Lucrare de laborator nr.1SOLUTII 1.1. Exprimarea concentratiei solutiilor:Def: Concentratia unei solutii este raportul dintre masa de solvat si masa sau volumul solutiei. Exista mai multe tipuri de concentratie: 1. Concentratie procentuala - procente de masa - % - procente de volum - % vol * In procente de masa - concentratie procentuala este cantitatea de solvat in 100g de solutie. ex: solutia 5% NaCl contine 5g NaCl in 100g solutie, iar cantitatea de solvent(apa), in acest caz, este de 95g * Concentratia procentuala volumetrica - exprimarea concentratiei gazelor [ volum solvat/100 unitati volum solutie (l) solvat/100 (l) solutie]. 2. Concentratie molara(m sau M) este numarul de moli de solvat intr-un litru(1000 ex: o solutie 2m este o solutie ce contine 2 moli(298g ) solutie.

) intr-un litru de solutie. ) de

3. Concentratia normala(n sau N) este numarul de echivalenti-gram de solvat intr-un litru(1000 solutie. ex: o solutie 0,5n contine 0,5 echivalenti-gram (0,549g) intr-un litru de solutie

4. Concentratia molala este numarul de moli de solvat aflati in 1000g solvent. 5. Fractia molara( ) este raportul dintre nr de moli de solvat si nr total de moli din solutie. Pentru o solutie formata din 2 componente(o solutie dizolvata si solvent) avem: - daca se noteaza: - nr de moli ai solvatului; - nr de moli ai solventului;

- atunci fractiile molare

vor fi:

* Suma fractiilor molare dintr-o solutie este egala cu 1:

+1

=1

6. Titrul solutiei(T) se defineste prin cantitatea de substanta dizolvata intr-un mililitru(1

) solutie.

* Din punct de vedere al exactitatii concentratiei, solutiile pot fi solutii etalon si solutii aproximative. - Solutiile etalon sunt cele ce contin cantitate de substanta strict determinata de concentratie solutiei. ex: o solutie etalon 1m HCl contine 36,5g HCl intr-un litru de solutie - Solutiile aproximative sunt cele ce contin o cantitate de substanta aproximativ egala(>, foarte moale Dt = 1,2 mval Ca2+/l DT = 0,561 4,4 FCIII OH DT = 0,2 4,4 FCIII mval/l

9

Lucrare de laborator nr.3 Identificari de ioni in apele industriale3.1. Identificarea ionului de sodiu (Na+) 1. Hexahidroxostibiatul de potasiu , K[Sb(OH)6] , formeaza in solutii neutre sau slab alcaline un precipitat alb cristalin de hexahidroxostibiat de sodiu:

NaCl + K[Sb(OH)6]

Na[Sb(OH)6] +KCl

Formarea precipitatului alb cristalin nu are loc in mediu acid, deoarece hexahidroxostibiatul de sodiu se descompune si da acidul antimonic, un precipitat alb amorf: Na[Sb(OH)6] + HCl H3SbO4 + Na Cl + 2H2O

2.

Reactia pe cale uscata: sarurile de sodiu volatile coloreaza flacara incolora a becului de gaz in galben intens.

3.2. Identificarea ionului de potasiu (K+) 1. Hexanitrocobaltiatul trisodic, Na3[Ca(NO2)6], formeaza cu ionii de potasiu, in mediu neutru sau slab acid, un precipitat galben cristalin de hexanitrocobaltiat dipotasic monosodic:

2KCl + Na3[Co(NO2)6]

K2Na[Co(NO2)6] + 2NaCl

Reactia se poate efectua in eprubeta si pe lama de microscop. 2. Acidul tartric, HOOC(CHOH)2COOH = C4H6O6, in prezenta de acetat de Na formeaza cu ionii de potasiu un precipitat cristalin greu solubil de tartra de potasiu:

KCl + HOOC(CHOH)2COOH

KOOC(CHOH)2COOH + HCl

Precipitarea poate fi efectuata prin frecarea peretilor eprubetei cu o bagheta de sticla. 3.3. Identificarea ionuluin de calciu (Ca2+) 1. Carbonatul de amoniu, (NH4)2CO3, precipita carbonatul de calciu alb, amorf, care dupa un timp sau prin fierbere devine cristalin.

CaCl2 + (NH4)2CO3

CaCO3 + 2NH4Cl

Precipitarea este completa in prezenta hidroxidului de amoniu si la o usoara incalzire. Carbonatul de calciu este solubil in acizi minerali si in acid acetic:

10

CaCO3 + 2HCl CaCO3 + 2CH3COOH2.

CaCl2 + CO2 + H2O Ca(CH3COO)2 + CO2 + H2O

Oxalatul de amoniu, (NH4)2C2O4, precipita in solutii neutre sau acetice. Oxalatul de calciu, alb cristalin, este solubil in acizi minerali si insolubil in acid acetic: CaCl2 + (NH4)2C2O4

CaC2O4 + 2NH4Cl

3.

Hexacianoferatul tetrapotasic, K4[Fe(CN)6], formeaza in prezenta clorurii de amoniu un precipitat alb de hexacianoferat de calciu si amoniu: CaCl2 + K4[Fe(CN)6] + 2NH4Cl

Ca(NH4)2[Fe(CN)6] +KCl

Ionul magneziu impiedica aceasta reactie, deoarece formeaza un precipitat analog. 3.4. Identificarea ionului de magneziu (Mg2+) 1. Hidroxidul de bariu (apa de barita), Ba(OH)2, precipita hidroxidul de magneziu alb,amorf: MgCl2 + Ba(OH)2

Mg(OH)2 + BaCl2

Hidroxidul de magneziu se dizolva in acizi si in sarurile de amoniu: Mg(OH)2 +2HCl

Mg(OH)2 + 2NH4Cl2.

MgCl2 + 2H2O MgCl2 + 2NH4OH

Fosfatul disodic, Na2HPO4, in prezenta clorurii de amoniu si a hidroxidului de amoniu precipita fosfatul de magneziu si amoniu alb, cristalin:

MgCl2 + Na2HPO4 + NH4OH

MgNH4PO4 + 2NaCl +H2O

Reactia se poate executa si pe lama de microscop. Se formeaza cristale simple si complexe: prisme, forme de x, stele sau cozii de randunica. 3.5. Identificarea ionului de bariu (Ba2+) 1. Carbonatul de amoniu, (NH4)2CO3, precipita la rece carbonatul de bariu alb, amorf, care prin fierbere trece in forma cristalina:

BaCl2 + (NH4)2CO3Este solubil in acizi minerali si in acid acetic:

BaCO3 + 2NH4Cl

BaCO3 + 2HCl BaCl2 + H2O + CO2 BaCO3 + 2CH3COOH Ba(CH3COOH)2 + H2O + CO211

2. Acidul sulfuric diluat precipita sulfatul de bariu alb, cristalin: BaCl2 + H2SO4 BaSO4 + 2HCl

Precipitatul se dizolva foarte greu si numai in acid sulfuric concentrat la fierbere indelungata, cand rezulta acid de bariu.

3.

Cromatul de potasiu, K2CrO4, si bicromatul de potasiu, K2Cr2O7, precipita cromatul de bariu galben, solubil in HCl si insolubil in acid acetic:

BaCl2 + K2CrO4 2 BaCl2 + K2Cr2O7 + 2CH3COONa + H2O3.6.Identificarea ionului de aluminiu (Al3+) 1.

2KCl + BaCrO4 2BaCrO4 + 2KCl + 2NaCl + 2CH3COOH

Hidroxidul de amoniu, NH4OH, formeaza cu ionii de aluminiu un precipitat de hidroxid de aluminiu insolubil in exces de reactiv:

AlCl3 + 3NH4OH

Al(OH)3 + 3NH4Cl

In solutii diluate, hidroxidul de aluminiu formeaza solutii coloidale, care la fierbere precipita din solutie niste fulgi gelatinosi caracteristici. 2. Fosfatul disodic, Na2HPO4, formeaza un precipitat alb gelatinos de fosfat de aluminiu:

AlCl3 + Na2HPO4

AlPO4 + HCl + 2NaCl

Precipitatul este solubil in acizi minerali si alcani (prezinta caracter amfoter):

AlPO4 + 3HCl AlCl3 + H3PO4 AlPO4 + 4NaOH Na[Al(OH)4] + Na3PO43. Pe cale uscata: se ruleaza o bucata de hartie de filtru, se inmoaie in solutie de clorura de aluminiu si se usuca deasupra flacarii fara sa o arda. Se umezeste, cu solutie de azotat de cobalt si se arde in flacara puternica. In cenusa hartiei se remarca culoarea albastra a aluminei de cobalt, cunoscuta drept albastru de Thenard:

2AlCl3 + 3H2O Al2O3 + 6HCl Co(NO3)2 CoO + 2NO2 + 1/2O2 CoO + Al2O3 CoAl2O4

12

3.7.Identificarea ionului de fier (Fe2+) 1. Hidroxidul de sodiu precipita hidroxidul de Fe(II), hidroxidul feros alb, in absenta aerului. In prezenta aerului acest precipitat devine verde-brun si apoi rosu-brun, deoarece se oxideaza la hidroxid de Fe(III): FeSO4 + 2NaOH Fe(OH)2 + Na2SO4

2Fe(OH)2 + 1/2O2 + H2O2.

2Fe(OH)3

Hexacianoferatul tripotasic, K3[Fe(III)(CN)6], in solutii neutre sau acide formeaza un precipitat albastru intens, cunoscut drept albastru de Turnbull:

Fe(II)SO4 + 3 K3[Fe(III)(CN)6]

Fe3(II)[Fe(III)(CN)6]2 + Fe(II)K[Fe(III)(CN)6] + 4K2SO4

Reactia se poate efectua si pe hartie de filtru, in picatura, cand se formeaza o pata albastra. 3.8.Identificarea ionului de fier (Fe3+) 1. Hidroxizii alcalini (KOH, NaOH) si hidroxidul de amoniu (NH4OH) precipita hidroxidul de Fe(III)(hidroxidul feric), brun cu aspect gelatinos, insolubil in exces de reactiv, solubil in acizi minerali:

FeCl3 + 3NaOH Fe(OH)3 + 3NaCl FeCl3 + 3NH4OH Fe(OH)3 + 3NH4Cl Fe(OH)3 + 3HCl FeCl3 + 3H2O2. Hexacianoferatul (II) tetrapotasic, K4[Fe(II)(CN)6], formeaza in solutii neutre sau acide un precipitat albastru, numit albastru de Berlin:

4Fe(III)Cl3 + 3K4[Fe(II)(CN)6]

Fe4(III)[Fe(II)(CN)6]3 + 12KCl

Reactia se poate efectua si in picatura, pe hartia de filtru. 3. Sulfocianura de potasiu, KSCN, da in reactie cu sarurile de Fe(III) o combinatie solubila rosie precum sangele, datorita formarii unor complecsi de forma: Fe(SCN)2+, Fe(SCN)2+, Fe(SCN)3, Fe(SCN)4, Fe(SCN)52+, Fe(SCN)63+

FeCl3 + 3KSCN3.9.Identificarea ionului de plumb (Pb2+)

Fe(SCN)3 + 3KCl

1.

Hidroxizii alcalini, KOH, NaOH, formeaza un precipitat alb de hidroxid de plumb, care se dizolva in exces de reactiv si in acizi concentrati (caracter amfoter):

Pb(CH3COO)2 + 2NaOH Pb(OH)2 + 2Na(CH3COO) Pb(OH)2 + 2NaOH Na2[Pb(OH)4] Pb(OH)2 + HCl(concentrat) PbCl2 + 2H2O

13

2.

Cromatul de potasiu, K2CrO4 si bicromatul de potasiu, K2Cr2O7, formeaza cu ionul Pb2+ un precipitat galben de cromat de plumb, solubil in acid acetic si hidroxizi alcalini, insolubil in acid acetic:

Pb(CH3COO)2 + K2CrO4 PbCrO4 + 2KCH3COO 2Pb(CH3COO)2 + K2Cr4O7 + H2O 2PbCrO4 + 2CH3COOH + 2KCH3COO3. Iodura de potasiu, KI, precipita iodura de plumb galbena, solubila in apa la fierbere, iar prin racire cristalizeaza in foite aurii stralucitoare:

Pb(CH3COO)2 + 2KI

PbI2 + 2KCH3COO

Iodura de plumb se dizolva in solutii concentrate de iodura de potasiu cu formare de tetraiod plumbiatul dipotasic:

PbI2 + 2KI3.10.Identificarea ionului de clor (Cl-) 1.

K2PbI4

Azotatul de Ag precipita din solutia clorura de argint, un precipitat alb, branzos, insolubil in acid azotic concentrat:

NaCl + AgNO3

AgCl + NaNO3

Precipitatul de clorura de argint se dizolva in hidroxid de amoniu, clorura de potasiu, sulfocianura de potasiu, cu formare de complecsi incolori:

AgCl + 2NH4OH [Ag(NH3)2]Cl + 2H2O AgCl + KCl K(AgCl2) AgCl + 2KSCN K[Ag(SCN)2] + KClComplecsi formati cu acid azotic precipita clorura de argint:

[Ag(NH3)2]Cl + HNO33.11.Identificarea ionului (SO42-) 1.

AgCl + 2NH4NO3

Clorura de bariu, BaCl2, formeaza un precipitat alb, cristalin, de sulfat de bariu, insolubil in acizi minerali:

Na2SO4 + BaCl23.12.Identificarea ionului (CO32-) si (HCO3-) 1.

BaSO4 + 2NaCl

Acizii minerali diluati (H2SO4, HCl, ...) descompun carbonatii si bicarbonatuii cu degajare de CO2. Barbotand CO2 intr-o eprubeta cu hidroxid de bariu, apare o tulbureala din cauza formarii carbonatului de bariu:

CaCO3 + 2HCl CaCl2 + H2O + CO2 Ca(HCO3)2 + 2HCl CaCl2 + 2H2O + 2CO2 CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O14

Lucrare de laborator nr.4 Coroziuni ale metalelor in solutii apoase de aciziDef: Coroziunea este fenomenul de distrugere (totala sau partiala) a metalelor sau aliajelor metalice in urma reactiilor chimice sau electrochimice cu substantele din mediul inconjurator. Tinand seama de mecanismul de desfasurare a procesului de coroziune, coroziunea poate fi: chimica, electrochimica si biochimica. Def: Coroziunea chimica are loc in gaze uscate agresive (O2, Cl2, H2S, CO2 etc.) sau in solutii de neelectroliti. Def: Coroziunea electrochimica se produce in solutii de electroliti sau in gaze umede. Datorita formarii pe suprafata metalului a unui ansamblu de micropile galvanice locale, coroziunea electrochimica este insotita de aparitia unui curent electric. Def: Coroziunea biochimica este cauzata de unele bacterii care folosesc metalul ca mediu de cultura sau elimina produsi care ataca metalul. Acest tip de coroziune apara in sol, ape care stagneaza. Cantitativ, coroziunea se exprima prin viteza de coroziune, care se poate defini prin indici de coroziune: indicele gravimetric, indicele volumetric si indicele de penetratie. Indicele gravimetric se calculeaza cu relatia:

Kg =unde:

(g/m2 h)

= variatia greutatii epruvetei metalice si este; (+) pozitiv cand produsul de coroziune formeaza o pelicula aderenta pe suprafata metalului; (-) negativ cand produsul de coroziune nu formeaza o pelicula aderenta pe suprafata metalului; S = suprafata epruvetei metalice (m2); t = timpul de mentinere a epruvetei metalice in solutie (h).

Indicele volumetric se calculeaza cu relatia:

Kv =

(m3/m2 h)

unde: VO = volumul gazului degajat in timpul reactiei (m3); S = suprafata epruvetei metalice (m2); t = timpul de mentinere a epruvetei metalice in solutie (h). Indicele de penetratie se calculeaza cu ralatia: Ip = 8,76 (mm/an) unde: Kg = indicele gravimetric (g/m2 h); = densitatea metalului (g/cm3); 8,76 = constanta ce rezulta din nr. de ore dintr-un an (8760 ore). In cazul coroziunii elecrtochimice, cantitatea de metal corodata se poate determina masurand intensitatea curentului de coroziune. Pe baza legii lui Faraday, cantitatea de metal corodata se calculeaza cu relatia: 15

=K I t=unde:

I t

= cantitatea de metal corodata; K = echivalentul electrochimic; I = intensitatea curentului; t = timpul; A = masa atomica a metalului; n = nr de electroni implicati in procesul redox; F = constanta lui Faraday.

4.1. Determinarea coroziunii aluminiului in solutii apoase de acid clorhidric: Determinarea se bazeaza pe masurarea volumului de solutie dislocuit de hidrogenul care rezulta din reactia metalului cu acidul clorhidric, conform reactiei:

2Al + 6HCl Calcul: Timp Citirea la biureta sol.3% HCl sol.5% HCl sol.5% HCl + inhib. 0 h0 21,8 48,5 18,5 10 min. h1 21,2 47,3 18,6

2AlCl3 + 3H2

20 min. h2 20,9 46,4 18,7

30 min. h3 20,6 45,5 18,7

V0 =

V (1)

unde: P = presiunea atmosferica citita la barometru = 752 mm col.Hg; PH2O = presiunea partiala a vaporilor de apa = 18,6; P0 = presiunea normala = 760 mm col.Hg; T = temperatura la care are loc experienta = 210C + 273 = 294 K; T0 = temperatura normala = 273 K; V = volumul de gaz degajat = 3 cm3 = 0,003 l.

2Al + 6HCl

2AlCl3 + 3H2

daca 2 27 g Al...............................................3 22,4 l H2 g Al...................................................................V0 l H2 rezulta

=

= 0,803 V0 (g) (2)

Din (1) rezulta: V0 = 0,00268 l; Din (2) rezulta: = 0,00268 0,803 = 0,00215.

16

Lucrare de laborator nr.5 Determinarea colorimetrica a pH-uluiPrezenta ionilor de hidrogen in diferite procese care au loc in solutii apoase poate influenta si vitezele de reactie. De aceea este deosebit de importanta cunoasterea concentratiei (activitatii) acestora. In acest scop, Sorensen a introdus notiunea de pH sau exponent de hidrogen, care reprezinta cologaritmul concentratiei (activitatii) ionilor de hidrogen (H+) sau hidroniu (H3O+) intr-o solutie: pH = co log aH3O+ sau pH = - lg aH3O+ Pentru simplificare, in locul activitatii se foloseste concentratia, astfel ca pH-ul se defineste: pH = - lg [H+] Pentru mediu acid: [H3O+] > 10-7 moli/l, rezulta pH < 7 Pentru mediu bazic: [HO-] > 10-7, [H3O+] < 10-7 moli/l, rezulta pH > 7 Pentru un mediu in care [HO-] = [H3O+] = 10-7 moli/l, pH = 7, iar mediul este neutru. 5.1. Determinarea colorimetrica a pH-ului Aceasta metoda se bazeaza pe utilizarea unor substante chimice a caror culoare depinde de pH-ul solutiilor, substante numite indicatori de pH. Indicatorii de pH sunt substante organice care isi schimba culoarea si structura in functie de pH-ul solutiei in care sunt dizolvate. Domenii de viraj pentru unii indicatori: Indicator Violet de metil Metiloranj Rosu de Congo Alizarin S Verde de brom crezol Rosu de metil Albastru de brom timol Rosu crezol Naftolftaleina Fenolftaleina Timolftaleina Alkaliblau Culoarea indic. ca acid Galben verziu Rosu Albastru Galben Galben Rosu Galben Galben Roz Incolor Incolor Albastru Culoarea indic. ca baza Violet Galben Rosu Albastru Albastru Galben Albastru Rosu Verde Rosu Albastru Rosu Domeniu de viraj 0,15 3,2 3,1 4,4 3,0 5,0 3,7 5,2 3,8 5,4 4,4 6,2 6,2 7,6 7,2 8,6 7,5 8,6 8,0 10,0 9,6 10,6 9,4 14,0

17

5.2. Lucrarea de laborator propriu-zisa: 1. Solutia I: - Albastru de brom timol Galben, rezulta < 6,2 - Rosu de metil Rosu, rezulta < 4,4 - Verde de brom crezol Galben, rezulta < 3,8 - Rosu de Congo Violet, rezulta 3,0 5,0 - Alizarin S Galben, rezulta < 3,7 Rezulta pH = 3,0 3,7, rezulta solutie acida. 2. Solutia II: - Albastru de brom timol Verde, rezulta 6,2 7,6 - Rosu de metil Portocaliu, rezulta 4,4 6,2 Rezulta pH = 6,2, rezulta solutie acida. 3. Solutia III: - Albastru de brom timol Albastru, rezulta > 7,6 - Naftolftaleina Albastru, rezulta >8,6 - Fenolftaleina Roz, rezulta 8,0 10,0 - Timolftaleina Alb, rezulta 9,6 10,6 Rezulta pH = 9,6 10,0, rezulta solutie bazica.

18

Lucrare de laborator nr.6 Determinarea vitezei de reactie si a echilibrului chimicViteza unei reactii chimice (v) se defineste ca o variatie a concentratiilor substantelor implicate in reactie, in unitatea de timp sau ca produs al concentratiilor reactantilor. Pentru o reactie generala de forma: aA + bB + ... mM + nN + ..., viteza de reactie, definita ca variatie a concentratiilor in unitatea de timp, este:

v=-

=-

=-

= .....,

unde: c = concentratia, exprimata in moli/l; t = timpul, exprimat in secunde. Pentru simplificare, in laborator se va calcula viteza relativa de reactie (vrel), definita cu relatia:

Vrel = 1/t6.1. Influenta concentratiei substantelor reactante asupra vitezei relative de reactie Se va urmari variatia vitezei relative cu concentratia pentru reactia dintre tiosulfatul de sodiu si acidul sulfuric. Ecuatia reactiei care are loc este:

Na2S2O3 + H2SO4

Na2SO4 + H2O + SO2 + S

Variatia vitezei de reactie in functie de concentratia solutiilor: Nr. eprubeta cu sol. Na2S2O3 1 2 3 4 Vol. sol. Na2S2O3 (0,3m) (cm3) 6 4 3 2 Vol. apa distilata (cm3) 0 2 3 4 Concentratie Nr. solutie finala eprubeta Na2S2O3 cu sol. Na2S2O3 0,30m I 0,20m II 0,15m III 0,10m IV Vol. sol. H2SO4 (0,3m) (cm3) 6 6 6 6 Timpul de reactie (s) 22 44 48 58 Viteza relativa de reactie

1/22 = 0,045 1/44 = 0,022 1/48 = 0,02 1/58 = 0,017

6.2. Influenta temperaturii asupra vitezei relative de reactie Cresterea temperaturii determina cresterea energiei cinetice a particulelor si, in consecinta si a ciocnirilor acestora. In laborator se va urmari influenta temperaturii asupra vitezei relative pentru reactia dintre tiosulfatul de sodiu si acidul sulfuric, determinand experimental timpul de reactie (in secunde). Viteza relativa de reactie se calculeaza cu relatia:

Vrel = 1/t

19

Influenta temperaturii asupra vitezei de reactie: Nr. eprubeta Vol. sol. cu sol. Na2S2O3 Nr. eprubeta Vol. sol. cu sol. H2SO4 H2SO4 (0,3m) (cm3) I II III IV 6 6 6 6 Temperatura Timpul de (0C) reactie (s) Viteza relativa de reactie 1/23 = 0,043 1/18 = 0,055 1/10 = 0,1 1/6 = 0,16

Na2S2O31 2 3 4

(0,3m) (cm3)6 6 6 6

21 0C 31 0C 41 0C 51 0C

23 18 10 6

20

Lucrare de laborator nr.7 Determinarea punctului de anilinaConsiderand doua lichide, A si B, in functie de natura fortelor de interactie care se exercita intre moleculele fiecarui lichid (A A, B B), precum si de natura fortelor de interactie care se stabilesc intre moleculele celor doua lichide (A B), la temperatura obisnuita, pot avea loc urmatoarele situatii: - Miscibilitatae totala, cand fortele de interactie A B sunt mai puternice decat fortele A A respectiv B B, de exemplu acid acetic si apa sau alcool etilic si apa; Miscibilitate partiala, cand fortele de interactie A B sunt aproximativ egale cu fortele A A respectiv B B, de exemplu fenolsi apa sau hidrocarburi si anilina; - Nemiscibilitate totala, cand fortele A B sunt mai slabe decat fortele A A respectiv B B (hidrocarburi si apa). Punctul de anilina (Pa) se defineste ca fiind temperatura cea mai joasa la care, in conditii determinate, un amestec format din volume egale de anilina si produs petrolier formeaza o faza unica (un amestec omogen). 7.1. Determinarea indicelui Diesel la motorina Indicele diesel este o constanta cu ajutorul careia se caracterizeaza comportarea motorinei in timpul arderii in motoarele cu autoaprindere (motoare Diesel). Valoarea indicelui Diesel se stabileste prin calcul, pe baza punctului de anilina si a densitatii motorinei respective, conform relatiei:

I.D. =unde: I.D. = indicele Diesel; Pa = punctul de anilina al motorinei, in 0F; dAPI = densitatea motorinei in grade API. Transformarea din grade Celsius (0C) in grade Fahrenheit (0F) se face cu relatia:0

F = 0C 1,8 + 32

Densitatea motorinei in grade API se calculeaza cu relatia:

dAPI =unde Calcul: Pa = 720C 1,8 + 32 = 129,6 + 32 = 161,6;

- 131,5 = densitatea relativa a motorinei la 15,560C.

Daca = 0,8524, rezulta dAPI = 141/0,8524 131,5 = 33,915; Daca dAPI = 34,5, rezulta = 141/166 = 0,8493; I.D. = = 34,5 161,6 / 100 = 55,752.21

Lucrare de laborator nr.8 Efecte termice ale reactiilor chimice8.1. Termochimie Studiaza efectele termice care insotesc procesele chimice, conditiile de stabilitate a sistemelor, legile dupa care acestea se transforma pentru a atinge starea de stabilitate maxima numita stare de echilibru. Substantele au continut diferit de energie, iar suma energiilor reactantilor difera de cea a produsilor de reactie. Procesele care au loc cu degajare de caldura se numesc procese exoterme, iar cele care au loc cu absorbtie de caldura se numesc procese endoterme. Energia termica degajata sau absorbita intr-o reactie chimica se numeste caldura de reactie. Experimental, caldura de reactie se determina prin metoda calorimetrica, metoda in care se determina variatia de temperatura care insoteste o reactie chimica. Metoda se bazeaza pe corelatia care exista intre variatia de temperatura, si masa,m, de substanta care preia cantitatea de caldura, Q, degajata sau absorbita, intr-un sistem termic izolat:

Q=m cunde c este caldura specifica a solventului. 8.2. Determinarea entalpiei de neutralizare Reactia de neutralizare este reactia care are loc intre un acid si o baza, reactie din care rezulta sare si apa. Caldura de neutralizare (entalpia de neutralizare) este caldura care se degaja in reactia de neutralizare a unui mol de acid cu un mol de baza. a) Neutralizarea acidului azotic cu hidroxidul de sodiu:

HNO3(aq) + NaOH(aq)

NaOH3(aq) + H2O (1) = - 13,7 kcal/mol

b) Neutralizarea acidului clorhidric cu hidroxidul de potasiu:

HCl(aq) + KOH(aq)

KCl(aq) + H2O (1) = - 13,7 kcal/mol

In laborator se va studia reactia de neutralizare in solutie apoasa (aq) a hidroxidului de sodiu cu acidul azotic:

NaOH(aq) + HNO3(aq)unde este caldura de neutralizare in kcal/mol. 8.3. Caldura de neutralizare si de dilutie

NaNO3(aq) + H2O(1) -

In timpul reactiei de neutralizare in calorimetru apar doua efecte termice: caldura de neutralizare datorita reactiei de neutralizare si caldura de dilutie datorita procesului de diluare a acidului azotic in apa. In consecinta, se vor efectua doua determinari: - Masurarea variatiei de temperatura ( ) datorita procesului global, de neutralizare si de dilutie; - Masurarea variatiei de temperatura ( d) datorita procesului de dilutie. 22

Calcul: = t2 t1, si cum t1 = 23,5 0C si t2 = 26,6 0C in urma lucrarii practice rezulta = 3,1 0C.d

= t4 t3, si cum t3 = 23 0C si t4 = 23,4 0C rezulta

d

= 0,4 0C.

Variatia de temperatura a procesului global este: = rezulta n = - d ; 0 n = 3,1 0,4 = 2,7 C. Caldura de neutralizare se calculeaza cu relatia:n

+

d

unde

n

= variatia de temperatura datorita neutralizarii;

=unde:

n

kcal/mol

= cantitatea de apa din calorimetru = 150 + 2,5 = 152,5 g; = caldura specifica a apei = 1 cal/g grd; n = numarul de moli de baza neutralizata = 0,05 moli; n = variatia de temperatura; K = constanta calorimetrului = 5,1 cal/grd; 1/1000 = factor de transformare a caloriilor in kcal.

=-

2,7 = -

2,7 = -

2,7 = - 8,5104.

8.4. Determinarea entalpiei de dizolvare Caldura de dizolvare reprezinta caldura degajata sau absorbita la dizolvarea unei substante intr-un dizolvant. In laborator se va determina caldura de dizolvare a clorurii de amoniu. Calcul:

= t6 t5, si cum t5 = 23,1 0C si t6 = 22,5 0C in urma lucrarii practice rezulta diz = - 0,6 0C.diz

Caldura de dizolvare pentru un mol de sare se va calcula cu relatia: =diz

kcal/mol

unde: m1 = masa solutiei din calorimetru = 150 + 1,5 = 151,5 g; c = caldura specifica a solutiei = 1 cal/g grd; K = constanta calorimetrului = 5,1 cal/grd; = numar de moli de clorura de amoniu = m2/M2; m2 = masa de clorura de amoniu = 1,5 g; M2 = masa molara a clorurii de amoniu = 53,5 g; 0 diz = variatia de temperatura = - 0,6 C. 23

=-

(- 0,6) =

0,6 = 3,462

8.5. Determinarea caldurii de dizolvare a sarii anhidre (CuSO4) Calcul: Pentru un mol de sare (considerand densitatea si caldura specifica ale solutiei egale cu unitatea), caldura de dizolvare 1, va fi:1

=-

1

kcal/mol

unde: m1 = masa solutiei = 150 + 2 = 152 g; c = caldura specifica a solutiei = 1 cal/g grd; n2 = numar de moli = m2/M2; K = constanta calorimetrului = 5,1 cal/grd; m2 = masa de sare anhidra = 2 g; M2 = masa molara a sarii anhidre;1

= variatia de temperatura.

= t8 - t7, si cum t7 = 21,8 0C si t8 = 22,3 in urma lucrarii practice rezulta 1 = 0,5 0C.1 1

=-

0,5 = -12,568 0,5 = - 6,284.

8.6. Determinarea caldurii de dizolvare a sarii hidratate (CuSO4 5H2O) Calcul: Caldura de dizolvare (2)

se calculeaza folosind relatia:2

=-

2

kcal/mol

unde: m3 = masa solutiei = 150 + 1,75 = 151,75 g; c = caldura specifica a solutiei = 1 cal/g grd; K = constanta calorimetrului = 5,1 cal/grd; n4 = numar de moli de sare hidratata = m4/M4; m4 = masa de sare hidratata = 1,75g; M4 = masa molara a sarii hidratate; 2 = variatia de temperatura.

= t10 - t9, si cum t9 = 21,8 0C si t10 = 21,6 in urma lucrarii practice rezulta 1 = - 0,2 0C.2 2

=-

(0,2) = + 31,37 / 7 = 4,48.

24

8.7. Determinarea caldurii de hidratare Reactia de hidratare a sulfatului de cupru este:

CuSO4(s) + 5H2O(l)Conform legii lui Hess:

CuSO4 5H2O(s) -

hidr

a) CuSO4(s) + (n+5)H2O(l) CuSO4(aq) 1 b) CuSO4 5H2O(s) + nH2O(l) CuSO4(aq) +

2

Prin scaderea celor doua ecuatii termochimice (a - b) rezulta chiar ecuatia de hidratare. Astfel, caldur a de hidratare se calculeaza cu relatia:hidr

=|

|

|

| kcal/mol

= - 6,284 - 4,48 = - 10,764 kcal/mol; hidr (teoretic) = - 15,85 - 2,75 = - 18,6 kcal/mol.hidr

25

Lucrare de laborator nr.9 Analiza gazelor de ardere cu aparatul OrsatGazele rezultate in urma arderii combustibililor sunt formate din dioxid de carbon, monoxid de carbon, azot si oxigen. O metoda de analiza a gaselor de ardere foloseste aparatul Orsat si consta in absorbtia succesiva a componentelor in reactivi specifici, urmata de masurarea volumetrica a gazului absorbit. Dioxidul de carbon se absoarbe intr-o solutie de hidroxid de potasiu. Ecuatia reactiei care are loc la absorbtie este:

CO2 + KOHOxigenul se absoarbe in solutie alcalina de pirogalol. Ecuatia reactiei care are loc este:

KHCO3

2C6H3(OH)3 + 1/2O2

(OH)3H2C6 -- C6H2(OH)3 + H2O

Oxidul de carbon este absorbit intr-o solutie amoniacala de clorura de cupru (I) (Cu2Cl2):

2CO + Cu2Cl2 + 8NH4ClCalcul: % CO2 = a; % O2 = b - a; % CO = c - b; % N2 = 100 - c.

Cu2Cl2 2CO 8NH4Cl

Astfel, cu rezultatele obtinute se calculeaza masa moleculara medie a amestecului gazos analizat (Mmed), densitatea ( amestec) si densitatea fata de aer a amestecului (daer):

Mmed =

; = ; ;

amestec

daer =

unde: Mmed = masa molara medie a amestecului; Vi = volumul fiecarui component (% vol.); Mi = masa molara a fiecaruia dintre componenti; amestec = densitatea amestecului; Vm = volumul molar al gazelor in conditii normale = 22,4 l; daer = densitatea amestecului fata de aer; 28,95 = masa molara medie a aerului. 26

In urma lucrarii practice: a=2 b = 24 c = 25 MCO2 = 12 + 32 = 44 MO2 = 32 MCO = 12 + 16 = 28 MN2 = 14 2 = 28

rezulta: % CO2 = a = 2; % O2 = b - a = 24 - 2 = 22; % CO = c - b = 25 - 24 = 1; % N2 = 100 - c = 100 - 25 = 75.

Mmed = =amestec

= = = = = 1,30 (g/l) = 29,2.

daer =

=

= 1,01.

27

Lucrare de laborator nr.10 Determinarea echivalentului chimic al zincului (Zn)Echivalentul gram reprezinta cantitatea, in grame, dintr-un element sau dintr-o substanta care reactioneaza sau substituie intr-o reactie chimica 1,008 g hidrogen, 8 g oxigen sau un ecivalent gram din orice alt element sau substanta. Potrivit legii echivalentilor, raportul maselor a doua substante A si B care reactioneaza este egal cu raportul echivalentilor lor chimici:

In lucrare se va determina echivalentul chimic al zincului prin masurarea volumul de hidrogen care rezulta din reactia unei cantitati cunoscute de zinc cu o solutie de acid clorhidric. Ecuatia reactiei care are loc este:

2HCl + ZnCalcul:

ZnCl2 + H2

Volumul de hidrogen rezultat din reactie (V) se calculeaza, pentru conditii normale de temperatura si presiune, cu ajutorul legii gazelor perfecte:

In calcule se tine seama si de presiunea partiala a vaporilor de apa, deoarece hidrogenul degajat se afla deasupra apei. Pentru calcului lui V0 se va aplica relatia:

V0 =unde: V0 = volumul de hidrogen rezultat din reactie, exprimat in cm3; T0 = temperatura normala (K) = 273 K; P0 = presiunea normala = 760 mm col.Hg; V = volumul de hidrogen rezultat din reactie, in cm3; T = temperatura camerei = 295 K; P = presiunea atmosferica, citita la barometru = 740 mm col.Hg;

Masa de hidrogen, echivalenta volumul V0, se calculeaza cu relatia:

mH2 =

=

.

28

Pentru a calcula echivalentul zincului, se aplica legea echivalentilor: raportul maselor a doua substante care reactioneaza este egal cu raportul echivalentilor lor chimici:

rezulta: EZn =

.

In urma lucrarii practice:

mZn = 0,02116 g; VH2 = 8,3 cm3;

V0 =mH2 = EZn = EZn(teoretic) = = = =

== 0,000649. = 32,604. = 32,695.

8,3 = 7,27.

EZn = EZn(teoretic) - EZn = 32,695 - 32,604 = 0,091 g. Eroarea = r =| |

100 =

100 = 0,27%.

29

Lucrare de laborator nr.11 Seria de activitatea a metalelorProprietatea chimica principala a metalelor este capacitatea atomilor acestora de a ceda electronii de valenta si de a trece in ioni incarcati pozotov, proprietate cunoscuta sub numele de electropozitivitate. Cedand usor electronii de valenta in reactiie chimice, metalele sunt reducatori puternici. Capacitatea de cedare a electronulor nu se manifesta in aceeasi masura la toate metalele, cu cat un metal cedeaza mai usor electronii sai, cu atat este mai electropozitiv si reactioneaza mai energic. Aceasta proprietate se poate masura prin valoarea potentialului de oxido-reducere. Beketov si Volta au asezat metalele in serie, in ordine descrescatoare a caracterului reducator:

Li, Cs, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Co, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Hg, Ag, AuAceasta serie poartra numele de seria tensiunilor sau serai de activitate a metalelor. Pentru studiul comparativ al activitatii metalelor se pot folosi diferite reactii, dintre care mai usor se pot prezenta reactiile dintre metale si sarurile lor.

11.1. Reactii ale metalelor cu diferite solutii de acizi, baze si saruri: Nr. pahar 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Solutia CuSO4 CuSO4 CuSO4 Pb(NO3)2 Pb(NO3)2 FeSO4 FeSO4 FeSO4 SnCl2 SnCl2 Al2(SO4)3 AgNO3 AgNO3 HCl HCl HCl NaOH NaOH Metalul Pb Fe Zn Zn Al Pb Al Cu Zn Cu Fe Cu Al Al Cu Zn Al Zn Ecuatia reactiei care are loc CuSO4 + Pb PbSO4 + Cu CuSO4 + Fe FeSO4 + Cu CuSO4 + Zn ZnSO4 + Cu Pb(NO3)2 + Zn Zn(NO3)2 + Pb Pb(NO3)2 + Al Al(NO3)3 + Pb FeSO4 + Pb PbSO4 + Fe FeSO4 + Al Al2(SO4)3 + Fe FeSO4 + Cu CuSO4 + Fe SnCl2 + Zn ZnCl2 + Sn SnCl2 + Cu CuCl2 + Sn Al2(SO4)3 + Fe FeSO4 + Al AgNO3 + Cu Cu(NO3)2 + Ag AgNO3 + Al Al(NO3)3 + Ag HCl + Al AlCl3 + H2 HCl + Cu CuCl2 + H2 HCl + Zn ZnCl2 + H2 NaOH + Al Al(OH)3 + Na NaOH + Zn Zn(OH)2 + Na Obs.

30

Calcul: Se calculeaza diferenta de masa:

= m f - mi Se noteaza cantitatea de metal dizolvat in solutie cu "x", iar cantitatea de metal din solutie depusa pe suprafata placutei cu "y". Atunci, diferenta reprezinta cresterea in greutate a placutei, respectiv: = y - x. Din legea echivalentilor chimici se aplica reactia dintre metalul si solutia aleasa. Rezulta: Ex: daca x = Fe si y = Cu rezulta EFe = 56/2 = 28 si ECu = 64/2 = 32. Se rezolva sistemul de ecuatii: { rezulta y = 32x/28 = 1,14x y - x = 1,14x - x = 1,14 g = In urma lucrarii practice: 1. CuSO4 + Pb PbSO4 + Cu Pb: mi = 5,6 g mf = 5,65 g

rezulta

= mf - mi = 5,65 - 5,6 = 0,05 g.

2. CuSO4 + Fe

FeSO4 + Cu Fe: mi = 3,2 g

mf = 3,28 g 3. CuSO4 + ZnZnSO4 + Cu Zn: mi = 1,37 g

rezulta

= mf - mi = 3,28 - 3,2 = 0,08 g.

mf = 1,6 g 4. HCl + AlAlCl3 + H2 Al: mi = 1,3 g

rezulta

= mf - mi = 1,6 - 1,37 = 0,23 g.

mf = 1,37 g 5: HCl + CuCuCl2 + H2 Cu: mi = 3,59 g

rezulta

= mf - mi = 1,37 - 1,3 = 0,07 g.

mf = 3,6 g 6. NaOH + Al

rezulta

= mf - mi = 3,6 - 2,59 = 0,01 g.

Al(OH)3 + Na Al: mi = 1,29 g

mf = 1,32 g

rezulta

= mf - mi = 1,32 - 1,29 = 0,03 g31