produc cu variaţie de volum Creşterea presiunii (la t0 C = constant) determină deplasarea echilibrului icircn sensul concentraţiei de volum echivalent cu micşorarea numărului de moli

29

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Ex N2 + 3 H2 2 NH3

Influenţa concentraţiei

Modificarea concentraţiei unuia din componenţii amestecului de reacţieva determina desfăşurarea reacţiei chimice icircn sensul care se consumă substanţa adăugată

Icircn lucrarea de faţă se va urmării deplasarea echilibrului chimic icircn funcţie de concentraţie Se va studia icircn mediu omogen lichidul reacţia dintre FeCl3 (clorură ferică) şi NH4SCH (sulfocianură de amoniu) cu formarea de Fe(SCN)3 (sulfocianură ferică) şi NH4Cl (clorură de amoniu)

FeCl3 + 3NH4SCN Fe(SCN)3+ 3NH4CL

Kc=

Calitativ se va observa deplasarea echilibrului chimic prin compararea culorilor diferitelor probe icircn care sa variat pe racircnd concentraţia uneia din substanţele iniţiale sau finale Culoarea FeCl3 icircn soluţie este galben-roşcată a Fe(SCN)3 este roşu intens iar NH4SCN şi NH4Cl sunt incolore

Materiale necesare

Pahar Berzelius Eprubete Soluţii de FeCl3 şi NH4SCN icircn sticlă picurătoare NH4Cl Spatulă Pipetă

Modul de lucru

Icircn paharul Berzelius se pun circa 100 ml apă şi se adaugă 10-11 picături de soluţie FeCl3 şi 10-12 picături NH4SCN Din soluţia obţinută se toarnă volume egale icircn 4 eprubete astfel

Icircn eprubeta 1 se adaugă 4-5 picături de soluţie FeCl3

Icircn eprubeta 2 se adaugă 4-5 picături de sol NH4SCN Icircn eprubeta 3 se pune un vacircrf de spatulă de NH4Cl şi se agită pacircnă la dizolvare Eprubeta 4 serveşte drept etalon de culoare

Se compară culorile obţinute cu culoarea soluţiei din eprubeta etalon şi schimbările de culoare se explică icircn funcţie de modul icircn care s-a produs deplasarea echilibrului chimic

Să se tragă concluziile pentru sensul icircn care s-a deplasat echilibrul chimic icircn cele 3 eprubete

Factorii care influenţează viteza de reacţieConsideraţii teoretice

30

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cursul unei reacţii chimice cantităţile de reactanţi descresc continuu iar cantităţile de produşi cresc continuu

Se numeşte viteza de reacţie - variaţia concentraţiei reactanţilor sau produşilor de reacţie icircn unitatea de timp

v = - CR ndash concentraţia reactanţilor

v = + CP ndash concentraţia produşilor de reacţie

Principalii factori care influenţează viteza de reacţie sunt temperatura concentraţia suprafaţa de contact adaosul unor substanţe care măresc viteza de reacţie (catalizatori) sau pentru a o micşora (inhibitori) Urmărind desfăşurarea icircn timp a reacţiilor chimice CINETICA CHIMICĂ studiază viteza de reacţie influenţa diferiţilor factori asupra vitezei precum şi totalitatea proceselor elementare ce intervin icircn timpul transformaărilor chimice deci elucidarea mecanismului de reacţie

Icircn lucrarea de faţă se va urmării cum influenţează viteza de reacţie concentraţia şi temperatura

Influenţa concentraţiei

Studiile experimentale referitoare la influenţa concentraţiei asupra vitezei de reacţie au dus la determinarea ecuaţiei de viteză

v = kn [A]na [B]nb

pentru o reacţie de forma aA + bB produşikn ndash constantă de vitezăna şi nb ndash ordinele parţiale de reacţie (pentru reacţii mai simple)na = a şi nb = bm = na + nb ndash ordinul global de reacţie

Pentru cazul general se poate scrie

- = kn cn

Influenţa temperaturii

Este exprimată de relaţia lui Arrhenius

k = A

undeA ndash factor preexponenţial cu aceleaşi dimensiuni ca şi kEa ndash energie de acţionareR ndash 8314 JmolK

Din forma logaritmică a expresiei relaţiei lui Arrhenius

31

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

1n k = 1n A -

Se poate determina grafic 1n k = f( ) valoarea lui Ea = tgβ R sau analitic utilizacircnd valorile lui k la

două temperaturi diferite

Ea =

Materiale necesare

Soluţie Na2S2O3 (tiosulfat de sodiu) Soluţie H2SO4 Eprubete Termometru Pehar Berzelius Trepied Sită azbest Bec de gaz Pipetă

Modul de lucru

Studiul variaţiei vitezei de reacţie icircn funcţie de concentraţie se poate face prin exemplul reacţiei dintre tiosulfatul de sodiu şi acidul sulfuric

Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 = H2S2O3 (acid tiosulfuric)

Acidul tiosulfuric este instabil şi se descompune astfel

H2S2O3 rarr S + H2SO3 (acid sulfuros)

Pentru executarea experienţei trebuie să preparăm 4 soluţii de concentraţii diferite de tiosulfat de sodiu Icircn prima eprubetă turnăm 12 cm3 din soluţia iniţială de Na2S2O3 icircn a doua 9 cm3 soluţie iniţială şi 3 cm3 apă iar icircn a treia 6 cm3 Na2S2O3 şi 6 cm3 apă şi icircn ultima 3 cm3 soluţie iniţială şi 9 cm3 apă

Adăugăm 3 cm3 soluţie H2SO4 peste prima eprubetă şi agităm puternic Cu ajutorul unui ceas cronometrăm timpul pacircnă ce soluţia devine opalescentă Se procedează la fel şi cu celelalte eprubete Se notează timpii Din valorile timpilor se va deduce cum variază viteza de reacţie icircn funcţie de concentraţie

Pentru influenţa temperaturii asupra vitezei de reacţie se va utiliza tot exemplul anterior Pentru temperatura camerei se vor folosii valorile timpilor obţinuţi la exemplul anterior Se repetă experienţele dar de data aceasta icircnainte de a turna acidul sulfuric peste soluţia de Na2S2O3 se vor icircncălzii atăt soluţia de Na2S2O3 cacirct şi soluţia de acid sulfuric icircn eprubete separate introducacircndu-le icircntr-un pahar Berzelius cu apă

Paharul cu apă şi cu perechile de eprubete vor fi icircncălzite la temperaturile de 25o şi 35o C După atingerea temperaturilor respective soluţiile se amestecă turnacircnd acidul sulfuric peste tiosulfatul de sodiu Se agită şi se cronometrează timpul necesar apariţiei opalescenţei

Din valorile timpilor obţinuţi se va concluziona cum variaz viteza de reacţie cu temperaturaRezultatele obţinute se vor trece sub formă de tabel

32

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Factorul care influenţează viteza de

reacţieTimpul 1 Timpul 2 Timpul 3 Timpul 4

Concentraţia

Temperatura

C1

C2

C3

C4

DETEMINAREA TENSIUNII ELECTROMOTOARE A PILELOR ELECTRICE

33

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Consideraţii teoretice

Pila galvanică sau elementul galvanic este un dispozitiv in care pentru obţinerea energiei electrice se produce o reacţie de oxido-reducere

Cea mai simplă pilă galvanică este alcătuită din doi electrozi respectiv din doi conductori metalici introduşi icircn soluţii de electrolit Electrozii sunt uniţi icircn circuit exterior printr-un conductor electronic iar soluţiile de electrolit sunt separate printr-o diafragmă poroasă sau printr-o punte electrolitică

Icircn pilele galvanice la anod se produce o reacţie de oxidare iar la catod are loc o reacţie de reducere

Variaţia energiei libere ∆G a reacţiei de oxido-reducere dintr-o pilă galvanică reversibilă este egală cu lucrul electric maxim efectuat de pilă

Lucrul electric maxim reprezintă produsul dintre cantitatea de electricitate ce trece prin pila galvanică (zF) şi tensiunea electromotoare E a pilei galvanice (tem)

∆G=-z F E

Tensiunea electromotoare a unei pile galvanice este dată de suma algebrică a potenţialelor de electroni

E=ε+ + ε-

Undeε+ -este potenţial de electrod al actoduluiε- -este potenţia de electrod al anodului

Ţinacircnd seama de expresia matematică a potenţialului de electrică

ε = εo +

relaţia E=ε+ + ε- devine

E=

Unde şi -sunt potenţialele standard ale catodului şi anodului

R ndashconstanta universală a gazelor (83166 Jmolgrad sau 198 calmolgrad)T ndashtemperatura absolută icircn grade KelvinF ndashnumărul lui Faraday (96500 C)a+ a- -activitatea ionilor reduşi şi respectiv oxidaţi

Ecuaţia E= arată relaţia dintre tensiunea electromotoare potenţialul de

electrod şi activităţile ionilor de metal din soluţiile de electrolitIcircn această lucrare se va urmări dependenţa tem a pilei Daniell de concentrţia soluţiilor de

electrolit dependenţa redată de ecuaţia E=

Pila Daniell se compune dintr-o bară de zinc cufundată icircntr-o soluţie de ZnSO4 şi o bară de cupru introdusă icircntr-o soluţie de CuSO4 şi are ca punte electrolitică o soluţie de KCl saturată

34

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Această pilă se reprezintă prin lanţul electrochimic (-) ZnZnSO4 CuSO4Cu (+) Icircn pila Daniell la electrozi au loc următoarele reacţii de oxido-reducere

Anod(-) Znrarr Zn2+ + 2e-

Catod(+) Cu2+ + 2e-rarr Cu

Ecuaţia reacţiei totale care generează curent electric icircn pila Daniell este

Zn+Cu2+harrZn2++Cu

Tensiunea electromotoare a pilei Daniell se deduce din relaţia de mai sus

E=

Pentru a urmări dependenţa tensiunii electromotoare de concentraţiile soluţiilor de electrolit se alcătuiesc elemente Daniell folosind soluţii de CuSO4 şi ZnSO4 de concentraţii diferite Valorile obţinute experimental se compară cu cele calculate cu ajutorul ecuaţiei de mai sus

Partea experimentalăMateriale şi aparatură necesară

Pilă galvanică Daniell Voltmetru electronic sau montaj de opoziţie (Poggehdorff) Electrozi de Cu şi Zn Pahar Berzelius Pipete de 10 ml Balon cotat de 100 ml Soluţii de ZnSO4 şi CuSO4 de concentraţii diferite Soluţie saturată KCl Element Weston

Mod de lucru

Pentru determinarea tem se poate folosi montajul cu voltmetru electronic sau montajul de opoziţie

35

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 17: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Duritate temporară (dt) dată de suma bicarbonaţilor de calciu şi de magneziu La icircncălzire dt se elimină avacircnd loc reacţiile

Duritatea permanentă (dp) formată din celelalte sărurisolvite de calciu şi de magneziu (sulfaţi cloruri etc)

Duritatea totală (dT) este suma celor două durităţi

Duritatea se exprimă icircn grade de duritate Gradul de duritate reprezintă icircn Romacircnia duritatea echivalentă a 10 mg CaOdm3 (fiind identic cu gradul german)

Icircn funcţie de duritatea lor apele naturale se pot clasifica icircn Foarte moi dT=0-4 grade Moi dT=4-8 grade Slab dure dT=8-12 grade Mijlocii dure dT=12-18 grade Dure dT=18-30 grade Foarte dure dT=peste 30 grade

Apa dură provoacă greutăţi mari icircn folosinţele industriale ca de exemplu depunerea de cruste icircn cazul cazanelor de abur icircn spălătorii măresc cantităţile de agenţi de spălare deoarece formează săpunuri insolubile

Calciu ăi magneziu

Datorită unor caracteristici biochimice şi fiziologice distincte este util să se cunoască concentraţia ionilor de Ca2+ şi Mg2+ separat Astfel magneziul se găseşte icircn apă sub formă de sulfaţi care icircn concentraţie mare imprimă apei un gust dezagreabil şi un efect laxativ De asemena magneziul mai poate fi prezent icircn apă sub formă de cloruri şi bicarbonaţi

Calciu este prezent icircn toate apele sub formă de bicarbonaţi sulfaţi sau cloruri Excesul de calciu imprimă apei un gust sălciu fiind incriminat icircn favorizarea calculozei renale lipsa de calciu pare a juca un rol icircn producerea unor tulburări funcţionale ale cordului (aritmii) pacircnă la infarctul de miocard

Aparatură şi materiale necesare

Biurete Amestec indicatori pentru determinarea pH-ului scară de etalonare pH-metru soluţii

tampon pentru diferite valori de pH Vase conice HCl 01n NaOH 01n complexon III 001 Indicatori negru de eriocrom T murexid metiloranj fenolftaleină

Mod de lucruDeterminarea pH-ului apeiMetoda colorimetrică folosind scara de comparare

17

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 10 ml apă de analizat şi se introduc intr-o eprubetă peste care se adaugă 06 ml din amestecul de indicatori Se agită şi coloraţia obţinută se compară cu scara de etalonare Amestecul de indicatori este format din roşu de metil şi albastru de brom-timol

Metoda electrochimică cu electrod de sticlă

Diferenţa de potenţial existentă icircntre un electrod de sticlă şi un electrod de referinţă introduşi icircn proba de apă de analizat variază lliniar cu pH-ul probei

Icircnainte de efctuarea detrminării este necesară echilibrarea aparatului după instrucţiunile de utilizare Etalonarea (echilibrarea) aparatului se efectuează folosind soluţiile tampon cu pH cunoscut şi se corectează cu ajutorul butonului de corectare a abaterii Pentru aceasta se pune icircntr-un pahar Berzelius soluţie tampon icircn care apoi se imersează electrozii După efectuarea reglării aparatului se spală electrozii cu apă distilată şi apoi se clătesc cu apă de analizat Se introduc electrozii icircn apa de analizat şi se citeşte pH-ul direct pe indicatorul de la aparat Se efectuează mai multe determinări şi se face apoi media rezultatelor

Metoda colorimetrică prezintă unele inconveniente cum ar fi Nu se poate folosi pentru apele tulburi sau colorate Apele cu salinitate crescută pot modifica tenta indicatorului Clorul rezidual poate afecta culoarea indicatorului

Metoda electrochimică este mai precisă şi poate fi utilizată şi pentru apele tulburi sau colorate

Determinarea alcalinităţii

Alcalinitatea permanentă (p) se determină prin titrarea cu HCl 01n icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82) cacircnd au loc reacţiile

Pentru efectuarea probei se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un vas conic peste care se adaugă 2 picături de fenolftaleină Dacă nu apare coloraţia roz alcalinitatea permanentă este zero Icircn cazul apariţiei coloraţiei roz proba se titrează cu HCl 01n pacircnă la incolor Alcalinitatea permanentă se exprimă icircn ml HCl 01ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=VfIcircn care

V- ml HCl 01n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei HCl 01n

Alcalinitatea totală (m) se detrmină prin titrare cu HCl 01n icircn prezenţa metiloranjului (pH=44) cacircnd au loc pe lacircngă reacţiile

şi reacţia

18

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 2-3 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 01n pacircnă cacircnd culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu Alcalinitatea totală se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=Vf

Determinarea acidităţii

Pentru determinarea acidităţii totale se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic şi se titrează cu soluţie de NaOH 01n icircn prezenţa a 2 picături de fenolftaleină pacircnă la apariţia coloraţiei roz persistente Aciditatea totală se exprimă icircn ml NaOH ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml NaOH ndm3=VfIcircn care

V- volumul de NaOH 01n folosit la titrare f- factorul soluţiei NaOH 01n

Dacă apa are pH-ul mai mare de 45 aciditatea reală este zero Icircn caz contrar se iau 100 ml apă de analizat se adaugă 2-3 picături de metil oranj şi se titrează cu NaOH 01n pacircnă ce coloraţia galben-portocaliu virează spre galben-citriu Aciditatea reală se calculează conform relaţiei

ml NaOH ndm3=Vf

Duritatea

Ionii de calciu şi de magneziu cu proprietatea de a complexa cu sarea de sodiu a acidului etilen-diamintetraacetic Sfacircrşitul reacţiei este marcat de indicatori specifici cum ar fi negru de erioorom Pentru a determina duritatea totală se iau 100 ml apă de analizat intr-un vas conic Se adaugă 2 ml soluţie tampon pentru a obţine pH-ul 10 şi 01 g indicator erioocrom apoi se titrează cu complexom III pacircnă ce culoarea virează de la roşu ca vacircnul la albastru net

Icircn care

V- volumul de complexon III 001n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon v- volumul de apă de analizat ml

Pentru a determina duritatea temporară se foloseşte alcalinitatea totală m Dacă alcalinitatea permanentă nu este zerose va utiliza diferenţa m-p dintre volumele de HCl 01n cu care s-au efectuat ele două titrări

Unde

19

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

V- volumul de HCl 01n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei HCl 01n v- volumul de apă de analizat luat ml

Duritatea permanentă se calculează cu relaţia

dp=dT-dt

Calciu şi magneziu

Calciu se determină priin titrare cu complexon III la pH =12-13 icircn prezenţă de murexid valoarea de pH la care magneziu este precipitat sub formă de Mg(OH)2

Se iau 100 ml apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 4 ml soluţie tampon şi 01 mg murexid Se titrează cu complexon III pacircnă ce virează de la roz la violaceu

Relaţiile de calcul sunt

Icircn care

V1- volumul de complexon III folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon III v- volumul de apă de analizat luat icircn lucru ml V- volumul de complexon III folosit la determinarea dT ml

Se repetă fiecare determinare de două ori făcacircndu-se media iar rezultatele se trec icircn următorul tabel

Determinarea UM Proba 1 Proba 2 Media

pHalcalinitate totală m

aciditate totalăaciditate reală

dt

dp

dT

Ca2+

Mg2+

20

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA BIOXIDULUI DE CARBON OXIGENULUI ŞI SUBSTANŢELOR OXIDABILE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite deosebit de restracircnse

Principalele proprietăţi ale apelor industriale

Bioxidul de carbon

Bioxidul de carbon se găseşte frecvent icircn apă sub formă de carbonaţi (complet legaţi) bicarbonaţi (semilegat) şi mai rar sub formă de bioxid de carbon liber Icircntre forma liberă şi sărurile acidului carbonic se stabileşte următorul echilibru

Existenţa uneia sau alteia dintre formulele de mai sus este icircn funcţie de pH-ul apei

la pH =lt 40 CO2-ul este prezent numai sub formă de CO2 liberla pH = 84 CO2-ul există numai sub formă de bicarbonaţila pH gt=105 CO2-ul se găseşte numai sub formă de carbonaţi

Expresia constantei de echilibru pentru ecuaţia

este dată de relaţia

21

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Deoarece concentraţia apei şi a carbonatului se consideră constante şi

Relaţia devine

Din relaţia de mai sus rezultă că pentru menţinerea bicarbonaţilor icircn soluţie este necesară o anumită cantitate de bioxid de carbon liber denumit ndashbioxid de carbon aferent-- iar cantitatea de bioxid de carbon ce depăşeşte această limită reprezintă ndashbioxidul de carbon agresivmdashcapabil de a dizolva noi cantităţi de carbonaţi tercacircndu-i sub formă de bicarbonaţi solubili La scăderea cantităţii bioxid de carbon sub limita necesară menţinerii bicarbonaţilor icircn soluţie are loc precipitarea unei cantităţi corespunzătoarede carbonaţi Icircntre diferite forme de bioxid de carbon avem următoarea relaţie

Bioxidul de carbon liber nu dăunează calităţii apei potabile din contră icirci conferă un gust plăcut de prospeţime Bioxidul de carbon afresiv poate face apa nepotabilă datorită faprului că poate dizolva anumite metale toxice Icircn apa de alimentare a cazanelor CO2 liber trebuie să lipsească deoarece produce o puternică coroziune

Oxigenul

Icircn apele meteoritice şi icircn cele freatice concentraţia oxigenului dizolvat este aproape de limita de solubilitate determinată de presiunea parţială şi temperatură Apele subterane de mare adacircncime conţin foarte puţin oxigen dizolvat dtorită reacţiilor chimice Icircn apele de suprafaţă concentraţia oxigenului depinde şi de numeroasele procese fizice chimice şi biologice ale ciclului vieţii acvatice Ca urmare a proceselor de degradare aerobă poate apărea un deficit de oxigen care poate provoca dispariţia completă a vieţii aerobe Deficitul de oxigen este diferenţa dintre cantitatea de oxigen care saturează apa la presiunea şi temperatura dată şi conţinutul real Există o corelaţie directă icircntre oxigenul dizolvat şi concentraţia materiilor organice de apă Prezenţa oxigenului favorizează deferizarea şi demanganizarea apei formarea stratului de protecţie icircn reţeaua de distribuţie şi tot odată conferă gust de prospeţime apei potabile Icircn apa de alimentare a cazanelor oxigenul este nedorit fiind un factor activ de coroziune

Substanţe organice

Conţinutul de substanţe organice defineşte gradul de impurificare organică care se poate exprima icircn diferite moduri Oxidabilitatea chimică sau consumul chimic de oxigen (CCO) reprezintă cantitatea de oxigen echivalentă cu consumul de oxidant (KMnO4 K2Cr2O7) format la mineralizarea substanţelor organice dintr-un dm3 de apă Metoda este uzual folosită dar prezintă inconvenientul că nu indică icircntreg conţinutul de materii organice ci doar pe cele oxidabile icircn condiţiile determinării tot odată fiind afectată de erori datorită prezenţei substanţelor anorganice uşor oxidabile

Consumul biochimic de oxigen CBO5 reprezintă cantitatea de oxige necesară pentru mineralizarea biochimică a substanţelororganice dintr-un dm3 de apă la temperatura de 20o C

Partea experimentală

22

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Determinarea bioxidului de carbon din apă

Determinarea bioxidului de carbon liber

Aparatură şi materiale necesare

Vase Erlenmeyer Biurete Soluţie HCl 005n Soluţie NaOH 005n Fenolftaleină Tartrat de sodiu şi de potasiu 50 Carbonat de calciu Amestec alcalin de iodură şi azidă Amidon soluţie 05 Acid sulfuric 1 3 Tiosulfat de sodiu 0025n Sulfat manganos 50 Sticle cu dop ermetic Soluţie KMnO4 001n Soluţie H2C2O4 001n

Mod de lucru

Metoda se bazează pe transformarea bioxidului de carbon liber din apă icircn bicarbonat folosind o soluţie de hidroxid de sodiu şi apoi titrarea excesului de hidroxid cu acid clorhidric icircn prezenţă de fenolftaleină

Detreminarea orientativă- se iau cacircţiva ml de apă de analizat şi se introduc icircntr-o capsulă de porţelan apoi se adaugă două picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz nu este prezent CO2 liber Icircn cazul cacircnd nu apare coloraţia roz se procedează astfel icircntr-un pahar Erlenmeyer se introduc 200 ml apă e analizat peste care se mai adaugă 10 ml soluţie de NaOH 005n 2 ml tartrat de sodiu şi potasiu şi două picături de fenolftaleină Icircn cazul icircn care nu a aparut o coloraţie roz se vor mai adăuga icircncă 10 ml NaOH 005n Volumul de soluţie de NaOH se va măsura cu precizie Soluţia rezultată se va titra cu HCl 005 pacircnă la decolorare Conţinutul de CO2 liber se va calcula cu relaţia

Unde

V ndashml NaOH 005n adăugaţi f ndash factorul soluţiei de NaOH 005nV`- ml soluţie HCl 005n folosiţi la titrare f `- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon total legat

23

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Metoda se bazează pe neutralizarea carbonaţilorprezenţi icircn apă prin titrare cu un acid mineral icircn prezenţa fenolftaleinei

Icircntr-un flacon Erlenmeyer se introduc 100 ml apă de analizat două picături de fenolftaleină ş se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea roşie virează icircn roz slab Conţinutul de CO2 legat se calculează cu relaţia

Unde

V- ml HCl 005n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon semilegat

Metoda se bazează pe neutralizarea bicarbonaţilor din apă cu un acid mineral icircn prezenţa metiloranjului ca indicator Se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un flacon Erlenmeyer peste care se adaugă 2 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Aplicacircd corecţia pentru CO2 legat avem

Unde

V`- ml HCl 005n folosiţi la titrareV ndash ml HCl 005n folosiţi la determinarea CO2 legat f- factorul soluţiei HCl 005n

Deteminarea bioxidului de carbon agresiv

Bioxidul de carbon agresiv are proprietatea de a transforma carbonatul de calciu icircn bicarbonat care se determină prin titrare cu acid clorhidric

Se iau doua flacoane Erlenmeyer cu dop rodat şi se introduce icircn fiecare aceeaş cantitate de apă de analizat Icircntr-unul din vase se introduc 3-5 g CaCO3 pro analiză fin pulverizat şi se agită după care se lasă icircn repaus minimum 24 ore agitacircnd din cacircnd icircn cacircnd

Din ambele flacoane se iau din lichidul supernatant cacircte 100 ml şi se introduc icircn alte două flacoane Se titrează fiecare probă cu HCl 005n icircn prezenţa a două picături de metiloranj pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Unde

V- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei icircn care s-a adăugat carbonat de calciu

24

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Vl- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei fără carbonat de calciu f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea oxigenului

Oxigenul dizolvat icircn apă oxidează hidroxidul manganos care icircn mediu acid scoate iodul din iodura de potasiu icircn cantitate echivalentă cu oxigenul dizolvat icircn apă şi se titrează cu tiosulfat de sodiu

Apa se recoltează icircn sticle icircnchise cu grijă ca să nu se aereze icircn timpul manipulărilor Sticla se umple complet se introduc 2 ml soluţie de sulfat manganos şi 2 ml amestec alcalin de iodură-azidă Se pune dopul şi se agită conţinutul flaconului Icircn prezenţa oxigenului se formează un precipitat brun-roşcat iar icircn absenţa acestuia precipitatul rămacircne alb După depunerea completă a precipitatului se elimină cu atenţie cca 10 ml din lichidul supernatant şi se adaugă 5 ml H2SO4 1 3

Se pune dopul şi se amestecă bine picircnă ce precipitatu se dizolvă complet Se transversează conţinutul cantitativ icircntr-un flacon Erlenmeyer şi se titrează cu tiosulfat 0025n pacircnă se obţine o coloraţie galbenă apoi se adaugă 1 ml amidon şi se continuă titrarea pacircnă la decolorarea completă a culorii albastre a amidonului

Unde

V- ml soluţie de tiosulfat folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de tiosulfat de sodiu 0025nVl- cantitatea de apă de analizat recoltată ml

Determinarea substanţelor oxidabile din apă (metoda cu permanganat)

Permanganatul de potasiu oxidează substanţele organice din apă icircn mediu acid şi la cald iar permanganatul rămas icircn exces se determină cu acid oxalic

Se introduc 100 ml apă de analizat icircntr-un flacon Erlenmeyer pregătit icircn prealabil fără urme de substanţe organice peste care se adaugă 5 ml H2SO4 13 şi 10 ml permanganat de potasiu exact măsurat Se fierbe pe sită exact 10 min din momentul cacircnd icircncepe fierberea Se icircndepărtează vasul de pe sită şi se adaugă icircn soluţia fierbinte 10 ml acid oxalic exact măsurat Soluţia decolorată se titrează cu permanganat de potasiu pacircnă la apariţia unei coloraţii slab rozpersistente

25

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn care

V- ml KMnO4 001n adăugaţi iniţial icircn probăVl- ml KMnO4 001n folosiţi la titrarea probei fl- factorul soluţiei de KMnO4 001nV2-ml H2C2O4 001n adăugaţi icircn probă pentru decolorare f2-factorul soluţiei de apă de analizat luată icircn lucru ml

Pentru fiecare probă se fac cacircte două determinăriRezultatele obţinute se vor trece icircn următorul tabel

Parametru de analizat UM Proba 1 Proba 2 Media CO2 totalCO2 legatCO2 semilegatCO2 agresivO2

oxidabilitatea

26

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA TENDINŢEI DE AUTOIcircNCĂLZIRE A CĂRBUNILOR

Consideraţii teoretice

Industria extractivă se caracterizează prin condiţii specifice de lucru condiţii impuse atacirct de particularităţile naturale cacirct şi de caracterul procesului de producţie Aceste necesită o serie de măsuri speciale care să nu ducă la periclitarea vieţii lucrătorilor prin accidente sau icircmbolnăviri de factură profesională

Asupra modului icircn care se produce autoaprinderea cărbunilor s-au emis mai multe ipoteze care pot fi icircnglobate icircn următoarele teorii

Teoria oxidării piritei Teoria oxidării cărbunelui considerată icircn prezent cea mai importantă Teoria fenolică Teoria bacteriană

Cărbunii icircn contact cu atmosfera vor absorbi oxigen fapt care poate duce prin oxidare la aprinderea autmată a lor

Pentru a preveni apariţia focurilor endogene este necesar să se determine tendinţa de autoicircncălzire a cărbunilor icircn scopul clasificării straturilor din acest punct de vedere

Cercetătorii polonezi făcacircnd mai multe icircncercări cu probe de cărbune din diferite mine au demonstrat că reprezentarea grafică a modului icircn care decurge reacţia sistemului (perhidro-cărbune) are alură diferenţială pentru cărbunii cu tendinţă de autoicircncăzire şi pentru cei fără tendinţă de autoicircncălzire

Partea experimentală

Materiale necesare

Probe de cărbune de granulaţii specificate icircn referat Termometru Eprubete Apă distilată Perhidrol 20

Modul de lucru

Se cacircntăresc 3 g cărbune de granulaii diferite -0250 -0315 -04 şi +05 mm care se amestecă cu 2 cm3 de apă distilată după care se notează temperatura iniţială

Peste cărbunele astfel amestecat se toarnă 9 cm3 perhidrol 20 Se citeşte temperatura icircn fiecare minut pacircnă la atingerea temperaturii de 50oC După depăşirea temperaturii de 50oC se notează timpul corespunzător creşterii temperaturii din 10 icircn 10 grade iar rezultatele se trec icircntr-un tabel de forma tabelului de mai jos

Tipul cărbunelui Granulaţia(mm)

Temperatura(oC)

Timpul(minute)

Observaţii

27

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

12345

Cu datele obţinute se constituie diagrama de variaţie a temperaturii icircn funcşie de timp care este caracteristică fiecărui strat de cărbune icircn parte

Se execută cel puţin două determinări cu acelaş fel de cărbune iar dacă rezultatele diferă cu mai mult de 10 se efectuează o nouă determinare

Ca măsură a gradului de pregătire a cărbunelui pentru autoicircncălzire se admite viteza medie de creştere a temperaturii (Vr) la timpul (t) icircn care s-a obţinut temperatura maximă

(oCmin)

Aceste date obţinute vor trece icircn tabelul următor

Tipul cărbunelui Tipul de reacţie tr(min)

Temperatura (oC) Vr

(oCmin)

Iniţială Maximă

Variaţia de

temperatură12345

Se compară curbele obţinute cu curbele din literatură şi se trag concluzii asupra tendinţei de autoicircncălzire a cărbunilor

28

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ DEPLASAREA ECHILIBRULUICHIMIC ŞI VITEZA DE REACŢIE

Consideraţii teoretice

Legea acţiunii maselor

Pentru reacţia aA +bB cC + dD la echilibrul celor două viteze de reacţie sunt egale

v1 = k1 [A]a [B]b

v2 = k2 [C]c [D]d v1= v2 = = Ke

= (c + d) ndash (a + b) ndash variaţia numărului de moli

Kp = Kc (RT)∆n = Kk (p)∆n

Relaţia Kc = reprezintă legea acţiunii maselor

Guldeberg şi Waage au stability că raportul dintre produsul concentraţiilor produşilor de reacţie la puteri egale cu coeficienţii lor stoechimetrici şi produsul concentraţiilor reactanţilor la puteri numeric egale cu coeficienţii lor stoechiometrici este constantă numită constantă de echilibru Kc

Deplasarea echilibrului chimic se face icircn conformitate cu principiul lui Le Chacirctelier Conform acestui principiu dacă un system aflat ăn echilibru chimic suferă o constacircngere echilibrul se deplasează icircn sensul diminuării constracircngerii

Factorii care influenţează deplasarea echilibrului chimic sunt temperature presiunea şi concentraţia

Influenţa temperaturii

Creşterea temperaturii unui sistem icircn echilibru (la p = constant) favorizează reacţia ce consumă caldură (endotermă) şi defavorizează reacţia ce se produce cu degajare de căldură (exotermă) Reacţiile reversibiledacă sunt endoterme icircntr-un senssunt exoterme icircn sensul invers

Ex 2 CO + O2 2 CO2

Influenţa presiunii

Este caracteristică reacţiilor de echilibru icircn faza gazoasă care se produc cu variaţie de volum Creşterea presiunii (la t0 C = constant) determină deplasarea echilibrului icircn sensul concentraţiei de volum echivalent cu micşorarea numărului de moli

29

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Ex N2 + 3 H2 2 NH3

Influenţa concentraţiei

Modificarea concentraţiei unuia din componenţii amestecului de reacţieva determina desfăşurarea reacţiei chimice icircn sensul care se consumă substanţa adăugată

Icircn lucrarea de faţă se va urmării deplasarea echilibrului chimic icircn funcţie de concentraţie Se va studia icircn mediu omogen lichidul reacţia dintre FeCl3 (clorură ferică) şi NH4SCH (sulfocianură de amoniu) cu formarea de Fe(SCN)3 (sulfocianură ferică) şi NH4Cl (clorură de amoniu)

FeCl3 + 3NH4SCN Fe(SCN)3+ 3NH4CL

Kc=

Calitativ se va observa deplasarea echilibrului chimic prin compararea culorilor diferitelor probe icircn care sa variat pe racircnd concentraţia uneia din substanţele iniţiale sau finale Culoarea FeCl3 icircn soluţie este galben-roşcată a Fe(SCN)3 este roşu intens iar NH4SCN şi NH4Cl sunt incolore

Materiale necesare

Pahar Berzelius Eprubete Soluţii de FeCl3 şi NH4SCN icircn sticlă picurătoare NH4Cl Spatulă Pipetă

Modul de lucru

Icircn paharul Berzelius se pun circa 100 ml apă şi se adaugă 10-11 picături de soluţie FeCl3 şi 10-12 picături NH4SCN Din soluţia obţinută se toarnă volume egale icircn 4 eprubete astfel

Icircn eprubeta 1 se adaugă 4-5 picături de soluţie FeCl3

Icircn eprubeta 2 se adaugă 4-5 picături de sol NH4SCN Icircn eprubeta 3 se pune un vacircrf de spatulă de NH4Cl şi se agită pacircnă la dizolvare Eprubeta 4 serveşte drept etalon de culoare

Se compară culorile obţinute cu culoarea soluţiei din eprubeta etalon şi schimbările de culoare se explică icircn funcţie de modul icircn care s-a produs deplasarea echilibrului chimic

Să se tragă concluziile pentru sensul icircn care s-a deplasat echilibrul chimic icircn cele 3 eprubete

Factorii care influenţează viteza de reacţieConsideraţii teoretice

30

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cursul unei reacţii chimice cantităţile de reactanţi descresc continuu iar cantităţile de produşi cresc continuu

Se numeşte viteza de reacţie - variaţia concentraţiei reactanţilor sau produşilor de reacţie icircn unitatea de timp

v = - CR ndash concentraţia reactanţilor

v = + CP ndash concentraţia produşilor de reacţie

Principalii factori care influenţează viteza de reacţie sunt temperatura concentraţia suprafaţa de contact adaosul unor substanţe care măresc viteza de reacţie (catalizatori) sau pentru a o micşora (inhibitori) Urmărind desfăşurarea icircn timp a reacţiilor chimice CINETICA CHIMICĂ studiază viteza de reacţie influenţa diferiţilor factori asupra vitezei precum şi totalitatea proceselor elementare ce intervin icircn timpul transformaărilor chimice deci elucidarea mecanismului de reacţie

Icircn lucrarea de faţă se va urmării cum influenţează viteza de reacţie concentraţia şi temperatura

Influenţa concentraţiei

Studiile experimentale referitoare la influenţa concentraţiei asupra vitezei de reacţie au dus la determinarea ecuaţiei de viteză

v = kn [A]na [B]nb

pentru o reacţie de forma aA + bB produşikn ndash constantă de vitezăna şi nb ndash ordinele parţiale de reacţie (pentru reacţii mai simple)na = a şi nb = bm = na + nb ndash ordinul global de reacţie

Pentru cazul general se poate scrie

- = kn cn

Influenţa temperaturii

Este exprimată de relaţia lui Arrhenius

k = A

undeA ndash factor preexponenţial cu aceleaşi dimensiuni ca şi kEa ndash energie de acţionareR ndash 8314 JmolK

Din forma logaritmică a expresiei relaţiei lui Arrhenius

31

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

1n k = 1n A -

Se poate determina grafic 1n k = f( ) valoarea lui Ea = tgβ R sau analitic utilizacircnd valorile lui k la

două temperaturi diferite

Ea =

Materiale necesare

Soluţie Na2S2O3 (tiosulfat de sodiu) Soluţie H2SO4 Eprubete Termometru Pehar Berzelius Trepied Sită azbest Bec de gaz Pipetă

Modul de lucru

Studiul variaţiei vitezei de reacţie icircn funcţie de concentraţie se poate face prin exemplul reacţiei dintre tiosulfatul de sodiu şi acidul sulfuric

Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 = H2S2O3 (acid tiosulfuric)

Acidul tiosulfuric este instabil şi se descompune astfel

H2S2O3 rarr S + H2SO3 (acid sulfuros)

Pentru executarea experienţei trebuie să preparăm 4 soluţii de concentraţii diferite de tiosulfat de sodiu Icircn prima eprubetă turnăm 12 cm3 din soluţia iniţială de Na2S2O3 icircn a doua 9 cm3 soluţie iniţială şi 3 cm3 apă iar icircn a treia 6 cm3 Na2S2O3 şi 6 cm3 apă şi icircn ultima 3 cm3 soluţie iniţială şi 9 cm3 apă

Adăugăm 3 cm3 soluţie H2SO4 peste prima eprubetă şi agităm puternic Cu ajutorul unui ceas cronometrăm timpul pacircnă ce soluţia devine opalescentă Se procedează la fel şi cu celelalte eprubete Se notează timpii Din valorile timpilor se va deduce cum variază viteza de reacţie icircn funcţie de concentraţie

Pentru influenţa temperaturii asupra vitezei de reacţie se va utiliza tot exemplul anterior Pentru temperatura camerei se vor folosii valorile timpilor obţinuţi la exemplul anterior Se repetă experienţele dar de data aceasta icircnainte de a turna acidul sulfuric peste soluţia de Na2S2O3 se vor icircncălzii atăt soluţia de Na2S2O3 cacirct şi soluţia de acid sulfuric icircn eprubete separate introducacircndu-le icircntr-un pahar Berzelius cu apă

Paharul cu apă şi cu perechile de eprubete vor fi icircncălzite la temperaturile de 25o şi 35o C După atingerea temperaturilor respective soluţiile se amestecă turnacircnd acidul sulfuric peste tiosulfatul de sodiu Se agită şi se cronometrează timpul necesar apariţiei opalescenţei

Din valorile timpilor obţinuţi se va concluziona cum variaz viteza de reacţie cu temperaturaRezultatele obţinute se vor trece sub formă de tabel

32

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Factorul care influenţează viteza de

reacţieTimpul 1 Timpul 2 Timpul 3 Timpul 4

Concentraţia

Temperatura

C1

C2

C3

C4

DETEMINAREA TENSIUNII ELECTROMOTOARE A PILELOR ELECTRICE

33

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Consideraţii teoretice

Pila galvanică sau elementul galvanic este un dispozitiv in care pentru obţinerea energiei electrice se produce o reacţie de oxido-reducere

Cea mai simplă pilă galvanică este alcătuită din doi electrozi respectiv din doi conductori metalici introduşi icircn soluţii de electrolit Electrozii sunt uniţi icircn circuit exterior printr-un conductor electronic iar soluţiile de electrolit sunt separate printr-o diafragmă poroasă sau printr-o punte electrolitică

Icircn pilele galvanice la anod se produce o reacţie de oxidare iar la catod are loc o reacţie de reducere

Variaţia energiei libere ∆G a reacţiei de oxido-reducere dintr-o pilă galvanică reversibilă este egală cu lucrul electric maxim efectuat de pilă

Lucrul electric maxim reprezintă produsul dintre cantitatea de electricitate ce trece prin pila galvanică (zF) şi tensiunea electromotoare E a pilei galvanice (tem)

∆G=-z F E

Tensiunea electromotoare a unei pile galvanice este dată de suma algebrică a potenţialelor de electroni

E=ε+ + ε-

Undeε+ -este potenţial de electrod al actoduluiε- -este potenţia de electrod al anodului

Ţinacircnd seama de expresia matematică a potenţialului de electrică

ε = εo +

relaţia E=ε+ + ε- devine

E=

Unde şi -sunt potenţialele standard ale catodului şi anodului

R ndashconstanta universală a gazelor (83166 Jmolgrad sau 198 calmolgrad)T ndashtemperatura absolută icircn grade KelvinF ndashnumărul lui Faraday (96500 C)a+ a- -activitatea ionilor reduşi şi respectiv oxidaţi

Ecuaţia E= arată relaţia dintre tensiunea electromotoare potenţialul de

electrod şi activităţile ionilor de metal din soluţiile de electrolitIcircn această lucrare se va urmări dependenţa tem a pilei Daniell de concentrţia soluţiilor de

electrolit dependenţa redată de ecuaţia E=

Pila Daniell se compune dintr-o bară de zinc cufundată icircntr-o soluţie de ZnSO4 şi o bară de cupru introdusă icircntr-o soluţie de CuSO4 şi are ca punte electrolitică o soluţie de KCl saturată

34

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Această pilă se reprezintă prin lanţul electrochimic (-) ZnZnSO4 CuSO4Cu (+) Icircn pila Daniell la electrozi au loc următoarele reacţii de oxido-reducere

Anod(-) Znrarr Zn2+ + 2e-

Catod(+) Cu2+ + 2e-rarr Cu

Ecuaţia reacţiei totale care generează curent electric icircn pila Daniell este

Zn+Cu2+harrZn2++Cu

Tensiunea electromotoare a pilei Daniell se deduce din relaţia de mai sus

E=

Pentru a urmări dependenţa tensiunii electromotoare de concentraţiile soluţiilor de electrolit se alcătuiesc elemente Daniell folosind soluţii de CuSO4 şi ZnSO4 de concentraţii diferite Valorile obţinute experimental se compară cu cele calculate cu ajutorul ecuaţiei de mai sus

Partea experimentalăMateriale şi aparatură necesară

Pilă galvanică Daniell Voltmetru electronic sau montaj de opoziţie (Poggehdorff) Electrozi de Cu şi Zn Pahar Berzelius Pipete de 10 ml Balon cotat de 100 ml Soluţii de ZnSO4 şi CuSO4 de concentraţii diferite Soluţie saturată KCl Element Weston

Mod de lucru

Pentru determinarea tem se poate folosi montajul cu voltmetru electronic sau montajul de opoziţie

35

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 18: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 10 ml apă de analizat şi se introduc intr-o eprubetă peste care se adaugă 06 ml din amestecul de indicatori Se agită şi coloraţia obţinută se compară cu scara de etalonare Amestecul de indicatori este format din roşu de metil şi albastru de brom-timol

Metoda electrochimică cu electrod de sticlă

Diferenţa de potenţial existentă icircntre un electrod de sticlă şi un electrod de referinţă introduşi icircn proba de apă de analizat variază lliniar cu pH-ul probei

Icircnainte de efctuarea detrminării este necesară echilibrarea aparatului după instrucţiunile de utilizare Etalonarea (echilibrarea) aparatului se efectuează folosind soluţiile tampon cu pH cunoscut şi se corectează cu ajutorul butonului de corectare a abaterii Pentru aceasta se pune icircntr-un pahar Berzelius soluţie tampon icircn care apoi se imersează electrozii După efectuarea reglării aparatului se spală electrozii cu apă distilată şi apoi se clătesc cu apă de analizat Se introduc electrozii icircn apa de analizat şi se citeşte pH-ul direct pe indicatorul de la aparat Se efectuează mai multe determinări şi se face apoi media rezultatelor

Metoda colorimetrică prezintă unele inconveniente cum ar fi Nu se poate folosi pentru apele tulburi sau colorate Apele cu salinitate crescută pot modifica tenta indicatorului Clorul rezidual poate afecta culoarea indicatorului

Metoda electrochimică este mai precisă şi poate fi utilizată şi pentru apele tulburi sau colorate

Determinarea alcalinităţii

Alcalinitatea permanentă (p) se determină prin titrarea cu HCl 01n icircn prezenţa fenolftaleinei (pH=82) cacircnd au loc reacţiile

Pentru efectuarea probei se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un vas conic peste care se adaugă 2 picături de fenolftaleină Dacă nu apare coloraţia roz alcalinitatea permanentă este zero Icircn cazul apariţiei coloraţiei roz proba se titrează cu HCl 01n pacircnă la incolor Alcalinitatea permanentă se exprimă icircn ml HCl 01ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=VfIcircn care

V- ml HCl 01n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei HCl 01n

Alcalinitatea totală (m) se detrmină prin titrare cu HCl 01n icircn prezenţa metiloranjului (pH=44) cacircnd au loc pe lacircngă reacţiile

şi reacţia

18

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 2-3 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 01n pacircnă cacircnd culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu Alcalinitatea totală se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=Vf

Determinarea acidităţii

Pentru determinarea acidităţii totale se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic şi se titrează cu soluţie de NaOH 01n icircn prezenţa a 2 picături de fenolftaleină pacircnă la apariţia coloraţiei roz persistente Aciditatea totală se exprimă icircn ml NaOH ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml NaOH ndm3=VfIcircn care

V- volumul de NaOH 01n folosit la titrare f- factorul soluţiei NaOH 01n

Dacă apa are pH-ul mai mare de 45 aciditatea reală este zero Icircn caz contrar se iau 100 ml apă de analizat se adaugă 2-3 picături de metil oranj şi se titrează cu NaOH 01n pacircnă ce coloraţia galben-portocaliu virează spre galben-citriu Aciditatea reală se calculează conform relaţiei

ml NaOH ndm3=Vf

Duritatea

Ionii de calciu şi de magneziu cu proprietatea de a complexa cu sarea de sodiu a acidului etilen-diamintetraacetic Sfacircrşitul reacţiei este marcat de indicatori specifici cum ar fi negru de erioorom Pentru a determina duritatea totală se iau 100 ml apă de analizat intr-un vas conic Se adaugă 2 ml soluţie tampon pentru a obţine pH-ul 10 şi 01 g indicator erioocrom apoi se titrează cu complexom III pacircnă ce culoarea virează de la roşu ca vacircnul la albastru net

Icircn care

V- volumul de complexon III 001n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon v- volumul de apă de analizat ml

Pentru a determina duritatea temporară se foloseşte alcalinitatea totală m Dacă alcalinitatea permanentă nu este zerose va utiliza diferenţa m-p dintre volumele de HCl 01n cu care s-au efectuat ele două titrări

Unde

19

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

V- volumul de HCl 01n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei HCl 01n v- volumul de apă de analizat luat ml

Duritatea permanentă se calculează cu relaţia

dp=dT-dt

Calciu şi magneziu

Calciu se determină priin titrare cu complexon III la pH =12-13 icircn prezenţă de murexid valoarea de pH la care magneziu este precipitat sub formă de Mg(OH)2

Se iau 100 ml apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 4 ml soluţie tampon şi 01 mg murexid Se titrează cu complexon III pacircnă ce virează de la roz la violaceu

Relaţiile de calcul sunt

Icircn care

V1- volumul de complexon III folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon III v- volumul de apă de analizat luat icircn lucru ml V- volumul de complexon III folosit la determinarea dT ml

Se repetă fiecare determinare de două ori făcacircndu-se media iar rezultatele se trec icircn următorul tabel

Determinarea UM Proba 1 Proba 2 Media

pHalcalinitate totală m

aciditate totalăaciditate reală

dt

dp

dT

Ca2+

Mg2+

20

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA BIOXIDULUI DE CARBON OXIGENULUI ŞI SUBSTANŢELOR OXIDABILE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite deosebit de restracircnse

Principalele proprietăţi ale apelor industriale

Bioxidul de carbon

Bioxidul de carbon se găseşte frecvent icircn apă sub formă de carbonaţi (complet legaţi) bicarbonaţi (semilegat) şi mai rar sub formă de bioxid de carbon liber Icircntre forma liberă şi sărurile acidului carbonic se stabileşte următorul echilibru

Existenţa uneia sau alteia dintre formulele de mai sus este icircn funcţie de pH-ul apei

la pH =lt 40 CO2-ul este prezent numai sub formă de CO2 liberla pH = 84 CO2-ul există numai sub formă de bicarbonaţila pH gt=105 CO2-ul se găseşte numai sub formă de carbonaţi

Expresia constantei de echilibru pentru ecuaţia

este dată de relaţia

21

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Deoarece concentraţia apei şi a carbonatului se consideră constante şi

Relaţia devine

Din relaţia de mai sus rezultă că pentru menţinerea bicarbonaţilor icircn soluţie este necesară o anumită cantitate de bioxid de carbon liber denumit ndashbioxid de carbon aferent-- iar cantitatea de bioxid de carbon ce depăşeşte această limită reprezintă ndashbioxidul de carbon agresivmdashcapabil de a dizolva noi cantităţi de carbonaţi tercacircndu-i sub formă de bicarbonaţi solubili La scăderea cantităţii bioxid de carbon sub limita necesară menţinerii bicarbonaţilor icircn soluţie are loc precipitarea unei cantităţi corespunzătoarede carbonaţi Icircntre diferite forme de bioxid de carbon avem următoarea relaţie

Bioxidul de carbon liber nu dăunează calităţii apei potabile din contră icirci conferă un gust plăcut de prospeţime Bioxidul de carbon afresiv poate face apa nepotabilă datorită faprului că poate dizolva anumite metale toxice Icircn apa de alimentare a cazanelor CO2 liber trebuie să lipsească deoarece produce o puternică coroziune

Oxigenul

Icircn apele meteoritice şi icircn cele freatice concentraţia oxigenului dizolvat este aproape de limita de solubilitate determinată de presiunea parţială şi temperatură Apele subterane de mare adacircncime conţin foarte puţin oxigen dizolvat dtorită reacţiilor chimice Icircn apele de suprafaţă concentraţia oxigenului depinde şi de numeroasele procese fizice chimice şi biologice ale ciclului vieţii acvatice Ca urmare a proceselor de degradare aerobă poate apărea un deficit de oxigen care poate provoca dispariţia completă a vieţii aerobe Deficitul de oxigen este diferenţa dintre cantitatea de oxigen care saturează apa la presiunea şi temperatura dată şi conţinutul real Există o corelaţie directă icircntre oxigenul dizolvat şi concentraţia materiilor organice de apă Prezenţa oxigenului favorizează deferizarea şi demanganizarea apei formarea stratului de protecţie icircn reţeaua de distribuţie şi tot odată conferă gust de prospeţime apei potabile Icircn apa de alimentare a cazanelor oxigenul este nedorit fiind un factor activ de coroziune

Substanţe organice

Conţinutul de substanţe organice defineşte gradul de impurificare organică care se poate exprima icircn diferite moduri Oxidabilitatea chimică sau consumul chimic de oxigen (CCO) reprezintă cantitatea de oxigen echivalentă cu consumul de oxidant (KMnO4 K2Cr2O7) format la mineralizarea substanţelor organice dintr-un dm3 de apă Metoda este uzual folosită dar prezintă inconvenientul că nu indică icircntreg conţinutul de materii organice ci doar pe cele oxidabile icircn condiţiile determinării tot odată fiind afectată de erori datorită prezenţei substanţelor anorganice uşor oxidabile

Consumul biochimic de oxigen CBO5 reprezintă cantitatea de oxige necesară pentru mineralizarea biochimică a substanţelororganice dintr-un dm3 de apă la temperatura de 20o C

Partea experimentală

22

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Determinarea bioxidului de carbon din apă

Determinarea bioxidului de carbon liber

Aparatură şi materiale necesare

Vase Erlenmeyer Biurete Soluţie HCl 005n Soluţie NaOH 005n Fenolftaleină Tartrat de sodiu şi de potasiu 50 Carbonat de calciu Amestec alcalin de iodură şi azidă Amidon soluţie 05 Acid sulfuric 1 3 Tiosulfat de sodiu 0025n Sulfat manganos 50 Sticle cu dop ermetic Soluţie KMnO4 001n Soluţie H2C2O4 001n

Mod de lucru

Metoda se bazează pe transformarea bioxidului de carbon liber din apă icircn bicarbonat folosind o soluţie de hidroxid de sodiu şi apoi titrarea excesului de hidroxid cu acid clorhidric icircn prezenţă de fenolftaleină

Detreminarea orientativă- se iau cacircţiva ml de apă de analizat şi se introduc icircntr-o capsulă de porţelan apoi se adaugă două picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz nu este prezent CO2 liber Icircn cazul cacircnd nu apare coloraţia roz se procedează astfel icircntr-un pahar Erlenmeyer se introduc 200 ml apă e analizat peste care se mai adaugă 10 ml soluţie de NaOH 005n 2 ml tartrat de sodiu şi potasiu şi două picături de fenolftaleină Icircn cazul icircn care nu a aparut o coloraţie roz se vor mai adăuga icircncă 10 ml NaOH 005n Volumul de soluţie de NaOH se va măsura cu precizie Soluţia rezultată se va titra cu HCl 005 pacircnă la decolorare Conţinutul de CO2 liber se va calcula cu relaţia

Unde

V ndashml NaOH 005n adăugaţi f ndash factorul soluţiei de NaOH 005nV`- ml soluţie HCl 005n folosiţi la titrare f `- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon total legat

23

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Metoda se bazează pe neutralizarea carbonaţilorprezenţi icircn apă prin titrare cu un acid mineral icircn prezenţa fenolftaleinei

Icircntr-un flacon Erlenmeyer se introduc 100 ml apă de analizat două picături de fenolftaleină ş se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea roşie virează icircn roz slab Conţinutul de CO2 legat se calculează cu relaţia

Unde

V- ml HCl 005n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon semilegat

Metoda se bazează pe neutralizarea bicarbonaţilor din apă cu un acid mineral icircn prezenţa metiloranjului ca indicator Se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un flacon Erlenmeyer peste care se adaugă 2 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Aplicacircd corecţia pentru CO2 legat avem

Unde

V`- ml HCl 005n folosiţi la titrareV ndash ml HCl 005n folosiţi la determinarea CO2 legat f- factorul soluţiei HCl 005n

Deteminarea bioxidului de carbon agresiv

Bioxidul de carbon agresiv are proprietatea de a transforma carbonatul de calciu icircn bicarbonat care se determină prin titrare cu acid clorhidric

Se iau doua flacoane Erlenmeyer cu dop rodat şi se introduce icircn fiecare aceeaş cantitate de apă de analizat Icircntr-unul din vase se introduc 3-5 g CaCO3 pro analiză fin pulverizat şi se agită după care se lasă icircn repaus minimum 24 ore agitacircnd din cacircnd icircn cacircnd

Din ambele flacoane se iau din lichidul supernatant cacircte 100 ml şi se introduc icircn alte două flacoane Se titrează fiecare probă cu HCl 005n icircn prezenţa a două picături de metiloranj pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Unde

V- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei icircn care s-a adăugat carbonat de calciu

24

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Vl- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei fără carbonat de calciu f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea oxigenului

Oxigenul dizolvat icircn apă oxidează hidroxidul manganos care icircn mediu acid scoate iodul din iodura de potasiu icircn cantitate echivalentă cu oxigenul dizolvat icircn apă şi se titrează cu tiosulfat de sodiu

Apa se recoltează icircn sticle icircnchise cu grijă ca să nu se aereze icircn timpul manipulărilor Sticla se umple complet se introduc 2 ml soluţie de sulfat manganos şi 2 ml amestec alcalin de iodură-azidă Se pune dopul şi se agită conţinutul flaconului Icircn prezenţa oxigenului se formează un precipitat brun-roşcat iar icircn absenţa acestuia precipitatul rămacircne alb După depunerea completă a precipitatului se elimină cu atenţie cca 10 ml din lichidul supernatant şi se adaugă 5 ml H2SO4 1 3

Se pune dopul şi se amestecă bine picircnă ce precipitatu se dizolvă complet Se transversează conţinutul cantitativ icircntr-un flacon Erlenmeyer şi se titrează cu tiosulfat 0025n pacircnă se obţine o coloraţie galbenă apoi se adaugă 1 ml amidon şi se continuă titrarea pacircnă la decolorarea completă a culorii albastre a amidonului

Unde

V- ml soluţie de tiosulfat folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de tiosulfat de sodiu 0025nVl- cantitatea de apă de analizat recoltată ml

Determinarea substanţelor oxidabile din apă (metoda cu permanganat)

Permanganatul de potasiu oxidează substanţele organice din apă icircn mediu acid şi la cald iar permanganatul rămas icircn exces se determină cu acid oxalic

Se introduc 100 ml apă de analizat icircntr-un flacon Erlenmeyer pregătit icircn prealabil fără urme de substanţe organice peste care se adaugă 5 ml H2SO4 13 şi 10 ml permanganat de potasiu exact măsurat Se fierbe pe sită exact 10 min din momentul cacircnd icircncepe fierberea Se icircndepărtează vasul de pe sită şi se adaugă icircn soluţia fierbinte 10 ml acid oxalic exact măsurat Soluţia decolorată se titrează cu permanganat de potasiu pacircnă la apariţia unei coloraţii slab rozpersistente

25

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn care

V- ml KMnO4 001n adăugaţi iniţial icircn probăVl- ml KMnO4 001n folosiţi la titrarea probei fl- factorul soluţiei de KMnO4 001nV2-ml H2C2O4 001n adăugaţi icircn probă pentru decolorare f2-factorul soluţiei de apă de analizat luată icircn lucru ml

Pentru fiecare probă se fac cacircte două determinăriRezultatele obţinute se vor trece icircn următorul tabel

Parametru de analizat UM Proba 1 Proba 2 Media CO2 totalCO2 legatCO2 semilegatCO2 agresivO2

oxidabilitatea

26

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA TENDINŢEI DE AUTOIcircNCĂLZIRE A CĂRBUNILOR

Consideraţii teoretice

Industria extractivă se caracterizează prin condiţii specifice de lucru condiţii impuse atacirct de particularităţile naturale cacirct şi de caracterul procesului de producţie Aceste necesită o serie de măsuri speciale care să nu ducă la periclitarea vieţii lucrătorilor prin accidente sau icircmbolnăviri de factură profesională

Asupra modului icircn care se produce autoaprinderea cărbunilor s-au emis mai multe ipoteze care pot fi icircnglobate icircn următoarele teorii

Teoria oxidării piritei Teoria oxidării cărbunelui considerată icircn prezent cea mai importantă Teoria fenolică Teoria bacteriană

Cărbunii icircn contact cu atmosfera vor absorbi oxigen fapt care poate duce prin oxidare la aprinderea autmată a lor

Pentru a preveni apariţia focurilor endogene este necesar să se determine tendinţa de autoicircncălzire a cărbunilor icircn scopul clasificării straturilor din acest punct de vedere

Cercetătorii polonezi făcacircnd mai multe icircncercări cu probe de cărbune din diferite mine au demonstrat că reprezentarea grafică a modului icircn care decurge reacţia sistemului (perhidro-cărbune) are alură diferenţială pentru cărbunii cu tendinţă de autoicircncăzire şi pentru cei fără tendinţă de autoicircncălzire

Partea experimentală

Materiale necesare

Probe de cărbune de granulaţii specificate icircn referat Termometru Eprubete Apă distilată Perhidrol 20

Modul de lucru

Se cacircntăresc 3 g cărbune de granulaii diferite -0250 -0315 -04 şi +05 mm care se amestecă cu 2 cm3 de apă distilată după care se notează temperatura iniţială

Peste cărbunele astfel amestecat se toarnă 9 cm3 perhidrol 20 Se citeşte temperatura icircn fiecare minut pacircnă la atingerea temperaturii de 50oC După depăşirea temperaturii de 50oC se notează timpul corespunzător creşterii temperaturii din 10 icircn 10 grade iar rezultatele se trec icircntr-un tabel de forma tabelului de mai jos

Tipul cărbunelui Granulaţia(mm)

Temperatura(oC)

Timpul(minute)

Observaţii

27

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

12345

Cu datele obţinute se constituie diagrama de variaţie a temperaturii icircn funcşie de timp care este caracteristică fiecărui strat de cărbune icircn parte

Se execută cel puţin două determinări cu acelaş fel de cărbune iar dacă rezultatele diferă cu mai mult de 10 se efectuează o nouă determinare

Ca măsură a gradului de pregătire a cărbunelui pentru autoicircncălzire se admite viteza medie de creştere a temperaturii (Vr) la timpul (t) icircn care s-a obţinut temperatura maximă

(oCmin)

Aceste date obţinute vor trece icircn tabelul următor

Tipul cărbunelui Tipul de reacţie tr(min)

Temperatura (oC) Vr

(oCmin)

Iniţială Maximă

Variaţia de

temperatură12345

Se compară curbele obţinute cu curbele din literatură şi se trag concluzii asupra tendinţei de autoicircncălzire a cărbunilor

28

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ DEPLASAREA ECHILIBRULUICHIMIC ŞI VITEZA DE REACŢIE

Consideraţii teoretice

Legea acţiunii maselor

Pentru reacţia aA +bB cC + dD la echilibrul celor două viteze de reacţie sunt egale

v1 = k1 [A]a [B]b

v2 = k2 [C]c [D]d v1= v2 = = Ke

= (c + d) ndash (a + b) ndash variaţia numărului de moli

Kp = Kc (RT)∆n = Kk (p)∆n

Relaţia Kc = reprezintă legea acţiunii maselor

Guldeberg şi Waage au stability că raportul dintre produsul concentraţiilor produşilor de reacţie la puteri egale cu coeficienţii lor stoechimetrici şi produsul concentraţiilor reactanţilor la puteri numeric egale cu coeficienţii lor stoechiometrici este constantă numită constantă de echilibru Kc

Deplasarea echilibrului chimic se face icircn conformitate cu principiul lui Le Chacirctelier Conform acestui principiu dacă un system aflat ăn echilibru chimic suferă o constacircngere echilibrul se deplasează icircn sensul diminuării constracircngerii

Factorii care influenţează deplasarea echilibrului chimic sunt temperature presiunea şi concentraţia

Influenţa temperaturii

Creşterea temperaturii unui sistem icircn echilibru (la p = constant) favorizează reacţia ce consumă caldură (endotermă) şi defavorizează reacţia ce se produce cu degajare de căldură (exotermă) Reacţiile reversibiledacă sunt endoterme icircntr-un senssunt exoterme icircn sensul invers

Ex 2 CO + O2 2 CO2

Influenţa presiunii

Este caracteristică reacţiilor de echilibru icircn faza gazoasă care se produc cu variaţie de volum Creşterea presiunii (la t0 C = constant) determină deplasarea echilibrului icircn sensul concentraţiei de volum echivalent cu micşorarea numărului de moli

29

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Ex N2 + 3 H2 2 NH3

Influenţa concentraţiei

Modificarea concentraţiei unuia din componenţii amestecului de reacţieva determina desfăşurarea reacţiei chimice icircn sensul care se consumă substanţa adăugată

Icircn lucrarea de faţă se va urmării deplasarea echilibrului chimic icircn funcţie de concentraţie Se va studia icircn mediu omogen lichidul reacţia dintre FeCl3 (clorură ferică) şi NH4SCH (sulfocianură de amoniu) cu formarea de Fe(SCN)3 (sulfocianură ferică) şi NH4Cl (clorură de amoniu)

FeCl3 + 3NH4SCN Fe(SCN)3+ 3NH4CL

Kc=

Calitativ se va observa deplasarea echilibrului chimic prin compararea culorilor diferitelor probe icircn care sa variat pe racircnd concentraţia uneia din substanţele iniţiale sau finale Culoarea FeCl3 icircn soluţie este galben-roşcată a Fe(SCN)3 este roşu intens iar NH4SCN şi NH4Cl sunt incolore

Materiale necesare

Pahar Berzelius Eprubete Soluţii de FeCl3 şi NH4SCN icircn sticlă picurătoare NH4Cl Spatulă Pipetă

Modul de lucru

Icircn paharul Berzelius se pun circa 100 ml apă şi se adaugă 10-11 picături de soluţie FeCl3 şi 10-12 picături NH4SCN Din soluţia obţinută se toarnă volume egale icircn 4 eprubete astfel

Icircn eprubeta 1 se adaugă 4-5 picături de soluţie FeCl3

Icircn eprubeta 2 se adaugă 4-5 picături de sol NH4SCN Icircn eprubeta 3 se pune un vacircrf de spatulă de NH4Cl şi se agită pacircnă la dizolvare Eprubeta 4 serveşte drept etalon de culoare

Se compară culorile obţinute cu culoarea soluţiei din eprubeta etalon şi schimbările de culoare se explică icircn funcţie de modul icircn care s-a produs deplasarea echilibrului chimic

Să se tragă concluziile pentru sensul icircn care s-a deplasat echilibrul chimic icircn cele 3 eprubete

Factorii care influenţează viteza de reacţieConsideraţii teoretice

30

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cursul unei reacţii chimice cantităţile de reactanţi descresc continuu iar cantităţile de produşi cresc continuu

Se numeşte viteza de reacţie - variaţia concentraţiei reactanţilor sau produşilor de reacţie icircn unitatea de timp

v = - CR ndash concentraţia reactanţilor

v = + CP ndash concentraţia produşilor de reacţie

Principalii factori care influenţează viteza de reacţie sunt temperatura concentraţia suprafaţa de contact adaosul unor substanţe care măresc viteza de reacţie (catalizatori) sau pentru a o micşora (inhibitori) Urmărind desfăşurarea icircn timp a reacţiilor chimice CINETICA CHIMICĂ studiază viteza de reacţie influenţa diferiţilor factori asupra vitezei precum şi totalitatea proceselor elementare ce intervin icircn timpul transformaărilor chimice deci elucidarea mecanismului de reacţie

Icircn lucrarea de faţă se va urmării cum influenţează viteza de reacţie concentraţia şi temperatura

Influenţa concentraţiei

Studiile experimentale referitoare la influenţa concentraţiei asupra vitezei de reacţie au dus la determinarea ecuaţiei de viteză

v = kn [A]na [B]nb

pentru o reacţie de forma aA + bB produşikn ndash constantă de vitezăna şi nb ndash ordinele parţiale de reacţie (pentru reacţii mai simple)na = a şi nb = bm = na + nb ndash ordinul global de reacţie

Pentru cazul general se poate scrie

- = kn cn

Influenţa temperaturii

Este exprimată de relaţia lui Arrhenius

k = A

undeA ndash factor preexponenţial cu aceleaşi dimensiuni ca şi kEa ndash energie de acţionareR ndash 8314 JmolK

Din forma logaritmică a expresiei relaţiei lui Arrhenius

31

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

1n k = 1n A -

Se poate determina grafic 1n k = f( ) valoarea lui Ea = tgβ R sau analitic utilizacircnd valorile lui k la

două temperaturi diferite

Ea =

Materiale necesare

Soluţie Na2S2O3 (tiosulfat de sodiu) Soluţie H2SO4 Eprubete Termometru Pehar Berzelius Trepied Sită azbest Bec de gaz Pipetă

Modul de lucru

Studiul variaţiei vitezei de reacţie icircn funcţie de concentraţie se poate face prin exemplul reacţiei dintre tiosulfatul de sodiu şi acidul sulfuric

Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 = H2S2O3 (acid tiosulfuric)

Acidul tiosulfuric este instabil şi se descompune astfel

H2S2O3 rarr S + H2SO3 (acid sulfuros)

Pentru executarea experienţei trebuie să preparăm 4 soluţii de concentraţii diferite de tiosulfat de sodiu Icircn prima eprubetă turnăm 12 cm3 din soluţia iniţială de Na2S2O3 icircn a doua 9 cm3 soluţie iniţială şi 3 cm3 apă iar icircn a treia 6 cm3 Na2S2O3 şi 6 cm3 apă şi icircn ultima 3 cm3 soluţie iniţială şi 9 cm3 apă

Adăugăm 3 cm3 soluţie H2SO4 peste prima eprubetă şi agităm puternic Cu ajutorul unui ceas cronometrăm timpul pacircnă ce soluţia devine opalescentă Se procedează la fel şi cu celelalte eprubete Se notează timpii Din valorile timpilor se va deduce cum variază viteza de reacţie icircn funcţie de concentraţie

Pentru influenţa temperaturii asupra vitezei de reacţie se va utiliza tot exemplul anterior Pentru temperatura camerei se vor folosii valorile timpilor obţinuţi la exemplul anterior Se repetă experienţele dar de data aceasta icircnainte de a turna acidul sulfuric peste soluţia de Na2S2O3 se vor icircncălzii atăt soluţia de Na2S2O3 cacirct şi soluţia de acid sulfuric icircn eprubete separate introducacircndu-le icircntr-un pahar Berzelius cu apă

Paharul cu apă şi cu perechile de eprubete vor fi icircncălzite la temperaturile de 25o şi 35o C După atingerea temperaturilor respective soluţiile se amestecă turnacircnd acidul sulfuric peste tiosulfatul de sodiu Se agită şi se cronometrează timpul necesar apariţiei opalescenţei

Din valorile timpilor obţinuţi se va concluziona cum variaz viteza de reacţie cu temperaturaRezultatele obţinute se vor trece sub formă de tabel

32

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Factorul care influenţează viteza de

reacţieTimpul 1 Timpul 2 Timpul 3 Timpul 4

Concentraţia

Temperatura

C1

C2

C3

C4

DETEMINAREA TENSIUNII ELECTROMOTOARE A PILELOR ELECTRICE

33

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Consideraţii teoretice

Pila galvanică sau elementul galvanic este un dispozitiv in care pentru obţinerea energiei electrice se produce o reacţie de oxido-reducere

Cea mai simplă pilă galvanică este alcătuită din doi electrozi respectiv din doi conductori metalici introduşi icircn soluţii de electrolit Electrozii sunt uniţi icircn circuit exterior printr-un conductor electronic iar soluţiile de electrolit sunt separate printr-o diafragmă poroasă sau printr-o punte electrolitică

Icircn pilele galvanice la anod se produce o reacţie de oxidare iar la catod are loc o reacţie de reducere

Variaţia energiei libere ∆G a reacţiei de oxido-reducere dintr-o pilă galvanică reversibilă este egală cu lucrul electric maxim efectuat de pilă

Lucrul electric maxim reprezintă produsul dintre cantitatea de electricitate ce trece prin pila galvanică (zF) şi tensiunea electromotoare E a pilei galvanice (tem)

∆G=-z F E

Tensiunea electromotoare a unei pile galvanice este dată de suma algebrică a potenţialelor de electroni

E=ε+ + ε-

Undeε+ -este potenţial de electrod al actoduluiε- -este potenţia de electrod al anodului

Ţinacircnd seama de expresia matematică a potenţialului de electrică

ε = εo +

relaţia E=ε+ + ε- devine

E=

Unde şi -sunt potenţialele standard ale catodului şi anodului

R ndashconstanta universală a gazelor (83166 Jmolgrad sau 198 calmolgrad)T ndashtemperatura absolută icircn grade KelvinF ndashnumărul lui Faraday (96500 C)a+ a- -activitatea ionilor reduşi şi respectiv oxidaţi

Ecuaţia E= arată relaţia dintre tensiunea electromotoare potenţialul de

electrod şi activităţile ionilor de metal din soluţiile de electrolitIcircn această lucrare se va urmări dependenţa tem a pilei Daniell de concentrţia soluţiilor de

electrolit dependenţa redată de ecuaţia E=

Pila Daniell se compune dintr-o bară de zinc cufundată icircntr-o soluţie de ZnSO4 şi o bară de cupru introdusă icircntr-o soluţie de CuSO4 şi are ca punte electrolitică o soluţie de KCl saturată

34

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Această pilă se reprezintă prin lanţul electrochimic (-) ZnZnSO4 CuSO4Cu (+) Icircn pila Daniell la electrozi au loc următoarele reacţii de oxido-reducere

Anod(-) Znrarr Zn2+ + 2e-

Catod(+) Cu2+ + 2e-rarr Cu

Ecuaţia reacţiei totale care generează curent electric icircn pila Daniell este

Zn+Cu2+harrZn2++Cu

Tensiunea electromotoare a pilei Daniell se deduce din relaţia de mai sus

E=

Pentru a urmări dependenţa tensiunii electromotoare de concentraţiile soluţiilor de electrolit se alcătuiesc elemente Daniell folosind soluţii de CuSO4 şi ZnSO4 de concentraţii diferite Valorile obţinute experimental se compară cu cele calculate cu ajutorul ecuaţiei de mai sus

Partea experimentalăMateriale şi aparatură necesară

Pilă galvanică Daniell Voltmetru electronic sau montaj de opoziţie (Poggehdorff) Electrozi de Cu şi Zn Pahar Berzelius Pipete de 10 ml Balon cotat de 100 ml Soluţii de ZnSO4 şi CuSO4 de concentraţii diferite Soluţie saturată KCl Element Weston

Mod de lucru

Pentru determinarea tem se poate folosi montajul cu voltmetru electronic sau montajul de opoziţie

35

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 19: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 2-3 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 01n pacircnă cacircnd culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu Alcalinitatea totală se calculează cu relaţia

ml HCl ndm3=Vf

Determinarea acidităţii

Pentru determinarea acidităţii totale se iau 100 ml de apă de analizat icircntr-un vas conic şi se titrează cu soluţie de NaOH 01n icircn prezenţa a 2 picături de fenolftaleină pacircnă la apariţia coloraţiei roz persistente Aciditatea totală se exprimă icircn ml NaOH ndm3 şi se calculează cu relaţia

ml NaOH ndm3=VfIcircn care

V- volumul de NaOH 01n folosit la titrare f- factorul soluţiei NaOH 01n

Dacă apa are pH-ul mai mare de 45 aciditatea reală este zero Icircn caz contrar se iau 100 ml apă de analizat se adaugă 2-3 picături de metil oranj şi se titrează cu NaOH 01n pacircnă ce coloraţia galben-portocaliu virează spre galben-citriu Aciditatea reală se calculează conform relaţiei

ml NaOH ndm3=Vf

Duritatea

Ionii de calciu şi de magneziu cu proprietatea de a complexa cu sarea de sodiu a acidului etilen-diamintetraacetic Sfacircrşitul reacţiei este marcat de indicatori specifici cum ar fi negru de erioorom Pentru a determina duritatea totală se iau 100 ml apă de analizat intr-un vas conic Se adaugă 2 ml soluţie tampon pentru a obţine pH-ul 10 şi 01 g indicator erioocrom apoi se titrează cu complexom III pacircnă ce culoarea virează de la roşu ca vacircnul la albastru net

Icircn care

V- volumul de complexon III 001n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon v- volumul de apă de analizat ml

Pentru a determina duritatea temporară se foloseşte alcalinitatea totală m Dacă alcalinitatea permanentă nu este zerose va utiliza diferenţa m-p dintre volumele de HCl 01n cu care s-au efectuat ele două titrări

Unde

19

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

V- volumul de HCl 01n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei HCl 01n v- volumul de apă de analizat luat ml

Duritatea permanentă se calculează cu relaţia

dp=dT-dt

Calciu şi magneziu

Calciu se determină priin titrare cu complexon III la pH =12-13 icircn prezenţă de murexid valoarea de pH la care magneziu este precipitat sub formă de Mg(OH)2

Se iau 100 ml apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 4 ml soluţie tampon şi 01 mg murexid Se titrează cu complexon III pacircnă ce virează de la roz la violaceu

Relaţiile de calcul sunt

Icircn care

V1- volumul de complexon III folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon III v- volumul de apă de analizat luat icircn lucru ml V- volumul de complexon III folosit la determinarea dT ml

Se repetă fiecare determinare de două ori făcacircndu-se media iar rezultatele se trec icircn următorul tabel

Determinarea UM Proba 1 Proba 2 Media

pHalcalinitate totală m

aciditate totalăaciditate reală

dt

dp

dT

Ca2+

Mg2+

20

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA BIOXIDULUI DE CARBON OXIGENULUI ŞI SUBSTANŢELOR OXIDABILE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite deosebit de restracircnse

Principalele proprietăţi ale apelor industriale

Bioxidul de carbon

Bioxidul de carbon se găseşte frecvent icircn apă sub formă de carbonaţi (complet legaţi) bicarbonaţi (semilegat) şi mai rar sub formă de bioxid de carbon liber Icircntre forma liberă şi sărurile acidului carbonic se stabileşte următorul echilibru

Existenţa uneia sau alteia dintre formulele de mai sus este icircn funcţie de pH-ul apei

la pH =lt 40 CO2-ul este prezent numai sub formă de CO2 liberla pH = 84 CO2-ul există numai sub formă de bicarbonaţila pH gt=105 CO2-ul se găseşte numai sub formă de carbonaţi

Expresia constantei de echilibru pentru ecuaţia

este dată de relaţia

21

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Deoarece concentraţia apei şi a carbonatului se consideră constante şi

Relaţia devine

Din relaţia de mai sus rezultă că pentru menţinerea bicarbonaţilor icircn soluţie este necesară o anumită cantitate de bioxid de carbon liber denumit ndashbioxid de carbon aferent-- iar cantitatea de bioxid de carbon ce depăşeşte această limită reprezintă ndashbioxidul de carbon agresivmdashcapabil de a dizolva noi cantităţi de carbonaţi tercacircndu-i sub formă de bicarbonaţi solubili La scăderea cantităţii bioxid de carbon sub limita necesară menţinerii bicarbonaţilor icircn soluţie are loc precipitarea unei cantităţi corespunzătoarede carbonaţi Icircntre diferite forme de bioxid de carbon avem următoarea relaţie

Bioxidul de carbon liber nu dăunează calităţii apei potabile din contră icirci conferă un gust plăcut de prospeţime Bioxidul de carbon afresiv poate face apa nepotabilă datorită faprului că poate dizolva anumite metale toxice Icircn apa de alimentare a cazanelor CO2 liber trebuie să lipsească deoarece produce o puternică coroziune

Oxigenul

Icircn apele meteoritice şi icircn cele freatice concentraţia oxigenului dizolvat este aproape de limita de solubilitate determinată de presiunea parţială şi temperatură Apele subterane de mare adacircncime conţin foarte puţin oxigen dizolvat dtorită reacţiilor chimice Icircn apele de suprafaţă concentraţia oxigenului depinde şi de numeroasele procese fizice chimice şi biologice ale ciclului vieţii acvatice Ca urmare a proceselor de degradare aerobă poate apărea un deficit de oxigen care poate provoca dispariţia completă a vieţii aerobe Deficitul de oxigen este diferenţa dintre cantitatea de oxigen care saturează apa la presiunea şi temperatura dată şi conţinutul real Există o corelaţie directă icircntre oxigenul dizolvat şi concentraţia materiilor organice de apă Prezenţa oxigenului favorizează deferizarea şi demanganizarea apei formarea stratului de protecţie icircn reţeaua de distribuţie şi tot odată conferă gust de prospeţime apei potabile Icircn apa de alimentare a cazanelor oxigenul este nedorit fiind un factor activ de coroziune

Substanţe organice

Conţinutul de substanţe organice defineşte gradul de impurificare organică care se poate exprima icircn diferite moduri Oxidabilitatea chimică sau consumul chimic de oxigen (CCO) reprezintă cantitatea de oxigen echivalentă cu consumul de oxidant (KMnO4 K2Cr2O7) format la mineralizarea substanţelor organice dintr-un dm3 de apă Metoda este uzual folosită dar prezintă inconvenientul că nu indică icircntreg conţinutul de materii organice ci doar pe cele oxidabile icircn condiţiile determinării tot odată fiind afectată de erori datorită prezenţei substanţelor anorganice uşor oxidabile

Consumul biochimic de oxigen CBO5 reprezintă cantitatea de oxige necesară pentru mineralizarea biochimică a substanţelororganice dintr-un dm3 de apă la temperatura de 20o C

Partea experimentală

22

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Determinarea bioxidului de carbon din apă

Determinarea bioxidului de carbon liber

Aparatură şi materiale necesare

Vase Erlenmeyer Biurete Soluţie HCl 005n Soluţie NaOH 005n Fenolftaleină Tartrat de sodiu şi de potasiu 50 Carbonat de calciu Amestec alcalin de iodură şi azidă Amidon soluţie 05 Acid sulfuric 1 3 Tiosulfat de sodiu 0025n Sulfat manganos 50 Sticle cu dop ermetic Soluţie KMnO4 001n Soluţie H2C2O4 001n

Mod de lucru

Metoda se bazează pe transformarea bioxidului de carbon liber din apă icircn bicarbonat folosind o soluţie de hidroxid de sodiu şi apoi titrarea excesului de hidroxid cu acid clorhidric icircn prezenţă de fenolftaleină

Detreminarea orientativă- se iau cacircţiva ml de apă de analizat şi se introduc icircntr-o capsulă de porţelan apoi se adaugă două picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz nu este prezent CO2 liber Icircn cazul cacircnd nu apare coloraţia roz se procedează astfel icircntr-un pahar Erlenmeyer se introduc 200 ml apă e analizat peste care se mai adaugă 10 ml soluţie de NaOH 005n 2 ml tartrat de sodiu şi potasiu şi două picături de fenolftaleină Icircn cazul icircn care nu a aparut o coloraţie roz se vor mai adăuga icircncă 10 ml NaOH 005n Volumul de soluţie de NaOH se va măsura cu precizie Soluţia rezultată se va titra cu HCl 005 pacircnă la decolorare Conţinutul de CO2 liber se va calcula cu relaţia

Unde

V ndashml NaOH 005n adăugaţi f ndash factorul soluţiei de NaOH 005nV`- ml soluţie HCl 005n folosiţi la titrare f `- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon total legat

23

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Metoda se bazează pe neutralizarea carbonaţilorprezenţi icircn apă prin titrare cu un acid mineral icircn prezenţa fenolftaleinei

Icircntr-un flacon Erlenmeyer se introduc 100 ml apă de analizat două picături de fenolftaleină ş se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea roşie virează icircn roz slab Conţinutul de CO2 legat se calculează cu relaţia

Unde

V- ml HCl 005n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon semilegat

Metoda se bazează pe neutralizarea bicarbonaţilor din apă cu un acid mineral icircn prezenţa metiloranjului ca indicator Se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un flacon Erlenmeyer peste care se adaugă 2 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Aplicacircd corecţia pentru CO2 legat avem

Unde

V`- ml HCl 005n folosiţi la titrareV ndash ml HCl 005n folosiţi la determinarea CO2 legat f- factorul soluţiei HCl 005n

Deteminarea bioxidului de carbon agresiv

Bioxidul de carbon agresiv are proprietatea de a transforma carbonatul de calciu icircn bicarbonat care se determină prin titrare cu acid clorhidric

Se iau doua flacoane Erlenmeyer cu dop rodat şi se introduce icircn fiecare aceeaş cantitate de apă de analizat Icircntr-unul din vase se introduc 3-5 g CaCO3 pro analiză fin pulverizat şi se agită după care se lasă icircn repaus minimum 24 ore agitacircnd din cacircnd icircn cacircnd

Din ambele flacoane se iau din lichidul supernatant cacircte 100 ml şi se introduc icircn alte două flacoane Se titrează fiecare probă cu HCl 005n icircn prezenţa a două picături de metiloranj pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Unde

V- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei icircn care s-a adăugat carbonat de calciu

24

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Vl- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei fără carbonat de calciu f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea oxigenului

Oxigenul dizolvat icircn apă oxidează hidroxidul manganos care icircn mediu acid scoate iodul din iodura de potasiu icircn cantitate echivalentă cu oxigenul dizolvat icircn apă şi se titrează cu tiosulfat de sodiu

Apa se recoltează icircn sticle icircnchise cu grijă ca să nu se aereze icircn timpul manipulărilor Sticla se umple complet se introduc 2 ml soluţie de sulfat manganos şi 2 ml amestec alcalin de iodură-azidă Se pune dopul şi se agită conţinutul flaconului Icircn prezenţa oxigenului se formează un precipitat brun-roşcat iar icircn absenţa acestuia precipitatul rămacircne alb După depunerea completă a precipitatului se elimină cu atenţie cca 10 ml din lichidul supernatant şi se adaugă 5 ml H2SO4 1 3

Se pune dopul şi se amestecă bine picircnă ce precipitatu se dizolvă complet Se transversează conţinutul cantitativ icircntr-un flacon Erlenmeyer şi se titrează cu tiosulfat 0025n pacircnă se obţine o coloraţie galbenă apoi se adaugă 1 ml amidon şi se continuă titrarea pacircnă la decolorarea completă a culorii albastre a amidonului

Unde

V- ml soluţie de tiosulfat folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de tiosulfat de sodiu 0025nVl- cantitatea de apă de analizat recoltată ml

Determinarea substanţelor oxidabile din apă (metoda cu permanganat)

Permanganatul de potasiu oxidează substanţele organice din apă icircn mediu acid şi la cald iar permanganatul rămas icircn exces se determină cu acid oxalic

Se introduc 100 ml apă de analizat icircntr-un flacon Erlenmeyer pregătit icircn prealabil fără urme de substanţe organice peste care se adaugă 5 ml H2SO4 13 şi 10 ml permanganat de potasiu exact măsurat Se fierbe pe sită exact 10 min din momentul cacircnd icircncepe fierberea Se icircndepărtează vasul de pe sită şi se adaugă icircn soluţia fierbinte 10 ml acid oxalic exact măsurat Soluţia decolorată se titrează cu permanganat de potasiu pacircnă la apariţia unei coloraţii slab rozpersistente

25

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn care

V- ml KMnO4 001n adăugaţi iniţial icircn probăVl- ml KMnO4 001n folosiţi la titrarea probei fl- factorul soluţiei de KMnO4 001nV2-ml H2C2O4 001n adăugaţi icircn probă pentru decolorare f2-factorul soluţiei de apă de analizat luată icircn lucru ml

Pentru fiecare probă se fac cacircte două determinăriRezultatele obţinute se vor trece icircn următorul tabel

Parametru de analizat UM Proba 1 Proba 2 Media CO2 totalCO2 legatCO2 semilegatCO2 agresivO2

oxidabilitatea

26

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA TENDINŢEI DE AUTOIcircNCĂLZIRE A CĂRBUNILOR

Consideraţii teoretice

Industria extractivă se caracterizează prin condiţii specifice de lucru condiţii impuse atacirct de particularităţile naturale cacirct şi de caracterul procesului de producţie Aceste necesită o serie de măsuri speciale care să nu ducă la periclitarea vieţii lucrătorilor prin accidente sau icircmbolnăviri de factură profesională

Asupra modului icircn care se produce autoaprinderea cărbunilor s-au emis mai multe ipoteze care pot fi icircnglobate icircn următoarele teorii

Teoria oxidării piritei Teoria oxidării cărbunelui considerată icircn prezent cea mai importantă Teoria fenolică Teoria bacteriană

Cărbunii icircn contact cu atmosfera vor absorbi oxigen fapt care poate duce prin oxidare la aprinderea autmată a lor

Pentru a preveni apariţia focurilor endogene este necesar să se determine tendinţa de autoicircncălzire a cărbunilor icircn scopul clasificării straturilor din acest punct de vedere

Cercetătorii polonezi făcacircnd mai multe icircncercări cu probe de cărbune din diferite mine au demonstrat că reprezentarea grafică a modului icircn care decurge reacţia sistemului (perhidro-cărbune) are alură diferenţială pentru cărbunii cu tendinţă de autoicircncăzire şi pentru cei fără tendinţă de autoicircncălzire

Partea experimentală

Materiale necesare

Probe de cărbune de granulaţii specificate icircn referat Termometru Eprubete Apă distilată Perhidrol 20

Modul de lucru

Se cacircntăresc 3 g cărbune de granulaii diferite -0250 -0315 -04 şi +05 mm care se amestecă cu 2 cm3 de apă distilată după care se notează temperatura iniţială

Peste cărbunele astfel amestecat se toarnă 9 cm3 perhidrol 20 Se citeşte temperatura icircn fiecare minut pacircnă la atingerea temperaturii de 50oC După depăşirea temperaturii de 50oC se notează timpul corespunzător creşterii temperaturii din 10 icircn 10 grade iar rezultatele se trec icircntr-un tabel de forma tabelului de mai jos

Tipul cărbunelui Granulaţia(mm)

Temperatura(oC)

Timpul(minute)

Observaţii

27

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

12345

Cu datele obţinute se constituie diagrama de variaţie a temperaturii icircn funcşie de timp care este caracteristică fiecărui strat de cărbune icircn parte

Se execută cel puţin două determinări cu acelaş fel de cărbune iar dacă rezultatele diferă cu mai mult de 10 se efectuează o nouă determinare

Ca măsură a gradului de pregătire a cărbunelui pentru autoicircncălzire se admite viteza medie de creştere a temperaturii (Vr) la timpul (t) icircn care s-a obţinut temperatura maximă

(oCmin)

Aceste date obţinute vor trece icircn tabelul următor

Tipul cărbunelui Tipul de reacţie tr(min)

Temperatura (oC) Vr

(oCmin)

Iniţială Maximă

Variaţia de

temperatură12345

Se compară curbele obţinute cu curbele din literatură şi se trag concluzii asupra tendinţei de autoicircncălzire a cărbunilor

28

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ DEPLASAREA ECHILIBRULUICHIMIC ŞI VITEZA DE REACŢIE

Consideraţii teoretice

Legea acţiunii maselor

Pentru reacţia aA +bB cC + dD la echilibrul celor două viteze de reacţie sunt egale

v1 = k1 [A]a [B]b

v2 = k2 [C]c [D]d v1= v2 = = Ke

= (c + d) ndash (a + b) ndash variaţia numărului de moli

Kp = Kc (RT)∆n = Kk (p)∆n

Relaţia Kc = reprezintă legea acţiunii maselor

Guldeberg şi Waage au stability că raportul dintre produsul concentraţiilor produşilor de reacţie la puteri egale cu coeficienţii lor stoechimetrici şi produsul concentraţiilor reactanţilor la puteri numeric egale cu coeficienţii lor stoechiometrici este constantă numită constantă de echilibru Kc

Deplasarea echilibrului chimic se face icircn conformitate cu principiul lui Le Chacirctelier Conform acestui principiu dacă un system aflat ăn echilibru chimic suferă o constacircngere echilibrul se deplasează icircn sensul diminuării constracircngerii

Factorii care influenţează deplasarea echilibrului chimic sunt temperature presiunea şi concentraţia

Influenţa temperaturii

Creşterea temperaturii unui sistem icircn echilibru (la p = constant) favorizează reacţia ce consumă caldură (endotermă) şi defavorizează reacţia ce se produce cu degajare de căldură (exotermă) Reacţiile reversibiledacă sunt endoterme icircntr-un senssunt exoterme icircn sensul invers

Ex 2 CO + O2 2 CO2

Influenţa presiunii

Este caracteristică reacţiilor de echilibru icircn faza gazoasă care se produc cu variaţie de volum Creşterea presiunii (la t0 C = constant) determină deplasarea echilibrului icircn sensul concentraţiei de volum echivalent cu micşorarea numărului de moli

29

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Ex N2 + 3 H2 2 NH3

Influenţa concentraţiei

Modificarea concentraţiei unuia din componenţii amestecului de reacţieva determina desfăşurarea reacţiei chimice icircn sensul care se consumă substanţa adăugată

Icircn lucrarea de faţă se va urmării deplasarea echilibrului chimic icircn funcţie de concentraţie Se va studia icircn mediu omogen lichidul reacţia dintre FeCl3 (clorură ferică) şi NH4SCH (sulfocianură de amoniu) cu formarea de Fe(SCN)3 (sulfocianură ferică) şi NH4Cl (clorură de amoniu)

FeCl3 + 3NH4SCN Fe(SCN)3+ 3NH4CL

Kc=

Calitativ se va observa deplasarea echilibrului chimic prin compararea culorilor diferitelor probe icircn care sa variat pe racircnd concentraţia uneia din substanţele iniţiale sau finale Culoarea FeCl3 icircn soluţie este galben-roşcată a Fe(SCN)3 este roşu intens iar NH4SCN şi NH4Cl sunt incolore

Materiale necesare

Pahar Berzelius Eprubete Soluţii de FeCl3 şi NH4SCN icircn sticlă picurătoare NH4Cl Spatulă Pipetă

Modul de lucru

Icircn paharul Berzelius se pun circa 100 ml apă şi se adaugă 10-11 picături de soluţie FeCl3 şi 10-12 picături NH4SCN Din soluţia obţinută se toarnă volume egale icircn 4 eprubete astfel

Icircn eprubeta 1 se adaugă 4-5 picături de soluţie FeCl3

Icircn eprubeta 2 se adaugă 4-5 picături de sol NH4SCN Icircn eprubeta 3 se pune un vacircrf de spatulă de NH4Cl şi se agită pacircnă la dizolvare Eprubeta 4 serveşte drept etalon de culoare

Se compară culorile obţinute cu culoarea soluţiei din eprubeta etalon şi schimbările de culoare se explică icircn funcţie de modul icircn care s-a produs deplasarea echilibrului chimic

Să se tragă concluziile pentru sensul icircn care s-a deplasat echilibrul chimic icircn cele 3 eprubete

Factorii care influenţează viteza de reacţieConsideraţii teoretice

30

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cursul unei reacţii chimice cantităţile de reactanţi descresc continuu iar cantităţile de produşi cresc continuu

Se numeşte viteza de reacţie - variaţia concentraţiei reactanţilor sau produşilor de reacţie icircn unitatea de timp

v = - CR ndash concentraţia reactanţilor

v = + CP ndash concentraţia produşilor de reacţie

Principalii factori care influenţează viteza de reacţie sunt temperatura concentraţia suprafaţa de contact adaosul unor substanţe care măresc viteza de reacţie (catalizatori) sau pentru a o micşora (inhibitori) Urmărind desfăşurarea icircn timp a reacţiilor chimice CINETICA CHIMICĂ studiază viteza de reacţie influenţa diferiţilor factori asupra vitezei precum şi totalitatea proceselor elementare ce intervin icircn timpul transformaărilor chimice deci elucidarea mecanismului de reacţie

Icircn lucrarea de faţă se va urmării cum influenţează viteza de reacţie concentraţia şi temperatura

Influenţa concentraţiei

Studiile experimentale referitoare la influenţa concentraţiei asupra vitezei de reacţie au dus la determinarea ecuaţiei de viteză

v = kn [A]na [B]nb

pentru o reacţie de forma aA + bB produşikn ndash constantă de vitezăna şi nb ndash ordinele parţiale de reacţie (pentru reacţii mai simple)na = a şi nb = bm = na + nb ndash ordinul global de reacţie

Pentru cazul general se poate scrie

- = kn cn

Influenţa temperaturii

Este exprimată de relaţia lui Arrhenius

k = A

undeA ndash factor preexponenţial cu aceleaşi dimensiuni ca şi kEa ndash energie de acţionareR ndash 8314 JmolK

Din forma logaritmică a expresiei relaţiei lui Arrhenius

31

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

1n k = 1n A -

Se poate determina grafic 1n k = f( ) valoarea lui Ea = tgβ R sau analitic utilizacircnd valorile lui k la

două temperaturi diferite

Ea =

Materiale necesare

Soluţie Na2S2O3 (tiosulfat de sodiu) Soluţie H2SO4 Eprubete Termometru Pehar Berzelius Trepied Sită azbest Bec de gaz Pipetă

Modul de lucru

Studiul variaţiei vitezei de reacţie icircn funcţie de concentraţie se poate face prin exemplul reacţiei dintre tiosulfatul de sodiu şi acidul sulfuric

Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 = H2S2O3 (acid tiosulfuric)

Acidul tiosulfuric este instabil şi se descompune astfel

H2S2O3 rarr S + H2SO3 (acid sulfuros)

Pentru executarea experienţei trebuie să preparăm 4 soluţii de concentraţii diferite de tiosulfat de sodiu Icircn prima eprubetă turnăm 12 cm3 din soluţia iniţială de Na2S2O3 icircn a doua 9 cm3 soluţie iniţială şi 3 cm3 apă iar icircn a treia 6 cm3 Na2S2O3 şi 6 cm3 apă şi icircn ultima 3 cm3 soluţie iniţială şi 9 cm3 apă

Adăugăm 3 cm3 soluţie H2SO4 peste prima eprubetă şi agităm puternic Cu ajutorul unui ceas cronometrăm timpul pacircnă ce soluţia devine opalescentă Se procedează la fel şi cu celelalte eprubete Se notează timpii Din valorile timpilor se va deduce cum variază viteza de reacţie icircn funcţie de concentraţie

Pentru influenţa temperaturii asupra vitezei de reacţie se va utiliza tot exemplul anterior Pentru temperatura camerei se vor folosii valorile timpilor obţinuţi la exemplul anterior Se repetă experienţele dar de data aceasta icircnainte de a turna acidul sulfuric peste soluţia de Na2S2O3 se vor icircncălzii atăt soluţia de Na2S2O3 cacirct şi soluţia de acid sulfuric icircn eprubete separate introducacircndu-le icircntr-un pahar Berzelius cu apă

Paharul cu apă şi cu perechile de eprubete vor fi icircncălzite la temperaturile de 25o şi 35o C După atingerea temperaturilor respective soluţiile se amestecă turnacircnd acidul sulfuric peste tiosulfatul de sodiu Se agită şi se cronometrează timpul necesar apariţiei opalescenţei

Din valorile timpilor obţinuţi se va concluziona cum variaz viteza de reacţie cu temperaturaRezultatele obţinute se vor trece sub formă de tabel

32

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Factorul care influenţează viteza de

reacţieTimpul 1 Timpul 2 Timpul 3 Timpul 4

Concentraţia

Temperatura

C1

C2

C3

C4

DETEMINAREA TENSIUNII ELECTROMOTOARE A PILELOR ELECTRICE

33

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Consideraţii teoretice

Pila galvanică sau elementul galvanic este un dispozitiv in care pentru obţinerea energiei electrice se produce o reacţie de oxido-reducere

Cea mai simplă pilă galvanică este alcătuită din doi electrozi respectiv din doi conductori metalici introduşi icircn soluţii de electrolit Electrozii sunt uniţi icircn circuit exterior printr-un conductor electronic iar soluţiile de electrolit sunt separate printr-o diafragmă poroasă sau printr-o punte electrolitică

Icircn pilele galvanice la anod se produce o reacţie de oxidare iar la catod are loc o reacţie de reducere

Variaţia energiei libere ∆G a reacţiei de oxido-reducere dintr-o pilă galvanică reversibilă este egală cu lucrul electric maxim efectuat de pilă

Lucrul electric maxim reprezintă produsul dintre cantitatea de electricitate ce trece prin pila galvanică (zF) şi tensiunea electromotoare E a pilei galvanice (tem)

∆G=-z F E

Tensiunea electromotoare a unei pile galvanice este dată de suma algebrică a potenţialelor de electroni

E=ε+ + ε-

Undeε+ -este potenţial de electrod al actoduluiε- -este potenţia de electrod al anodului

Ţinacircnd seama de expresia matematică a potenţialului de electrică

ε = εo +

relaţia E=ε+ + ε- devine

E=

Unde şi -sunt potenţialele standard ale catodului şi anodului

R ndashconstanta universală a gazelor (83166 Jmolgrad sau 198 calmolgrad)T ndashtemperatura absolută icircn grade KelvinF ndashnumărul lui Faraday (96500 C)a+ a- -activitatea ionilor reduşi şi respectiv oxidaţi

Ecuaţia E= arată relaţia dintre tensiunea electromotoare potenţialul de

electrod şi activităţile ionilor de metal din soluţiile de electrolitIcircn această lucrare se va urmări dependenţa tem a pilei Daniell de concentrţia soluţiilor de

electrolit dependenţa redată de ecuaţia E=

Pila Daniell se compune dintr-o bară de zinc cufundată icircntr-o soluţie de ZnSO4 şi o bară de cupru introdusă icircntr-o soluţie de CuSO4 şi are ca punte electrolitică o soluţie de KCl saturată

34

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Această pilă se reprezintă prin lanţul electrochimic (-) ZnZnSO4 CuSO4Cu (+) Icircn pila Daniell la electrozi au loc următoarele reacţii de oxido-reducere

Anod(-) Znrarr Zn2+ + 2e-

Catod(+) Cu2+ + 2e-rarr Cu

Ecuaţia reacţiei totale care generează curent electric icircn pila Daniell este

Zn+Cu2+harrZn2++Cu

Tensiunea electromotoare a pilei Daniell se deduce din relaţia de mai sus

E=

Pentru a urmări dependenţa tensiunii electromotoare de concentraţiile soluţiilor de electrolit se alcătuiesc elemente Daniell folosind soluţii de CuSO4 şi ZnSO4 de concentraţii diferite Valorile obţinute experimental se compară cu cele calculate cu ajutorul ecuaţiei de mai sus

Partea experimentalăMateriale şi aparatură necesară

Pilă galvanică Daniell Voltmetru electronic sau montaj de opoziţie (Poggehdorff) Electrozi de Cu şi Zn Pahar Berzelius Pipete de 10 ml Balon cotat de 100 ml Soluţii de ZnSO4 şi CuSO4 de concentraţii diferite Soluţie saturată KCl Element Weston

Mod de lucru

Pentru determinarea tem se poate folosi montajul cu voltmetru electronic sau montajul de opoziţie

35

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 20: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

V- volumul de HCl 01n folosit la titrare ml f- factorul soluţiei HCl 01n v- volumul de apă de analizat luat ml

Duritatea permanentă se calculează cu relaţia

dp=dT-dt

Calciu şi magneziu

Calciu se determină priin titrare cu complexon III la pH =12-13 icircn prezenţă de murexid valoarea de pH la care magneziu este precipitat sub formă de Mg(OH)2

Se iau 100 ml apă de analizat icircntr-un vas conic se adaugă 4 ml soluţie tampon şi 01 mg murexid Se titrează cu complexon III pacircnă ce virează de la roz la violaceu

Relaţiile de calcul sunt

Icircn care

V1- volumul de complexon III folosit la titrare ml f- factorul soluţiei de complexon III v- volumul de apă de analizat luat icircn lucru ml V- volumul de complexon III folosit la determinarea dT ml

Se repetă fiecare determinare de două ori făcacircndu-se media iar rezultatele se trec icircn următorul tabel

Determinarea UM Proba 1 Proba 2 Media

pHalcalinitate totală m

aciditate totalăaciditate reală

dt

dp

dT

Ca2+

Mg2+

20

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA BIOXIDULUI DE CARBON OXIGENULUI ŞI SUBSTANŢELOR OXIDABILE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite deosebit de restracircnse

Principalele proprietăţi ale apelor industriale

Bioxidul de carbon

Bioxidul de carbon se găseşte frecvent icircn apă sub formă de carbonaţi (complet legaţi) bicarbonaţi (semilegat) şi mai rar sub formă de bioxid de carbon liber Icircntre forma liberă şi sărurile acidului carbonic se stabileşte următorul echilibru

Existenţa uneia sau alteia dintre formulele de mai sus este icircn funcţie de pH-ul apei

la pH =lt 40 CO2-ul este prezent numai sub formă de CO2 liberla pH = 84 CO2-ul există numai sub formă de bicarbonaţila pH gt=105 CO2-ul se găseşte numai sub formă de carbonaţi

Expresia constantei de echilibru pentru ecuaţia

este dată de relaţia

21

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Deoarece concentraţia apei şi a carbonatului se consideră constante şi

Relaţia devine

Din relaţia de mai sus rezultă că pentru menţinerea bicarbonaţilor icircn soluţie este necesară o anumită cantitate de bioxid de carbon liber denumit ndashbioxid de carbon aferent-- iar cantitatea de bioxid de carbon ce depăşeşte această limită reprezintă ndashbioxidul de carbon agresivmdashcapabil de a dizolva noi cantităţi de carbonaţi tercacircndu-i sub formă de bicarbonaţi solubili La scăderea cantităţii bioxid de carbon sub limita necesară menţinerii bicarbonaţilor icircn soluţie are loc precipitarea unei cantităţi corespunzătoarede carbonaţi Icircntre diferite forme de bioxid de carbon avem următoarea relaţie

Bioxidul de carbon liber nu dăunează calităţii apei potabile din contră icirci conferă un gust plăcut de prospeţime Bioxidul de carbon afresiv poate face apa nepotabilă datorită faprului că poate dizolva anumite metale toxice Icircn apa de alimentare a cazanelor CO2 liber trebuie să lipsească deoarece produce o puternică coroziune

Oxigenul

Icircn apele meteoritice şi icircn cele freatice concentraţia oxigenului dizolvat este aproape de limita de solubilitate determinată de presiunea parţială şi temperatură Apele subterane de mare adacircncime conţin foarte puţin oxigen dizolvat dtorită reacţiilor chimice Icircn apele de suprafaţă concentraţia oxigenului depinde şi de numeroasele procese fizice chimice şi biologice ale ciclului vieţii acvatice Ca urmare a proceselor de degradare aerobă poate apărea un deficit de oxigen care poate provoca dispariţia completă a vieţii aerobe Deficitul de oxigen este diferenţa dintre cantitatea de oxigen care saturează apa la presiunea şi temperatura dată şi conţinutul real Există o corelaţie directă icircntre oxigenul dizolvat şi concentraţia materiilor organice de apă Prezenţa oxigenului favorizează deferizarea şi demanganizarea apei formarea stratului de protecţie icircn reţeaua de distribuţie şi tot odată conferă gust de prospeţime apei potabile Icircn apa de alimentare a cazanelor oxigenul este nedorit fiind un factor activ de coroziune

Substanţe organice

Conţinutul de substanţe organice defineşte gradul de impurificare organică care se poate exprima icircn diferite moduri Oxidabilitatea chimică sau consumul chimic de oxigen (CCO) reprezintă cantitatea de oxigen echivalentă cu consumul de oxidant (KMnO4 K2Cr2O7) format la mineralizarea substanţelor organice dintr-un dm3 de apă Metoda este uzual folosită dar prezintă inconvenientul că nu indică icircntreg conţinutul de materii organice ci doar pe cele oxidabile icircn condiţiile determinării tot odată fiind afectată de erori datorită prezenţei substanţelor anorganice uşor oxidabile

Consumul biochimic de oxigen CBO5 reprezintă cantitatea de oxige necesară pentru mineralizarea biochimică a substanţelororganice dintr-un dm3 de apă la temperatura de 20o C

Partea experimentală

22

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Determinarea bioxidului de carbon din apă

Determinarea bioxidului de carbon liber

Aparatură şi materiale necesare

Vase Erlenmeyer Biurete Soluţie HCl 005n Soluţie NaOH 005n Fenolftaleină Tartrat de sodiu şi de potasiu 50 Carbonat de calciu Amestec alcalin de iodură şi azidă Amidon soluţie 05 Acid sulfuric 1 3 Tiosulfat de sodiu 0025n Sulfat manganos 50 Sticle cu dop ermetic Soluţie KMnO4 001n Soluţie H2C2O4 001n

Mod de lucru

Metoda se bazează pe transformarea bioxidului de carbon liber din apă icircn bicarbonat folosind o soluţie de hidroxid de sodiu şi apoi titrarea excesului de hidroxid cu acid clorhidric icircn prezenţă de fenolftaleină

Detreminarea orientativă- se iau cacircţiva ml de apă de analizat şi se introduc icircntr-o capsulă de porţelan apoi se adaugă două picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz nu este prezent CO2 liber Icircn cazul cacircnd nu apare coloraţia roz se procedează astfel icircntr-un pahar Erlenmeyer se introduc 200 ml apă e analizat peste care se mai adaugă 10 ml soluţie de NaOH 005n 2 ml tartrat de sodiu şi potasiu şi două picături de fenolftaleină Icircn cazul icircn care nu a aparut o coloraţie roz se vor mai adăuga icircncă 10 ml NaOH 005n Volumul de soluţie de NaOH se va măsura cu precizie Soluţia rezultată se va titra cu HCl 005 pacircnă la decolorare Conţinutul de CO2 liber se va calcula cu relaţia

Unde

V ndashml NaOH 005n adăugaţi f ndash factorul soluţiei de NaOH 005nV`- ml soluţie HCl 005n folosiţi la titrare f `- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon total legat

23

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Metoda se bazează pe neutralizarea carbonaţilorprezenţi icircn apă prin titrare cu un acid mineral icircn prezenţa fenolftaleinei

Icircntr-un flacon Erlenmeyer se introduc 100 ml apă de analizat două picături de fenolftaleină ş se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea roşie virează icircn roz slab Conţinutul de CO2 legat se calculează cu relaţia

Unde

V- ml HCl 005n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon semilegat

Metoda se bazează pe neutralizarea bicarbonaţilor din apă cu un acid mineral icircn prezenţa metiloranjului ca indicator Se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un flacon Erlenmeyer peste care se adaugă 2 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Aplicacircd corecţia pentru CO2 legat avem

Unde

V`- ml HCl 005n folosiţi la titrareV ndash ml HCl 005n folosiţi la determinarea CO2 legat f- factorul soluţiei HCl 005n

Deteminarea bioxidului de carbon agresiv

Bioxidul de carbon agresiv are proprietatea de a transforma carbonatul de calciu icircn bicarbonat care se determină prin titrare cu acid clorhidric

Se iau doua flacoane Erlenmeyer cu dop rodat şi se introduce icircn fiecare aceeaş cantitate de apă de analizat Icircntr-unul din vase se introduc 3-5 g CaCO3 pro analiză fin pulverizat şi se agită după care se lasă icircn repaus minimum 24 ore agitacircnd din cacircnd icircn cacircnd

Din ambele flacoane se iau din lichidul supernatant cacircte 100 ml şi se introduc icircn alte două flacoane Se titrează fiecare probă cu HCl 005n icircn prezenţa a două picături de metiloranj pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Unde

V- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei icircn care s-a adăugat carbonat de calciu

24

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Vl- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei fără carbonat de calciu f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea oxigenului

Oxigenul dizolvat icircn apă oxidează hidroxidul manganos care icircn mediu acid scoate iodul din iodura de potasiu icircn cantitate echivalentă cu oxigenul dizolvat icircn apă şi se titrează cu tiosulfat de sodiu

Apa se recoltează icircn sticle icircnchise cu grijă ca să nu se aereze icircn timpul manipulărilor Sticla se umple complet se introduc 2 ml soluţie de sulfat manganos şi 2 ml amestec alcalin de iodură-azidă Se pune dopul şi se agită conţinutul flaconului Icircn prezenţa oxigenului se formează un precipitat brun-roşcat iar icircn absenţa acestuia precipitatul rămacircne alb După depunerea completă a precipitatului se elimină cu atenţie cca 10 ml din lichidul supernatant şi se adaugă 5 ml H2SO4 1 3

Se pune dopul şi se amestecă bine picircnă ce precipitatu se dizolvă complet Se transversează conţinutul cantitativ icircntr-un flacon Erlenmeyer şi se titrează cu tiosulfat 0025n pacircnă se obţine o coloraţie galbenă apoi se adaugă 1 ml amidon şi se continuă titrarea pacircnă la decolorarea completă a culorii albastre a amidonului

Unde

V- ml soluţie de tiosulfat folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de tiosulfat de sodiu 0025nVl- cantitatea de apă de analizat recoltată ml

Determinarea substanţelor oxidabile din apă (metoda cu permanganat)

Permanganatul de potasiu oxidează substanţele organice din apă icircn mediu acid şi la cald iar permanganatul rămas icircn exces se determină cu acid oxalic

Se introduc 100 ml apă de analizat icircntr-un flacon Erlenmeyer pregătit icircn prealabil fără urme de substanţe organice peste care se adaugă 5 ml H2SO4 13 şi 10 ml permanganat de potasiu exact măsurat Se fierbe pe sită exact 10 min din momentul cacircnd icircncepe fierberea Se icircndepărtează vasul de pe sită şi se adaugă icircn soluţia fierbinte 10 ml acid oxalic exact măsurat Soluţia decolorată se titrează cu permanganat de potasiu pacircnă la apariţia unei coloraţii slab rozpersistente

25

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn care

V- ml KMnO4 001n adăugaţi iniţial icircn probăVl- ml KMnO4 001n folosiţi la titrarea probei fl- factorul soluţiei de KMnO4 001nV2-ml H2C2O4 001n adăugaţi icircn probă pentru decolorare f2-factorul soluţiei de apă de analizat luată icircn lucru ml

Pentru fiecare probă se fac cacircte două determinăriRezultatele obţinute se vor trece icircn următorul tabel

Parametru de analizat UM Proba 1 Proba 2 Media CO2 totalCO2 legatCO2 semilegatCO2 agresivO2

oxidabilitatea

26

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA TENDINŢEI DE AUTOIcircNCĂLZIRE A CĂRBUNILOR

Consideraţii teoretice

Industria extractivă se caracterizează prin condiţii specifice de lucru condiţii impuse atacirct de particularităţile naturale cacirct şi de caracterul procesului de producţie Aceste necesită o serie de măsuri speciale care să nu ducă la periclitarea vieţii lucrătorilor prin accidente sau icircmbolnăviri de factură profesională

Asupra modului icircn care se produce autoaprinderea cărbunilor s-au emis mai multe ipoteze care pot fi icircnglobate icircn următoarele teorii

Teoria oxidării piritei Teoria oxidării cărbunelui considerată icircn prezent cea mai importantă Teoria fenolică Teoria bacteriană

Cărbunii icircn contact cu atmosfera vor absorbi oxigen fapt care poate duce prin oxidare la aprinderea autmată a lor

Pentru a preveni apariţia focurilor endogene este necesar să se determine tendinţa de autoicircncălzire a cărbunilor icircn scopul clasificării straturilor din acest punct de vedere

Cercetătorii polonezi făcacircnd mai multe icircncercări cu probe de cărbune din diferite mine au demonstrat că reprezentarea grafică a modului icircn care decurge reacţia sistemului (perhidro-cărbune) are alură diferenţială pentru cărbunii cu tendinţă de autoicircncăzire şi pentru cei fără tendinţă de autoicircncălzire

Partea experimentală

Materiale necesare

Probe de cărbune de granulaţii specificate icircn referat Termometru Eprubete Apă distilată Perhidrol 20

Modul de lucru

Se cacircntăresc 3 g cărbune de granulaii diferite -0250 -0315 -04 şi +05 mm care se amestecă cu 2 cm3 de apă distilată după care se notează temperatura iniţială

Peste cărbunele astfel amestecat se toarnă 9 cm3 perhidrol 20 Se citeşte temperatura icircn fiecare minut pacircnă la atingerea temperaturii de 50oC După depăşirea temperaturii de 50oC se notează timpul corespunzător creşterii temperaturii din 10 icircn 10 grade iar rezultatele se trec icircntr-un tabel de forma tabelului de mai jos

Tipul cărbunelui Granulaţia(mm)

Temperatura(oC)

Timpul(minute)

Observaţii

27

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

12345

Cu datele obţinute se constituie diagrama de variaţie a temperaturii icircn funcşie de timp care este caracteristică fiecărui strat de cărbune icircn parte

Se execută cel puţin două determinări cu acelaş fel de cărbune iar dacă rezultatele diferă cu mai mult de 10 se efectuează o nouă determinare

Ca măsură a gradului de pregătire a cărbunelui pentru autoicircncălzire se admite viteza medie de creştere a temperaturii (Vr) la timpul (t) icircn care s-a obţinut temperatura maximă

(oCmin)

Aceste date obţinute vor trece icircn tabelul următor

Tipul cărbunelui Tipul de reacţie tr(min)

Temperatura (oC) Vr

(oCmin)

Iniţială Maximă

Variaţia de

temperatură12345

Se compară curbele obţinute cu curbele din literatură şi se trag concluzii asupra tendinţei de autoicircncălzire a cărbunilor

28

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ DEPLASAREA ECHILIBRULUICHIMIC ŞI VITEZA DE REACŢIE

Consideraţii teoretice

Legea acţiunii maselor

Pentru reacţia aA +bB cC + dD la echilibrul celor două viteze de reacţie sunt egale

v1 = k1 [A]a [B]b

v2 = k2 [C]c [D]d v1= v2 = = Ke

= (c + d) ndash (a + b) ndash variaţia numărului de moli

Kp = Kc (RT)∆n = Kk (p)∆n

Relaţia Kc = reprezintă legea acţiunii maselor

Guldeberg şi Waage au stability că raportul dintre produsul concentraţiilor produşilor de reacţie la puteri egale cu coeficienţii lor stoechimetrici şi produsul concentraţiilor reactanţilor la puteri numeric egale cu coeficienţii lor stoechiometrici este constantă numită constantă de echilibru Kc

Deplasarea echilibrului chimic se face icircn conformitate cu principiul lui Le Chacirctelier Conform acestui principiu dacă un system aflat ăn echilibru chimic suferă o constacircngere echilibrul se deplasează icircn sensul diminuării constracircngerii

Factorii care influenţează deplasarea echilibrului chimic sunt temperature presiunea şi concentraţia

Influenţa temperaturii

Creşterea temperaturii unui sistem icircn echilibru (la p = constant) favorizează reacţia ce consumă caldură (endotermă) şi defavorizează reacţia ce se produce cu degajare de căldură (exotermă) Reacţiile reversibiledacă sunt endoterme icircntr-un senssunt exoterme icircn sensul invers

Ex 2 CO + O2 2 CO2

Influenţa presiunii

Este caracteristică reacţiilor de echilibru icircn faza gazoasă care se produc cu variaţie de volum Creşterea presiunii (la t0 C = constant) determină deplasarea echilibrului icircn sensul concentraţiei de volum echivalent cu micşorarea numărului de moli

29

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Ex N2 + 3 H2 2 NH3

Influenţa concentraţiei

Modificarea concentraţiei unuia din componenţii amestecului de reacţieva determina desfăşurarea reacţiei chimice icircn sensul care se consumă substanţa adăugată

Icircn lucrarea de faţă se va urmării deplasarea echilibrului chimic icircn funcţie de concentraţie Se va studia icircn mediu omogen lichidul reacţia dintre FeCl3 (clorură ferică) şi NH4SCH (sulfocianură de amoniu) cu formarea de Fe(SCN)3 (sulfocianură ferică) şi NH4Cl (clorură de amoniu)

FeCl3 + 3NH4SCN Fe(SCN)3+ 3NH4CL

Kc=

Calitativ se va observa deplasarea echilibrului chimic prin compararea culorilor diferitelor probe icircn care sa variat pe racircnd concentraţia uneia din substanţele iniţiale sau finale Culoarea FeCl3 icircn soluţie este galben-roşcată a Fe(SCN)3 este roşu intens iar NH4SCN şi NH4Cl sunt incolore

Materiale necesare

Pahar Berzelius Eprubete Soluţii de FeCl3 şi NH4SCN icircn sticlă picurătoare NH4Cl Spatulă Pipetă

Modul de lucru

Icircn paharul Berzelius se pun circa 100 ml apă şi se adaugă 10-11 picături de soluţie FeCl3 şi 10-12 picături NH4SCN Din soluţia obţinută se toarnă volume egale icircn 4 eprubete astfel

Icircn eprubeta 1 se adaugă 4-5 picături de soluţie FeCl3

Icircn eprubeta 2 se adaugă 4-5 picături de sol NH4SCN Icircn eprubeta 3 se pune un vacircrf de spatulă de NH4Cl şi se agită pacircnă la dizolvare Eprubeta 4 serveşte drept etalon de culoare

Se compară culorile obţinute cu culoarea soluţiei din eprubeta etalon şi schimbările de culoare se explică icircn funcţie de modul icircn care s-a produs deplasarea echilibrului chimic

Să se tragă concluziile pentru sensul icircn care s-a deplasat echilibrul chimic icircn cele 3 eprubete

Factorii care influenţează viteza de reacţieConsideraţii teoretice

30

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cursul unei reacţii chimice cantităţile de reactanţi descresc continuu iar cantităţile de produşi cresc continuu

Se numeşte viteza de reacţie - variaţia concentraţiei reactanţilor sau produşilor de reacţie icircn unitatea de timp

v = - CR ndash concentraţia reactanţilor

v = + CP ndash concentraţia produşilor de reacţie

Principalii factori care influenţează viteza de reacţie sunt temperatura concentraţia suprafaţa de contact adaosul unor substanţe care măresc viteza de reacţie (catalizatori) sau pentru a o micşora (inhibitori) Urmărind desfăşurarea icircn timp a reacţiilor chimice CINETICA CHIMICĂ studiază viteza de reacţie influenţa diferiţilor factori asupra vitezei precum şi totalitatea proceselor elementare ce intervin icircn timpul transformaărilor chimice deci elucidarea mecanismului de reacţie

Icircn lucrarea de faţă se va urmării cum influenţează viteza de reacţie concentraţia şi temperatura

Influenţa concentraţiei

Studiile experimentale referitoare la influenţa concentraţiei asupra vitezei de reacţie au dus la determinarea ecuaţiei de viteză

v = kn [A]na [B]nb

pentru o reacţie de forma aA + bB produşikn ndash constantă de vitezăna şi nb ndash ordinele parţiale de reacţie (pentru reacţii mai simple)na = a şi nb = bm = na + nb ndash ordinul global de reacţie

Pentru cazul general se poate scrie

- = kn cn

Influenţa temperaturii

Este exprimată de relaţia lui Arrhenius

k = A

undeA ndash factor preexponenţial cu aceleaşi dimensiuni ca şi kEa ndash energie de acţionareR ndash 8314 JmolK

Din forma logaritmică a expresiei relaţiei lui Arrhenius

31

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

1n k = 1n A -

Se poate determina grafic 1n k = f( ) valoarea lui Ea = tgβ R sau analitic utilizacircnd valorile lui k la

două temperaturi diferite

Ea =

Materiale necesare

Soluţie Na2S2O3 (tiosulfat de sodiu) Soluţie H2SO4 Eprubete Termometru Pehar Berzelius Trepied Sită azbest Bec de gaz Pipetă

Modul de lucru

Studiul variaţiei vitezei de reacţie icircn funcţie de concentraţie se poate face prin exemplul reacţiei dintre tiosulfatul de sodiu şi acidul sulfuric

Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 = H2S2O3 (acid tiosulfuric)

Acidul tiosulfuric este instabil şi se descompune astfel

H2S2O3 rarr S + H2SO3 (acid sulfuros)

Pentru executarea experienţei trebuie să preparăm 4 soluţii de concentraţii diferite de tiosulfat de sodiu Icircn prima eprubetă turnăm 12 cm3 din soluţia iniţială de Na2S2O3 icircn a doua 9 cm3 soluţie iniţială şi 3 cm3 apă iar icircn a treia 6 cm3 Na2S2O3 şi 6 cm3 apă şi icircn ultima 3 cm3 soluţie iniţială şi 9 cm3 apă

Adăugăm 3 cm3 soluţie H2SO4 peste prima eprubetă şi agităm puternic Cu ajutorul unui ceas cronometrăm timpul pacircnă ce soluţia devine opalescentă Se procedează la fel şi cu celelalte eprubete Se notează timpii Din valorile timpilor se va deduce cum variază viteza de reacţie icircn funcţie de concentraţie

Pentru influenţa temperaturii asupra vitezei de reacţie se va utiliza tot exemplul anterior Pentru temperatura camerei se vor folosii valorile timpilor obţinuţi la exemplul anterior Se repetă experienţele dar de data aceasta icircnainte de a turna acidul sulfuric peste soluţia de Na2S2O3 se vor icircncălzii atăt soluţia de Na2S2O3 cacirct şi soluţia de acid sulfuric icircn eprubete separate introducacircndu-le icircntr-un pahar Berzelius cu apă

Paharul cu apă şi cu perechile de eprubete vor fi icircncălzite la temperaturile de 25o şi 35o C După atingerea temperaturilor respective soluţiile se amestecă turnacircnd acidul sulfuric peste tiosulfatul de sodiu Se agită şi se cronometrează timpul necesar apariţiei opalescenţei

Din valorile timpilor obţinuţi se va concluziona cum variaz viteza de reacţie cu temperaturaRezultatele obţinute se vor trece sub formă de tabel

32

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Factorul care influenţează viteza de

reacţieTimpul 1 Timpul 2 Timpul 3 Timpul 4

Concentraţia

Temperatura

C1

C2

C3

C4

DETEMINAREA TENSIUNII ELECTROMOTOARE A PILELOR ELECTRICE

33

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Consideraţii teoretice

Pila galvanică sau elementul galvanic este un dispozitiv in care pentru obţinerea energiei electrice se produce o reacţie de oxido-reducere

Cea mai simplă pilă galvanică este alcătuită din doi electrozi respectiv din doi conductori metalici introduşi icircn soluţii de electrolit Electrozii sunt uniţi icircn circuit exterior printr-un conductor electronic iar soluţiile de electrolit sunt separate printr-o diafragmă poroasă sau printr-o punte electrolitică

Icircn pilele galvanice la anod se produce o reacţie de oxidare iar la catod are loc o reacţie de reducere

Variaţia energiei libere ∆G a reacţiei de oxido-reducere dintr-o pilă galvanică reversibilă este egală cu lucrul electric maxim efectuat de pilă

Lucrul electric maxim reprezintă produsul dintre cantitatea de electricitate ce trece prin pila galvanică (zF) şi tensiunea electromotoare E a pilei galvanice (tem)

∆G=-z F E

Tensiunea electromotoare a unei pile galvanice este dată de suma algebrică a potenţialelor de electroni

E=ε+ + ε-

Undeε+ -este potenţial de electrod al actoduluiε- -este potenţia de electrod al anodului

Ţinacircnd seama de expresia matematică a potenţialului de electrică

ε = εo +

relaţia E=ε+ + ε- devine

E=

Unde şi -sunt potenţialele standard ale catodului şi anodului

R ndashconstanta universală a gazelor (83166 Jmolgrad sau 198 calmolgrad)T ndashtemperatura absolută icircn grade KelvinF ndashnumărul lui Faraday (96500 C)a+ a- -activitatea ionilor reduşi şi respectiv oxidaţi

Ecuaţia E= arată relaţia dintre tensiunea electromotoare potenţialul de

electrod şi activităţile ionilor de metal din soluţiile de electrolitIcircn această lucrare se va urmări dependenţa tem a pilei Daniell de concentrţia soluţiilor de

electrolit dependenţa redată de ecuaţia E=

Pila Daniell se compune dintr-o bară de zinc cufundată icircntr-o soluţie de ZnSO4 şi o bară de cupru introdusă icircntr-o soluţie de CuSO4 şi are ca punte electrolitică o soluţie de KCl saturată

34

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Această pilă se reprezintă prin lanţul electrochimic (-) ZnZnSO4 CuSO4Cu (+) Icircn pila Daniell la electrozi au loc următoarele reacţii de oxido-reducere

Anod(-) Znrarr Zn2+ + 2e-

Catod(+) Cu2+ + 2e-rarr Cu

Ecuaţia reacţiei totale care generează curent electric icircn pila Daniell este

Zn+Cu2+harrZn2++Cu

Tensiunea electromotoare a pilei Daniell se deduce din relaţia de mai sus

E=

Pentru a urmări dependenţa tensiunii electromotoare de concentraţiile soluţiilor de electrolit se alcătuiesc elemente Daniell folosind soluţii de CuSO4 şi ZnSO4 de concentraţii diferite Valorile obţinute experimental se compară cu cele calculate cu ajutorul ecuaţiei de mai sus

Partea experimentalăMateriale şi aparatură necesară

Pilă galvanică Daniell Voltmetru electronic sau montaj de opoziţie (Poggehdorff) Electrozi de Cu şi Zn Pahar Berzelius Pipete de 10 ml Balon cotat de 100 ml Soluţii de ZnSO4 şi CuSO4 de concentraţii diferite Soluţie saturată KCl Element Weston

Mod de lucru

Pentru determinarea tem se poate folosi montajul cu voltmetru electronic sau montajul de opoziţie

35

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 21: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA BIOXIDULUI DE CARBON OXIGENULUI ŞI SUBSTANŢELOR OXIDABILE

Consideraţii teoretice

Apa care se utilizează icircn procesele tehnologice industriale se numeşte apă industrială Icircn funcţie de domeniul de utilizare apelor industriale li se cere să se icircncadreze icircn anumiţi parametrii fizico-chimici icircn limite deosebit de restracircnse

Principalele proprietăţi ale apelor industriale

Bioxidul de carbon

Bioxidul de carbon se găseşte frecvent icircn apă sub formă de carbonaţi (complet legaţi) bicarbonaţi (semilegat) şi mai rar sub formă de bioxid de carbon liber Icircntre forma liberă şi sărurile acidului carbonic se stabileşte următorul echilibru

Existenţa uneia sau alteia dintre formulele de mai sus este icircn funcţie de pH-ul apei

la pH =lt 40 CO2-ul este prezent numai sub formă de CO2 liberla pH = 84 CO2-ul există numai sub formă de bicarbonaţila pH gt=105 CO2-ul se găseşte numai sub formă de carbonaţi

Expresia constantei de echilibru pentru ecuaţia

este dată de relaţia

21

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Deoarece concentraţia apei şi a carbonatului se consideră constante şi

Relaţia devine

Din relaţia de mai sus rezultă că pentru menţinerea bicarbonaţilor icircn soluţie este necesară o anumită cantitate de bioxid de carbon liber denumit ndashbioxid de carbon aferent-- iar cantitatea de bioxid de carbon ce depăşeşte această limită reprezintă ndashbioxidul de carbon agresivmdashcapabil de a dizolva noi cantităţi de carbonaţi tercacircndu-i sub formă de bicarbonaţi solubili La scăderea cantităţii bioxid de carbon sub limita necesară menţinerii bicarbonaţilor icircn soluţie are loc precipitarea unei cantităţi corespunzătoarede carbonaţi Icircntre diferite forme de bioxid de carbon avem următoarea relaţie

Bioxidul de carbon liber nu dăunează calităţii apei potabile din contră icirci conferă un gust plăcut de prospeţime Bioxidul de carbon afresiv poate face apa nepotabilă datorită faprului că poate dizolva anumite metale toxice Icircn apa de alimentare a cazanelor CO2 liber trebuie să lipsească deoarece produce o puternică coroziune

Oxigenul

Icircn apele meteoritice şi icircn cele freatice concentraţia oxigenului dizolvat este aproape de limita de solubilitate determinată de presiunea parţială şi temperatură Apele subterane de mare adacircncime conţin foarte puţin oxigen dizolvat dtorită reacţiilor chimice Icircn apele de suprafaţă concentraţia oxigenului depinde şi de numeroasele procese fizice chimice şi biologice ale ciclului vieţii acvatice Ca urmare a proceselor de degradare aerobă poate apărea un deficit de oxigen care poate provoca dispariţia completă a vieţii aerobe Deficitul de oxigen este diferenţa dintre cantitatea de oxigen care saturează apa la presiunea şi temperatura dată şi conţinutul real Există o corelaţie directă icircntre oxigenul dizolvat şi concentraţia materiilor organice de apă Prezenţa oxigenului favorizează deferizarea şi demanganizarea apei formarea stratului de protecţie icircn reţeaua de distribuţie şi tot odată conferă gust de prospeţime apei potabile Icircn apa de alimentare a cazanelor oxigenul este nedorit fiind un factor activ de coroziune

Substanţe organice

Conţinutul de substanţe organice defineşte gradul de impurificare organică care se poate exprima icircn diferite moduri Oxidabilitatea chimică sau consumul chimic de oxigen (CCO) reprezintă cantitatea de oxigen echivalentă cu consumul de oxidant (KMnO4 K2Cr2O7) format la mineralizarea substanţelor organice dintr-un dm3 de apă Metoda este uzual folosită dar prezintă inconvenientul că nu indică icircntreg conţinutul de materii organice ci doar pe cele oxidabile icircn condiţiile determinării tot odată fiind afectată de erori datorită prezenţei substanţelor anorganice uşor oxidabile

Consumul biochimic de oxigen CBO5 reprezintă cantitatea de oxige necesară pentru mineralizarea biochimică a substanţelororganice dintr-un dm3 de apă la temperatura de 20o C

Partea experimentală

22

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Determinarea bioxidului de carbon din apă

Determinarea bioxidului de carbon liber

Aparatură şi materiale necesare

Vase Erlenmeyer Biurete Soluţie HCl 005n Soluţie NaOH 005n Fenolftaleină Tartrat de sodiu şi de potasiu 50 Carbonat de calciu Amestec alcalin de iodură şi azidă Amidon soluţie 05 Acid sulfuric 1 3 Tiosulfat de sodiu 0025n Sulfat manganos 50 Sticle cu dop ermetic Soluţie KMnO4 001n Soluţie H2C2O4 001n

Mod de lucru

Metoda se bazează pe transformarea bioxidului de carbon liber din apă icircn bicarbonat folosind o soluţie de hidroxid de sodiu şi apoi titrarea excesului de hidroxid cu acid clorhidric icircn prezenţă de fenolftaleină

Detreminarea orientativă- se iau cacircţiva ml de apă de analizat şi se introduc icircntr-o capsulă de porţelan apoi se adaugă două picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz nu este prezent CO2 liber Icircn cazul cacircnd nu apare coloraţia roz se procedează astfel icircntr-un pahar Erlenmeyer se introduc 200 ml apă e analizat peste care se mai adaugă 10 ml soluţie de NaOH 005n 2 ml tartrat de sodiu şi potasiu şi două picături de fenolftaleină Icircn cazul icircn care nu a aparut o coloraţie roz se vor mai adăuga icircncă 10 ml NaOH 005n Volumul de soluţie de NaOH se va măsura cu precizie Soluţia rezultată se va titra cu HCl 005 pacircnă la decolorare Conţinutul de CO2 liber se va calcula cu relaţia

Unde

V ndashml NaOH 005n adăugaţi f ndash factorul soluţiei de NaOH 005nV`- ml soluţie HCl 005n folosiţi la titrare f `- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon total legat

23

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Metoda se bazează pe neutralizarea carbonaţilorprezenţi icircn apă prin titrare cu un acid mineral icircn prezenţa fenolftaleinei

Icircntr-un flacon Erlenmeyer se introduc 100 ml apă de analizat două picături de fenolftaleină ş se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea roşie virează icircn roz slab Conţinutul de CO2 legat se calculează cu relaţia

Unde

V- ml HCl 005n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon semilegat

Metoda se bazează pe neutralizarea bicarbonaţilor din apă cu un acid mineral icircn prezenţa metiloranjului ca indicator Se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un flacon Erlenmeyer peste care se adaugă 2 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Aplicacircd corecţia pentru CO2 legat avem

Unde

V`- ml HCl 005n folosiţi la titrareV ndash ml HCl 005n folosiţi la determinarea CO2 legat f- factorul soluţiei HCl 005n

Deteminarea bioxidului de carbon agresiv

Bioxidul de carbon agresiv are proprietatea de a transforma carbonatul de calciu icircn bicarbonat care se determină prin titrare cu acid clorhidric

Se iau doua flacoane Erlenmeyer cu dop rodat şi se introduce icircn fiecare aceeaş cantitate de apă de analizat Icircntr-unul din vase se introduc 3-5 g CaCO3 pro analiză fin pulverizat şi se agită după care se lasă icircn repaus minimum 24 ore agitacircnd din cacircnd icircn cacircnd

Din ambele flacoane se iau din lichidul supernatant cacircte 100 ml şi se introduc icircn alte două flacoane Se titrează fiecare probă cu HCl 005n icircn prezenţa a două picături de metiloranj pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Unde

V- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei icircn care s-a adăugat carbonat de calciu

24

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Vl- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei fără carbonat de calciu f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea oxigenului

Oxigenul dizolvat icircn apă oxidează hidroxidul manganos care icircn mediu acid scoate iodul din iodura de potasiu icircn cantitate echivalentă cu oxigenul dizolvat icircn apă şi se titrează cu tiosulfat de sodiu

Apa se recoltează icircn sticle icircnchise cu grijă ca să nu se aereze icircn timpul manipulărilor Sticla se umple complet se introduc 2 ml soluţie de sulfat manganos şi 2 ml amestec alcalin de iodură-azidă Se pune dopul şi se agită conţinutul flaconului Icircn prezenţa oxigenului se formează un precipitat brun-roşcat iar icircn absenţa acestuia precipitatul rămacircne alb După depunerea completă a precipitatului se elimină cu atenţie cca 10 ml din lichidul supernatant şi se adaugă 5 ml H2SO4 1 3

Se pune dopul şi se amestecă bine picircnă ce precipitatu se dizolvă complet Se transversează conţinutul cantitativ icircntr-un flacon Erlenmeyer şi se titrează cu tiosulfat 0025n pacircnă se obţine o coloraţie galbenă apoi se adaugă 1 ml amidon şi se continuă titrarea pacircnă la decolorarea completă a culorii albastre a amidonului

Unde

V- ml soluţie de tiosulfat folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de tiosulfat de sodiu 0025nVl- cantitatea de apă de analizat recoltată ml

Determinarea substanţelor oxidabile din apă (metoda cu permanganat)

Permanganatul de potasiu oxidează substanţele organice din apă icircn mediu acid şi la cald iar permanganatul rămas icircn exces se determină cu acid oxalic

Se introduc 100 ml apă de analizat icircntr-un flacon Erlenmeyer pregătit icircn prealabil fără urme de substanţe organice peste care se adaugă 5 ml H2SO4 13 şi 10 ml permanganat de potasiu exact măsurat Se fierbe pe sită exact 10 min din momentul cacircnd icircncepe fierberea Se icircndepărtează vasul de pe sită şi se adaugă icircn soluţia fierbinte 10 ml acid oxalic exact măsurat Soluţia decolorată se titrează cu permanganat de potasiu pacircnă la apariţia unei coloraţii slab rozpersistente

25

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn care

V- ml KMnO4 001n adăugaţi iniţial icircn probăVl- ml KMnO4 001n folosiţi la titrarea probei fl- factorul soluţiei de KMnO4 001nV2-ml H2C2O4 001n adăugaţi icircn probă pentru decolorare f2-factorul soluţiei de apă de analizat luată icircn lucru ml

Pentru fiecare probă se fac cacircte două determinăriRezultatele obţinute se vor trece icircn următorul tabel

Parametru de analizat UM Proba 1 Proba 2 Media CO2 totalCO2 legatCO2 semilegatCO2 agresivO2

oxidabilitatea

26

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA TENDINŢEI DE AUTOIcircNCĂLZIRE A CĂRBUNILOR

Consideraţii teoretice

Industria extractivă se caracterizează prin condiţii specifice de lucru condiţii impuse atacirct de particularităţile naturale cacirct şi de caracterul procesului de producţie Aceste necesită o serie de măsuri speciale care să nu ducă la periclitarea vieţii lucrătorilor prin accidente sau icircmbolnăviri de factură profesională

Asupra modului icircn care se produce autoaprinderea cărbunilor s-au emis mai multe ipoteze care pot fi icircnglobate icircn următoarele teorii

Teoria oxidării piritei Teoria oxidării cărbunelui considerată icircn prezent cea mai importantă Teoria fenolică Teoria bacteriană

Cărbunii icircn contact cu atmosfera vor absorbi oxigen fapt care poate duce prin oxidare la aprinderea autmată a lor

Pentru a preveni apariţia focurilor endogene este necesar să se determine tendinţa de autoicircncălzire a cărbunilor icircn scopul clasificării straturilor din acest punct de vedere

Cercetătorii polonezi făcacircnd mai multe icircncercări cu probe de cărbune din diferite mine au demonstrat că reprezentarea grafică a modului icircn care decurge reacţia sistemului (perhidro-cărbune) are alură diferenţială pentru cărbunii cu tendinţă de autoicircncăzire şi pentru cei fără tendinţă de autoicircncălzire

Partea experimentală

Materiale necesare

Probe de cărbune de granulaţii specificate icircn referat Termometru Eprubete Apă distilată Perhidrol 20

Modul de lucru

Se cacircntăresc 3 g cărbune de granulaii diferite -0250 -0315 -04 şi +05 mm care se amestecă cu 2 cm3 de apă distilată după care se notează temperatura iniţială

Peste cărbunele astfel amestecat se toarnă 9 cm3 perhidrol 20 Se citeşte temperatura icircn fiecare minut pacircnă la atingerea temperaturii de 50oC După depăşirea temperaturii de 50oC se notează timpul corespunzător creşterii temperaturii din 10 icircn 10 grade iar rezultatele se trec icircntr-un tabel de forma tabelului de mai jos

Tipul cărbunelui Granulaţia(mm)

Temperatura(oC)

Timpul(minute)

Observaţii

27

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

12345

Cu datele obţinute se constituie diagrama de variaţie a temperaturii icircn funcşie de timp care este caracteristică fiecărui strat de cărbune icircn parte

Se execută cel puţin două determinări cu acelaş fel de cărbune iar dacă rezultatele diferă cu mai mult de 10 se efectuează o nouă determinare

Ca măsură a gradului de pregătire a cărbunelui pentru autoicircncălzire se admite viteza medie de creştere a temperaturii (Vr) la timpul (t) icircn care s-a obţinut temperatura maximă

(oCmin)

Aceste date obţinute vor trece icircn tabelul următor

Tipul cărbunelui Tipul de reacţie tr(min)

Temperatura (oC) Vr

(oCmin)

Iniţială Maximă

Variaţia de

temperatură12345

Se compară curbele obţinute cu curbele din literatură şi se trag concluzii asupra tendinţei de autoicircncălzire a cărbunilor

28

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ DEPLASAREA ECHILIBRULUICHIMIC ŞI VITEZA DE REACŢIE

Consideraţii teoretice

Legea acţiunii maselor

Pentru reacţia aA +bB cC + dD la echilibrul celor două viteze de reacţie sunt egale

v1 = k1 [A]a [B]b

v2 = k2 [C]c [D]d v1= v2 = = Ke

= (c + d) ndash (a + b) ndash variaţia numărului de moli

Kp = Kc (RT)∆n = Kk (p)∆n

Relaţia Kc = reprezintă legea acţiunii maselor

Guldeberg şi Waage au stability că raportul dintre produsul concentraţiilor produşilor de reacţie la puteri egale cu coeficienţii lor stoechimetrici şi produsul concentraţiilor reactanţilor la puteri numeric egale cu coeficienţii lor stoechiometrici este constantă numită constantă de echilibru Kc

Deplasarea echilibrului chimic se face icircn conformitate cu principiul lui Le Chacirctelier Conform acestui principiu dacă un system aflat ăn echilibru chimic suferă o constacircngere echilibrul se deplasează icircn sensul diminuării constracircngerii

Factorii care influenţează deplasarea echilibrului chimic sunt temperature presiunea şi concentraţia

Influenţa temperaturii

Creşterea temperaturii unui sistem icircn echilibru (la p = constant) favorizează reacţia ce consumă caldură (endotermă) şi defavorizează reacţia ce se produce cu degajare de căldură (exotermă) Reacţiile reversibiledacă sunt endoterme icircntr-un senssunt exoterme icircn sensul invers

Ex 2 CO + O2 2 CO2

Influenţa presiunii

Este caracteristică reacţiilor de echilibru icircn faza gazoasă care se produc cu variaţie de volum Creşterea presiunii (la t0 C = constant) determină deplasarea echilibrului icircn sensul concentraţiei de volum echivalent cu micşorarea numărului de moli

29

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Ex N2 + 3 H2 2 NH3

Influenţa concentraţiei

Modificarea concentraţiei unuia din componenţii amestecului de reacţieva determina desfăşurarea reacţiei chimice icircn sensul care se consumă substanţa adăugată

Icircn lucrarea de faţă se va urmării deplasarea echilibrului chimic icircn funcţie de concentraţie Se va studia icircn mediu omogen lichidul reacţia dintre FeCl3 (clorură ferică) şi NH4SCH (sulfocianură de amoniu) cu formarea de Fe(SCN)3 (sulfocianură ferică) şi NH4Cl (clorură de amoniu)

FeCl3 + 3NH4SCN Fe(SCN)3+ 3NH4CL

Kc=

Calitativ se va observa deplasarea echilibrului chimic prin compararea culorilor diferitelor probe icircn care sa variat pe racircnd concentraţia uneia din substanţele iniţiale sau finale Culoarea FeCl3 icircn soluţie este galben-roşcată a Fe(SCN)3 este roşu intens iar NH4SCN şi NH4Cl sunt incolore

Materiale necesare

Pahar Berzelius Eprubete Soluţii de FeCl3 şi NH4SCN icircn sticlă picurătoare NH4Cl Spatulă Pipetă

Modul de lucru

Icircn paharul Berzelius se pun circa 100 ml apă şi se adaugă 10-11 picături de soluţie FeCl3 şi 10-12 picături NH4SCN Din soluţia obţinută se toarnă volume egale icircn 4 eprubete astfel

Icircn eprubeta 1 se adaugă 4-5 picături de soluţie FeCl3

Icircn eprubeta 2 se adaugă 4-5 picături de sol NH4SCN Icircn eprubeta 3 se pune un vacircrf de spatulă de NH4Cl şi se agită pacircnă la dizolvare Eprubeta 4 serveşte drept etalon de culoare

Se compară culorile obţinute cu culoarea soluţiei din eprubeta etalon şi schimbările de culoare se explică icircn funcţie de modul icircn care s-a produs deplasarea echilibrului chimic

Să se tragă concluziile pentru sensul icircn care s-a deplasat echilibrul chimic icircn cele 3 eprubete

Factorii care influenţează viteza de reacţieConsideraţii teoretice

30

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cursul unei reacţii chimice cantităţile de reactanţi descresc continuu iar cantităţile de produşi cresc continuu

Se numeşte viteza de reacţie - variaţia concentraţiei reactanţilor sau produşilor de reacţie icircn unitatea de timp

v = - CR ndash concentraţia reactanţilor

v = + CP ndash concentraţia produşilor de reacţie

Principalii factori care influenţează viteza de reacţie sunt temperatura concentraţia suprafaţa de contact adaosul unor substanţe care măresc viteza de reacţie (catalizatori) sau pentru a o micşora (inhibitori) Urmărind desfăşurarea icircn timp a reacţiilor chimice CINETICA CHIMICĂ studiază viteza de reacţie influenţa diferiţilor factori asupra vitezei precum şi totalitatea proceselor elementare ce intervin icircn timpul transformaărilor chimice deci elucidarea mecanismului de reacţie

Icircn lucrarea de faţă se va urmării cum influenţează viteza de reacţie concentraţia şi temperatura

Influenţa concentraţiei

Studiile experimentale referitoare la influenţa concentraţiei asupra vitezei de reacţie au dus la determinarea ecuaţiei de viteză

v = kn [A]na [B]nb

pentru o reacţie de forma aA + bB produşikn ndash constantă de vitezăna şi nb ndash ordinele parţiale de reacţie (pentru reacţii mai simple)na = a şi nb = bm = na + nb ndash ordinul global de reacţie

Pentru cazul general se poate scrie

- = kn cn

Influenţa temperaturii

Este exprimată de relaţia lui Arrhenius

k = A

undeA ndash factor preexponenţial cu aceleaşi dimensiuni ca şi kEa ndash energie de acţionareR ndash 8314 JmolK

Din forma logaritmică a expresiei relaţiei lui Arrhenius

31

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

1n k = 1n A -

Se poate determina grafic 1n k = f( ) valoarea lui Ea = tgβ R sau analitic utilizacircnd valorile lui k la

două temperaturi diferite

Ea =

Materiale necesare

Soluţie Na2S2O3 (tiosulfat de sodiu) Soluţie H2SO4 Eprubete Termometru Pehar Berzelius Trepied Sită azbest Bec de gaz Pipetă

Modul de lucru

Studiul variaţiei vitezei de reacţie icircn funcţie de concentraţie se poate face prin exemplul reacţiei dintre tiosulfatul de sodiu şi acidul sulfuric

Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 = H2S2O3 (acid tiosulfuric)

Acidul tiosulfuric este instabil şi se descompune astfel

H2S2O3 rarr S + H2SO3 (acid sulfuros)

Pentru executarea experienţei trebuie să preparăm 4 soluţii de concentraţii diferite de tiosulfat de sodiu Icircn prima eprubetă turnăm 12 cm3 din soluţia iniţială de Na2S2O3 icircn a doua 9 cm3 soluţie iniţială şi 3 cm3 apă iar icircn a treia 6 cm3 Na2S2O3 şi 6 cm3 apă şi icircn ultima 3 cm3 soluţie iniţială şi 9 cm3 apă

Adăugăm 3 cm3 soluţie H2SO4 peste prima eprubetă şi agităm puternic Cu ajutorul unui ceas cronometrăm timpul pacircnă ce soluţia devine opalescentă Se procedează la fel şi cu celelalte eprubete Se notează timpii Din valorile timpilor se va deduce cum variază viteza de reacţie icircn funcţie de concentraţie

Pentru influenţa temperaturii asupra vitezei de reacţie se va utiliza tot exemplul anterior Pentru temperatura camerei se vor folosii valorile timpilor obţinuţi la exemplul anterior Se repetă experienţele dar de data aceasta icircnainte de a turna acidul sulfuric peste soluţia de Na2S2O3 se vor icircncălzii atăt soluţia de Na2S2O3 cacirct şi soluţia de acid sulfuric icircn eprubete separate introducacircndu-le icircntr-un pahar Berzelius cu apă

Paharul cu apă şi cu perechile de eprubete vor fi icircncălzite la temperaturile de 25o şi 35o C După atingerea temperaturilor respective soluţiile se amestecă turnacircnd acidul sulfuric peste tiosulfatul de sodiu Se agită şi se cronometrează timpul necesar apariţiei opalescenţei

Din valorile timpilor obţinuţi se va concluziona cum variaz viteza de reacţie cu temperaturaRezultatele obţinute se vor trece sub formă de tabel

32

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Factorul care influenţează viteza de

reacţieTimpul 1 Timpul 2 Timpul 3 Timpul 4

Concentraţia

Temperatura

C1

C2

C3

C4

DETEMINAREA TENSIUNII ELECTROMOTOARE A PILELOR ELECTRICE

33

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Consideraţii teoretice

Pila galvanică sau elementul galvanic este un dispozitiv in care pentru obţinerea energiei electrice se produce o reacţie de oxido-reducere

Cea mai simplă pilă galvanică este alcătuită din doi electrozi respectiv din doi conductori metalici introduşi icircn soluţii de electrolit Electrozii sunt uniţi icircn circuit exterior printr-un conductor electronic iar soluţiile de electrolit sunt separate printr-o diafragmă poroasă sau printr-o punte electrolitică

Icircn pilele galvanice la anod se produce o reacţie de oxidare iar la catod are loc o reacţie de reducere

Variaţia energiei libere ∆G a reacţiei de oxido-reducere dintr-o pilă galvanică reversibilă este egală cu lucrul electric maxim efectuat de pilă

Lucrul electric maxim reprezintă produsul dintre cantitatea de electricitate ce trece prin pila galvanică (zF) şi tensiunea electromotoare E a pilei galvanice (tem)

∆G=-z F E

Tensiunea electromotoare a unei pile galvanice este dată de suma algebrică a potenţialelor de electroni

E=ε+ + ε-

Undeε+ -este potenţial de electrod al actoduluiε- -este potenţia de electrod al anodului

Ţinacircnd seama de expresia matematică a potenţialului de electrică

ε = εo +

relaţia E=ε+ + ε- devine

E=

Unde şi -sunt potenţialele standard ale catodului şi anodului

R ndashconstanta universală a gazelor (83166 Jmolgrad sau 198 calmolgrad)T ndashtemperatura absolută icircn grade KelvinF ndashnumărul lui Faraday (96500 C)a+ a- -activitatea ionilor reduşi şi respectiv oxidaţi

Ecuaţia E= arată relaţia dintre tensiunea electromotoare potenţialul de

electrod şi activităţile ionilor de metal din soluţiile de electrolitIcircn această lucrare se va urmări dependenţa tem a pilei Daniell de concentrţia soluţiilor de

electrolit dependenţa redată de ecuaţia E=

Pila Daniell se compune dintr-o bară de zinc cufundată icircntr-o soluţie de ZnSO4 şi o bară de cupru introdusă icircntr-o soluţie de CuSO4 şi are ca punte electrolitică o soluţie de KCl saturată

34

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Această pilă se reprezintă prin lanţul electrochimic (-) ZnZnSO4 CuSO4Cu (+) Icircn pila Daniell la electrozi au loc următoarele reacţii de oxido-reducere

Anod(-) Znrarr Zn2+ + 2e-

Catod(+) Cu2+ + 2e-rarr Cu

Ecuaţia reacţiei totale care generează curent electric icircn pila Daniell este

Zn+Cu2+harrZn2++Cu

Tensiunea electromotoare a pilei Daniell se deduce din relaţia de mai sus

E=

Pentru a urmări dependenţa tensiunii electromotoare de concentraţiile soluţiilor de electrolit se alcătuiesc elemente Daniell folosind soluţii de CuSO4 şi ZnSO4 de concentraţii diferite Valorile obţinute experimental se compară cu cele calculate cu ajutorul ecuaţiei de mai sus

Partea experimentalăMateriale şi aparatură necesară

Pilă galvanică Daniell Voltmetru electronic sau montaj de opoziţie (Poggehdorff) Electrozi de Cu şi Zn Pahar Berzelius Pipete de 10 ml Balon cotat de 100 ml Soluţii de ZnSO4 şi CuSO4 de concentraţii diferite Soluţie saturată KCl Element Weston

Mod de lucru

Pentru determinarea tem se poate folosi montajul cu voltmetru electronic sau montajul de opoziţie

35

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 22: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Deoarece concentraţia apei şi a carbonatului se consideră constante şi

Relaţia devine

Din relaţia de mai sus rezultă că pentru menţinerea bicarbonaţilor icircn soluţie este necesară o anumită cantitate de bioxid de carbon liber denumit ndashbioxid de carbon aferent-- iar cantitatea de bioxid de carbon ce depăşeşte această limită reprezintă ndashbioxidul de carbon agresivmdashcapabil de a dizolva noi cantităţi de carbonaţi tercacircndu-i sub formă de bicarbonaţi solubili La scăderea cantităţii bioxid de carbon sub limita necesară menţinerii bicarbonaţilor icircn soluţie are loc precipitarea unei cantităţi corespunzătoarede carbonaţi Icircntre diferite forme de bioxid de carbon avem următoarea relaţie

Bioxidul de carbon liber nu dăunează calităţii apei potabile din contră icirci conferă un gust plăcut de prospeţime Bioxidul de carbon afresiv poate face apa nepotabilă datorită faprului că poate dizolva anumite metale toxice Icircn apa de alimentare a cazanelor CO2 liber trebuie să lipsească deoarece produce o puternică coroziune

Oxigenul

Icircn apele meteoritice şi icircn cele freatice concentraţia oxigenului dizolvat este aproape de limita de solubilitate determinată de presiunea parţială şi temperatură Apele subterane de mare adacircncime conţin foarte puţin oxigen dizolvat dtorită reacţiilor chimice Icircn apele de suprafaţă concentraţia oxigenului depinde şi de numeroasele procese fizice chimice şi biologice ale ciclului vieţii acvatice Ca urmare a proceselor de degradare aerobă poate apărea un deficit de oxigen care poate provoca dispariţia completă a vieţii aerobe Deficitul de oxigen este diferenţa dintre cantitatea de oxigen care saturează apa la presiunea şi temperatura dată şi conţinutul real Există o corelaţie directă icircntre oxigenul dizolvat şi concentraţia materiilor organice de apă Prezenţa oxigenului favorizează deferizarea şi demanganizarea apei formarea stratului de protecţie icircn reţeaua de distribuţie şi tot odată conferă gust de prospeţime apei potabile Icircn apa de alimentare a cazanelor oxigenul este nedorit fiind un factor activ de coroziune

Substanţe organice

Conţinutul de substanţe organice defineşte gradul de impurificare organică care se poate exprima icircn diferite moduri Oxidabilitatea chimică sau consumul chimic de oxigen (CCO) reprezintă cantitatea de oxigen echivalentă cu consumul de oxidant (KMnO4 K2Cr2O7) format la mineralizarea substanţelor organice dintr-un dm3 de apă Metoda este uzual folosită dar prezintă inconvenientul că nu indică icircntreg conţinutul de materii organice ci doar pe cele oxidabile icircn condiţiile determinării tot odată fiind afectată de erori datorită prezenţei substanţelor anorganice uşor oxidabile

Consumul biochimic de oxigen CBO5 reprezintă cantitatea de oxige necesară pentru mineralizarea biochimică a substanţelororganice dintr-un dm3 de apă la temperatura de 20o C

Partea experimentală

22

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Determinarea bioxidului de carbon din apă

Determinarea bioxidului de carbon liber

Aparatură şi materiale necesare

Vase Erlenmeyer Biurete Soluţie HCl 005n Soluţie NaOH 005n Fenolftaleină Tartrat de sodiu şi de potasiu 50 Carbonat de calciu Amestec alcalin de iodură şi azidă Amidon soluţie 05 Acid sulfuric 1 3 Tiosulfat de sodiu 0025n Sulfat manganos 50 Sticle cu dop ermetic Soluţie KMnO4 001n Soluţie H2C2O4 001n

Mod de lucru

Metoda se bazează pe transformarea bioxidului de carbon liber din apă icircn bicarbonat folosind o soluţie de hidroxid de sodiu şi apoi titrarea excesului de hidroxid cu acid clorhidric icircn prezenţă de fenolftaleină

Detreminarea orientativă- se iau cacircţiva ml de apă de analizat şi se introduc icircntr-o capsulă de porţelan apoi se adaugă două picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz nu este prezent CO2 liber Icircn cazul cacircnd nu apare coloraţia roz se procedează astfel icircntr-un pahar Erlenmeyer se introduc 200 ml apă e analizat peste care se mai adaugă 10 ml soluţie de NaOH 005n 2 ml tartrat de sodiu şi potasiu şi două picături de fenolftaleină Icircn cazul icircn care nu a aparut o coloraţie roz se vor mai adăuga icircncă 10 ml NaOH 005n Volumul de soluţie de NaOH se va măsura cu precizie Soluţia rezultată se va titra cu HCl 005 pacircnă la decolorare Conţinutul de CO2 liber se va calcula cu relaţia

Unde

V ndashml NaOH 005n adăugaţi f ndash factorul soluţiei de NaOH 005nV`- ml soluţie HCl 005n folosiţi la titrare f `- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon total legat

23

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Metoda se bazează pe neutralizarea carbonaţilorprezenţi icircn apă prin titrare cu un acid mineral icircn prezenţa fenolftaleinei

Icircntr-un flacon Erlenmeyer se introduc 100 ml apă de analizat două picături de fenolftaleină ş se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea roşie virează icircn roz slab Conţinutul de CO2 legat se calculează cu relaţia

Unde

V- ml HCl 005n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon semilegat

Metoda se bazează pe neutralizarea bicarbonaţilor din apă cu un acid mineral icircn prezenţa metiloranjului ca indicator Se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un flacon Erlenmeyer peste care se adaugă 2 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Aplicacircd corecţia pentru CO2 legat avem

Unde

V`- ml HCl 005n folosiţi la titrareV ndash ml HCl 005n folosiţi la determinarea CO2 legat f- factorul soluţiei HCl 005n

Deteminarea bioxidului de carbon agresiv

Bioxidul de carbon agresiv are proprietatea de a transforma carbonatul de calciu icircn bicarbonat care se determină prin titrare cu acid clorhidric

Se iau doua flacoane Erlenmeyer cu dop rodat şi se introduce icircn fiecare aceeaş cantitate de apă de analizat Icircntr-unul din vase se introduc 3-5 g CaCO3 pro analiză fin pulverizat şi se agită după care se lasă icircn repaus minimum 24 ore agitacircnd din cacircnd icircn cacircnd

Din ambele flacoane se iau din lichidul supernatant cacircte 100 ml şi se introduc icircn alte două flacoane Se titrează fiecare probă cu HCl 005n icircn prezenţa a două picături de metiloranj pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Unde

V- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei icircn care s-a adăugat carbonat de calciu

24

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Vl- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei fără carbonat de calciu f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea oxigenului

Oxigenul dizolvat icircn apă oxidează hidroxidul manganos care icircn mediu acid scoate iodul din iodura de potasiu icircn cantitate echivalentă cu oxigenul dizolvat icircn apă şi se titrează cu tiosulfat de sodiu

Apa se recoltează icircn sticle icircnchise cu grijă ca să nu se aereze icircn timpul manipulărilor Sticla se umple complet se introduc 2 ml soluţie de sulfat manganos şi 2 ml amestec alcalin de iodură-azidă Se pune dopul şi se agită conţinutul flaconului Icircn prezenţa oxigenului se formează un precipitat brun-roşcat iar icircn absenţa acestuia precipitatul rămacircne alb După depunerea completă a precipitatului se elimină cu atenţie cca 10 ml din lichidul supernatant şi se adaugă 5 ml H2SO4 1 3

Se pune dopul şi se amestecă bine picircnă ce precipitatu se dizolvă complet Se transversează conţinutul cantitativ icircntr-un flacon Erlenmeyer şi se titrează cu tiosulfat 0025n pacircnă se obţine o coloraţie galbenă apoi se adaugă 1 ml amidon şi se continuă titrarea pacircnă la decolorarea completă a culorii albastre a amidonului

Unde

V- ml soluţie de tiosulfat folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de tiosulfat de sodiu 0025nVl- cantitatea de apă de analizat recoltată ml

Determinarea substanţelor oxidabile din apă (metoda cu permanganat)

Permanganatul de potasiu oxidează substanţele organice din apă icircn mediu acid şi la cald iar permanganatul rămas icircn exces se determină cu acid oxalic

Se introduc 100 ml apă de analizat icircntr-un flacon Erlenmeyer pregătit icircn prealabil fără urme de substanţe organice peste care se adaugă 5 ml H2SO4 13 şi 10 ml permanganat de potasiu exact măsurat Se fierbe pe sită exact 10 min din momentul cacircnd icircncepe fierberea Se icircndepărtează vasul de pe sită şi se adaugă icircn soluţia fierbinte 10 ml acid oxalic exact măsurat Soluţia decolorată se titrează cu permanganat de potasiu pacircnă la apariţia unei coloraţii slab rozpersistente

25

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn care

V- ml KMnO4 001n adăugaţi iniţial icircn probăVl- ml KMnO4 001n folosiţi la titrarea probei fl- factorul soluţiei de KMnO4 001nV2-ml H2C2O4 001n adăugaţi icircn probă pentru decolorare f2-factorul soluţiei de apă de analizat luată icircn lucru ml

Pentru fiecare probă se fac cacircte două determinăriRezultatele obţinute se vor trece icircn următorul tabel

Parametru de analizat UM Proba 1 Proba 2 Media CO2 totalCO2 legatCO2 semilegatCO2 agresivO2

oxidabilitatea

26

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA TENDINŢEI DE AUTOIcircNCĂLZIRE A CĂRBUNILOR

Consideraţii teoretice

Industria extractivă se caracterizează prin condiţii specifice de lucru condiţii impuse atacirct de particularităţile naturale cacirct şi de caracterul procesului de producţie Aceste necesită o serie de măsuri speciale care să nu ducă la periclitarea vieţii lucrătorilor prin accidente sau icircmbolnăviri de factură profesională

Asupra modului icircn care se produce autoaprinderea cărbunilor s-au emis mai multe ipoteze care pot fi icircnglobate icircn următoarele teorii

Teoria oxidării piritei Teoria oxidării cărbunelui considerată icircn prezent cea mai importantă Teoria fenolică Teoria bacteriană

Cărbunii icircn contact cu atmosfera vor absorbi oxigen fapt care poate duce prin oxidare la aprinderea autmată a lor

Pentru a preveni apariţia focurilor endogene este necesar să se determine tendinţa de autoicircncălzire a cărbunilor icircn scopul clasificării straturilor din acest punct de vedere

Cercetătorii polonezi făcacircnd mai multe icircncercări cu probe de cărbune din diferite mine au demonstrat că reprezentarea grafică a modului icircn care decurge reacţia sistemului (perhidro-cărbune) are alură diferenţială pentru cărbunii cu tendinţă de autoicircncăzire şi pentru cei fără tendinţă de autoicircncălzire

Partea experimentală

Materiale necesare

Probe de cărbune de granulaţii specificate icircn referat Termometru Eprubete Apă distilată Perhidrol 20

Modul de lucru

Se cacircntăresc 3 g cărbune de granulaii diferite -0250 -0315 -04 şi +05 mm care se amestecă cu 2 cm3 de apă distilată după care se notează temperatura iniţială

Peste cărbunele astfel amestecat se toarnă 9 cm3 perhidrol 20 Se citeşte temperatura icircn fiecare minut pacircnă la atingerea temperaturii de 50oC După depăşirea temperaturii de 50oC se notează timpul corespunzător creşterii temperaturii din 10 icircn 10 grade iar rezultatele se trec icircntr-un tabel de forma tabelului de mai jos

Tipul cărbunelui Granulaţia(mm)

Temperatura(oC)

Timpul(minute)

Observaţii

27

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

12345

Cu datele obţinute se constituie diagrama de variaţie a temperaturii icircn funcşie de timp care este caracteristică fiecărui strat de cărbune icircn parte

Se execută cel puţin două determinări cu acelaş fel de cărbune iar dacă rezultatele diferă cu mai mult de 10 se efectuează o nouă determinare

Ca măsură a gradului de pregătire a cărbunelui pentru autoicircncălzire se admite viteza medie de creştere a temperaturii (Vr) la timpul (t) icircn care s-a obţinut temperatura maximă

(oCmin)

Aceste date obţinute vor trece icircn tabelul următor

Tipul cărbunelui Tipul de reacţie tr(min)

Temperatura (oC) Vr

(oCmin)

Iniţială Maximă

Variaţia de

temperatură12345

Se compară curbele obţinute cu curbele din literatură şi se trag concluzii asupra tendinţei de autoicircncălzire a cărbunilor

28

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ DEPLASAREA ECHILIBRULUICHIMIC ŞI VITEZA DE REACŢIE

Consideraţii teoretice

Legea acţiunii maselor

Pentru reacţia aA +bB cC + dD la echilibrul celor două viteze de reacţie sunt egale

v1 = k1 [A]a [B]b

v2 = k2 [C]c [D]d v1= v2 = = Ke

= (c + d) ndash (a + b) ndash variaţia numărului de moli

Kp = Kc (RT)∆n = Kk (p)∆n

Relaţia Kc = reprezintă legea acţiunii maselor

Guldeberg şi Waage au stability că raportul dintre produsul concentraţiilor produşilor de reacţie la puteri egale cu coeficienţii lor stoechimetrici şi produsul concentraţiilor reactanţilor la puteri numeric egale cu coeficienţii lor stoechiometrici este constantă numită constantă de echilibru Kc

Deplasarea echilibrului chimic se face icircn conformitate cu principiul lui Le Chacirctelier Conform acestui principiu dacă un system aflat ăn echilibru chimic suferă o constacircngere echilibrul se deplasează icircn sensul diminuării constracircngerii

Factorii care influenţează deplasarea echilibrului chimic sunt temperature presiunea şi concentraţia

Influenţa temperaturii

Creşterea temperaturii unui sistem icircn echilibru (la p = constant) favorizează reacţia ce consumă caldură (endotermă) şi defavorizează reacţia ce se produce cu degajare de căldură (exotermă) Reacţiile reversibiledacă sunt endoterme icircntr-un senssunt exoterme icircn sensul invers

Ex 2 CO + O2 2 CO2

Influenţa presiunii

Este caracteristică reacţiilor de echilibru icircn faza gazoasă care se produc cu variaţie de volum Creşterea presiunii (la t0 C = constant) determină deplasarea echilibrului icircn sensul concentraţiei de volum echivalent cu micşorarea numărului de moli

29

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Ex N2 + 3 H2 2 NH3

Influenţa concentraţiei

Modificarea concentraţiei unuia din componenţii amestecului de reacţieva determina desfăşurarea reacţiei chimice icircn sensul care se consumă substanţa adăugată

Icircn lucrarea de faţă se va urmării deplasarea echilibrului chimic icircn funcţie de concentraţie Se va studia icircn mediu omogen lichidul reacţia dintre FeCl3 (clorură ferică) şi NH4SCH (sulfocianură de amoniu) cu formarea de Fe(SCN)3 (sulfocianură ferică) şi NH4Cl (clorură de amoniu)

FeCl3 + 3NH4SCN Fe(SCN)3+ 3NH4CL

Kc=

Calitativ se va observa deplasarea echilibrului chimic prin compararea culorilor diferitelor probe icircn care sa variat pe racircnd concentraţia uneia din substanţele iniţiale sau finale Culoarea FeCl3 icircn soluţie este galben-roşcată a Fe(SCN)3 este roşu intens iar NH4SCN şi NH4Cl sunt incolore

Materiale necesare

Pahar Berzelius Eprubete Soluţii de FeCl3 şi NH4SCN icircn sticlă picurătoare NH4Cl Spatulă Pipetă

Modul de lucru

Icircn paharul Berzelius se pun circa 100 ml apă şi se adaugă 10-11 picături de soluţie FeCl3 şi 10-12 picături NH4SCN Din soluţia obţinută se toarnă volume egale icircn 4 eprubete astfel

Icircn eprubeta 1 se adaugă 4-5 picături de soluţie FeCl3

Icircn eprubeta 2 se adaugă 4-5 picături de sol NH4SCN Icircn eprubeta 3 se pune un vacircrf de spatulă de NH4Cl şi se agită pacircnă la dizolvare Eprubeta 4 serveşte drept etalon de culoare

Se compară culorile obţinute cu culoarea soluţiei din eprubeta etalon şi schimbările de culoare se explică icircn funcţie de modul icircn care s-a produs deplasarea echilibrului chimic

Să se tragă concluziile pentru sensul icircn care s-a deplasat echilibrul chimic icircn cele 3 eprubete

Factorii care influenţează viteza de reacţieConsideraţii teoretice

30

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cursul unei reacţii chimice cantităţile de reactanţi descresc continuu iar cantităţile de produşi cresc continuu

Se numeşte viteza de reacţie - variaţia concentraţiei reactanţilor sau produşilor de reacţie icircn unitatea de timp

v = - CR ndash concentraţia reactanţilor

v = + CP ndash concentraţia produşilor de reacţie

Principalii factori care influenţează viteza de reacţie sunt temperatura concentraţia suprafaţa de contact adaosul unor substanţe care măresc viteza de reacţie (catalizatori) sau pentru a o micşora (inhibitori) Urmărind desfăşurarea icircn timp a reacţiilor chimice CINETICA CHIMICĂ studiază viteza de reacţie influenţa diferiţilor factori asupra vitezei precum şi totalitatea proceselor elementare ce intervin icircn timpul transformaărilor chimice deci elucidarea mecanismului de reacţie

Icircn lucrarea de faţă se va urmării cum influenţează viteza de reacţie concentraţia şi temperatura

Influenţa concentraţiei

Studiile experimentale referitoare la influenţa concentraţiei asupra vitezei de reacţie au dus la determinarea ecuaţiei de viteză

v = kn [A]na [B]nb

pentru o reacţie de forma aA + bB produşikn ndash constantă de vitezăna şi nb ndash ordinele parţiale de reacţie (pentru reacţii mai simple)na = a şi nb = bm = na + nb ndash ordinul global de reacţie

Pentru cazul general se poate scrie

- = kn cn

Influenţa temperaturii

Este exprimată de relaţia lui Arrhenius

k = A

undeA ndash factor preexponenţial cu aceleaşi dimensiuni ca şi kEa ndash energie de acţionareR ndash 8314 JmolK

Din forma logaritmică a expresiei relaţiei lui Arrhenius

31

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

1n k = 1n A -

Se poate determina grafic 1n k = f( ) valoarea lui Ea = tgβ R sau analitic utilizacircnd valorile lui k la

două temperaturi diferite

Ea =

Materiale necesare

Soluţie Na2S2O3 (tiosulfat de sodiu) Soluţie H2SO4 Eprubete Termometru Pehar Berzelius Trepied Sită azbest Bec de gaz Pipetă

Modul de lucru

Studiul variaţiei vitezei de reacţie icircn funcţie de concentraţie se poate face prin exemplul reacţiei dintre tiosulfatul de sodiu şi acidul sulfuric

Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 = H2S2O3 (acid tiosulfuric)

Acidul tiosulfuric este instabil şi se descompune astfel

H2S2O3 rarr S + H2SO3 (acid sulfuros)

Pentru executarea experienţei trebuie să preparăm 4 soluţii de concentraţii diferite de tiosulfat de sodiu Icircn prima eprubetă turnăm 12 cm3 din soluţia iniţială de Na2S2O3 icircn a doua 9 cm3 soluţie iniţială şi 3 cm3 apă iar icircn a treia 6 cm3 Na2S2O3 şi 6 cm3 apă şi icircn ultima 3 cm3 soluţie iniţială şi 9 cm3 apă

Adăugăm 3 cm3 soluţie H2SO4 peste prima eprubetă şi agităm puternic Cu ajutorul unui ceas cronometrăm timpul pacircnă ce soluţia devine opalescentă Se procedează la fel şi cu celelalte eprubete Se notează timpii Din valorile timpilor se va deduce cum variază viteza de reacţie icircn funcţie de concentraţie

Pentru influenţa temperaturii asupra vitezei de reacţie se va utiliza tot exemplul anterior Pentru temperatura camerei se vor folosii valorile timpilor obţinuţi la exemplul anterior Se repetă experienţele dar de data aceasta icircnainte de a turna acidul sulfuric peste soluţia de Na2S2O3 se vor icircncălzii atăt soluţia de Na2S2O3 cacirct şi soluţia de acid sulfuric icircn eprubete separate introducacircndu-le icircntr-un pahar Berzelius cu apă

Paharul cu apă şi cu perechile de eprubete vor fi icircncălzite la temperaturile de 25o şi 35o C După atingerea temperaturilor respective soluţiile se amestecă turnacircnd acidul sulfuric peste tiosulfatul de sodiu Se agită şi se cronometrează timpul necesar apariţiei opalescenţei

Din valorile timpilor obţinuţi se va concluziona cum variaz viteza de reacţie cu temperaturaRezultatele obţinute se vor trece sub formă de tabel

32

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Factorul care influenţează viteza de

reacţieTimpul 1 Timpul 2 Timpul 3 Timpul 4

Concentraţia

Temperatura

C1

C2

C3

C4

DETEMINAREA TENSIUNII ELECTROMOTOARE A PILELOR ELECTRICE

33

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Consideraţii teoretice

Pila galvanică sau elementul galvanic este un dispozitiv in care pentru obţinerea energiei electrice se produce o reacţie de oxido-reducere

Cea mai simplă pilă galvanică este alcătuită din doi electrozi respectiv din doi conductori metalici introduşi icircn soluţii de electrolit Electrozii sunt uniţi icircn circuit exterior printr-un conductor electronic iar soluţiile de electrolit sunt separate printr-o diafragmă poroasă sau printr-o punte electrolitică

Icircn pilele galvanice la anod se produce o reacţie de oxidare iar la catod are loc o reacţie de reducere

Variaţia energiei libere ∆G a reacţiei de oxido-reducere dintr-o pilă galvanică reversibilă este egală cu lucrul electric maxim efectuat de pilă

Lucrul electric maxim reprezintă produsul dintre cantitatea de electricitate ce trece prin pila galvanică (zF) şi tensiunea electromotoare E a pilei galvanice (tem)

∆G=-z F E

Tensiunea electromotoare a unei pile galvanice este dată de suma algebrică a potenţialelor de electroni

E=ε+ + ε-

Undeε+ -este potenţial de electrod al actoduluiε- -este potenţia de electrod al anodului

Ţinacircnd seama de expresia matematică a potenţialului de electrică

ε = εo +

relaţia E=ε+ + ε- devine

E=

Unde şi -sunt potenţialele standard ale catodului şi anodului

R ndashconstanta universală a gazelor (83166 Jmolgrad sau 198 calmolgrad)T ndashtemperatura absolută icircn grade KelvinF ndashnumărul lui Faraday (96500 C)a+ a- -activitatea ionilor reduşi şi respectiv oxidaţi

Ecuaţia E= arată relaţia dintre tensiunea electromotoare potenţialul de

electrod şi activităţile ionilor de metal din soluţiile de electrolitIcircn această lucrare se va urmări dependenţa tem a pilei Daniell de concentrţia soluţiilor de

electrolit dependenţa redată de ecuaţia E=

Pila Daniell se compune dintr-o bară de zinc cufundată icircntr-o soluţie de ZnSO4 şi o bară de cupru introdusă icircntr-o soluţie de CuSO4 şi are ca punte electrolitică o soluţie de KCl saturată

34

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Această pilă se reprezintă prin lanţul electrochimic (-) ZnZnSO4 CuSO4Cu (+) Icircn pila Daniell la electrozi au loc următoarele reacţii de oxido-reducere

Anod(-) Znrarr Zn2+ + 2e-

Catod(+) Cu2+ + 2e-rarr Cu

Ecuaţia reacţiei totale care generează curent electric icircn pila Daniell este

Zn+Cu2+harrZn2++Cu

Tensiunea electromotoare a pilei Daniell se deduce din relaţia de mai sus

E=

Pentru a urmări dependenţa tensiunii electromotoare de concentraţiile soluţiilor de electrolit se alcătuiesc elemente Daniell folosind soluţii de CuSO4 şi ZnSO4 de concentraţii diferite Valorile obţinute experimental se compară cu cele calculate cu ajutorul ecuaţiei de mai sus

Partea experimentalăMateriale şi aparatură necesară

Pilă galvanică Daniell Voltmetru electronic sau montaj de opoziţie (Poggehdorff) Electrozi de Cu şi Zn Pahar Berzelius Pipete de 10 ml Balon cotat de 100 ml Soluţii de ZnSO4 şi CuSO4 de concentraţii diferite Soluţie saturată KCl Element Weston

Mod de lucru

Pentru determinarea tem se poate folosi montajul cu voltmetru electronic sau montajul de opoziţie

35

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 23: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Determinarea bioxidului de carbon din apă

Determinarea bioxidului de carbon liber

Aparatură şi materiale necesare

Vase Erlenmeyer Biurete Soluţie HCl 005n Soluţie NaOH 005n Fenolftaleină Tartrat de sodiu şi de potasiu 50 Carbonat de calciu Amestec alcalin de iodură şi azidă Amidon soluţie 05 Acid sulfuric 1 3 Tiosulfat de sodiu 0025n Sulfat manganos 50 Sticle cu dop ermetic Soluţie KMnO4 001n Soluţie H2C2O4 001n

Mod de lucru

Metoda se bazează pe transformarea bioxidului de carbon liber din apă icircn bicarbonat folosind o soluţie de hidroxid de sodiu şi apoi titrarea excesului de hidroxid cu acid clorhidric icircn prezenţă de fenolftaleină

Detreminarea orientativă- se iau cacircţiva ml de apă de analizat şi se introduc icircntr-o capsulă de porţelan apoi se adaugă două picături de fenolftaleină Dacă apare o coloraţie roz nu este prezent CO2 liber Icircn cazul cacircnd nu apare coloraţia roz se procedează astfel icircntr-un pahar Erlenmeyer se introduc 200 ml apă e analizat peste care se mai adaugă 10 ml soluţie de NaOH 005n 2 ml tartrat de sodiu şi potasiu şi două picături de fenolftaleină Icircn cazul icircn care nu a aparut o coloraţie roz se vor mai adăuga icircncă 10 ml NaOH 005n Volumul de soluţie de NaOH se va măsura cu precizie Soluţia rezultată se va titra cu HCl 005 pacircnă la decolorare Conţinutul de CO2 liber se va calcula cu relaţia

Unde

V ndashml NaOH 005n adăugaţi f ndash factorul soluţiei de NaOH 005nV`- ml soluţie HCl 005n folosiţi la titrare f `- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon total legat

23

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Metoda se bazează pe neutralizarea carbonaţilorprezenţi icircn apă prin titrare cu un acid mineral icircn prezenţa fenolftaleinei

Icircntr-un flacon Erlenmeyer se introduc 100 ml apă de analizat două picături de fenolftaleină ş se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea roşie virează icircn roz slab Conţinutul de CO2 legat se calculează cu relaţia

Unde

V- ml HCl 005n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon semilegat

Metoda se bazează pe neutralizarea bicarbonaţilor din apă cu un acid mineral icircn prezenţa metiloranjului ca indicator Se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un flacon Erlenmeyer peste care se adaugă 2 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Aplicacircd corecţia pentru CO2 legat avem

Unde

V`- ml HCl 005n folosiţi la titrareV ndash ml HCl 005n folosiţi la determinarea CO2 legat f- factorul soluţiei HCl 005n

Deteminarea bioxidului de carbon agresiv

Bioxidul de carbon agresiv are proprietatea de a transforma carbonatul de calciu icircn bicarbonat care se determină prin titrare cu acid clorhidric

Se iau doua flacoane Erlenmeyer cu dop rodat şi se introduce icircn fiecare aceeaş cantitate de apă de analizat Icircntr-unul din vase se introduc 3-5 g CaCO3 pro analiză fin pulverizat şi se agită după care se lasă icircn repaus minimum 24 ore agitacircnd din cacircnd icircn cacircnd

Din ambele flacoane se iau din lichidul supernatant cacircte 100 ml şi se introduc icircn alte două flacoane Se titrează fiecare probă cu HCl 005n icircn prezenţa a două picături de metiloranj pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Unde

V- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei icircn care s-a adăugat carbonat de calciu

24

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Vl- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei fără carbonat de calciu f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea oxigenului

Oxigenul dizolvat icircn apă oxidează hidroxidul manganos care icircn mediu acid scoate iodul din iodura de potasiu icircn cantitate echivalentă cu oxigenul dizolvat icircn apă şi se titrează cu tiosulfat de sodiu

Apa se recoltează icircn sticle icircnchise cu grijă ca să nu se aereze icircn timpul manipulărilor Sticla se umple complet se introduc 2 ml soluţie de sulfat manganos şi 2 ml amestec alcalin de iodură-azidă Se pune dopul şi se agită conţinutul flaconului Icircn prezenţa oxigenului se formează un precipitat brun-roşcat iar icircn absenţa acestuia precipitatul rămacircne alb După depunerea completă a precipitatului se elimină cu atenţie cca 10 ml din lichidul supernatant şi se adaugă 5 ml H2SO4 1 3

Se pune dopul şi se amestecă bine picircnă ce precipitatu se dizolvă complet Se transversează conţinutul cantitativ icircntr-un flacon Erlenmeyer şi se titrează cu tiosulfat 0025n pacircnă se obţine o coloraţie galbenă apoi se adaugă 1 ml amidon şi se continuă titrarea pacircnă la decolorarea completă a culorii albastre a amidonului

Unde

V- ml soluţie de tiosulfat folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de tiosulfat de sodiu 0025nVl- cantitatea de apă de analizat recoltată ml

Determinarea substanţelor oxidabile din apă (metoda cu permanganat)

Permanganatul de potasiu oxidează substanţele organice din apă icircn mediu acid şi la cald iar permanganatul rămas icircn exces se determină cu acid oxalic

Se introduc 100 ml apă de analizat icircntr-un flacon Erlenmeyer pregătit icircn prealabil fără urme de substanţe organice peste care se adaugă 5 ml H2SO4 13 şi 10 ml permanganat de potasiu exact măsurat Se fierbe pe sită exact 10 min din momentul cacircnd icircncepe fierberea Se icircndepărtează vasul de pe sită şi se adaugă icircn soluţia fierbinte 10 ml acid oxalic exact măsurat Soluţia decolorată se titrează cu permanganat de potasiu pacircnă la apariţia unei coloraţii slab rozpersistente

25

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn care

V- ml KMnO4 001n adăugaţi iniţial icircn probăVl- ml KMnO4 001n folosiţi la titrarea probei fl- factorul soluţiei de KMnO4 001nV2-ml H2C2O4 001n adăugaţi icircn probă pentru decolorare f2-factorul soluţiei de apă de analizat luată icircn lucru ml

Pentru fiecare probă se fac cacircte două determinăriRezultatele obţinute se vor trece icircn următorul tabel

Parametru de analizat UM Proba 1 Proba 2 Media CO2 totalCO2 legatCO2 semilegatCO2 agresivO2

oxidabilitatea

26

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA TENDINŢEI DE AUTOIcircNCĂLZIRE A CĂRBUNILOR

Consideraţii teoretice

Industria extractivă se caracterizează prin condiţii specifice de lucru condiţii impuse atacirct de particularităţile naturale cacirct şi de caracterul procesului de producţie Aceste necesită o serie de măsuri speciale care să nu ducă la periclitarea vieţii lucrătorilor prin accidente sau icircmbolnăviri de factură profesională

Asupra modului icircn care se produce autoaprinderea cărbunilor s-au emis mai multe ipoteze care pot fi icircnglobate icircn următoarele teorii

Teoria oxidării piritei Teoria oxidării cărbunelui considerată icircn prezent cea mai importantă Teoria fenolică Teoria bacteriană

Cărbunii icircn contact cu atmosfera vor absorbi oxigen fapt care poate duce prin oxidare la aprinderea autmată a lor

Pentru a preveni apariţia focurilor endogene este necesar să se determine tendinţa de autoicircncălzire a cărbunilor icircn scopul clasificării straturilor din acest punct de vedere

Cercetătorii polonezi făcacircnd mai multe icircncercări cu probe de cărbune din diferite mine au demonstrat că reprezentarea grafică a modului icircn care decurge reacţia sistemului (perhidro-cărbune) are alură diferenţială pentru cărbunii cu tendinţă de autoicircncăzire şi pentru cei fără tendinţă de autoicircncălzire

Partea experimentală

Materiale necesare

Probe de cărbune de granulaţii specificate icircn referat Termometru Eprubete Apă distilată Perhidrol 20

Modul de lucru

Se cacircntăresc 3 g cărbune de granulaii diferite -0250 -0315 -04 şi +05 mm care se amestecă cu 2 cm3 de apă distilată după care se notează temperatura iniţială

Peste cărbunele astfel amestecat se toarnă 9 cm3 perhidrol 20 Se citeşte temperatura icircn fiecare minut pacircnă la atingerea temperaturii de 50oC După depăşirea temperaturii de 50oC se notează timpul corespunzător creşterii temperaturii din 10 icircn 10 grade iar rezultatele se trec icircntr-un tabel de forma tabelului de mai jos

Tipul cărbunelui Granulaţia(mm)

Temperatura(oC)

Timpul(minute)

Observaţii

27

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

12345

Cu datele obţinute se constituie diagrama de variaţie a temperaturii icircn funcşie de timp care este caracteristică fiecărui strat de cărbune icircn parte

Se execută cel puţin două determinări cu acelaş fel de cărbune iar dacă rezultatele diferă cu mai mult de 10 se efectuează o nouă determinare

Ca măsură a gradului de pregătire a cărbunelui pentru autoicircncălzire se admite viteza medie de creştere a temperaturii (Vr) la timpul (t) icircn care s-a obţinut temperatura maximă

(oCmin)

Aceste date obţinute vor trece icircn tabelul următor

Tipul cărbunelui Tipul de reacţie tr(min)

Temperatura (oC) Vr

(oCmin)

Iniţială Maximă

Variaţia de

temperatură12345

Se compară curbele obţinute cu curbele din literatură şi se trag concluzii asupra tendinţei de autoicircncălzire a cărbunilor

28

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ DEPLASAREA ECHILIBRULUICHIMIC ŞI VITEZA DE REACŢIE

Consideraţii teoretice

Legea acţiunii maselor

Pentru reacţia aA +bB cC + dD la echilibrul celor două viteze de reacţie sunt egale

v1 = k1 [A]a [B]b

v2 = k2 [C]c [D]d v1= v2 = = Ke

= (c + d) ndash (a + b) ndash variaţia numărului de moli

Kp = Kc (RT)∆n = Kk (p)∆n

Relaţia Kc = reprezintă legea acţiunii maselor

Guldeberg şi Waage au stability că raportul dintre produsul concentraţiilor produşilor de reacţie la puteri egale cu coeficienţii lor stoechimetrici şi produsul concentraţiilor reactanţilor la puteri numeric egale cu coeficienţii lor stoechiometrici este constantă numită constantă de echilibru Kc

Deplasarea echilibrului chimic se face icircn conformitate cu principiul lui Le Chacirctelier Conform acestui principiu dacă un system aflat ăn echilibru chimic suferă o constacircngere echilibrul se deplasează icircn sensul diminuării constracircngerii

Factorii care influenţează deplasarea echilibrului chimic sunt temperature presiunea şi concentraţia

Influenţa temperaturii

Creşterea temperaturii unui sistem icircn echilibru (la p = constant) favorizează reacţia ce consumă caldură (endotermă) şi defavorizează reacţia ce se produce cu degajare de căldură (exotermă) Reacţiile reversibiledacă sunt endoterme icircntr-un senssunt exoterme icircn sensul invers

Ex 2 CO + O2 2 CO2

Influenţa presiunii

Este caracteristică reacţiilor de echilibru icircn faza gazoasă care se produc cu variaţie de volum Creşterea presiunii (la t0 C = constant) determină deplasarea echilibrului icircn sensul concentraţiei de volum echivalent cu micşorarea numărului de moli

29

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Ex N2 + 3 H2 2 NH3

Influenţa concentraţiei

Modificarea concentraţiei unuia din componenţii amestecului de reacţieva determina desfăşurarea reacţiei chimice icircn sensul care se consumă substanţa adăugată

Icircn lucrarea de faţă se va urmării deplasarea echilibrului chimic icircn funcţie de concentraţie Se va studia icircn mediu omogen lichidul reacţia dintre FeCl3 (clorură ferică) şi NH4SCH (sulfocianură de amoniu) cu formarea de Fe(SCN)3 (sulfocianură ferică) şi NH4Cl (clorură de amoniu)

FeCl3 + 3NH4SCN Fe(SCN)3+ 3NH4CL

Kc=

Calitativ se va observa deplasarea echilibrului chimic prin compararea culorilor diferitelor probe icircn care sa variat pe racircnd concentraţia uneia din substanţele iniţiale sau finale Culoarea FeCl3 icircn soluţie este galben-roşcată a Fe(SCN)3 este roşu intens iar NH4SCN şi NH4Cl sunt incolore

Materiale necesare

Pahar Berzelius Eprubete Soluţii de FeCl3 şi NH4SCN icircn sticlă picurătoare NH4Cl Spatulă Pipetă

Modul de lucru

Icircn paharul Berzelius se pun circa 100 ml apă şi se adaugă 10-11 picături de soluţie FeCl3 şi 10-12 picături NH4SCN Din soluţia obţinută se toarnă volume egale icircn 4 eprubete astfel

Icircn eprubeta 1 se adaugă 4-5 picături de soluţie FeCl3

Icircn eprubeta 2 se adaugă 4-5 picături de sol NH4SCN Icircn eprubeta 3 se pune un vacircrf de spatulă de NH4Cl şi se agită pacircnă la dizolvare Eprubeta 4 serveşte drept etalon de culoare

Se compară culorile obţinute cu culoarea soluţiei din eprubeta etalon şi schimbările de culoare se explică icircn funcţie de modul icircn care s-a produs deplasarea echilibrului chimic

Să se tragă concluziile pentru sensul icircn care s-a deplasat echilibrul chimic icircn cele 3 eprubete

Factorii care influenţează viteza de reacţieConsideraţii teoretice

30

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cursul unei reacţii chimice cantităţile de reactanţi descresc continuu iar cantităţile de produşi cresc continuu

Se numeşte viteza de reacţie - variaţia concentraţiei reactanţilor sau produşilor de reacţie icircn unitatea de timp

v = - CR ndash concentraţia reactanţilor

v = + CP ndash concentraţia produşilor de reacţie

Principalii factori care influenţează viteza de reacţie sunt temperatura concentraţia suprafaţa de contact adaosul unor substanţe care măresc viteza de reacţie (catalizatori) sau pentru a o micşora (inhibitori) Urmărind desfăşurarea icircn timp a reacţiilor chimice CINETICA CHIMICĂ studiază viteza de reacţie influenţa diferiţilor factori asupra vitezei precum şi totalitatea proceselor elementare ce intervin icircn timpul transformaărilor chimice deci elucidarea mecanismului de reacţie

Icircn lucrarea de faţă se va urmării cum influenţează viteza de reacţie concentraţia şi temperatura

Influenţa concentraţiei

Studiile experimentale referitoare la influenţa concentraţiei asupra vitezei de reacţie au dus la determinarea ecuaţiei de viteză

v = kn [A]na [B]nb

pentru o reacţie de forma aA + bB produşikn ndash constantă de vitezăna şi nb ndash ordinele parţiale de reacţie (pentru reacţii mai simple)na = a şi nb = bm = na + nb ndash ordinul global de reacţie

Pentru cazul general se poate scrie

- = kn cn

Influenţa temperaturii

Este exprimată de relaţia lui Arrhenius

k = A

undeA ndash factor preexponenţial cu aceleaşi dimensiuni ca şi kEa ndash energie de acţionareR ndash 8314 JmolK

Din forma logaritmică a expresiei relaţiei lui Arrhenius

31

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

1n k = 1n A -

Se poate determina grafic 1n k = f( ) valoarea lui Ea = tgβ R sau analitic utilizacircnd valorile lui k la

două temperaturi diferite

Ea =

Materiale necesare

Soluţie Na2S2O3 (tiosulfat de sodiu) Soluţie H2SO4 Eprubete Termometru Pehar Berzelius Trepied Sită azbest Bec de gaz Pipetă

Modul de lucru

Studiul variaţiei vitezei de reacţie icircn funcţie de concentraţie se poate face prin exemplul reacţiei dintre tiosulfatul de sodiu şi acidul sulfuric

Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 = H2S2O3 (acid tiosulfuric)

Acidul tiosulfuric este instabil şi se descompune astfel

H2S2O3 rarr S + H2SO3 (acid sulfuros)

Pentru executarea experienţei trebuie să preparăm 4 soluţii de concentraţii diferite de tiosulfat de sodiu Icircn prima eprubetă turnăm 12 cm3 din soluţia iniţială de Na2S2O3 icircn a doua 9 cm3 soluţie iniţială şi 3 cm3 apă iar icircn a treia 6 cm3 Na2S2O3 şi 6 cm3 apă şi icircn ultima 3 cm3 soluţie iniţială şi 9 cm3 apă

Adăugăm 3 cm3 soluţie H2SO4 peste prima eprubetă şi agităm puternic Cu ajutorul unui ceas cronometrăm timpul pacircnă ce soluţia devine opalescentă Se procedează la fel şi cu celelalte eprubete Se notează timpii Din valorile timpilor se va deduce cum variază viteza de reacţie icircn funcţie de concentraţie

Pentru influenţa temperaturii asupra vitezei de reacţie se va utiliza tot exemplul anterior Pentru temperatura camerei se vor folosii valorile timpilor obţinuţi la exemplul anterior Se repetă experienţele dar de data aceasta icircnainte de a turna acidul sulfuric peste soluţia de Na2S2O3 se vor icircncălzii atăt soluţia de Na2S2O3 cacirct şi soluţia de acid sulfuric icircn eprubete separate introducacircndu-le icircntr-un pahar Berzelius cu apă

Paharul cu apă şi cu perechile de eprubete vor fi icircncălzite la temperaturile de 25o şi 35o C După atingerea temperaturilor respective soluţiile se amestecă turnacircnd acidul sulfuric peste tiosulfatul de sodiu Se agită şi se cronometrează timpul necesar apariţiei opalescenţei

Din valorile timpilor obţinuţi se va concluziona cum variaz viteza de reacţie cu temperaturaRezultatele obţinute se vor trece sub formă de tabel

32

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Factorul care influenţează viteza de

reacţieTimpul 1 Timpul 2 Timpul 3 Timpul 4

Concentraţia

Temperatura

C1

C2

C3

C4

DETEMINAREA TENSIUNII ELECTROMOTOARE A PILELOR ELECTRICE

33

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Consideraţii teoretice

Pila galvanică sau elementul galvanic este un dispozitiv in care pentru obţinerea energiei electrice se produce o reacţie de oxido-reducere

Cea mai simplă pilă galvanică este alcătuită din doi electrozi respectiv din doi conductori metalici introduşi icircn soluţii de electrolit Electrozii sunt uniţi icircn circuit exterior printr-un conductor electronic iar soluţiile de electrolit sunt separate printr-o diafragmă poroasă sau printr-o punte electrolitică

Icircn pilele galvanice la anod se produce o reacţie de oxidare iar la catod are loc o reacţie de reducere

Variaţia energiei libere ∆G a reacţiei de oxido-reducere dintr-o pilă galvanică reversibilă este egală cu lucrul electric maxim efectuat de pilă

Lucrul electric maxim reprezintă produsul dintre cantitatea de electricitate ce trece prin pila galvanică (zF) şi tensiunea electromotoare E a pilei galvanice (tem)

∆G=-z F E

Tensiunea electromotoare a unei pile galvanice este dată de suma algebrică a potenţialelor de electroni

E=ε+ + ε-

Undeε+ -este potenţial de electrod al actoduluiε- -este potenţia de electrod al anodului

Ţinacircnd seama de expresia matematică a potenţialului de electrică

ε = εo +

relaţia E=ε+ + ε- devine

E=

Unde şi -sunt potenţialele standard ale catodului şi anodului

R ndashconstanta universală a gazelor (83166 Jmolgrad sau 198 calmolgrad)T ndashtemperatura absolută icircn grade KelvinF ndashnumărul lui Faraday (96500 C)a+ a- -activitatea ionilor reduşi şi respectiv oxidaţi

Ecuaţia E= arată relaţia dintre tensiunea electromotoare potenţialul de

electrod şi activităţile ionilor de metal din soluţiile de electrolitIcircn această lucrare se va urmări dependenţa tem a pilei Daniell de concentrţia soluţiilor de

electrolit dependenţa redată de ecuaţia E=

Pila Daniell se compune dintr-o bară de zinc cufundată icircntr-o soluţie de ZnSO4 şi o bară de cupru introdusă icircntr-o soluţie de CuSO4 şi are ca punte electrolitică o soluţie de KCl saturată

34

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Această pilă se reprezintă prin lanţul electrochimic (-) ZnZnSO4 CuSO4Cu (+) Icircn pila Daniell la electrozi au loc următoarele reacţii de oxido-reducere

Anod(-) Znrarr Zn2+ + 2e-

Catod(+) Cu2+ + 2e-rarr Cu

Ecuaţia reacţiei totale care generează curent electric icircn pila Daniell este

Zn+Cu2+harrZn2++Cu

Tensiunea electromotoare a pilei Daniell se deduce din relaţia de mai sus

E=

Pentru a urmări dependenţa tensiunii electromotoare de concentraţiile soluţiilor de electrolit se alcătuiesc elemente Daniell folosind soluţii de CuSO4 şi ZnSO4 de concentraţii diferite Valorile obţinute experimental se compară cu cele calculate cu ajutorul ecuaţiei de mai sus

Partea experimentalăMateriale şi aparatură necesară

Pilă galvanică Daniell Voltmetru electronic sau montaj de opoziţie (Poggehdorff) Electrozi de Cu şi Zn Pahar Berzelius Pipete de 10 ml Balon cotat de 100 ml Soluţii de ZnSO4 şi CuSO4 de concentraţii diferite Soluţie saturată KCl Element Weston

Mod de lucru

Pentru determinarea tem se poate folosi montajul cu voltmetru electronic sau montajul de opoziţie

35

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 24: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Metoda se bazează pe neutralizarea carbonaţilorprezenţi icircn apă prin titrare cu un acid mineral icircn prezenţa fenolftaleinei

Icircntr-un flacon Erlenmeyer se introduc 100 ml apă de analizat două picături de fenolftaleină ş se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea roşie virează icircn roz slab Conţinutul de CO2 legat se calculează cu relaţia

Unde

V- ml HCl 005n folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea bioxidului de carbon semilegat

Metoda se bazează pe neutralizarea bicarbonaţilor din apă cu un acid mineral icircn prezenţa metiloranjului ca indicator Se iau 100 ml apă de analizat şi se introduc icircntr-un flacon Erlenmeyer peste care se adaugă 2 picături de metiloranj şi se titrează cu HCl 005n pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Aplicacircd corecţia pentru CO2 legat avem

Unde

V`- ml HCl 005n folosiţi la titrareV ndash ml HCl 005n folosiţi la determinarea CO2 legat f- factorul soluţiei HCl 005n

Deteminarea bioxidului de carbon agresiv

Bioxidul de carbon agresiv are proprietatea de a transforma carbonatul de calciu icircn bicarbonat care se determină prin titrare cu acid clorhidric

Se iau doua flacoane Erlenmeyer cu dop rodat şi se introduce icircn fiecare aceeaş cantitate de apă de analizat Icircntr-unul din vase se introduc 3-5 g CaCO3 pro analiză fin pulverizat şi se agită după care se lasă icircn repaus minimum 24 ore agitacircnd din cacircnd icircn cacircnd

Din ambele flacoane se iau din lichidul supernatant cacircte 100 ml şi se introduc icircn alte două flacoane Se titrează fiecare probă cu HCl 005n icircn prezenţa a două picături de metiloranj pacircnă ce culoarea virează de la galben-citriu la galben-portocaliu

Unde

V- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei icircn care s-a adăugat carbonat de calciu

24

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Vl- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei fără carbonat de calciu f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea oxigenului

Oxigenul dizolvat icircn apă oxidează hidroxidul manganos care icircn mediu acid scoate iodul din iodura de potasiu icircn cantitate echivalentă cu oxigenul dizolvat icircn apă şi se titrează cu tiosulfat de sodiu

Apa se recoltează icircn sticle icircnchise cu grijă ca să nu se aereze icircn timpul manipulărilor Sticla se umple complet se introduc 2 ml soluţie de sulfat manganos şi 2 ml amestec alcalin de iodură-azidă Se pune dopul şi se agită conţinutul flaconului Icircn prezenţa oxigenului se formează un precipitat brun-roşcat iar icircn absenţa acestuia precipitatul rămacircne alb După depunerea completă a precipitatului se elimină cu atenţie cca 10 ml din lichidul supernatant şi se adaugă 5 ml H2SO4 1 3

Se pune dopul şi se amestecă bine picircnă ce precipitatu se dizolvă complet Se transversează conţinutul cantitativ icircntr-un flacon Erlenmeyer şi se titrează cu tiosulfat 0025n pacircnă se obţine o coloraţie galbenă apoi se adaugă 1 ml amidon şi se continuă titrarea pacircnă la decolorarea completă a culorii albastre a amidonului

Unde

V- ml soluţie de tiosulfat folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de tiosulfat de sodiu 0025nVl- cantitatea de apă de analizat recoltată ml

Determinarea substanţelor oxidabile din apă (metoda cu permanganat)

Permanganatul de potasiu oxidează substanţele organice din apă icircn mediu acid şi la cald iar permanganatul rămas icircn exces se determină cu acid oxalic

Se introduc 100 ml apă de analizat icircntr-un flacon Erlenmeyer pregătit icircn prealabil fără urme de substanţe organice peste care se adaugă 5 ml H2SO4 13 şi 10 ml permanganat de potasiu exact măsurat Se fierbe pe sită exact 10 min din momentul cacircnd icircncepe fierberea Se icircndepărtează vasul de pe sită şi se adaugă icircn soluţia fierbinte 10 ml acid oxalic exact măsurat Soluţia decolorată se titrează cu permanganat de potasiu pacircnă la apariţia unei coloraţii slab rozpersistente

25

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn care

V- ml KMnO4 001n adăugaţi iniţial icircn probăVl- ml KMnO4 001n folosiţi la titrarea probei fl- factorul soluţiei de KMnO4 001nV2-ml H2C2O4 001n adăugaţi icircn probă pentru decolorare f2-factorul soluţiei de apă de analizat luată icircn lucru ml

Pentru fiecare probă se fac cacircte două determinăriRezultatele obţinute se vor trece icircn următorul tabel

Parametru de analizat UM Proba 1 Proba 2 Media CO2 totalCO2 legatCO2 semilegatCO2 agresivO2

oxidabilitatea

26

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA TENDINŢEI DE AUTOIcircNCĂLZIRE A CĂRBUNILOR

Consideraţii teoretice

Industria extractivă se caracterizează prin condiţii specifice de lucru condiţii impuse atacirct de particularităţile naturale cacirct şi de caracterul procesului de producţie Aceste necesită o serie de măsuri speciale care să nu ducă la periclitarea vieţii lucrătorilor prin accidente sau icircmbolnăviri de factură profesională

Asupra modului icircn care se produce autoaprinderea cărbunilor s-au emis mai multe ipoteze care pot fi icircnglobate icircn următoarele teorii

Teoria oxidării piritei Teoria oxidării cărbunelui considerată icircn prezent cea mai importantă Teoria fenolică Teoria bacteriană

Cărbunii icircn contact cu atmosfera vor absorbi oxigen fapt care poate duce prin oxidare la aprinderea autmată a lor

Pentru a preveni apariţia focurilor endogene este necesar să se determine tendinţa de autoicircncălzire a cărbunilor icircn scopul clasificării straturilor din acest punct de vedere

Cercetătorii polonezi făcacircnd mai multe icircncercări cu probe de cărbune din diferite mine au demonstrat că reprezentarea grafică a modului icircn care decurge reacţia sistemului (perhidro-cărbune) are alură diferenţială pentru cărbunii cu tendinţă de autoicircncăzire şi pentru cei fără tendinţă de autoicircncălzire

Partea experimentală

Materiale necesare

Probe de cărbune de granulaţii specificate icircn referat Termometru Eprubete Apă distilată Perhidrol 20

Modul de lucru

Se cacircntăresc 3 g cărbune de granulaii diferite -0250 -0315 -04 şi +05 mm care se amestecă cu 2 cm3 de apă distilată după care se notează temperatura iniţială

Peste cărbunele astfel amestecat se toarnă 9 cm3 perhidrol 20 Se citeşte temperatura icircn fiecare minut pacircnă la atingerea temperaturii de 50oC După depăşirea temperaturii de 50oC se notează timpul corespunzător creşterii temperaturii din 10 icircn 10 grade iar rezultatele se trec icircntr-un tabel de forma tabelului de mai jos

Tipul cărbunelui Granulaţia(mm)

Temperatura(oC)

Timpul(minute)

Observaţii

27

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

12345

Cu datele obţinute se constituie diagrama de variaţie a temperaturii icircn funcşie de timp care este caracteristică fiecărui strat de cărbune icircn parte

Se execută cel puţin două determinări cu acelaş fel de cărbune iar dacă rezultatele diferă cu mai mult de 10 se efectuează o nouă determinare

Ca măsură a gradului de pregătire a cărbunelui pentru autoicircncălzire se admite viteza medie de creştere a temperaturii (Vr) la timpul (t) icircn care s-a obţinut temperatura maximă

(oCmin)

Aceste date obţinute vor trece icircn tabelul următor

Tipul cărbunelui Tipul de reacţie tr(min)

Temperatura (oC) Vr

(oCmin)

Iniţială Maximă

Variaţia de

temperatură12345

Se compară curbele obţinute cu curbele din literatură şi se trag concluzii asupra tendinţei de autoicircncălzire a cărbunilor

28

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ DEPLASAREA ECHILIBRULUICHIMIC ŞI VITEZA DE REACŢIE

Consideraţii teoretice

Legea acţiunii maselor

Pentru reacţia aA +bB cC + dD la echilibrul celor două viteze de reacţie sunt egale

v1 = k1 [A]a [B]b

v2 = k2 [C]c [D]d v1= v2 = = Ke

= (c + d) ndash (a + b) ndash variaţia numărului de moli

Kp = Kc (RT)∆n = Kk (p)∆n

Relaţia Kc = reprezintă legea acţiunii maselor

Guldeberg şi Waage au stability că raportul dintre produsul concentraţiilor produşilor de reacţie la puteri egale cu coeficienţii lor stoechimetrici şi produsul concentraţiilor reactanţilor la puteri numeric egale cu coeficienţii lor stoechiometrici este constantă numită constantă de echilibru Kc

Deplasarea echilibrului chimic se face icircn conformitate cu principiul lui Le Chacirctelier Conform acestui principiu dacă un system aflat ăn echilibru chimic suferă o constacircngere echilibrul se deplasează icircn sensul diminuării constracircngerii

Factorii care influenţează deplasarea echilibrului chimic sunt temperature presiunea şi concentraţia

Influenţa temperaturii

Creşterea temperaturii unui sistem icircn echilibru (la p = constant) favorizează reacţia ce consumă caldură (endotermă) şi defavorizează reacţia ce se produce cu degajare de căldură (exotermă) Reacţiile reversibiledacă sunt endoterme icircntr-un senssunt exoterme icircn sensul invers

Ex 2 CO + O2 2 CO2

Influenţa presiunii

Este caracteristică reacţiilor de echilibru icircn faza gazoasă care se produc cu variaţie de volum Creşterea presiunii (la t0 C = constant) determină deplasarea echilibrului icircn sensul concentraţiei de volum echivalent cu micşorarea numărului de moli

29

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Ex N2 + 3 H2 2 NH3

Influenţa concentraţiei

Modificarea concentraţiei unuia din componenţii amestecului de reacţieva determina desfăşurarea reacţiei chimice icircn sensul care se consumă substanţa adăugată

Icircn lucrarea de faţă se va urmării deplasarea echilibrului chimic icircn funcţie de concentraţie Se va studia icircn mediu omogen lichidul reacţia dintre FeCl3 (clorură ferică) şi NH4SCH (sulfocianură de amoniu) cu formarea de Fe(SCN)3 (sulfocianură ferică) şi NH4Cl (clorură de amoniu)

FeCl3 + 3NH4SCN Fe(SCN)3+ 3NH4CL

Kc=

Calitativ se va observa deplasarea echilibrului chimic prin compararea culorilor diferitelor probe icircn care sa variat pe racircnd concentraţia uneia din substanţele iniţiale sau finale Culoarea FeCl3 icircn soluţie este galben-roşcată a Fe(SCN)3 este roşu intens iar NH4SCN şi NH4Cl sunt incolore

Materiale necesare

Pahar Berzelius Eprubete Soluţii de FeCl3 şi NH4SCN icircn sticlă picurătoare NH4Cl Spatulă Pipetă

Modul de lucru

Icircn paharul Berzelius se pun circa 100 ml apă şi se adaugă 10-11 picături de soluţie FeCl3 şi 10-12 picături NH4SCN Din soluţia obţinută se toarnă volume egale icircn 4 eprubete astfel

Icircn eprubeta 1 se adaugă 4-5 picături de soluţie FeCl3

Icircn eprubeta 2 se adaugă 4-5 picături de sol NH4SCN Icircn eprubeta 3 se pune un vacircrf de spatulă de NH4Cl şi se agită pacircnă la dizolvare Eprubeta 4 serveşte drept etalon de culoare

Se compară culorile obţinute cu culoarea soluţiei din eprubeta etalon şi schimbările de culoare se explică icircn funcţie de modul icircn care s-a produs deplasarea echilibrului chimic

Să se tragă concluziile pentru sensul icircn care s-a deplasat echilibrul chimic icircn cele 3 eprubete

Factorii care influenţează viteza de reacţieConsideraţii teoretice

30

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cursul unei reacţii chimice cantităţile de reactanţi descresc continuu iar cantităţile de produşi cresc continuu

Se numeşte viteza de reacţie - variaţia concentraţiei reactanţilor sau produşilor de reacţie icircn unitatea de timp

v = - CR ndash concentraţia reactanţilor

v = + CP ndash concentraţia produşilor de reacţie

Principalii factori care influenţează viteza de reacţie sunt temperatura concentraţia suprafaţa de contact adaosul unor substanţe care măresc viteza de reacţie (catalizatori) sau pentru a o micşora (inhibitori) Urmărind desfăşurarea icircn timp a reacţiilor chimice CINETICA CHIMICĂ studiază viteza de reacţie influenţa diferiţilor factori asupra vitezei precum şi totalitatea proceselor elementare ce intervin icircn timpul transformaărilor chimice deci elucidarea mecanismului de reacţie

Icircn lucrarea de faţă se va urmării cum influenţează viteza de reacţie concentraţia şi temperatura

Influenţa concentraţiei

Studiile experimentale referitoare la influenţa concentraţiei asupra vitezei de reacţie au dus la determinarea ecuaţiei de viteză

v = kn [A]na [B]nb

pentru o reacţie de forma aA + bB produşikn ndash constantă de vitezăna şi nb ndash ordinele parţiale de reacţie (pentru reacţii mai simple)na = a şi nb = bm = na + nb ndash ordinul global de reacţie

Pentru cazul general se poate scrie

- = kn cn

Influenţa temperaturii

Este exprimată de relaţia lui Arrhenius

k = A

undeA ndash factor preexponenţial cu aceleaşi dimensiuni ca şi kEa ndash energie de acţionareR ndash 8314 JmolK

Din forma logaritmică a expresiei relaţiei lui Arrhenius

31

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

1n k = 1n A -

Se poate determina grafic 1n k = f( ) valoarea lui Ea = tgβ R sau analitic utilizacircnd valorile lui k la

două temperaturi diferite

Ea =

Materiale necesare

Soluţie Na2S2O3 (tiosulfat de sodiu) Soluţie H2SO4 Eprubete Termometru Pehar Berzelius Trepied Sită azbest Bec de gaz Pipetă

Modul de lucru

Studiul variaţiei vitezei de reacţie icircn funcţie de concentraţie se poate face prin exemplul reacţiei dintre tiosulfatul de sodiu şi acidul sulfuric

Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 = H2S2O3 (acid tiosulfuric)

Acidul tiosulfuric este instabil şi se descompune astfel

H2S2O3 rarr S + H2SO3 (acid sulfuros)

Pentru executarea experienţei trebuie să preparăm 4 soluţii de concentraţii diferite de tiosulfat de sodiu Icircn prima eprubetă turnăm 12 cm3 din soluţia iniţială de Na2S2O3 icircn a doua 9 cm3 soluţie iniţială şi 3 cm3 apă iar icircn a treia 6 cm3 Na2S2O3 şi 6 cm3 apă şi icircn ultima 3 cm3 soluţie iniţială şi 9 cm3 apă

Adăugăm 3 cm3 soluţie H2SO4 peste prima eprubetă şi agităm puternic Cu ajutorul unui ceas cronometrăm timpul pacircnă ce soluţia devine opalescentă Se procedează la fel şi cu celelalte eprubete Se notează timpii Din valorile timpilor se va deduce cum variază viteza de reacţie icircn funcţie de concentraţie

Pentru influenţa temperaturii asupra vitezei de reacţie se va utiliza tot exemplul anterior Pentru temperatura camerei se vor folosii valorile timpilor obţinuţi la exemplul anterior Se repetă experienţele dar de data aceasta icircnainte de a turna acidul sulfuric peste soluţia de Na2S2O3 se vor icircncălzii atăt soluţia de Na2S2O3 cacirct şi soluţia de acid sulfuric icircn eprubete separate introducacircndu-le icircntr-un pahar Berzelius cu apă

Paharul cu apă şi cu perechile de eprubete vor fi icircncălzite la temperaturile de 25o şi 35o C După atingerea temperaturilor respective soluţiile se amestecă turnacircnd acidul sulfuric peste tiosulfatul de sodiu Se agită şi se cronometrează timpul necesar apariţiei opalescenţei

Din valorile timpilor obţinuţi se va concluziona cum variaz viteza de reacţie cu temperaturaRezultatele obţinute se vor trece sub formă de tabel

32

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Factorul care influenţează viteza de

reacţieTimpul 1 Timpul 2 Timpul 3 Timpul 4

Concentraţia

Temperatura

C1

C2

C3

C4

DETEMINAREA TENSIUNII ELECTROMOTOARE A PILELOR ELECTRICE

33

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Consideraţii teoretice

Pila galvanică sau elementul galvanic este un dispozitiv in care pentru obţinerea energiei electrice se produce o reacţie de oxido-reducere

Cea mai simplă pilă galvanică este alcătuită din doi electrozi respectiv din doi conductori metalici introduşi icircn soluţii de electrolit Electrozii sunt uniţi icircn circuit exterior printr-un conductor electronic iar soluţiile de electrolit sunt separate printr-o diafragmă poroasă sau printr-o punte electrolitică

Icircn pilele galvanice la anod se produce o reacţie de oxidare iar la catod are loc o reacţie de reducere

Variaţia energiei libere ∆G a reacţiei de oxido-reducere dintr-o pilă galvanică reversibilă este egală cu lucrul electric maxim efectuat de pilă

Lucrul electric maxim reprezintă produsul dintre cantitatea de electricitate ce trece prin pila galvanică (zF) şi tensiunea electromotoare E a pilei galvanice (tem)

∆G=-z F E

Tensiunea electromotoare a unei pile galvanice este dată de suma algebrică a potenţialelor de electroni

E=ε+ + ε-

Undeε+ -este potenţial de electrod al actoduluiε- -este potenţia de electrod al anodului

Ţinacircnd seama de expresia matematică a potenţialului de electrică

ε = εo +

relaţia E=ε+ + ε- devine

E=

Unde şi -sunt potenţialele standard ale catodului şi anodului

R ndashconstanta universală a gazelor (83166 Jmolgrad sau 198 calmolgrad)T ndashtemperatura absolută icircn grade KelvinF ndashnumărul lui Faraday (96500 C)a+ a- -activitatea ionilor reduşi şi respectiv oxidaţi

Ecuaţia E= arată relaţia dintre tensiunea electromotoare potenţialul de

electrod şi activităţile ionilor de metal din soluţiile de electrolitIcircn această lucrare se va urmări dependenţa tem a pilei Daniell de concentrţia soluţiilor de

electrolit dependenţa redată de ecuaţia E=

Pila Daniell se compune dintr-o bară de zinc cufundată icircntr-o soluţie de ZnSO4 şi o bară de cupru introdusă icircntr-o soluţie de CuSO4 şi are ca punte electrolitică o soluţie de KCl saturată

34

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Această pilă se reprezintă prin lanţul electrochimic (-) ZnZnSO4 CuSO4Cu (+) Icircn pila Daniell la electrozi au loc următoarele reacţii de oxido-reducere

Anod(-) Znrarr Zn2+ + 2e-

Catod(+) Cu2+ + 2e-rarr Cu

Ecuaţia reacţiei totale care generează curent electric icircn pila Daniell este

Zn+Cu2+harrZn2++Cu

Tensiunea electromotoare a pilei Daniell se deduce din relaţia de mai sus

E=

Pentru a urmări dependenţa tensiunii electromotoare de concentraţiile soluţiilor de electrolit se alcătuiesc elemente Daniell folosind soluţii de CuSO4 şi ZnSO4 de concentraţii diferite Valorile obţinute experimental se compară cu cele calculate cu ajutorul ecuaţiei de mai sus

Partea experimentalăMateriale şi aparatură necesară

Pilă galvanică Daniell Voltmetru electronic sau montaj de opoziţie (Poggehdorff) Electrozi de Cu şi Zn Pahar Berzelius Pipete de 10 ml Balon cotat de 100 ml Soluţii de ZnSO4 şi CuSO4 de concentraţii diferite Soluţie saturată KCl Element Weston

Mod de lucru

Pentru determinarea tem se poate folosi montajul cu voltmetru electronic sau montajul de opoziţie

35

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 25: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Vl- volumul HCl 005n folosit la titrarea probei fără carbonat de calciu f- factorul soluţiei de HCl 005n

Determinarea oxigenului

Oxigenul dizolvat icircn apă oxidează hidroxidul manganos care icircn mediu acid scoate iodul din iodura de potasiu icircn cantitate echivalentă cu oxigenul dizolvat icircn apă şi se titrează cu tiosulfat de sodiu

Apa se recoltează icircn sticle icircnchise cu grijă ca să nu se aereze icircn timpul manipulărilor Sticla se umple complet se introduc 2 ml soluţie de sulfat manganos şi 2 ml amestec alcalin de iodură-azidă Se pune dopul şi se agită conţinutul flaconului Icircn prezenţa oxigenului se formează un precipitat brun-roşcat iar icircn absenţa acestuia precipitatul rămacircne alb După depunerea completă a precipitatului se elimină cu atenţie cca 10 ml din lichidul supernatant şi se adaugă 5 ml H2SO4 1 3

Se pune dopul şi se amestecă bine picircnă ce precipitatu se dizolvă complet Se transversează conţinutul cantitativ icircntr-un flacon Erlenmeyer şi se titrează cu tiosulfat 0025n pacircnă se obţine o coloraţie galbenă apoi se adaugă 1 ml amidon şi se continuă titrarea pacircnă la decolorarea completă a culorii albastre a amidonului

Unde

V- ml soluţie de tiosulfat folosiţi la titrare f- factorul soluţiei de tiosulfat de sodiu 0025nVl- cantitatea de apă de analizat recoltată ml

Determinarea substanţelor oxidabile din apă (metoda cu permanganat)

Permanganatul de potasiu oxidează substanţele organice din apă icircn mediu acid şi la cald iar permanganatul rămas icircn exces se determină cu acid oxalic

Se introduc 100 ml apă de analizat icircntr-un flacon Erlenmeyer pregătit icircn prealabil fără urme de substanţe organice peste care se adaugă 5 ml H2SO4 13 şi 10 ml permanganat de potasiu exact măsurat Se fierbe pe sită exact 10 min din momentul cacircnd icircncepe fierberea Se icircndepărtează vasul de pe sită şi se adaugă icircn soluţia fierbinte 10 ml acid oxalic exact măsurat Soluţia decolorată se titrează cu permanganat de potasiu pacircnă la apariţia unei coloraţii slab rozpersistente

25

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn care

V- ml KMnO4 001n adăugaţi iniţial icircn probăVl- ml KMnO4 001n folosiţi la titrarea probei fl- factorul soluţiei de KMnO4 001nV2-ml H2C2O4 001n adăugaţi icircn probă pentru decolorare f2-factorul soluţiei de apă de analizat luată icircn lucru ml

Pentru fiecare probă se fac cacircte două determinăriRezultatele obţinute se vor trece icircn următorul tabel

Parametru de analizat UM Proba 1 Proba 2 Media CO2 totalCO2 legatCO2 semilegatCO2 agresivO2

oxidabilitatea

26

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA TENDINŢEI DE AUTOIcircNCĂLZIRE A CĂRBUNILOR

Consideraţii teoretice

Industria extractivă se caracterizează prin condiţii specifice de lucru condiţii impuse atacirct de particularităţile naturale cacirct şi de caracterul procesului de producţie Aceste necesită o serie de măsuri speciale care să nu ducă la periclitarea vieţii lucrătorilor prin accidente sau icircmbolnăviri de factură profesională

Asupra modului icircn care se produce autoaprinderea cărbunilor s-au emis mai multe ipoteze care pot fi icircnglobate icircn următoarele teorii

Teoria oxidării piritei Teoria oxidării cărbunelui considerată icircn prezent cea mai importantă Teoria fenolică Teoria bacteriană

Cărbunii icircn contact cu atmosfera vor absorbi oxigen fapt care poate duce prin oxidare la aprinderea autmată a lor

Pentru a preveni apariţia focurilor endogene este necesar să se determine tendinţa de autoicircncălzire a cărbunilor icircn scopul clasificării straturilor din acest punct de vedere

Cercetătorii polonezi făcacircnd mai multe icircncercări cu probe de cărbune din diferite mine au demonstrat că reprezentarea grafică a modului icircn care decurge reacţia sistemului (perhidro-cărbune) are alură diferenţială pentru cărbunii cu tendinţă de autoicircncăzire şi pentru cei fără tendinţă de autoicircncălzire

Partea experimentală

Materiale necesare

Probe de cărbune de granulaţii specificate icircn referat Termometru Eprubete Apă distilată Perhidrol 20

Modul de lucru

Se cacircntăresc 3 g cărbune de granulaii diferite -0250 -0315 -04 şi +05 mm care se amestecă cu 2 cm3 de apă distilată după care se notează temperatura iniţială

Peste cărbunele astfel amestecat se toarnă 9 cm3 perhidrol 20 Se citeşte temperatura icircn fiecare minut pacircnă la atingerea temperaturii de 50oC După depăşirea temperaturii de 50oC se notează timpul corespunzător creşterii temperaturii din 10 icircn 10 grade iar rezultatele se trec icircntr-un tabel de forma tabelului de mai jos

Tipul cărbunelui Granulaţia(mm)

Temperatura(oC)

Timpul(minute)

Observaţii

27

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

12345

Cu datele obţinute se constituie diagrama de variaţie a temperaturii icircn funcşie de timp care este caracteristică fiecărui strat de cărbune icircn parte

Se execută cel puţin două determinări cu acelaş fel de cărbune iar dacă rezultatele diferă cu mai mult de 10 se efectuează o nouă determinare

Ca măsură a gradului de pregătire a cărbunelui pentru autoicircncălzire se admite viteza medie de creştere a temperaturii (Vr) la timpul (t) icircn care s-a obţinut temperatura maximă

(oCmin)

Aceste date obţinute vor trece icircn tabelul următor

Tipul cărbunelui Tipul de reacţie tr(min)

Temperatura (oC) Vr

(oCmin)

Iniţială Maximă

Variaţia de

temperatură12345

Se compară curbele obţinute cu curbele din literatură şi se trag concluzii asupra tendinţei de autoicircncălzire a cărbunilor

28

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ DEPLASAREA ECHILIBRULUICHIMIC ŞI VITEZA DE REACŢIE

Consideraţii teoretice

Legea acţiunii maselor

Pentru reacţia aA +bB cC + dD la echilibrul celor două viteze de reacţie sunt egale

v1 = k1 [A]a [B]b

v2 = k2 [C]c [D]d v1= v2 = = Ke

= (c + d) ndash (a + b) ndash variaţia numărului de moli

Kp = Kc (RT)∆n = Kk (p)∆n

Relaţia Kc = reprezintă legea acţiunii maselor

Guldeberg şi Waage au stability că raportul dintre produsul concentraţiilor produşilor de reacţie la puteri egale cu coeficienţii lor stoechimetrici şi produsul concentraţiilor reactanţilor la puteri numeric egale cu coeficienţii lor stoechiometrici este constantă numită constantă de echilibru Kc

Deplasarea echilibrului chimic se face icircn conformitate cu principiul lui Le Chacirctelier Conform acestui principiu dacă un system aflat ăn echilibru chimic suferă o constacircngere echilibrul se deplasează icircn sensul diminuării constracircngerii

Factorii care influenţează deplasarea echilibrului chimic sunt temperature presiunea şi concentraţia

Influenţa temperaturii

Creşterea temperaturii unui sistem icircn echilibru (la p = constant) favorizează reacţia ce consumă caldură (endotermă) şi defavorizează reacţia ce se produce cu degajare de căldură (exotermă) Reacţiile reversibiledacă sunt endoterme icircntr-un senssunt exoterme icircn sensul invers

Ex 2 CO + O2 2 CO2

Influenţa presiunii

Este caracteristică reacţiilor de echilibru icircn faza gazoasă care se produc cu variaţie de volum Creşterea presiunii (la t0 C = constant) determină deplasarea echilibrului icircn sensul concentraţiei de volum echivalent cu micşorarea numărului de moli

29

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Ex N2 + 3 H2 2 NH3

Influenţa concentraţiei

Modificarea concentraţiei unuia din componenţii amestecului de reacţieva determina desfăşurarea reacţiei chimice icircn sensul care se consumă substanţa adăugată

Icircn lucrarea de faţă se va urmării deplasarea echilibrului chimic icircn funcţie de concentraţie Se va studia icircn mediu omogen lichidul reacţia dintre FeCl3 (clorură ferică) şi NH4SCH (sulfocianură de amoniu) cu formarea de Fe(SCN)3 (sulfocianură ferică) şi NH4Cl (clorură de amoniu)

FeCl3 + 3NH4SCN Fe(SCN)3+ 3NH4CL

Kc=

Calitativ se va observa deplasarea echilibrului chimic prin compararea culorilor diferitelor probe icircn care sa variat pe racircnd concentraţia uneia din substanţele iniţiale sau finale Culoarea FeCl3 icircn soluţie este galben-roşcată a Fe(SCN)3 este roşu intens iar NH4SCN şi NH4Cl sunt incolore

Materiale necesare

Pahar Berzelius Eprubete Soluţii de FeCl3 şi NH4SCN icircn sticlă picurătoare NH4Cl Spatulă Pipetă

Modul de lucru

Icircn paharul Berzelius se pun circa 100 ml apă şi se adaugă 10-11 picături de soluţie FeCl3 şi 10-12 picături NH4SCN Din soluţia obţinută se toarnă volume egale icircn 4 eprubete astfel

Icircn eprubeta 1 se adaugă 4-5 picături de soluţie FeCl3

Icircn eprubeta 2 se adaugă 4-5 picături de sol NH4SCN Icircn eprubeta 3 se pune un vacircrf de spatulă de NH4Cl şi se agită pacircnă la dizolvare Eprubeta 4 serveşte drept etalon de culoare

Se compară culorile obţinute cu culoarea soluţiei din eprubeta etalon şi schimbările de culoare se explică icircn funcţie de modul icircn care s-a produs deplasarea echilibrului chimic

Să se tragă concluziile pentru sensul icircn care s-a deplasat echilibrul chimic icircn cele 3 eprubete

Factorii care influenţează viteza de reacţieConsideraţii teoretice

30

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cursul unei reacţii chimice cantităţile de reactanţi descresc continuu iar cantităţile de produşi cresc continuu

Se numeşte viteza de reacţie - variaţia concentraţiei reactanţilor sau produşilor de reacţie icircn unitatea de timp

v = - CR ndash concentraţia reactanţilor

v = + CP ndash concentraţia produşilor de reacţie

Principalii factori care influenţează viteza de reacţie sunt temperatura concentraţia suprafaţa de contact adaosul unor substanţe care măresc viteza de reacţie (catalizatori) sau pentru a o micşora (inhibitori) Urmărind desfăşurarea icircn timp a reacţiilor chimice CINETICA CHIMICĂ studiază viteza de reacţie influenţa diferiţilor factori asupra vitezei precum şi totalitatea proceselor elementare ce intervin icircn timpul transformaărilor chimice deci elucidarea mecanismului de reacţie

Icircn lucrarea de faţă se va urmării cum influenţează viteza de reacţie concentraţia şi temperatura

Influenţa concentraţiei

Studiile experimentale referitoare la influenţa concentraţiei asupra vitezei de reacţie au dus la determinarea ecuaţiei de viteză

v = kn [A]na [B]nb

pentru o reacţie de forma aA + bB produşikn ndash constantă de vitezăna şi nb ndash ordinele parţiale de reacţie (pentru reacţii mai simple)na = a şi nb = bm = na + nb ndash ordinul global de reacţie

Pentru cazul general se poate scrie

- = kn cn

Influenţa temperaturii

Este exprimată de relaţia lui Arrhenius

k = A

undeA ndash factor preexponenţial cu aceleaşi dimensiuni ca şi kEa ndash energie de acţionareR ndash 8314 JmolK

Din forma logaritmică a expresiei relaţiei lui Arrhenius

31

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

1n k = 1n A -

Se poate determina grafic 1n k = f( ) valoarea lui Ea = tgβ R sau analitic utilizacircnd valorile lui k la

două temperaturi diferite

Ea =

Materiale necesare

Soluţie Na2S2O3 (tiosulfat de sodiu) Soluţie H2SO4 Eprubete Termometru Pehar Berzelius Trepied Sită azbest Bec de gaz Pipetă

Modul de lucru

Studiul variaţiei vitezei de reacţie icircn funcţie de concentraţie se poate face prin exemplul reacţiei dintre tiosulfatul de sodiu şi acidul sulfuric

Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 = H2S2O3 (acid tiosulfuric)

Acidul tiosulfuric este instabil şi se descompune astfel

H2S2O3 rarr S + H2SO3 (acid sulfuros)

Pentru executarea experienţei trebuie să preparăm 4 soluţii de concentraţii diferite de tiosulfat de sodiu Icircn prima eprubetă turnăm 12 cm3 din soluţia iniţială de Na2S2O3 icircn a doua 9 cm3 soluţie iniţială şi 3 cm3 apă iar icircn a treia 6 cm3 Na2S2O3 şi 6 cm3 apă şi icircn ultima 3 cm3 soluţie iniţială şi 9 cm3 apă

Adăugăm 3 cm3 soluţie H2SO4 peste prima eprubetă şi agităm puternic Cu ajutorul unui ceas cronometrăm timpul pacircnă ce soluţia devine opalescentă Se procedează la fel şi cu celelalte eprubete Se notează timpii Din valorile timpilor se va deduce cum variază viteza de reacţie icircn funcţie de concentraţie

Pentru influenţa temperaturii asupra vitezei de reacţie se va utiliza tot exemplul anterior Pentru temperatura camerei se vor folosii valorile timpilor obţinuţi la exemplul anterior Se repetă experienţele dar de data aceasta icircnainte de a turna acidul sulfuric peste soluţia de Na2S2O3 se vor icircncălzii atăt soluţia de Na2S2O3 cacirct şi soluţia de acid sulfuric icircn eprubete separate introducacircndu-le icircntr-un pahar Berzelius cu apă

Paharul cu apă şi cu perechile de eprubete vor fi icircncălzite la temperaturile de 25o şi 35o C După atingerea temperaturilor respective soluţiile se amestecă turnacircnd acidul sulfuric peste tiosulfatul de sodiu Se agită şi se cronometrează timpul necesar apariţiei opalescenţei

Din valorile timpilor obţinuţi se va concluziona cum variaz viteza de reacţie cu temperaturaRezultatele obţinute se vor trece sub formă de tabel

32

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Factorul care influenţează viteza de

reacţieTimpul 1 Timpul 2 Timpul 3 Timpul 4

Concentraţia

Temperatura

C1

C2

C3

C4

DETEMINAREA TENSIUNII ELECTROMOTOARE A PILELOR ELECTRICE

33

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Consideraţii teoretice

Pila galvanică sau elementul galvanic este un dispozitiv in care pentru obţinerea energiei electrice se produce o reacţie de oxido-reducere

Cea mai simplă pilă galvanică este alcătuită din doi electrozi respectiv din doi conductori metalici introduşi icircn soluţii de electrolit Electrozii sunt uniţi icircn circuit exterior printr-un conductor electronic iar soluţiile de electrolit sunt separate printr-o diafragmă poroasă sau printr-o punte electrolitică

Icircn pilele galvanice la anod se produce o reacţie de oxidare iar la catod are loc o reacţie de reducere

Variaţia energiei libere ∆G a reacţiei de oxido-reducere dintr-o pilă galvanică reversibilă este egală cu lucrul electric maxim efectuat de pilă

Lucrul electric maxim reprezintă produsul dintre cantitatea de electricitate ce trece prin pila galvanică (zF) şi tensiunea electromotoare E a pilei galvanice (tem)

∆G=-z F E

Tensiunea electromotoare a unei pile galvanice este dată de suma algebrică a potenţialelor de electroni

E=ε+ + ε-

Undeε+ -este potenţial de electrod al actoduluiε- -este potenţia de electrod al anodului

Ţinacircnd seama de expresia matematică a potenţialului de electrică

ε = εo +

relaţia E=ε+ + ε- devine

E=

Unde şi -sunt potenţialele standard ale catodului şi anodului

R ndashconstanta universală a gazelor (83166 Jmolgrad sau 198 calmolgrad)T ndashtemperatura absolută icircn grade KelvinF ndashnumărul lui Faraday (96500 C)a+ a- -activitatea ionilor reduşi şi respectiv oxidaţi

Ecuaţia E= arată relaţia dintre tensiunea electromotoare potenţialul de

electrod şi activităţile ionilor de metal din soluţiile de electrolitIcircn această lucrare se va urmări dependenţa tem a pilei Daniell de concentrţia soluţiilor de

electrolit dependenţa redată de ecuaţia E=

Pila Daniell se compune dintr-o bară de zinc cufundată icircntr-o soluţie de ZnSO4 şi o bară de cupru introdusă icircntr-o soluţie de CuSO4 şi are ca punte electrolitică o soluţie de KCl saturată

34

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Această pilă se reprezintă prin lanţul electrochimic (-) ZnZnSO4 CuSO4Cu (+) Icircn pila Daniell la electrozi au loc următoarele reacţii de oxido-reducere

Anod(-) Znrarr Zn2+ + 2e-

Catod(+) Cu2+ + 2e-rarr Cu

Ecuaţia reacţiei totale care generează curent electric icircn pila Daniell este

Zn+Cu2+harrZn2++Cu

Tensiunea electromotoare a pilei Daniell se deduce din relaţia de mai sus

E=

Pentru a urmări dependenţa tensiunii electromotoare de concentraţiile soluţiilor de electrolit se alcătuiesc elemente Daniell folosind soluţii de CuSO4 şi ZnSO4 de concentraţii diferite Valorile obţinute experimental se compară cu cele calculate cu ajutorul ecuaţiei de mai sus

Partea experimentalăMateriale şi aparatură necesară

Pilă galvanică Daniell Voltmetru electronic sau montaj de opoziţie (Poggehdorff) Electrozi de Cu şi Zn Pahar Berzelius Pipete de 10 ml Balon cotat de 100 ml Soluţii de ZnSO4 şi CuSO4 de concentraţii diferite Soluţie saturată KCl Element Weston

Mod de lucru

Pentru determinarea tem se poate folosi montajul cu voltmetru electronic sau montajul de opoziţie

35

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 26: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn care

V- ml KMnO4 001n adăugaţi iniţial icircn probăVl- ml KMnO4 001n folosiţi la titrarea probei fl- factorul soluţiei de KMnO4 001nV2-ml H2C2O4 001n adăugaţi icircn probă pentru decolorare f2-factorul soluţiei de apă de analizat luată icircn lucru ml

Pentru fiecare probă se fac cacircte două determinăriRezultatele obţinute se vor trece icircn următorul tabel

Parametru de analizat UM Proba 1 Proba 2 Media CO2 totalCO2 legatCO2 semilegatCO2 agresivO2

oxidabilitatea

26

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA TENDINŢEI DE AUTOIcircNCĂLZIRE A CĂRBUNILOR

Consideraţii teoretice

Industria extractivă se caracterizează prin condiţii specifice de lucru condiţii impuse atacirct de particularităţile naturale cacirct şi de caracterul procesului de producţie Aceste necesită o serie de măsuri speciale care să nu ducă la periclitarea vieţii lucrătorilor prin accidente sau icircmbolnăviri de factură profesională

Asupra modului icircn care se produce autoaprinderea cărbunilor s-au emis mai multe ipoteze care pot fi icircnglobate icircn următoarele teorii

Teoria oxidării piritei Teoria oxidării cărbunelui considerată icircn prezent cea mai importantă Teoria fenolică Teoria bacteriană

Cărbunii icircn contact cu atmosfera vor absorbi oxigen fapt care poate duce prin oxidare la aprinderea autmată a lor

Pentru a preveni apariţia focurilor endogene este necesar să se determine tendinţa de autoicircncălzire a cărbunilor icircn scopul clasificării straturilor din acest punct de vedere

Cercetătorii polonezi făcacircnd mai multe icircncercări cu probe de cărbune din diferite mine au demonstrat că reprezentarea grafică a modului icircn care decurge reacţia sistemului (perhidro-cărbune) are alură diferenţială pentru cărbunii cu tendinţă de autoicircncăzire şi pentru cei fără tendinţă de autoicircncălzire

Partea experimentală

Materiale necesare

Probe de cărbune de granulaţii specificate icircn referat Termometru Eprubete Apă distilată Perhidrol 20

Modul de lucru

Se cacircntăresc 3 g cărbune de granulaii diferite -0250 -0315 -04 şi +05 mm care se amestecă cu 2 cm3 de apă distilată după care se notează temperatura iniţială

Peste cărbunele astfel amestecat se toarnă 9 cm3 perhidrol 20 Se citeşte temperatura icircn fiecare minut pacircnă la atingerea temperaturii de 50oC După depăşirea temperaturii de 50oC se notează timpul corespunzător creşterii temperaturii din 10 icircn 10 grade iar rezultatele se trec icircntr-un tabel de forma tabelului de mai jos

Tipul cărbunelui Granulaţia(mm)

Temperatura(oC)

Timpul(minute)

Observaţii

27

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

12345

Cu datele obţinute se constituie diagrama de variaţie a temperaturii icircn funcşie de timp care este caracteristică fiecărui strat de cărbune icircn parte

Se execută cel puţin două determinări cu acelaş fel de cărbune iar dacă rezultatele diferă cu mai mult de 10 se efectuează o nouă determinare

Ca măsură a gradului de pregătire a cărbunelui pentru autoicircncălzire se admite viteza medie de creştere a temperaturii (Vr) la timpul (t) icircn care s-a obţinut temperatura maximă

(oCmin)

Aceste date obţinute vor trece icircn tabelul următor

Tipul cărbunelui Tipul de reacţie tr(min)

Temperatura (oC) Vr

(oCmin)

Iniţială Maximă

Variaţia de

temperatură12345

Se compară curbele obţinute cu curbele din literatură şi se trag concluzii asupra tendinţei de autoicircncălzire a cărbunilor

28

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ DEPLASAREA ECHILIBRULUICHIMIC ŞI VITEZA DE REACŢIE

Consideraţii teoretice

Legea acţiunii maselor

Pentru reacţia aA +bB cC + dD la echilibrul celor două viteze de reacţie sunt egale

v1 = k1 [A]a [B]b

v2 = k2 [C]c [D]d v1= v2 = = Ke

= (c + d) ndash (a + b) ndash variaţia numărului de moli

Kp = Kc (RT)∆n = Kk (p)∆n

Relaţia Kc = reprezintă legea acţiunii maselor

Guldeberg şi Waage au stability că raportul dintre produsul concentraţiilor produşilor de reacţie la puteri egale cu coeficienţii lor stoechimetrici şi produsul concentraţiilor reactanţilor la puteri numeric egale cu coeficienţii lor stoechiometrici este constantă numită constantă de echilibru Kc

Deplasarea echilibrului chimic se face icircn conformitate cu principiul lui Le Chacirctelier Conform acestui principiu dacă un system aflat ăn echilibru chimic suferă o constacircngere echilibrul se deplasează icircn sensul diminuării constracircngerii

Factorii care influenţează deplasarea echilibrului chimic sunt temperature presiunea şi concentraţia

Influenţa temperaturii

Creşterea temperaturii unui sistem icircn echilibru (la p = constant) favorizează reacţia ce consumă caldură (endotermă) şi defavorizează reacţia ce se produce cu degajare de căldură (exotermă) Reacţiile reversibiledacă sunt endoterme icircntr-un senssunt exoterme icircn sensul invers

Ex 2 CO + O2 2 CO2

Influenţa presiunii

Este caracteristică reacţiilor de echilibru icircn faza gazoasă care se produc cu variaţie de volum Creşterea presiunii (la t0 C = constant) determină deplasarea echilibrului icircn sensul concentraţiei de volum echivalent cu micşorarea numărului de moli

29

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Ex N2 + 3 H2 2 NH3

Influenţa concentraţiei

Modificarea concentraţiei unuia din componenţii amestecului de reacţieva determina desfăşurarea reacţiei chimice icircn sensul care se consumă substanţa adăugată

Icircn lucrarea de faţă se va urmării deplasarea echilibrului chimic icircn funcţie de concentraţie Se va studia icircn mediu omogen lichidul reacţia dintre FeCl3 (clorură ferică) şi NH4SCH (sulfocianură de amoniu) cu formarea de Fe(SCN)3 (sulfocianură ferică) şi NH4Cl (clorură de amoniu)

FeCl3 + 3NH4SCN Fe(SCN)3+ 3NH4CL

Kc=

Calitativ se va observa deplasarea echilibrului chimic prin compararea culorilor diferitelor probe icircn care sa variat pe racircnd concentraţia uneia din substanţele iniţiale sau finale Culoarea FeCl3 icircn soluţie este galben-roşcată a Fe(SCN)3 este roşu intens iar NH4SCN şi NH4Cl sunt incolore

Materiale necesare

Pahar Berzelius Eprubete Soluţii de FeCl3 şi NH4SCN icircn sticlă picurătoare NH4Cl Spatulă Pipetă

Modul de lucru

Icircn paharul Berzelius se pun circa 100 ml apă şi se adaugă 10-11 picături de soluţie FeCl3 şi 10-12 picături NH4SCN Din soluţia obţinută se toarnă volume egale icircn 4 eprubete astfel

Icircn eprubeta 1 se adaugă 4-5 picături de soluţie FeCl3

Icircn eprubeta 2 se adaugă 4-5 picături de sol NH4SCN Icircn eprubeta 3 se pune un vacircrf de spatulă de NH4Cl şi se agită pacircnă la dizolvare Eprubeta 4 serveşte drept etalon de culoare

Se compară culorile obţinute cu culoarea soluţiei din eprubeta etalon şi schimbările de culoare se explică icircn funcţie de modul icircn care s-a produs deplasarea echilibrului chimic

Să se tragă concluziile pentru sensul icircn care s-a deplasat echilibrul chimic icircn cele 3 eprubete

Factorii care influenţează viteza de reacţieConsideraţii teoretice

30

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cursul unei reacţii chimice cantităţile de reactanţi descresc continuu iar cantităţile de produşi cresc continuu

Se numeşte viteza de reacţie - variaţia concentraţiei reactanţilor sau produşilor de reacţie icircn unitatea de timp

v = - CR ndash concentraţia reactanţilor

v = + CP ndash concentraţia produşilor de reacţie

Principalii factori care influenţează viteza de reacţie sunt temperatura concentraţia suprafaţa de contact adaosul unor substanţe care măresc viteza de reacţie (catalizatori) sau pentru a o micşora (inhibitori) Urmărind desfăşurarea icircn timp a reacţiilor chimice CINETICA CHIMICĂ studiază viteza de reacţie influenţa diferiţilor factori asupra vitezei precum şi totalitatea proceselor elementare ce intervin icircn timpul transformaărilor chimice deci elucidarea mecanismului de reacţie

Icircn lucrarea de faţă se va urmării cum influenţează viteza de reacţie concentraţia şi temperatura

Influenţa concentraţiei

Studiile experimentale referitoare la influenţa concentraţiei asupra vitezei de reacţie au dus la determinarea ecuaţiei de viteză

v = kn [A]na [B]nb

pentru o reacţie de forma aA + bB produşikn ndash constantă de vitezăna şi nb ndash ordinele parţiale de reacţie (pentru reacţii mai simple)na = a şi nb = bm = na + nb ndash ordinul global de reacţie

Pentru cazul general se poate scrie

- = kn cn

Influenţa temperaturii

Este exprimată de relaţia lui Arrhenius

k = A

undeA ndash factor preexponenţial cu aceleaşi dimensiuni ca şi kEa ndash energie de acţionareR ndash 8314 JmolK

Din forma logaritmică a expresiei relaţiei lui Arrhenius

31

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

1n k = 1n A -

Se poate determina grafic 1n k = f( ) valoarea lui Ea = tgβ R sau analitic utilizacircnd valorile lui k la

două temperaturi diferite

Ea =

Materiale necesare

Soluţie Na2S2O3 (tiosulfat de sodiu) Soluţie H2SO4 Eprubete Termometru Pehar Berzelius Trepied Sită azbest Bec de gaz Pipetă

Modul de lucru

Studiul variaţiei vitezei de reacţie icircn funcţie de concentraţie se poate face prin exemplul reacţiei dintre tiosulfatul de sodiu şi acidul sulfuric

Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 = H2S2O3 (acid tiosulfuric)

Acidul tiosulfuric este instabil şi se descompune astfel

H2S2O3 rarr S + H2SO3 (acid sulfuros)

Pentru executarea experienţei trebuie să preparăm 4 soluţii de concentraţii diferite de tiosulfat de sodiu Icircn prima eprubetă turnăm 12 cm3 din soluţia iniţială de Na2S2O3 icircn a doua 9 cm3 soluţie iniţială şi 3 cm3 apă iar icircn a treia 6 cm3 Na2S2O3 şi 6 cm3 apă şi icircn ultima 3 cm3 soluţie iniţială şi 9 cm3 apă

Adăugăm 3 cm3 soluţie H2SO4 peste prima eprubetă şi agităm puternic Cu ajutorul unui ceas cronometrăm timpul pacircnă ce soluţia devine opalescentă Se procedează la fel şi cu celelalte eprubete Se notează timpii Din valorile timpilor se va deduce cum variază viteza de reacţie icircn funcţie de concentraţie

Pentru influenţa temperaturii asupra vitezei de reacţie se va utiliza tot exemplul anterior Pentru temperatura camerei se vor folosii valorile timpilor obţinuţi la exemplul anterior Se repetă experienţele dar de data aceasta icircnainte de a turna acidul sulfuric peste soluţia de Na2S2O3 se vor icircncălzii atăt soluţia de Na2S2O3 cacirct şi soluţia de acid sulfuric icircn eprubete separate introducacircndu-le icircntr-un pahar Berzelius cu apă

Paharul cu apă şi cu perechile de eprubete vor fi icircncălzite la temperaturile de 25o şi 35o C După atingerea temperaturilor respective soluţiile se amestecă turnacircnd acidul sulfuric peste tiosulfatul de sodiu Se agită şi se cronometrează timpul necesar apariţiei opalescenţei

Din valorile timpilor obţinuţi se va concluziona cum variaz viteza de reacţie cu temperaturaRezultatele obţinute se vor trece sub formă de tabel

32

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Factorul care influenţează viteza de

reacţieTimpul 1 Timpul 2 Timpul 3 Timpul 4

Concentraţia

Temperatura

C1

C2

C3

C4

DETEMINAREA TENSIUNII ELECTROMOTOARE A PILELOR ELECTRICE

33

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Consideraţii teoretice

Pila galvanică sau elementul galvanic este un dispozitiv in care pentru obţinerea energiei electrice se produce o reacţie de oxido-reducere

Cea mai simplă pilă galvanică este alcătuită din doi electrozi respectiv din doi conductori metalici introduşi icircn soluţii de electrolit Electrozii sunt uniţi icircn circuit exterior printr-un conductor electronic iar soluţiile de electrolit sunt separate printr-o diafragmă poroasă sau printr-o punte electrolitică

Icircn pilele galvanice la anod se produce o reacţie de oxidare iar la catod are loc o reacţie de reducere

Variaţia energiei libere ∆G a reacţiei de oxido-reducere dintr-o pilă galvanică reversibilă este egală cu lucrul electric maxim efectuat de pilă

Lucrul electric maxim reprezintă produsul dintre cantitatea de electricitate ce trece prin pila galvanică (zF) şi tensiunea electromotoare E a pilei galvanice (tem)

∆G=-z F E

Tensiunea electromotoare a unei pile galvanice este dată de suma algebrică a potenţialelor de electroni

E=ε+ + ε-

Undeε+ -este potenţial de electrod al actoduluiε- -este potenţia de electrod al anodului

Ţinacircnd seama de expresia matematică a potenţialului de electrică

ε = εo +

relaţia E=ε+ + ε- devine

E=

Unde şi -sunt potenţialele standard ale catodului şi anodului

R ndashconstanta universală a gazelor (83166 Jmolgrad sau 198 calmolgrad)T ndashtemperatura absolută icircn grade KelvinF ndashnumărul lui Faraday (96500 C)a+ a- -activitatea ionilor reduşi şi respectiv oxidaţi

Ecuaţia E= arată relaţia dintre tensiunea electromotoare potenţialul de

electrod şi activităţile ionilor de metal din soluţiile de electrolitIcircn această lucrare se va urmări dependenţa tem a pilei Daniell de concentrţia soluţiilor de

electrolit dependenţa redată de ecuaţia E=

Pila Daniell se compune dintr-o bară de zinc cufundată icircntr-o soluţie de ZnSO4 şi o bară de cupru introdusă icircntr-o soluţie de CuSO4 şi are ca punte electrolitică o soluţie de KCl saturată

34

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Această pilă se reprezintă prin lanţul electrochimic (-) ZnZnSO4 CuSO4Cu (+) Icircn pila Daniell la electrozi au loc următoarele reacţii de oxido-reducere

Anod(-) Znrarr Zn2+ + 2e-

Catod(+) Cu2+ + 2e-rarr Cu

Ecuaţia reacţiei totale care generează curent electric icircn pila Daniell este

Zn+Cu2+harrZn2++Cu

Tensiunea electromotoare a pilei Daniell se deduce din relaţia de mai sus

E=

Pentru a urmări dependenţa tensiunii electromotoare de concentraţiile soluţiilor de electrolit se alcătuiesc elemente Daniell folosind soluţii de CuSO4 şi ZnSO4 de concentraţii diferite Valorile obţinute experimental se compară cu cele calculate cu ajutorul ecuaţiei de mai sus

Partea experimentalăMateriale şi aparatură necesară

Pilă galvanică Daniell Voltmetru electronic sau montaj de opoziţie (Poggehdorff) Electrozi de Cu şi Zn Pahar Berzelius Pipete de 10 ml Balon cotat de 100 ml Soluţii de ZnSO4 şi CuSO4 de concentraţii diferite Soluţie saturată KCl Element Weston

Mod de lucru

Pentru determinarea tem se poate folosi montajul cu voltmetru electronic sau montajul de opoziţie

35

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 27: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

DETERMINAREA TENDINŢEI DE AUTOIcircNCĂLZIRE A CĂRBUNILOR

Consideraţii teoretice

Industria extractivă se caracterizează prin condiţii specifice de lucru condiţii impuse atacirct de particularităţile naturale cacirct şi de caracterul procesului de producţie Aceste necesită o serie de măsuri speciale care să nu ducă la periclitarea vieţii lucrătorilor prin accidente sau icircmbolnăviri de factură profesională

Asupra modului icircn care se produce autoaprinderea cărbunilor s-au emis mai multe ipoteze care pot fi icircnglobate icircn următoarele teorii

Teoria oxidării piritei Teoria oxidării cărbunelui considerată icircn prezent cea mai importantă Teoria fenolică Teoria bacteriană

Cărbunii icircn contact cu atmosfera vor absorbi oxigen fapt care poate duce prin oxidare la aprinderea autmată a lor

Pentru a preveni apariţia focurilor endogene este necesar să se determine tendinţa de autoicircncălzire a cărbunilor icircn scopul clasificării straturilor din acest punct de vedere

Cercetătorii polonezi făcacircnd mai multe icircncercări cu probe de cărbune din diferite mine au demonstrat că reprezentarea grafică a modului icircn care decurge reacţia sistemului (perhidro-cărbune) are alură diferenţială pentru cărbunii cu tendinţă de autoicircncăzire şi pentru cei fără tendinţă de autoicircncălzire

Partea experimentală

Materiale necesare

Probe de cărbune de granulaţii specificate icircn referat Termometru Eprubete Apă distilată Perhidrol 20

Modul de lucru

Se cacircntăresc 3 g cărbune de granulaii diferite -0250 -0315 -04 şi +05 mm care se amestecă cu 2 cm3 de apă distilată după care se notează temperatura iniţială

Peste cărbunele astfel amestecat se toarnă 9 cm3 perhidrol 20 Se citeşte temperatura icircn fiecare minut pacircnă la atingerea temperaturii de 50oC După depăşirea temperaturii de 50oC se notează timpul corespunzător creşterii temperaturii din 10 icircn 10 grade iar rezultatele se trec icircntr-un tabel de forma tabelului de mai jos

Tipul cărbunelui Granulaţia(mm)

Temperatura(oC)

Timpul(minute)

Observaţii

27

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

12345

Cu datele obţinute se constituie diagrama de variaţie a temperaturii icircn funcşie de timp care este caracteristică fiecărui strat de cărbune icircn parte

Se execută cel puţin două determinări cu acelaş fel de cărbune iar dacă rezultatele diferă cu mai mult de 10 se efectuează o nouă determinare

Ca măsură a gradului de pregătire a cărbunelui pentru autoicircncălzire se admite viteza medie de creştere a temperaturii (Vr) la timpul (t) icircn care s-a obţinut temperatura maximă

(oCmin)

Aceste date obţinute vor trece icircn tabelul următor

Tipul cărbunelui Tipul de reacţie tr(min)

Temperatura (oC) Vr

(oCmin)

Iniţială Maximă

Variaţia de

temperatură12345

Se compară curbele obţinute cu curbele din literatură şi se trag concluzii asupra tendinţei de autoicircncălzire a cărbunilor

28

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ DEPLASAREA ECHILIBRULUICHIMIC ŞI VITEZA DE REACŢIE

Consideraţii teoretice

Legea acţiunii maselor

Pentru reacţia aA +bB cC + dD la echilibrul celor două viteze de reacţie sunt egale

v1 = k1 [A]a [B]b

v2 = k2 [C]c [D]d v1= v2 = = Ke

= (c + d) ndash (a + b) ndash variaţia numărului de moli

Kp = Kc (RT)∆n = Kk (p)∆n

Relaţia Kc = reprezintă legea acţiunii maselor

Guldeberg şi Waage au stability că raportul dintre produsul concentraţiilor produşilor de reacţie la puteri egale cu coeficienţii lor stoechimetrici şi produsul concentraţiilor reactanţilor la puteri numeric egale cu coeficienţii lor stoechiometrici este constantă numită constantă de echilibru Kc

Deplasarea echilibrului chimic se face icircn conformitate cu principiul lui Le Chacirctelier Conform acestui principiu dacă un system aflat ăn echilibru chimic suferă o constacircngere echilibrul se deplasează icircn sensul diminuării constracircngerii

Factorii care influenţează deplasarea echilibrului chimic sunt temperature presiunea şi concentraţia

Influenţa temperaturii

Creşterea temperaturii unui sistem icircn echilibru (la p = constant) favorizează reacţia ce consumă caldură (endotermă) şi defavorizează reacţia ce se produce cu degajare de căldură (exotermă) Reacţiile reversibiledacă sunt endoterme icircntr-un senssunt exoterme icircn sensul invers

Ex 2 CO + O2 2 CO2

Influenţa presiunii

Este caracteristică reacţiilor de echilibru icircn faza gazoasă care se produc cu variaţie de volum Creşterea presiunii (la t0 C = constant) determină deplasarea echilibrului icircn sensul concentraţiei de volum echivalent cu micşorarea numărului de moli

29

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Ex N2 + 3 H2 2 NH3

Influenţa concentraţiei

Modificarea concentraţiei unuia din componenţii amestecului de reacţieva determina desfăşurarea reacţiei chimice icircn sensul care se consumă substanţa adăugată

Icircn lucrarea de faţă se va urmării deplasarea echilibrului chimic icircn funcţie de concentraţie Se va studia icircn mediu omogen lichidul reacţia dintre FeCl3 (clorură ferică) şi NH4SCH (sulfocianură de amoniu) cu formarea de Fe(SCN)3 (sulfocianură ferică) şi NH4Cl (clorură de amoniu)

FeCl3 + 3NH4SCN Fe(SCN)3+ 3NH4CL

Kc=

Calitativ se va observa deplasarea echilibrului chimic prin compararea culorilor diferitelor probe icircn care sa variat pe racircnd concentraţia uneia din substanţele iniţiale sau finale Culoarea FeCl3 icircn soluţie este galben-roşcată a Fe(SCN)3 este roşu intens iar NH4SCN şi NH4Cl sunt incolore

Materiale necesare

Pahar Berzelius Eprubete Soluţii de FeCl3 şi NH4SCN icircn sticlă picurătoare NH4Cl Spatulă Pipetă

Modul de lucru

Icircn paharul Berzelius se pun circa 100 ml apă şi se adaugă 10-11 picături de soluţie FeCl3 şi 10-12 picături NH4SCN Din soluţia obţinută se toarnă volume egale icircn 4 eprubete astfel

Icircn eprubeta 1 se adaugă 4-5 picături de soluţie FeCl3

Icircn eprubeta 2 se adaugă 4-5 picături de sol NH4SCN Icircn eprubeta 3 se pune un vacircrf de spatulă de NH4Cl şi se agită pacircnă la dizolvare Eprubeta 4 serveşte drept etalon de culoare

Se compară culorile obţinute cu culoarea soluţiei din eprubeta etalon şi schimbările de culoare se explică icircn funcţie de modul icircn care s-a produs deplasarea echilibrului chimic

Să se tragă concluziile pentru sensul icircn care s-a deplasat echilibrul chimic icircn cele 3 eprubete

Factorii care influenţează viteza de reacţieConsideraţii teoretice

30

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cursul unei reacţii chimice cantităţile de reactanţi descresc continuu iar cantităţile de produşi cresc continuu

Se numeşte viteza de reacţie - variaţia concentraţiei reactanţilor sau produşilor de reacţie icircn unitatea de timp

v = - CR ndash concentraţia reactanţilor

v = + CP ndash concentraţia produşilor de reacţie

Principalii factori care influenţează viteza de reacţie sunt temperatura concentraţia suprafaţa de contact adaosul unor substanţe care măresc viteza de reacţie (catalizatori) sau pentru a o micşora (inhibitori) Urmărind desfăşurarea icircn timp a reacţiilor chimice CINETICA CHIMICĂ studiază viteza de reacţie influenţa diferiţilor factori asupra vitezei precum şi totalitatea proceselor elementare ce intervin icircn timpul transformaărilor chimice deci elucidarea mecanismului de reacţie

Icircn lucrarea de faţă se va urmării cum influenţează viteza de reacţie concentraţia şi temperatura

Influenţa concentraţiei

Studiile experimentale referitoare la influenţa concentraţiei asupra vitezei de reacţie au dus la determinarea ecuaţiei de viteză

v = kn [A]na [B]nb

pentru o reacţie de forma aA + bB produşikn ndash constantă de vitezăna şi nb ndash ordinele parţiale de reacţie (pentru reacţii mai simple)na = a şi nb = bm = na + nb ndash ordinul global de reacţie

Pentru cazul general se poate scrie

- = kn cn

Influenţa temperaturii

Este exprimată de relaţia lui Arrhenius

k = A

undeA ndash factor preexponenţial cu aceleaşi dimensiuni ca şi kEa ndash energie de acţionareR ndash 8314 JmolK

Din forma logaritmică a expresiei relaţiei lui Arrhenius

31

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

1n k = 1n A -

Se poate determina grafic 1n k = f( ) valoarea lui Ea = tgβ R sau analitic utilizacircnd valorile lui k la

două temperaturi diferite

Ea =

Materiale necesare

Soluţie Na2S2O3 (tiosulfat de sodiu) Soluţie H2SO4 Eprubete Termometru Pehar Berzelius Trepied Sită azbest Bec de gaz Pipetă

Modul de lucru

Studiul variaţiei vitezei de reacţie icircn funcţie de concentraţie se poate face prin exemplul reacţiei dintre tiosulfatul de sodiu şi acidul sulfuric

Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 = H2S2O3 (acid tiosulfuric)

Acidul tiosulfuric este instabil şi se descompune astfel

H2S2O3 rarr S + H2SO3 (acid sulfuros)

Pentru executarea experienţei trebuie să preparăm 4 soluţii de concentraţii diferite de tiosulfat de sodiu Icircn prima eprubetă turnăm 12 cm3 din soluţia iniţială de Na2S2O3 icircn a doua 9 cm3 soluţie iniţială şi 3 cm3 apă iar icircn a treia 6 cm3 Na2S2O3 şi 6 cm3 apă şi icircn ultima 3 cm3 soluţie iniţială şi 9 cm3 apă

Adăugăm 3 cm3 soluţie H2SO4 peste prima eprubetă şi agităm puternic Cu ajutorul unui ceas cronometrăm timpul pacircnă ce soluţia devine opalescentă Se procedează la fel şi cu celelalte eprubete Se notează timpii Din valorile timpilor se va deduce cum variază viteza de reacţie icircn funcţie de concentraţie

Pentru influenţa temperaturii asupra vitezei de reacţie se va utiliza tot exemplul anterior Pentru temperatura camerei se vor folosii valorile timpilor obţinuţi la exemplul anterior Se repetă experienţele dar de data aceasta icircnainte de a turna acidul sulfuric peste soluţia de Na2S2O3 se vor icircncălzii atăt soluţia de Na2S2O3 cacirct şi soluţia de acid sulfuric icircn eprubete separate introducacircndu-le icircntr-un pahar Berzelius cu apă

Paharul cu apă şi cu perechile de eprubete vor fi icircncălzite la temperaturile de 25o şi 35o C După atingerea temperaturilor respective soluţiile se amestecă turnacircnd acidul sulfuric peste tiosulfatul de sodiu Se agită şi se cronometrează timpul necesar apariţiei opalescenţei

Din valorile timpilor obţinuţi se va concluziona cum variaz viteza de reacţie cu temperaturaRezultatele obţinute se vor trece sub formă de tabel

32

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Factorul care influenţează viteza de

reacţieTimpul 1 Timpul 2 Timpul 3 Timpul 4

Concentraţia

Temperatura

C1

C2

C3

C4

DETEMINAREA TENSIUNII ELECTROMOTOARE A PILELOR ELECTRICE

33

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Consideraţii teoretice

Pila galvanică sau elementul galvanic este un dispozitiv in care pentru obţinerea energiei electrice se produce o reacţie de oxido-reducere

Cea mai simplă pilă galvanică este alcătuită din doi electrozi respectiv din doi conductori metalici introduşi icircn soluţii de electrolit Electrozii sunt uniţi icircn circuit exterior printr-un conductor electronic iar soluţiile de electrolit sunt separate printr-o diafragmă poroasă sau printr-o punte electrolitică

Icircn pilele galvanice la anod se produce o reacţie de oxidare iar la catod are loc o reacţie de reducere

Variaţia energiei libere ∆G a reacţiei de oxido-reducere dintr-o pilă galvanică reversibilă este egală cu lucrul electric maxim efectuat de pilă

Lucrul electric maxim reprezintă produsul dintre cantitatea de electricitate ce trece prin pila galvanică (zF) şi tensiunea electromotoare E a pilei galvanice (tem)

∆G=-z F E

Tensiunea electromotoare a unei pile galvanice este dată de suma algebrică a potenţialelor de electroni

E=ε+ + ε-

Undeε+ -este potenţial de electrod al actoduluiε- -este potenţia de electrod al anodului

Ţinacircnd seama de expresia matematică a potenţialului de electrică

ε = εo +

relaţia E=ε+ + ε- devine

E=

Unde şi -sunt potenţialele standard ale catodului şi anodului

R ndashconstanta universală a gazelor (83166 Jmolgrad sau 198 calmolgrad)T ndashtemperatura absolută icircn grade KelvinF ndashnumărul lui Faraday (96500 C)a+ a- -activitatea ionilor reduşi şi respectiv oxidaţi

Ecuaţia E= arată relaţia dintre tensiunea electromotoare potenţialul de

electrod şi activităţile ionilor de metal din soluţiile de electrolitIcircn această lucrare se va urmări dependenţa tem a pilei Daniell de concentrţia soluţiilor de

electrolit dependenţa redată de ecuaţia E=

Pila Daniell se compune dintr-o bară de zinc cufundată icircntr-o soluţie de ZnSO4 şi o bară de cupru introdusă icircntr-o soluţie de CuSO4 şi are ca punte electrolitică o soluţie de KCl saturată

34

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Această pilă se reprezintă prin lanţul electrochimic (-) ZnZnSO4 CuSO4Cu (+) Icircn pila Daniell la electrozi au loc următoarele reacţii de oxido-reducere

Anod(-) Znrarr Zn2+ + 2e-

Catod(+) Cu2+ + 2e-rarr Cu

Ecuaţia reacţiei totale care generează curent electric icircn pila Daniell este

Zn+Cu2+harrZn2++Cu

Tensiunea electromotoare a pilei Daniell se deduce din relaţia de mai sus

E=

Pentru a urmări dependenţa tensiunii electromotoare de concentraţiile soluţiilor de electrolit se alcătuiesc elemente Daniell folosind soluţii de CuSO4 şi ZnSO4 de concentraţii diferite Valorile obţinute experimental se compară cu cele calculate cu ajutorul ecuaţiei de mai sus

Partea experimentalăMateriale şi aparatură necesară

Pilă galvanică Daniell Voltmetru electronic sau montaj de opoziţie (Poggehdorff) Electrozi de Cu şi Zn Pahar Berzelius Pipete de 10 ml Balon cotat de 100 ml Soluţii de ZnSO4 şi CuSO4 de concentraţii diferite Soluţie saturată KCl Element Weston

Mod de lucru

Pentru determinarea tem se poate folosi montajul cu voltmetru electronic sau montajul de opoziţie

35

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 28: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

12345

Cu datele obţinute se constituie diagrama de variaţie a temperaturii icircn funcşie de timp care este caracteristică fiecărui strat de cărbune icircn parte

Se execută cel puţin două determinări cu acelaş fel de cărbune iar dacă rezultatele diferă cu mai mult de 10 se efectuează o nouă determinare

Ca măsură a gradului de pregătire a cărbunelui pentru autoicircncălzire se admite viteza medie de creştere a temperaturii (Vr) la timpul (t) icircn care s-a obţinut temperatura maximă

(oCmin)

Aceste date obţinute vor trece icircn tabelul următor

Tipul cărbunelui Tipul de reacţie tr(min)

Temperatura (oC) Vr

(oCmin)

Iniţială Maximă

Variaţia de

temperatură12345

Se compară curbele obţinute cu curbele din literatură şi se trag concluzii asupra tendinţei de autoicircncălzire a cărbunilor

28

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ DEPLASAREA ECHILIBRULUICHIMIC ŞI VITEZA DE REACŢIE

Consideraţii teoretice

Legea acţiunii maselor

Pentru reacţia aA +bB cC + dD la echilibrul celor două viteze de reacţie sunt egale

v1 = k1 [A]a [B]b

v2 = k2 [C]c [D]d v1= v2 = = Ke

= (c + d) ndash (a + b) ndash variaţia numărului de moli

Kp = Kc (RT)∆n = Kk (p)∆n

Relaţia Kc = reprezintă legea acţiunii maselor

Guldeberg şi Waage au stability că raportul dintre produsul concentraţiilor produşilor de reacţie la puteri egale cu coeficienţii lor stoechimetrici şi produsul concentraţiilor reactanţilor la puteri numeric egale cu coeficienţii lor stoechiometrici este constantă numită constantă de echilibru Kc

Deplasarea echilibrului chimic se face icircn conformitate cu principiul lui Le Chacirctelier Conform acestui principiu dacă un system aflat ăn echilibru chimic suferă o constacircngere echilibrul se deplasează icircn sensul diminuării constracircngerii

Factorii care influenţează deplasarea echilibrului chimic sunt temperature presiunea şi concentraţia

Influenţa temperaturii

Creşterea temperaturii unui sistem icircn echilibru (la p = constant) favorizează reacţia ce consumă caldură (endotermă) şi defavorizează reacţia ce se produce cu degajare de căldură (exotermă) Reacţiile reversibiledacă sunt endoterme icircntr-un senssunt exoterme icircn sensul invers

Ex 2 CO + O2 2 CO2

Influenţa presiunii

Este caracteristică reacţiilor de echilibru icircn faza gazoasă care se produc cu variaţie de volum Creşterea presiunii (la t0 C = constant) determină deplasarea echilibrului icircn sensul concentraţiei de volum echivalent cu micşorarea numărului de moli

29

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Ex N2 + 3 H2 2 NH3

Influenţa concentraţiei

Modificarea concentraţiei unuia din componenţii amestecului de reacţieva determina desfăşurarea reacţiei chimice icircn sensul care se consumă substanţa adăugată

Icircn lucrarea de faţă se va urmării deplasarea echilibrului chimic icircn funcţie de concentraţie Se va studia icircn mediu omogen lichidul reacţia dintre FeCl3 (clorură ferică) şi NH4SCH (sulfocianură de amoniu) cu formarea de Fe(SCN)3 (sulfocianură ferică) şi NH4Cl (clorură de amoniu)

FeCl3 + 3NH4SCN Fe(SCN)3+ 3NH4CL

Kc=

Calitativ se va observa deplasarea echilibrului chimic prin compararea culorilor diferitelor probe icircn care sa variat pe racircnd concentraţia uneia din substanţele iniţiale sau finale Culoarea FeCl3 icircn soluţie este galben-roşcată a Fe(SCN)3 este roşu intens iar NH4SCN şi NH4Cl sunt incolore

Materiale necesare

Pahar Berzelius Eprubete Soluţii de FeCl3 şi NH4SCN icircn sticlă picurătoare NH4Cl Spatulă Pipetă

Modul de lucru

Icircn paharul Berzelius se pun circa 100 ml apă şi se adaugă 10-11 picături de soluţie FeCl3 şi 10-12 picături NH4SCN Din soluţia obţinută se toarnă volume egale icircn 4 eprubete astfel

Icircn eprubeta 1 se adaugă 4-5 picături de soluţie FeCl3

Icircn eprubeta 2 se adaugă 4-5 picături de sol NH4SCN Icircn eprubeta 3 se pune un vacircrf de spatulă de NH4Cl şi se agită pacircnă la dizolvare Eprubeta 4 serveşte drept etalon de culoare

Se compară culorile obţinute cu culoarea soluţiei din eprubeta etalon şi schimbările de culoare se explică icircn funcţie de modul icircn care s-a produs deplasarea echilibrului chimic

Să se tragă concluziile pentru sensul icircn care s-a deplasat echilibrul chimic icircn cele 3 eprubete

Factorii care influenţează viteza de reacţieConsideraţii teoretice

30

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cursul unei reacţii chimice cantităţile de reactanţi descresc continuu iar cantităţile de produşi cresc continuu

Se numeşte viteza de reacţie - variaţia concentraţiei reactanţilor sau produşilor de reacţie icircn unitatea de timp

v = - CR ndash concentraţia reactanţilor

v = + CP ndash concentraţia produşilor de reacţie

Principalii factori care influenţează viteza de reacţie sunt temperatura concentraţia suprafaţa de contact adaosul unor substanţe care măresc viteza de reacţie (catalizatori) sau pentru a o micşora (inhibitori) Urmărind desfăşurarea icircn timp a reacţiilor chimice CINETICA CHIMICĂ studiază viteza de reacţie influenţa diferiţilor factori asupra vitezei precum şi totalitatea proceselor elementare ce intervin icircn timpul transformaărilor chimice deci elucidarea mecanismului de reacţie

Icircn lucrarea de faţă se va urmării cum influenţează viteza de reacţie concentraţia şi temperatura

Influenţa concentraţiei

Studiile experimentale referitoare la influenţa concentraţiei asupra vitezei de reacţie au dus la determinarea ecuaţiei de viteză

v = kn [A]na [B]nb

pentru o reacţie de forma aA + bB produşikn ndash constantă de vitezăna şi nb ndash ordinele parţiale de reacţie (pentru reacţii mai simple)na = a şi nb = bm = na + nb ndash ordinul global de reacţie

Pentru cazul general se poate scrie

- = kn cn

Influenţa temperaturii

Este exprimată de relaţia lui Arrhenius

k = A

undeA ndash factor preexponenţial cu aceleaşi dimensiuni ca şi kEa ndash energie de acţionareR ndash 8314 JmolK

Din forma logaritmică a expresiei relaţiei lui Arrhenius

31

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

1n k = 1n A -

Se poate determina grafic 1n k = f( ) valoarea lui Ea = tgβ R sau analitic utilizacircnd valorile lui k la

două temperaturi diferite

Ea =

Materiale necesare

Soluţie Na2S2O3 (tiosulfat de sodiu) Soluţie H2SO4 Eprubete Termometru Pehar Berzelius Trepied Sită azbest Bec de gaz Pipetă

Modul de lucru

Studiul variaţiei vitezei de reacţie icircn funcţie de concentraţie se poate face prin exemplul reacţiei dintre tiosulfatul de sodiu şi acidul sulfuric

Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 = H2S2O3 (acid tiosulfuric)

Acidul tiosulfuric este instabil şi se descompune astfel

H2S2O3 rarr S + H2SO3 (acid sulfuros)

Pentru executarea experienţei trebuie să preparăm 4 soluţii de concentraţii diferite de tiosulfat de sodiu Icircn prima eprubetă turnăm 12 cm3 din soluţia iniţială de Na2S2O3 icircn a doua 9 cm3 soluţie iniţială şi 3 cm3 apă iar icircn a treia 6 cm3 Na2S2O3 şi 6 cm3 apă şi icircn ultima 3 cm3 soluţie iniţială şi 9 cm3 apă

Adăugăm 3 cm3 soluţie H2SO4 peste prima eprubetă şi agităm puternic Cu ajutorul unui ceas cronometrăm timpul pacircnă ce soluţia devine opalescentă Se procedează la fel şi cu celelalte eprubete Se notează timpii Din valorile timpilor se va deduce cum variază viteza de reacţie icircn funcţie de concentraţie

Pentru influenţa temperaturii asupra vitezei de reacţie se va utiliza tot exemplul anterior Pentru temperatura camerei se vor folosii valorile timpilor obţinuţi la exemplul anterior Se repetă experienţele dar de data aceasta icircnainte de a turna acidul sulfuric peste soluţia de Na2S2O3 se vor icircncălzii atăt soluţia de Na2S2O3 cacirct şi soluţia de acid sulfuric icircn eprubete separate introducacircndu-le icircntr-un pahar Berzelius cu apă

Paharul cu apă şi cu perechile de eprubete vor fi icircncălzite la temperaturile de 25o şi 35o C După atingerea temperaturilor respective soluţiile se amestecă turnacircnd acidul sulfuric peste tiosulfatul de sodiu Se agită şi se cronometrează timpul necesar apariţiei opalescenţei

Din valorile timpilor obţinuţi se va concluziona cum variaz viteza de reacţie cu temperaturaRezultatele obţinute se vor trece sub formă de tabel

32

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Factorul care influenţează viteza de

reacţieTimpul 1 Timpul 2 Timpul 3 Timpul 4

Concentraţia

Temperatura

C1

C2

C3

C4

DETEMINAREA TENSIUNII ELECTROMOTOARE A PILELOR ELECTRICE

33

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Consideraţii teoretice

Pila galvanică sau elementul galvanic este un dispozitiv in care pentru obţinerea energiei electrice se produce o reacţie de oxido-reducere

Cea mai simplă pilă galvanică este alcătuită din doi electrozi respectiv din doi conductori metalici introduşi icircn soluţii de electrolit Electrozii sunt uniţi icircn circuit exterior printr-un conductor electronic iar soluţiile de electrolit sunt separate printr-o diafragmă poroasă sau printr-o punte electrolitică

Icircn pilele galvanice la anod se produce o reacţie de oxidare iar la catod are loc o reacţie de reducere

Variaţia energiei libere ∆G a reacţiei de oxido-reducere dintr-o pilă galvanică reversibilă este egală cu lucrul electric maxim efectuat de pilă

Lucrul electric maxim reprezintă produsul dintre cantitatea de electricitate ce trece prin pila galvanică (zF) şi tensiunea electromotoare E a pilei galvanice (tem)

∆G=-z F E

Tensiunea electromotoare a unei pile galvanice este dată de suma algebrică a potenţialelor de electroni

E=ε+ + ε-

Undeε+ -este potenţial de electrod al actoduluiε- -este potenţia de electrod al anodului

Ţinacircnd seama de expresia matematică a potenţialului de electrică

ε = εo +

relaţia E=ε+ + ε- devine

E=

Unde şi -sunt potenţialele standard ale catodului şi anodului

R ndashconstanta universală a gazelor (83166 Jmolgrad sau 198 calmolgrad)T ndashtemperatura absolută icircn grade KelvinF ndashnumărul lui Faraday (96500 C)a+ a- -activitatea ionilor reduşi şi respectiv oxidaţi

Ecuaţia E= arată relaţia dintre tensiunea electromotoare potenţialul de

electrod şi activităţile ionilor de metal din soluţiile de electrolitIcircn această lucrare se va urmări dependenţa tem a pilei Daniell de concentrţia soluţiilor de

electrolit dependenţa redată de ecuaţia E=

Pila Daniell se compune dintr-o bară de zinc cufundată icircntr-o soluţie de ZnSO4 şi o bară de cupru introdusă icircntr-o soluţie de CuSO4 şi are ca punte electrolitică o soluţie de KCl saturată

34

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Această pilă se reprezintă prin lanţul electrochimic (-) ZnZnSO4 CuSO4Cu (+) Icircn pila Daniell la electrozi au loc următoarele reacţii de oxido-reducere

Anod(-) Znrarr Zn2+ + 2e-

Catod(+) Cu2+ + 2e-rarr Cu

Ecuaţia reacţiei totale care generează curent electric icircn pila Daniell este

Zn+Cu2+harrZn2++Cu

Tensiunea electromotoare a pilei Daniell se deduce din relaţia de mai sus

E=

Pentru a urmări dependenţa tensiunii electromotoare de concentraţiile soluţiilor de electrolit se alcătuiesc elemente Daniell folosind soluţii de CuSO4 şi ZnSO4 de concentraţii diferite Valorile obţinute experimental se compară cu cele calculate cu ajutorul ecuaţiei de mai sus

Partea experimentalăMateriale şi aparatură necesară

Pilă galvanică Daniell Voltmetru electronic sau montaj de opoziţie (Poggehdorff) Electrozi de Cu şi Zn Pahar Berzelius Pipete de 10 ml Balon cotat de 100 ml Soluţii de ZnSO4 şi CuSO4 de concentraţii diferite Soluţie saturată KCl Element Weston

Mod de lucru

Pentru determinarea tem se poate folosi montajul cu voltmetru electronic sau montajul de opoziţie

35

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 29: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ DEPLASAREA ECHILIBRULUICHIMIC ŞI VITEZA DE REACŢIE

Consideraţii teoretice

Legea acţiunii maselor

Pentru reacţia aA +bB cC + dD la echilibrul celor două viteze de reacţie sunt egale

v1 = k1 [A]a [B]b

v2 = k2 [C]c [D]d v1= v2 = = Ke

= (c + d) ndash (a + b) ndash variaţia numărului de moli

Kp = Kc (RT)∆n = Kk (p)∆n

Relaţia Kc = reprezintă legea acţiunii maselor

Guldeberg şi Waage au stability că raportul dintre produsul concentraţiilor produşilor de reacţie la puteri egale cu coeficienţii lor stoechimetrici şi produsul concentraţiilor reactanţilor la puteri numeric egale cu coeficienţii lor stoechiometrici este constantă numită constantă de echilibru Kc

Deplasarea echilibrului chimic se face icircn conformitate cu principiul lui Le Chacirctelier Conform acestui principiu dacă un system aflat ăn echilibru chimic suferă o constacircngere echilibrul se deplasează icircn sensul diminuării constracircngerii

Factorii care influenţează deplasarea echilibrului chimic sunt temperature presiunea şi concentraţia

Influenţa temperaturii

Creşterea temperaturii unui sistem icircn echilibru (la p = constant) favorizează reacţia ce consumă caldură (endotermă) şi defavorizează reacţia ce se produce cu degajare de căldură (exotermă) Reacţiile reversibiledacă sunt endoterme icircntr-un senssunt exoterme icircn sensul invers

Ex 2 CO + O2 2 CO2

Influenţa presiunii

Este caracteristică reacţiilor de echilibru icircn faza gazoasă care se produc cu variaţie de volum Creşterea presiunii (la t0 C = constant) determină deplasarea echilibrului icircn sensul concentraţiei de volum echivalent cu micşorarea numărului de moli

29

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Ex N2 + 3 H2 2 NH3

Influenţa concentraţiei

Modificarea concentraţiei unuia din componenţii amestecului de reacţieva determina desfăşurarea reacţiei chimice icircn sensul care se consumă substanţa adăugată

Icircn lucrarea de faţă se va urmării deplasarea echilibrului chimic icircn funcţie de concentraţie Se va studia icircn mediu omogen lichidul reacţia dintre FeCl3 (clorură ferică) şi NH4SCH (sulfocianură de amoniu) cu formarea de Fe(SCN)3 (sulfocianură ferică) şi NH4Cl (clorură de amoniu)

FeCl3 + 3NH4SCN Fe(SCN)3+ 3NH4CL

Kc=

Calitativ se va observa deplasarea echilibrului chimic prin compararea culorilor diferitelor probe icircn care sa variat pe racircnd concentraţia uneia din substanţele iniţiale sau finale Culoarea FeCl3 icircn soluţie este galben-roşcată a Fe(SCN)3 este roşu intens iar NH4SCN şi NH4Cl sunt incolore

Materiale necesare

Pahar Berzelius Eprubete Soluţii de FeCl3 şi NH4SCN icircn sticlă picurătoare NH4Cl Spatulă Pipetă

Modul de lucru

Icircn paharul Berzelius se pun circa 100 ml apă şi se adaugă 10-11 picături de soluţie FeCl3 şi 10-12 picături NH4SCN Din soluţia obţinută se toarnă volume egale icircn 4 eprubete astfel

Icircn eprubeta 1 se adaugă 4-5 picături de soluţie FeCl3

Icircn eprubeta 2 se adaugă 4-5 picături de sol NH4SCN Icircn eprubeta 3 se pune un vacircrf de spatulă de NH4Cl şi se agită pacircnă la dizolvare Eprubeta 4 serveşte drept etalon de culoare

Se compară culorile obţinute cu culoarea soluţiei din eprubeta etalon şi schimbările de culoare se explică icircn funcţie de modul icircn care s-a produs deplasarea echilibrului chimic

Să se tragă concluziile pentru sensul icircn care s-a deplasat echilibrul chimic icircn cele 3 eprubete

Factorii care influenţează viteza de reacţieConsideraţii teoretice

30

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cursul unei reacţii chimice cantităţile de reactanţi descresc continuu iar cantităţile de produşi cresc continuu

Se numeşte viteza de reacţie - variaţia concentraţiei reactanţilor sau produşilor de reacţie icircn unitatea de timp

v = - CR ndash concentraţia reactanţilor

v = + CP ndash concentraţia produşilor de reacţie

Principalii factori care influenţează viteza de reacţie sunt temperatura concentraţia suprafaţa de contact adaosul unor substanţe care măresc viteza de reacţie (catalizatori) sau pentru a o micşora (inhibitori) Urmărind desfăşurarea icircn timp a reacţiilor chimice CINETICA CHIMICĂ studiază viteza de reacţie influenţa diferiţilor factori asupra vitezei precum şi totalitatea proceselor elementare ce intervin icircn timpul transformaărilor chimice deci elucidarea mecanismului de reacţie

Icircn lucrarea de faţă se va urmării cum influenţează viteza de reacţie concentraţia şi temperatura

Influenţa concentraţiei

Studiile experimentale referitoare la influenţa concentraţiei asupra vitezei de reacţie au dus la determinarea ecuaţiei de viteză

v = kn [A]na [B]nb

pentru o reacţie de forma aA + bB produşikn ndash constantă de vitezăna şi nb ndash ordinele parţiale de reacţie (pentru reacţii mai simple)na = a şi nb = bm = na + nb ndash ordinul global de reacţie

Pentru cazul general se poate scrie

- = kn cn

Influenţa temperaturii

Este exprimată de relaţia lui Arrhenius

k = A

undeA ndash factor preexponenţial cu aceleaşi dimensiuni ca şi kEa ndash energie de acţionareR ndash 8314 JmolK

Din forma logaritmică a expresiei relaţiei lui Arrhenius

31

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

1n k = 1n A -

Se poate determina grafic 1n k = f( ) valoarea lui Ea = tgβ R sau analitic utilizacircnd valorile lui k la

două temperaturi diferite

Ea =

Materiale necesare

Soluţie Na2S2O3 (tiosulfat de sodiu) Soluţie H2SO4 Eprubete Termometru Pehar Berzelius Trepied Sită azbest Bec de gaz Pipetă

Modul de lucru

Studiul variaţiei vitezei de reacţie icircn funcţie de concentraţie se poate face prin exemplul reacţiei dintre tiosulfatul de sodiu şi acidul sulfuric

Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 = H2S2O3 (acid tiosulfuric)

Acidul tiosulfuric este instabil şi se descompune astfel

H2S2O3 rarr S + H2SO3 (acid sulfuros)

Pentru executarea experienţei trebuie să preparăm 4 soluţii de concentraţii diferite de tiosulfat de sodiu Icircn prima eprubetă turnăm 12 cm3 din soluţia iniţială de Na2S2O3 icircn a doua 9 cm3 soluţie iniţială şi 3 cm3 apă iar icircn a treia 6 cm3 Na2S2O3 şi 6 cm3 apă şi icircn ultima 3 cm3 soluţie iniţială şi 9 cm3 apă

Adăugăm 3 cm3 soluţie H2SO4 peste prima eprubetă şi agităm puternic Cu ajutorul unui ceas cronometrăm timpul pacircnă ce soluţia devine opalescentă Se procedează la fel şi cu celelalte eprubete Se notează timpii Din valorile timpilor se va deduce cum variază viteza de reacţie icircn funcţie de concentraţie

Pentru influenţa temperaturii asupra vitezei de reacţie se va utiliza tot exemplul anterior Pentru temperatura camerei se vor folosii valorile timpilor obţinuţi la exemplul anterior Se repetă experienţele dar de data aceasta icircnainte de a turna acidul sulfuric peste soluţia de Na2S2O3 se vor icircncălzii atăt soluţia de Na2S2O3 cacirct şi soluţia de acid sulfuric icircn eprubete separate introducacircndu-le icircntr-un pahar Berzelius cu apă

Paharul cu apă şi cu perechile de eprubete vor fi icircncălzite la temperaturile de 25o şi 35o C După atingerea temperaturilor respective soluţiile se amestecă turnacircnd acidul sulfuric peste tiosulfatul de sodiu Se agită şi se cronometrează timpul necesar apariţiei opalescenţei

Din valorile timpilor obţinuţi se va concluziona cum variaz viteza de reacţie cu temperaturaRezultatele obţinute se vor trece sub formă de tabel

32

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Factorul care influenţează viteza de

reacţieTimpul 1 Timpul 2 Timpul 3 Timpul 4

Concentraţia

Temperatura

C1

C2

C3

C4

DETEMINAREA TENSIUNII ELECTROMOTOARE A PILELOR ELECTRICE

33

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Consideraţii teoretice

Pila galvanică sau elementul galvanic este un dispozitiv in care pentru obţinerea energiei electrice se produce o reacţie de oxido-reducere

Cea mai simplă pilă galvanică este alcătuită din doi electrozi respectiv din doi conductori metalici introduşi icircn soluţii de electrolit Electrozii sunt uniţi icircn circuit exterior printr-un conductor electronic iar soluţiile de electrolit sunt separate printr-o diafragmă poroasă sau printr-o punte electrolitică

Icircn pilele galvanice la anod se produce o reacţie de oxidare iar la catod are loc o reacţie de reducere

Variaţia energiei libere ∆G a reacţiei de oxido-reducere dintr-o pilă galvanică reversibilă este egală cu lucrul electric maxim efectuat de pilă

Lucrul electric maxim reprezintă produsul dintre cantitatea de electricitate ce trece prin pila galvanică (zF) şi tensiunea electromotoare E a pilei galvanice (tem)

∆G=-z F E

Tensiunea electromotoare a unei pile galvanice este dată de suma algebrică a potenţialelor de electroni

E=ε+ + ε-

Undeε+ -este potenţial de electrod al actoduluiε- -este potenţia de electrod al anodului

Ţinacircnd seama de expresia matematică a potenţialului de electrică

ε = εo +

relaţia E=ε+ + ε- devine

E=

Unde şi -sunt potenţialele standard ale catodului şi anodului

R ndashconstanta universală a gazelor (83166 Jmolgrad sau 198 calmolgrad)T ndashtemperatura absolută icircn grade KelvinF ndashnumărul lui Faraday (96500 C)a+ a- -activitatea ionilor reduşi şi respectiv oxidaţi

Ecuaţia E= arată relaţia dintre tensiunea electromotoare potenţialul de

electrod şi activităţile ionilor de metal din soluţiile de electrolitIcircn această lucrare se va urmări dependenţa tem a pilei Daniell de concentrţia soluţiilor de

electrolit dependenţa redată de ecuaţia E=

Pila Daniell se compune dintr-o bară de zinc cufundată icircntr-o soluţie de ZnSO4 şi o bară de cupru introdusă icircntr-o soluţie de CuSO4 şi are ca punte electrolitică o soluţie de KCl saturată

34

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Această pilă se reprezintă prin lanţul electrochimic (-) ZnZnSO4 CuSO4Cu (+) Icircn pila Daniell la electrozi au loc următoarele reacţii de oxido-reducere

Anod(-) Znrarr Zn2+ + 2e-

Catod(+) Cu2+ + 2e-rarr Cu

Ecuaţia reacţiei totale care generează curent electric icircn pila Daniell este

Zn+Cu2+harrZn2++Cu

Tensiunea electromotoare a pilei Daniell se deduce din relaţia de mai sus

E=

Pentru a urmări dependenţa tensiunii electromotoare de concentraţiile soluţiilor de electrolit se alcătuiesc elemente Daniell folosind soluţii de CuSO4 şi ZnSO4 de concentraţii diferite Valorile obţinute experimental se compară cu cele calculate cu ajutorul ecuaţiei de mai sus

Partea experimentalăMateriale şi aparatură necesară

Pilă galvanică Daniell Voltmetru electronic sau montaj de opoziţie (Poggehdorff) Electrozi de Cu şi Zn Pahar Berzelius Pipete de 10 ml Balon cotat de 100 ml Soluţii de ZnSO4 şi CuSO4 de concentraţii diferite Soluţie saturată KCl Element Weston

Mod de lucru

Pentru determinarea tem se poate folosi montajul cu voltmetru electronic sau montajul de opoziţie

35

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 30: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Ex N2 + 3 H2 2 NH3

Influenţa concentraţiei

Modificarea concentraţiei unuia din componenţii amestecului de reacţieva determina desfăşurarea reacţiei chimice icircn sensul care se consumă substanţa adăugată

Icircn lucrarea de faţă se va urmării deplasarea echilibrului chimic icircn funcţie de concentraţie Se va studia icircn mediu omogen lichidul reacţia dintre FeCl3 (clorură ferică) şi NH4SCH (sulfocianură de amoniu) cu formarea de Fe(SCN)3 (sulfocianură ferică) şi NH4Cl (clorură de amoniu)

FeCl3 + 3NH4SCN Fe(SCN)3+ 3NH4CL

Kc=

Calitativ se va observa deplasarea echilibrului chimic prin compararea culorilor diferitelor probe icircn care sa variat pe racircnd concentraţia uneia din substanţele iniţiale sau finale Culoarea FeCl3 icircn soluţie este galben-roşcată a Fe(SCN)3 este roşu intens iar NH4SCN şi NH4Cl sunt incolore

Materiale necesare

Pahar Berzelius Eprubete Soluţii de FeCl3 şi NH4SCN icircn sticlă picurătoare NH4Cl Spatulă Pipetă

Modul de lucru

Icircn paharul Berzelius se pun circa 100 ml apă şi se adaugă 10-11 picături de soluţie FeCl3 şi 10-12 picături NH4SCN Din soluţia obţinută se toarnă volume egale icircn 4 eprubete astfel

Icircn eprubeta 1 se adaugă 4-5 picături de soluţie FeCl3

Icircn eprubeta 2 se adaugă 4-5 picături de sol NH4SCN Icircn eprubeta 3 se pune un vacircrf de spatulă de NH4Cl şi se agită pacircnă la dizolvare Eprubeta 4 serveşte drept etalon de culoare

Se compară culorile obţinute cu culoarea soluţiei din eprubeta etalon şi schimbările de culoare se explică icircn funcţie de modul icircn care s-a produs deplasarea echilibrului chimic

Să se tragă concluziile pentru sensul icircn care s-a deplasat echilibrul chimic icircn cele 3 eprubete

Factorii care influenţează viteza de reacţieConsideraţii teoretice

30

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cursul unei reacţii chimice cantităţile de reactanţi descresc continuu iar cantităţile de produşi cresc continuu

Se numeşte viteza de reacţie - variaţia concentraţiei reactanţilor sau produşilor de reacţie icircn unitatea de timp

v = - CR ndash concentraţia reactanţilor

v = + CP ndash concentraţia produşilor de reacţie

Principalii factori care influenţează viteza de reacţie sunt temperatura concentraţia suprafaţa de contact adaosul unor substanţe care măresc viteza de reacţie (catalizatori) sau pentru a o micşora (inhibitori) Urmărind desfăşurarea icircn timp a reacţiilor chimice CINETICA CHIMICĂ studiază viteza de reacţie influenţa diferiţilor factori asupra vitezei precum şi totalitatea proceselor elementare ce intervin icircn timpul transformaărilor chimice deci elucidarea mecanismului de reacţie

Icircn lucrarea de faţă se va urmării cum influenţează viteza de reacţie concentraţia şi temperatura

Influenţa concentraţiei

Studiile experimentale referitoare la influenţa concentraţiei asupra vitezei de reacţie au dus la determinarea ecuaţiei de viteză

v = kn [A]na [B]nb

pentru o reacţie de forma aA + bB produşikn ndash constantă de vitezăna şi nb ndash ordinele parţiale de reacţie (pentru reacţii mai simple)na = a şi nb = bm = na + nb ndash ordinul global de reacţie

Pentru cazul general se poate scrie

- = kn cn

Influenţa temperaturii

Este exprimată de relaţia lui Arrhenius

k = A

undeA ndash factor preexponenţial cu aceleaşi dimensiuni ca şi kEa ndash energie de acţionareR ndash 8314 JmolK

Din forma logaritmică a expresiei relaţiei lui Arrhenius

31

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

1n k = 1n A -

Se poate determina grafic 1n k = f( ) valoarea lui Ea = tgβ R sau analitic utilizacircnd valorile lui k la

două temperaturi diferite

Ea =

Materiale necesare

Soluţie Na2S2O3 (tiosulfat de sodiu) Soluţie H2SO4 Eprubete Termometru Pehar Berzelius Trepied Sită azbest Bec de gaz Pipetă

Modul de lucru

Studiul variaţiei vitezei de reacţie icircn funcţie de concentraţie se poate face prin exemplul reacţiei dintre tiosulfatul de sodiu şi acidul sulfuric

Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 = H2S2O3 (acid tiosulfuric)

Acidul tiosulfuric este instabil şi se descompune astfel

H2S2O3 rarr S + H2SO3 (acid sulfuros)

Pentru executarea experienţei trebuie să preparăm 4 soluţii de concentraţii diferite de tiosulfat de sodiu Icircn prima eprubetă turnăm 12 cm3 din soluţia iniţială de Na2S2O3 icircn a doua 9 cm3 soluţie iniţială şi 3 cm3 apă iar icircn a treia 6 cm3 Na2S2O3 şi 6 cm3 apă şi icircn ultima 3 cm3 soluţie iniţială şi 9 cm3 apă

Adăugăm 3 cm3 soluţie H2SO4 peste prima eprubetă şi agităm puternic Cu ajutorul unui ceas cronometrăm timpul pacircnă ce soluţia devine opalescentă Se procedează la fel şi cu celelalte eprubete Se notează timpii Din valorile timpilor se va deduce cum variază viteza de reacţie icircn funcţie de concentraţie

Pentru influenţa temperaturii asupra vitezei de reacţie se va utiliza tot exemplul anterior Pentru temperatura camerei se vor folosii valorile timpilor obţinuţi la exemplul anterior Se repetă experienţele dar de data aceasta icircnainte de a turna acidul sulfuric peste soluţia de Na2S2O3 se vor icircncălzii atăt soluţia de Na2S2O3 cacirct şi soluţia de acid sulfuric icircn eprubete separate introducacircndu-le icircntr-un pahar Berzelius cu apă

Paharul cu apă şi cu perechile de eprubete vor fi icircncălzite la temperaturile de 25o şi 35o C După atingerea temperaturilor respective soluţiile se amestecă turnacircnd acidul sulfuric peste tiosulfatul de sodiu Se agită şi se cronometrează timpul necesar apariţiei opalescenţei

Din valorile timpilor obţinuţi se va concluziona cum variaz viteza de reacţie cu temperaturaRezultatele obţinute se vor trece sub formă de tabel

32

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Factorul care influenţează viteza de

reacţieTimpul 1 Timpul 2 Timpul 3 Timpul 4

Concentraţia

Temperatura

C1

C2

C3

C4

DETEMINAREA TENSIUNII ELECTROMOTOARE A PILELOR ELECTRICE

33

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Consideraţii teoretice

Pila galvanică sau elementul galvanic este un dispozitiv in care pentru obţinerea energiei electrice se produce o reacţie de oxido-reducere

Cea mai simplă pilă galvanică este alcătuită din doi electrozi respectiv din doi conductori metalici introduşi icircn soluţii de electrolit Electrozii sunt uniţi icircn circuit exterior printr-un conductor electronic iar soluţiile de electrolit sunt separate printr-o diafragmă poroasă sau printr-o punte electrolitică

Icircn pilele galvanice la anod se produce o reacţie de oxidare iar la catod are loc o reacţie de reducere

Variaţia energiei libere ∆G a reacţiei de oxido-reducere dintr-o pilă galvanică reversibilă este egală cu lucrul electric maxim efectuat de pilă

Lucrul electric maxim reprezintă produsul dintre cantitatea de electricitate ce trece prin pila galvanică (zF) şi tensiunea electromotoare E a pilei galvanice (tem)

∆G=-z F E

Tensiunea electromotoare a unei pile galvanice este dată de suma algebrică a potenţialelor de electroni

E=ε+ + ε-

Undeε+ -este potenţial de electrod al actoduluiε- -este potenţia de electrod al anodului

Ţinacircnd seama de expresia matematică a potenţialului de electrică

ε = εo +

relaţia E=ε+ + ε- devine

E=

Unde şi -sunt potenţialele standard ale catodului şi anodului

R ndashconstanta universală a gazelor (83166 Jmolgrad sau 198 calmolgrad)T ndashtemperatura absolută icircn grade KelvinF ndashnumărul lui Faraday (96500 C)a+ a- -activitatea ionilor reduşi şi respectiv oxidaţi

Ecuaţia E= arată relaţia dintre tensiunea electromotoare potenţialul de

electrod şi activităţile ionilor de metal din soluţiile de electrolitIcircn această lucrare se va urmări dependenţa tem a pilei Daniell de concentrţia soluţiilor de

electrolit dependenţa redată de ecuaţia E=

Pila Daniell se compune dintr-o bară de zinc cufundată icircntr-o soluţie de ZnSO4 şi o bară de cupru introdusă icircntr-o soluţie de CuSO4 şi are ca punte electrolitică o soluţie de KCl saturată

34

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Această pilă se reprezintă prin lanţul electrochimic (-) ZnZnSO4 CuSO4Cu (+) Icircn pila Daniell la electrozi au loc următoarele reacţii de oxido-reducere

Anod(-) Znrarr Zn2+ + 2e-

Catod(+) Cu2+ + 2e-rarr Cu

Ecuaţia reacţiei totale care generează curent electric icircn pila Daniell este

Zn+Cu2+harrZn2++Cu

Tensiunea electromotoare a pilei Daniell se deduce din relaţia de mai sus

E=

Pentru a urmări dependenţa tensiunii electromotoare de concentraţiile soluţiilor de electrolit se alcătuiesc elemente Daniell folosind soluţii de CuSO4 şi ZnSO4 de concentraţii diferite Valorile obţinute experimental se compară cu cele calculate cu ajutorul ecuaţiei de mai sus

Partea experimentalăMateriale şi aparatură necesară

Pilă galvanică Daniell Voltmetru electronic sau montaj de opoziţie (Poggehdorff) Electrozi de Cu şi Zn Pahar Berzelius Pipete de 10 ml Balon cotat de 100 ml Soluţii de ZnSO4 şi CuSO4 de concentraţii diferite Soluţie saturată KCl Element Weston

Mod de lucru

Pentru determinarea tem se poate folosi montajul cu voltmetru electronic sau montajul de opoziţie

35

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 31: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cursul unei reacţii chimice cantităţile de reactanţi descresc continuu iar cantităţile de produşi cresc continuu

Se numeşte viteza de reacţie - variaţia concentraţiei reactanţilor sau produşilor de reacţie icircn unitatea de timp

v = - CR ndash concentraţia reactanţilor

v = + CP ndash concentraţia produşilor de reacţie

Principalii factori care influenţează viteza de reacţie sunt temperatura concentraţia suprafaţa de contact adaosul unor substanţe care măresc viteza de reacţie (catalizatori) sau pentru a o micşora (inhibitori) Urmărind desfăşurarea icircn timp a reacţiilor chimice CINETICA CHIMICĂ studiază viteza de reacţie influenţa diferiţilor factori asupra vitezei precum şi totalitatea proceselor elementare ce intervin icircn timpul transformaărilor chimice deci elucidarea mecanismului de reacţie

Icircn lucrarea de faţă se va urmării cum influenţează viteza de reacţie concentraţia şi temperatura

Influenţa concentraţiei

Studiile experimentale referitoare la influenţa concentraţiei asupra vitezei de reacţie au dus la determinarea ecuaţiei de viteză

v = kn [A]na [B]nb

pentru o reacţie de forma aA + bB produşikn ndash constantă de vitezăna şi nb ndash ordinele parţiale de reacţie (pentru reacţii mai simple)na = a şi nb = bm = na + nb ndash ordinul global de reacţie

Pentru cazul general se poate scrie

- = kn cn

Influenţa temperaturii

Este exprimată de relaţia lui Arrhenius

k = A

undeA ndash factor preexponenţial cu aceleaşi dimensiuni ca şi kEa ndash energie de acţionareR ndash 8314 JmolK

Din forma logaritmică a expresiei relaţiei lui Arrhenius

31

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

1n k = 1n A -

Se poate determina grafic 1n k = f( ) valoarea lui Ea = tgβ R sau analitic utilizacircnd valorile lui k la

două temperaturi diferite

Ea =

Materiale necesare

Soluţie Na2S2O3 (tiosulfat de sodiu) Soluţie H2SO4 Eprubete Termometru Pehar Berzelius Trepied Sită azbest Bec de gaz Pipetă

Modul de lucru

Studiul variaţiei vitezei de reacţie icircn funcţie de concentraţie se poate face prin exemplul reacţiei dintre tiosulfatul de sodiu şi acidul sulfuric

Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 = H2S2O3 (acid tiosulfuric)

Acidul tiosulfuric este instabil şi se descompune astfel

H2S2O3 rarr S + H2SO3 (acid sulfuros)

Pentru executarea experienţei trebuie să preparăm 4 soluţii de concentraţii diferite de tiosulfat de sodiu Icircn prima eprubetă turnăm 12 cm3 din soluţia iniţială de Na2S2O3 icircn a doua 9 cm3 soluţie iniţială şi 3 cm3 apă iar icircn a treia 6 cm3 Na2S2O3 şi 6 cm3 apă şi icircn ultima 3 cm3 soluţie iniţială şi 9 cm3 apă

Adăugăm 3 cm3 soluţie H2SO4 peste prima eprubetă şi agităm puternic Cu ajutorul unui ceas cronometrăm timpul pacircnă ce soluţia devine opalescentă Se procedează la fel şi cu celelalte eprubete Se notează timpii Din valorile timpilor se va deduce cum variază viteza de reacţie icircn funcţie de concentraţie

Pentru influenţa temperaturii asupra vitezei de reacţie se va utiliza tot exemplul anterior Pentru temperatura camerei se vor folosii valorile timpilor obţinuţi la exemplul anterior Se repetă experienţele dar de data aceasta icircnainte de a turna acidul sulfuric peste soluţia de Na2S2O3 se vor icircncălzii atăt soluţia de Na2S2O3 cacirct şi soluţia de acid sulfuric icircn eprubete separate introducacircndu-le icircntr-un pahar Berzelius cu apă

Paharul cu apă şi cu perechile de eprubete vor fi icircncălzite la temperaturile de 25o şi 35o C După atingerea temperaturilor respective soluţiile se amestecă turnacircnd acidul sulfuric peste tiosulfatul de sodiu Se agită şi se cronometrează timpul necesar apariţiei opalescenţei

Din valorile timpilor obţinuţi se va concluziona cum variaz viteza de reacţie cu temperaturaRezultatele obţinute se vor trece sub formă de tabel

32

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Factorul care influenţează viteza de

reacţieTimpul 1 Timpul 2 Timpul 3 Timpul 4

Concentraţia

Temperatura

C1

C2

C3

C4

DETEMINAREA TENSIUNII ELECTROMOTOARE A PILELOR ELECTRICE

33

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Consideraţii teoretice

Pila galvanică sau elementul galvanic este un dispozitiv in care pentru obţinerea energiei electrice se produce o reacţie de oxido-reducere

Cea mai simplă pilă galvanică este alcătuită din doi electrozi respectiv din doi conductori metalici introduşi icircn soluţii de electrolit Electrozii sunt uniţi icircn circuit exterior printr-un conductor electronic iar soluţiile de electrolit sunt separate printr-o diafragmă poroasă sau printr-o punte electrolitică

Icircn pilele galvanice la anod se produce o reacţie de oxidare iar la catod are loc o reacţie de reducere

Variaţia energiei libere ∆G a reacţiei de oxido-reducere dintr-o pilă galvanică reversibilă este egală cu lucrul electric maxim efectuat de pilă

Lucrul electric maxim reprezintă produsul dintre cantitatea de electricitate ce trece prin pila galvanică (zF) şi tensiunea electromotoare E a pilei galvanice (tem)

∆G=-z F E

Tensiunea electromotoare a unei pile galvanice este dată de suma algebrică a potenţialelor de electroni

E=ε+ + ε-

Undeε+ -este potenţial de electrod al actoduluiε- -este potenţia de electrod al anodului

Ţinacircnd seama de expresia matematică a potenţialului de electrică

ε = εo +

relaţia E=ε+ + ε- devine

E=

Unde şi -sunt potenţialele standard ale catodului şi anodului

R ndashconstanta universală a gazelor (83166 Jmolgrad sau 198 calmolgrad)T ndashtemperatura absolută icircn grade KelvinF ndashnumărul lui Faraday (96500 C)a+ a- -activitatea ionilor reduşi şi respectiv oxidaţi

Ecuaţia E= arată relaţia dintre tensiunea electromotoare potenţialul de

electrod şi activităţile ionilor de metal din soluţiile de electrolitIcircn această lucrare se va urmări dependenţa tem a pilei Daniell de concentrţia soluţiilor de

electrolit dependenţa redată de ecuaţia E=

Pila Daniell se compune dintr-o bară de zinc cufundată icircntr-o soluţie de ZnSO4 şi o bară de cupru introdusă icircntr-o soluţie de CuSO4 şi are ca punte electrolitică o soluţie de KCl saturată

34

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Această pilă se reprezintă prin lanţul electrochimic (-) ZnZnSO4 CuSO4Cu (+) Icircn pila Daniell la electrozi au loc următoarele reacţii de oxido-reducere

Anod(-) Znrarr Zn2+ + 2e-

Catod(+) Cu2+ + 2e-rarr Cu

Ecuaţia reacţiei totale care generează curent electric icircn pila Daniell este

Zn+Cu2+harrZn2++Cu

Tensiunea electromotoare a pilei Daniell se deduce din relaţia de mai sus

E=

Pentru a urmări dependenţa tensiunii electromotoare de concentraţiile soluţiilor de electrolit se alcătuiesc elemente Daniell folosind soluţii de CuSO4 şi ZnSO4 de concentraţii diferite Valorile obţinute experimental se compară cu cele calculate cu ajutorul ecuaţiei de mai sus

Partea experimentalăMateriale şi aparatură necesară

Pilă galvanică Daniell Voltmetru electronic sau montaj de opoziţie (Poggehdorff) Electrozi de Cu şi Zn Pahar Berzelius Pipete de 10 ml Balon cotat de 100 ml Soluţii de ZnSO4 şi CuSO4 de concentraţii diferite Soluţie saturată KCl Element Weston

Mod de lucru

Pentru determinarea tem se poate folosi montajul cu voltmetru electronic sau montajul de opoziţie

35

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 32: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

1n k = 1n A -

Se poate determina grafic 1n k = f( ) valoarea lui Ea = tgβ R sau analitic utilizacircnd valorile lui k la

două temperaturi diferite

Ea =

Materiale necesare

Soluţie Na2S2O3 (tiosulfat de sodiu) Soluţie H2SO4 Eprubete Termometru Pehar Berzelius Trepied Sită azbest Bec de gaz Pipetă

Modul de lucru

Studiul variaţiei vitezei de reacţie icircn funcţie de concentraţie se poate face prin exemplul reacţiei dintre tiosulfatul de sodiu şi acidul sulfuric

Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 = H2S2O3 (acid tiosulfuric)

Acidul tiosulfuric este instabil şi se descompune astfel

H2S2O3 rarr S + H2SO3 (acid sulfuros)

Pentru executarea experienţei trebuie să preparăm 4 soluţii de concentraţii diferite de tiosulfat de sodiu Icircn prima eprubetă turnăm 12 cm3 din soluţia iniţială de Na2S2O3 icircn a doua 9 cm3 soluţie iniţială şi 3 cm3 apă iar icircn a treia 6 cm3 Na2S2O3 şi 6 cm3 apă şi icircn ultima 3 cm3 soluţie iniţială şi 9 cm3 apă

Adăugăm 3 cm3 soluţie H2SO4 peste prima eprubetă şi agităm puternic Cu ajutorul unui ceas cronometrăm timpul pacircnă ce soluţia devine opalescentă Se procedează la fel şi cu celelalte eprubete Se notează timpii Din valorile timpilor se va deduce cum variază viteza de reacţie icircn funcţie de concentraţie

Pentru influenţa temperaturii asupra vitezei de reacţie se va utiliza tot exemplul anterior Pentru temperatura camerei se vor folosii valorile timpilor obţinuţi la exemplul anterior Se repetă experienţele dar de data aceasta icircnainte de a turna acidul sulfuric peste soluţia de Na2S2O3 se vor icircncălzii atăt soluţia de Na2S2O3 cacirct şi soluţia de acid sulfuric icircn eprubete separate introducacircndu-le icircntr-un pahar Berzelius cu apă

Paharul cu apă şi cu perechile de eprubete vor fi icircncălzite la temperaturile de 25o şi 35o C După atingerea temperaturilor respective soluţiile se amestecă turnacircnd acidul sulfuric peste tiosulfatul de sodiu Se agită şi se cronometrează timpul necesar apariţiei opalescenţei

Din valorile timpilor obţinuţi se va concluziona cum variaz viteza de reacţie cu temperaturaRezultatele obţinute se vor trece sub formă de tabel

32

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Factorul care influenţează viteza de

reacţieTimpul 1 Timpul 2 Timpul 3 Timpul 4

Concentraţia

Temperatura

C1

C2

C3

C4

DETEMINAREA TENSIUNII ELECTROMOTOARE A PILELOR ELECTRICE

33

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Consideraţii teoretice

Pila galvanică sau elementul galvanic este un dispozitiv in care pentru obţinerea energiei electrice se produce o reacţie de oxido-reducere

Cea mai simplă pilă galvanică este alcătuită din doi electrozi respectiv din doi conductori metalici introduşi icircn soluţii de electrolit Electrozii sunt uniţi icircn circuit exterior printr-un conductor electronic iar soluţiile de electrolit sunt separate printr-o diafragmă poroasă sau printr-o punte electrolitică

Icircn pilele galvanice la anod se produce o reacţie de oxidare iar la catod are loc o reacţie de reducere

Variaţia energiei libere ∆G a reacţiei de oxido-reducere dintr-o pilă galvanică reversibilă este egală cu lucrul electric maxim efectuat de pilă

Lucrul electric maxim reprezintă produsul dintre cantitatea de electricitate ce trece prin pila galvanică (zF) şi tensiunea electromotoare E a pilei galvanice (tem)

∆G=-z F E

Tensiunea electromotoare a unei pile galvanice este dată de suma algebrică a potenţialelor de electroni

E=ε+ + ε-

Undeε+ -este potenţial de electrod al actoduluiε- -este potenţia de electrod al anodului

Ţinacircnd seama de expresia matematică a potenţialului de electrică

ε = εo +

relaţia E=ε+ + ε- devine

E=

Unde şi -sunt potenţialele standard ale catodului şi anodului

R ndashconstanta universală a gazelor (83166 Jmolgrad sau 198 calmolgrad)T ndashtemperatura absolută icircn grade KelvinF ndashnumărul lui Faraday (96500 C)a+ a- -activitatea ionilor reduşi şi respectiv oxidaţi

Ecuaţia E= arată relaţia dintre tensiunea electromotoare potenţialul de

electrod şi activităţile ionilor de metal din soluţiile de electrolitIcircn această lucrare se va urmări dependenţa tem a pilei Daniell de concentrţia soluţiilor de

electrolit dependenţa redată de ecuaţia E=

Pila Daniell se compune dintr-o bară de zinc cufundată icircntr-o soluţie de ZnSO4 şi o bară de cupru introdusă icircntr-o soluţie de CuSO4 şi are ca punte electrolitică o soluţie de KCl saturată

34

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Această pilă se reprezintă prin lanţul electrochimic (-) ZnZnSO4 CuSO4Cu (+) Icircn pila Daniell la electrozi au loc următoarele reacţii de oxido-reducere

Anod(-) Znrarr Zn2+ + 2e-

Catod(+) Cu2+ + 2e-rarr Cu

Ecuaţia reacţiei totale care generează curent electric icircn pila Daniell este

Zn+Cu2+harrZn2++Cu

Tensiunea electromotoare a pilei Daniell se deduce din relaţia de mai sus

E=

Pentru a urmări dependenţa tensiunii electromotoare de concentraţiile soluţiilor de electrolit se alcătuiesc elemente Daniell folosind soluţii de CuSO4 şi ZnSO4 de concentraţii diferite Valorile obţinute experimental se compară cu cele calculate cu ajutorul ecuaţiei de mai sus

Partea experimentalăMateriale şi aparatură necesară

Pilă galvanică Daniell Voltmetru electronic sau montaj de opoziţie (Poggehdorff) Electrozi de Cu şi Zn Pahar Berzelius Pipete de 10 ml Balon cotat de 100 ml Soluţii de ZnSO4 şi CuSO4 de concentraţii diferite Soluţie saturată KCl Element Weston

Mod de lucru

Pentru determinarea tem se poate folosi montajul cu voltmetru electronic sau montajul de opoziţie

35

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 33: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Factorul care influenţează viteza de

reacţieTimpul 1 Timpul 2 Timpul 3 Timpul 4

Concentraţia

Temperatura

C1

C2

C3

C4

DETEMINAREA TENSIUNII ELECTROMOTOARE A PILELOR ELECTRICE

33

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Consideraţii teoretice

Pila galvanică sau elementul galvanic este un dispozitiv in care pentru obţinerea energiei electrice se produce o reacţie de oxido-reducere

Cea mai simplă pilă galvanică este alcătuită din doi electrozi respectiv din doi conductori metalici introduşi icircn soluţii de electrolit Electrozii sunt uniţi icircn circuit exterior printr-un conductor electronic iar soluţiile de electrolit sunt separate printr-o diafragmă poroasă sau printr-o punte electrolitică

Icircn pilele galvanice la anod se produce o reacţie de oxidare iar la catod are loc o reacţie de reducere

Variaţia energiei libere ∆G a reacţiei de oxido-reducere dintr-o pilă galvanică reversibilă este egală cu lucrul electric maxim efectuat de pilă

Lucrul electric maxim reprezintă produsul dintre cantitatea de electricitate ce trece prin pila galvanică (zF) şi tensiunea electromotoare E a pilei galvanice (tem)

∆G=-z F E

Tensiunea electromotoare a unei pile galvanice este dată de suma algebrică a potenţialelor de electroni

E=ε+ + ε-

Undeε+ -este potenţial de electrod al actoduluiε- -este potenţia de electrod al anodului

Ţinacircnd seama de expresia matematică a potenţialului de electrică

ε = εo +

relaţia E=ε+ + ε- devine

E=

Unde şi -sunt potenţialele standard ale catodului şi anodului

R ndashconstanta universală a gazelor (83166 Jmolgrad sau 198 calmolgrad)T ndashtemperatura absolută icircn grade KelvinF ndashnumărul lui Faraday (96500 C)a+ a- -activitatea ionilor reduşi şi respectiv oxidaţi

Ecuaţia E= arată relaţia dintre tensiunea electromotoare potenţialul de

electrod şi activităţile ionilor de metal din soluţiile de electrolitIcircn această lucrare se va urmări dependenţa tem a pilei Daniell de concentrţia soluţiilor de

electrolit dependenţa redată de ecuaţia E=

Pila Daniell se compune dintr-o bară de zinc cufundată icircntr-o soluţie de ZnSO4 şi o bară de cupru introdusă icircntr-o soluţie de CuSO4 şi are ca punte electrolitică o soluţie de KCl saturată

34

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Această pilă se reprezintă prin lanţul electrochimic (-) ZnZnSO4 CuSO4Cu (+) Icircn pila Daniell la electrozi au loc următoarele reacţii de oxido-reducere

Anod(-) Znrarr Zn2+ + 2e-

Catod(+) Cu2+ + 2e-rarr Cu

Ecuaţia reacţiei totale care generează curent electric icircn pila Daniell este

Zn+Cu2+harrZn2++Cu

Tensiunea electromotoare a pilei Daniell se deduce din relaţia de mai sus

E=

Pentru a urmări dependenţa tensiunii electromotoare de concentraţiile soluţiilor de electrolit se alcătuiesc elemente Daniell folosind soluţii de CuSO4 şi ZnSO4 de concentraţii diferite Valorile obţinute experimental se compară cu cele calculate cu ajutorul ecuaţiei de mai sus

Partea experimentalăMateriale şi aparatură necesară

Pilă galvanică Daniell Voltmetru electronic sau montaj de opoziţie (Poggehdorff) Electrozi de Cu şi Zn Pahar Berzelius Pipete de 10 ml Balon cotat de 100 ml Soluţii de ZnSO4 şi CuSO4 de concentraţii diferite Soluţie saturată KCl Element Weston

Mod de lucru

Pentru determinarea tem se poate folosi montajul cu voltmetru electronic sau montajul de opoziţie

35

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 34: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Consideraţii teoretice

Pila galvanică sau elementul galvanic este un dispozitiv in care pentru obţinerea energiei electrice se produce o reacţie de oxido-reducere

Cea mai simplă pilă galvanică este alcătuită din doi electrozi respectiv din doi conductori metalici introduşi icircn soluţii de electrolit Electrozii sunt uniţi icircn circuit exterior printr-un conductor electronic iar soluţiile de electrolit sunt separate printr-o diafragmă poroasă sau printr-o punte electrolitică

Icircn pilele galvanice la anod se produce o reacţie de oxidare iar la catod are loc o reacţie de reducere

Variaţia energiei libere ∆G a reacţiei de oxido-reducere dintr-o pilă galvanică reversibilă este egală cu lucrul electric maxim efectuat de pilă

Lucrul electric maxim reprezintă produsul dintre cantitatea de electricitate ce trece prin pila galvanică (zF) şi tensiunea electromotoare E a pilei galvanice (tem)

∆G=-z F E

Tensiunea electromotoare a unei pile galvanice este dată de suma algebrică a potenţialelor de electroni

E=ε+ + ε-

Undeε+ -este potenţial de electrod al actoduluiε- -este potenţia de electrod al anodului

Ţinacircnd seama de expresia matematică a potenţialului de electrică

ε = εo +

relaţia E=ε+ + ε- devine

E=

Unde şi -sunt potenţialele standard ale catodului şi anodului

R ndashconstanta universală a gazelor (83166 Jmolgrad sau 198 calmolgrad)T ndashtemperatura absolută icircn grade KelvinF ndashnumărul lui Faraday (96500 C)a+ a- -activitatea ionilor reduşi şi respectiv oxidaţi

Ecuaţia E= arată relaţia dintre tensiunea electromotoare potenţialul de

electrod şi activităţile ionilor de metal din soluţiile de electrolitIcircn această lucrare se va urmări dependenţa tem a pilei Daniell de concentrţia soluţiilor de

electrolit dependenţa redată de ecuaţia E=

Pila Daniell se compune dintr-o bară de zinc cufundată icircntr-o soluţie de ZnSO4 şi o bară de cupru introdusă icircntr-o soluţie de CuSO4 şi are ca punte electrolitică o soluţie de KCl saturată

34

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Această pilă se reprezintă prin lanţul electrochimic (-) ZnZnSO4 CuSO4Cu (+) Icircn pila Daniell la electrozi au loc următoarele reacţii de oxido-reducere

Anod(-) Znrarr Zn2+ + 2e-

Catod(+) Cu2+ + 2e-rarr Cu

Ecuaţia reacţiei totale care generează curent electric icircn pila Daniell este

Zn+Cu2+harrZn2++Cu

Tensiunea electromotoare a pilei Daniell se deduce din relaţia de mai sus

E=

Pentru a urmări dependenţa tensiunii electromotoare de concentraţiile soluţiilor de electrolit se alcătuiesc elemente Daniell folosind soluţii de CuSO4 şi ZnSO4 de concentraţii diferite Valorile obţinute experimental se compară cu cele calculate cu ajutorul ecuaţiei de mai sus

Partea experimentalăMateriale şi aparatură necesară

Pilă galvanică Daniell Voltmetru electronic sau montaj de opoziţie (Poggehdorff) Electrozi de Cu şi Zn Pahar Berzelius Pipete de 10 ml Balon cotat de 100 ml Soluţii de ZnSO4 şi CuSO4 de concentraţii diferite Soluţie saturată KCl Element Weston

Mod de lucru

Pentru determinarea tem se poate folosi montajul cu voltmetru electronic sau montajul de opoziţie

35

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 35: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Această pilă se reprezintă prin lanţul electrochimic (-) ZnZnSO4 CuSO4Cu (+) Icircn pila Daniell la electrozi au loc următoarele reacţii de oxido-reducere

Anod(-) Znrarr Zn2+ + 2e-

Catod(+) Cu2+ + 2e-rarr Cu

Ecuaţia reacţiei totale care generează curent electric icircn pila Daniell este

Zn+Cu2+harrZn2++Cu

Tensiunea electromotoare a pilei Daniell se deduce din relaţia de mai sus

E=

Pentru a urmări dependenţa tensiunii electromotoare de concentraţiile soluţiilor de electrolit se alcătuiesc elemente Daniell folosind soluţii de CuSO4 şi ZnSO4 de concentraţii diferite Valorile obţinute experimental se compară cu cele calculate cu ajutorul ecuaţiei de mai sus

Partea experimentalăMateriale şi aparatură necesară

Pilă galvanică Daniell Voltmetru electronic sau montaj de opoziţie (Poggehdorff) Electrozi de Cu şi Zn Pahar Berzelius Pipete de 10 ml Balon cotat de 100 ml Soluţii de ZnSO4 şi CuSO4 de concentraţii diferite Soluţie saturată KCl Element Weston

Mod de lucru

Pentru determinarea tem se poate folosi montajul cu voltmetru electronic sau montajul de opoziţie

35

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 36: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

Icircn cazul folosirii montajului de opoziţie pila Daniell se leagă icircn paralel cu acumulatorul Prin deplasarea cursorului pe puntea cu fir se stabileşte poziţia pentru care acul sau spotul luminos al galvanometrului indică 0 Curentul la galvanometru este 0 cacircnd tem a pilei Daniell ED este egală şi de semn contrar cu tem a acumulatorului

Icircn acest montaj conform legii lui OhmED=RDID

UndeRD ndashrezistenţa firului punţii ce intră icircn circuit ID ndashintensitatea curentului ce trece prin pila Daniell

Firul metalic al punţii (aliaj Pt ndash Rh) este ales astfel icircncacirct rezistenţa RD să fie direct proporţională cu lungimea lD (porţiunea ac de pe puntea cu fir)

RD ~ lD

LD = acSe icircnlocuieşte pila Daniell cu elementul Weston de tem cunoscută (EW = 1018 V) şi care se leagă

tot icircn paralel cu acumulatorulSe deplaseayă din nou cursorul pe punte cu fir pacircnă la anularea curentului cacircnd

EW = RW IW

RW ~ lW = arsquo crsquoUndeRW ndash este rezistenţa firului punţii icircn acest montajLW ndash lungimea firului egală cu porţiunea ac de pe puntea cu fir icircn cazul acestei masurătoriLa anularea curentului IW = ID şi deci se poate scrie

Pentru masurarea directă a tem a pilei Daniell se poate folosi un voltmetru electroniccacircnd tem se citeşte direct pe cadranul voltmetrului electronic

Se formează următoarele pile galvanicea) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (1n) Cu (+)b) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (1n) Cu (+)c) (-) ZnZnSO4 (1n) CuSO4 (01n) Cu (+)d) (-) ZnZnSO4 (01n) CuSO4 (01n) Cu (+)Se măsoară tem a pilelor formate (abcd) şi se compară cu valoarea lor calculată cu ajutorul

relaţiei lui Nerst cunoscacircnd a= cf unde c este concentraţia iar f este coeficientul de activitateSe icircnlocuieşte tabelul de rezultate cu următoarele rubrici

Pila Daniell lD lW Eexp Ecalculat

Se ştieEW = 1018 V

Factorii de activitate pentru soluţiile de CuSO4 sunt

36

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37

Page 37: lucrari de laborator

CHIMIE GENERALĂ LUCRĂRI PRACTICE

CuSO4 1n ------ 0067 CuSO4 01n ---- 0216 CuSO4 001n --- 0521

Factorii de activitate pentru soluţii de ZnSO4 sunt

ZnSO4 1n ------- 0063 ZnSO4 01n ---- 0202 ZnSO4 001n ndash 0477

Icircn cadrul acestei lucrări se vor determina şi tem ale următoarelor pile

(+) CuCuSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (-)(+) CuCuSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (-)(-) ZnZnSO4 (1n) Hg2Cl2Hg (+)(-) ZnZnSO4 (01n) Hg2Cl2Hg (+)

Modul de lucru este identic cu cel anterior

Powered by httpwwwe-referateroAdevaratul tau prieten

37