If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

თუ ვებფილტრს იყენებთ, დარწმუნდით, რომ *.kastatic.org და *.kasandbox.org დომენები არ არის დაბლოკილი.

ძირითადი მასალა

კურსი: ქიმია > თემა 2

გაკვეთილი 3: მალიმიტირებელი რეაგენტის სტექიომეტრია

შესავალი გრავიმეტრიულ ანალიზში: აორთქლებითი გრავიმეტრია

შესავალი აორთქლებით და დალექვით გრავიმეტრიაში. როგორ გამოვიყენოთ აორთქლება ნივთიერების სისუფთავის დასადგენად.

რა არის გრავიმეტრული ანალიზი?

გრავიმეტრული ანალიზი არის ლაბორატორიული მეთოდების ერთ-ერთი კლასი, რომელიც გამოიყენება სუბსტანციის მასის ან კონცენტრაციის განსაზღვრისთვის და ეფუძნება მასის ცვლილებას. იმ ქიმიურ ნაერთს, რომლის რაოდენობის გაგებაც გვინდა, საანალიზო ნივთიერება ეწოდება. გრავიმეტრული ანალიზის საშუალებით შეგვიძლია პასუხი გავცეთ ისეთ კითხვებს, როგორებიცაა:
  • რა არის ხსნარში საანალიზო ნივთიერების კონცენტრაცია?
  • რამდენად სუფთაა ჩვენი ნიმუში? ეს ნიმუში შეიძლება იყოს მყარი ან ხსნარში გახსნილი.
გრავიმეტრული ანალიზის 2 ძირითადი ტიპი არსებობს. ორივე მოიცავს საანალიზო ნივთიერების ფაზის შეცვლას, რათა ნივთიერება გამოცალკევდეს ნარევისგან, ამის შედეგად კი ვიღებთ მასის ცვლილებას. შეიძლება, რომელიმე ამ მეთოდს უკვე იცნობთ გრავიმეტრული ანალიზის სახელით, ან უფრო კონკრეტული დასახელებებით, რომლებსაც ქვემოთ განვიხილავთ.
ლუის კეროლის წიგნის „ელისი საოცრებათა ქვეყანაში“ ილუსტრაცია. ელისს ხელში უჭირავს ბოთლი, რომელსაც აწერია „დამლიე“.
ზოგადად უცნობი სითხის დალევა რეკომენდებული არაა! იქნებ ალისას გრავიმეტრული ანალიზი გამოეყენებინა იმის გასაგებად, თუ რა არის ბოთლში. როგორ უნდა შეამოწმოს, არის თუ არა სითხეში ხსნადი ვერცხლის მარილები? ალისას სურათი წყარო: Wikimedia Commons, საჯარო დომენი
აორთქლების გრავიმეტრია მოიცავს ნარევში არსებული კომპონენტების განცალკევებას ნიმუშის გათბობის ან ქიმიური დეკომპოზიციის გზებით. გათბობა ან ქიმიური დეკომპოზიცია ნიმუშს აშორებს აქროლად ნაერთებს, ეს კი შედეგად გვაძლევს წონის ცვლილებას. ჩვენც ზუსტად ამ ცვლილებას ვზომავთ. აორთქლების გრავიმეტრიის დეტალურ მაგალითს ამ სტატიის შემდეგ სექციაში განვიხილავთ!
დალექვითი გრავიმეტრია იყენებს დალექვის რეაქციას იმისათვის, რომ ხსნარის შემადგენელი რამდენიმე კომპონენტი ერთმანეთისგან განაცალკევოს, ნაწილი მყარ ნივთიერებებად გარდაქმნას. როცა საანალიზო ნივთიერება თხევადი ფაზიდან მყარ ფაზაში გადადის და გვაძლევს ნალექს, ხდება ფაზური ცვლილება. გაფილტვრის საშუალებით თხევად და მყარ კომპონენტებს ერთმანეთისგან გამოვაცალკევებთ. მყარი ნივთიერების მასით შეგვიძლია დავთვალოთ ხსნარში არსებული იონური ნაერთების რაოდენობა ან კონცენტრაცია.
ამ სტატიაში განვიხილავთ ლაბორატორიაში აორთქლების გრავიმეტრიის გამოყენების მაგალითს. ასევე განვიხილავთ, თუ რა შეიძლება წავიდეს არასწორად გრავიმეტრული ანალიზის ექსპერიმენტის დროს და რა გავლენა შეიძლება ამან მოახდინოს ჩვენს შედეგებზე.

მაგალითი: მეტალის ჰიდრატის ნარევის სისუფთავის განსაზღვრა აორთქლების გრავიმეტრიის გამოყენებით

ცუდი ამბავი გვაქვს! შეგვატყობინეს, რომ ჩვენს დაუდევარ ლაბორატორიის ასისტენტს, იგორს, შესაძლოა, დაებინძურებინა მეტალის ჰიდრატის BaCl22H2O-ს ბოთლი KCl-ის უცნობი რაოდენობით. რომ გავიგოთ ჩვენი BaCl22H2O-ის სისუფთავე, ვათბობთ 9,51g მეტალჰიდრატის ნარევს, რათა ნიმუშიდან მოშორდეს წყალი. გათბობის შემდეგ ნიმუშის მასა შემცირდა 9,14g-მდე.
რა არის BaCl22H2O-ის მასური წილი თავდაპირველ ნარევში?
გრავიმეტრული ანალიზის ამოცანები არის სტექიომეტრული ამოცანები რამდენიმე დამატებითი ნაბიჯით. იმედია, გახსოვთ, რომ სტექიომეტრული გამოთვლების გასაკეთებლად გამოიყენება გათანაბრებული ქიმიური რეაქციის კოეფიციენტები.
პირველ ყოვლისა, გავაანალიზოთ, რა ხდება, როცა ნიმუშს ვათბობთ. ჩვენ ვაშორებთ წყალს BaCl22H2O-ს რათა მივიღოთ უწყლო BaCl2() და წყლის ორთქლი, H2O(). გათბობის პროცესის დასრულებისას უნდა დაგვრჩეს უწყლო BaCl2() და KCl(). შემდგომ გამოთვლებში უნდა გავაკეთოთ რამდენიმე დაშვება:
  • თავდაპირველ ნიმუშს მოკლებული მთლიანი მასა იყო წყალი H2O, რომელიც აორთქლდა და საქმე არ გვქონია რაიმე ტიპის დეკომპოზიციის პროცესთან.
  • წყალი მთლიანად BaCl22H2O-ის დეჰიდრატაციის შედეგადაა მიღებული.
მიაქციეთ ყურადღება: ჩვენ არ ვიცით არაფერი იმის შესახებ, თუ რა რაოდენობის დამაბინძურებელი, ანუ KCl, გვაქვს ჩვენს ნარევში. წონის 0100%შეიძლება იყოს KCl! თუმცა, ალბათ არ გვექნება 100%KCl, რადგანაც გათბობის შედეგად გამოიყო წყალი.
დეჰიდრატაციის პროცესის გამოსახვა გათანაბრებული ქიმიური რეაქციის სახით შეგვიძლია:
BaCl22H2O()BaCl2()+2H2O()
ზემოთ მოცემულ რეაქციაზე დაფუძნებით 1მოლ BaCl22H2O-დან ვიღებთ 2mol H2O()-ს. ჩვენ ამ სტექიომეტრულ დამოკიდებულებას გამოთვლებში გამოვიყენებთ და დაკარგული წყლის მოლების რიცხვს გადავიყვანთ თავდაპირველ ნიმუშში არსებული BaCl22H2O-ის მოლების რიცხვში.
მოდით, ნაბიჯ-ნაბიჯ გავყვეთ მთლიან ამოხსნას.

ნაბიჯი 1: ნიმუშის მასის ცვლილების გამოთვლა

გათბობის შედეგად დაკარგული წყლის რაოდენობის გაგება შეგვიძლია ჩვენი ნიმუშის მასის ცვლილების გამოთვლით.
მასა H2O=საწყისი ნიმუშის მასასაბოლოო ნიმუშის მასა=9,519,14=0,37გ H2O

ნაბიჯი 2. გადავიყვანოთ აორთქლებული წყლის მასა მოლებში

იმისთვის, რომ დაკარგული წყლის რაოდენობა მოლური თანაფარდობის გამოყენებით BaCl22H2O-ს რაოდენობაში გადავიყვანოთ, დაგვჭირდება აორთქლებული წყლის მასის მოლებში გადაყვანა. ეს გადაყვანა შეგვიძლია წყლის მოლეკულური წონის გამოყენებით - 18,02გ/მოლ.
წყლის მასა=0,37გ H2O×1მოლ H2O18,02გ H2O=2,05×102მოლ H2O

ნაბიჯი 3. წყლის მოლების გადაყვანა BaCl22H2O-ის მოლებში

წყლის მოლების BaCl22H2O-ის მოლებში გადაყვანა შეგვიძლია გათანაბრებული რეაქციიდან მიღებული მოლური თანაფარდობის მეშვეობით.
მოლი BaCl22H2O=2,05×102მოლი H2O×1მოლი BaCl22H2O2მოლი H2O=1,03×102მოლიBaCl22H2O

ნაბიჯი 4. გადავიყვანოთ BaCl22H2O-ის მოლური რაოდენობა გრამებში

რადგანაც გვინდა, გავიგოთ BaCl22H2O-ის მასური წილი, უნდა გავიგოთ BaCl22H2O-ს მასა თავდაპირველ ნიმუშში. შეგვიძლია, BaCl22H2O-ის მოლები გადავიყვანოთ გრამებში BaCl22H2O-ს მოლეკულური წონის გამოყენებით.
მასა BaCl22H2O=1,03×102მოლი BaCl22H2O×244,47გ BaCl22H2O1მოლი BaCl22H2O=2,51გ BaCl22H2O

ნაბიჯი 5. გამოითვალეთ BaCl22H2O-ის მასური წილი თავდაპირველ ნიმუშში

მასური წილი შეგვიძლია გამოვთვალოთ მე-4 ნაბიჯის და თავდაპირველი ნიმუშის მასის თანაფარდობის გამოყენებით.
მასური წილი BaCl22H2O=2,51BaCl22H2O9,51 ნარევი×100%=26,4%BaCl22H2O       (იგორს არანაირი მადლობა!)
მოკლე გზა. ასევე შეგვეძლო, გაგვეერთიანებინა 2 და 4 ნაბიჯები ერთ გამოთვლად (იმ პირობით, რომ ჩვენი ერთეულებისთვის განსაკუთრებული ყურადღება უნდა მიგვექცია). იმისათვის, რომ H2O-ს მასა გადავიყვანოთ BaCl22H2O-ის მასაში (რომელსაც გამოთვლაში "ჰიდრატს" დავუძახებთ და ადგილს დავზოგავთ), უნდა ამოვხსნათ შემდეგი განტოლება:
ჰიდრატის მასა = 0.37გ H2O × 1მოლ H2O18.02გ H2O × 1მოლ ჰიდრატი2მოლ H2O × 244.47გ ჰიდრატი1მოლ ჰიდრატი = 2.51გ ჰიდრატი                                                 ნაბიჯი 2:                               ნაბიჯი 3:                      ნაბიჯი 4:
                                          H2O-ს მოლები               მოლური თანაფარდობა       მასა BaCl22H2O                                  

შეცდომების პოტენციური წყაროები

ჩვენ ახლახან გამოვიყენეთ წარმატებულად გრავიმეტრული ანალიზი და გამოვითვალეთ ნარევის სისუფთავე, ვაშაა! მიუხედავად ამისა, ხანდახან, როდესაც ლაბორატორიაში ხართ, შესაძლოა, საქმე ასე მარტივად არ წავიდეს, მაგალითად:
  • სტექიომეტრული შეცდომები BaCl22H2O-ს დეჰიდრატაციის ტოლობის არგათანაბრება
  • ლაბორატორიული შეცდომები, მაგალითად, წყალს თუ არ მივცემთ საკმარის დროს რომ აორთქლდეს, ან ნიმუშის მასას მივათვლით კონტეინერის მასასაც
რა დაემართებოდა ჩვენს პასუხს ზემოთ მოცემულ სიტუაციებში?
სიტუაცია 1: დაგვავიწყდა რეაქციის გათანაბრება
ამ შემთხვევაში მე-3 ნაბიჯში არასწორ მოლურ თანაფარდობას გამოვიყენებდით. სწორი მოლური თანაფარდობის, 2H2O1BaCl22H2O, მაგივრად გამოვიყენებდით შემდეგს - 1H2O1BaCl22H2O. ეს გაგვიორმაგებდა მე-3 ნაბიჯში გამოთვლილ მეტალის ჰიდრატის მოლებს, ეს კი გააორმაგებდა ჩვენს საბოლოო BaCl22H2O-ს მასურ წილს. საბოლოოდ დავასკვნიდით, რომ ჩვენი ნიმუში იმაზე გაცილებით მეტად უფრო სუფთაა, ვიდრე სინამდვილეში!
გააზრების შემოწმება: 1-ლ სიტუაციაში, გამოთვლების შედეგად, რა მასის მეტალის ჰიდრატს მივიღებდით?
ამ ამბის აზრი? რამდენჯერმე გადაამოწმეთ, არის თუ არა რეაქციები სათანადოდ გათანაბრებული!
სიტუაცია 2: დრო არ გვეყო და წყალი მთლიანად არ აორთქლდა
ხელს უჭირავს საათის მინაზე დაყრილი წყალწართმეული სპილენძ (II)-ის სულფატი და წყლიანი სპილენძ (II)-ის სულფატი, რომელიც, წყლის დამატების შემდეგ ცისფრად ჩანს თეთრი ფხვნილის შუაში.
ზოგიერთ შემთხვევაში მეტალის ჰიდრატის და წყალწართმეული ნაერთის ფერები განსხვავდება. მაგალითად, წყალწართმეული სპილენძ(II)-ის სულფატი თეთრი მყარი ნივთიერებაა, რომელიც ჰიდრატაციის შედეგად ღია ცისფერ ფერს იღებს. ასეთ შემთხვევებში შეგიძლიათ, რომ მასის ცვლილების გარდა ფერის ცვლილებაც გამოიყენოთ დეჰიდრატაციის პროცესზე დასაკვირვებლად. სურათის წყარო: Benjah-bmm27 Wikimedia Commons-ზე, საჯარო დომენი
მეორე სიტუაციაში ჩვენი ნიმუშის მთლიანი დეჰიდრატაცია არ მოხდა. სამწუხაროდ, ეს შეიძლება რამდენიმე მიზეზს გამოეწვია. მაგალითად, შეიძლებოდა არ გვყოფნოდა დრო, სითბოს წყარო ძალიან დაბალი ყოფილიყო ან შეცდომით ნიმუში მანამდე აგვეღო სითბოს წყაროდან, სანამ მზად იქნებოდა. რა გავლენას იქონიებდა ეს ჩვენს გამოთვლებზე?
ამ სიტუაციაში, 1-ლ ნაბიჯში გამოთვლილი განსხვავება მასებს შორის იმაზე დაბალი იქნება, ვიდრე უნდა ყოფილიყო, შესაბამისად, მე-2 ნაბიჯში გვექნება წყლის უფრო ცოტა მოლი. ამის შედეგად, გამოთვლებში გვექნება BaCl22H2O-ის მასური წილის უფრო დაბალი პროცენტი. საბოლოოდ, სათანადოდ ვერ შევაფასებთ მეტალჰიდრატის სისუფთავეს.
ქიმიკოსები მე-2 სიტუაციის თავიდან არიდებას ცდილობენ მუდმივ მასამდე გაშრობით. ეს ნიშნავს, რომ გაშრობის პროცესში მასის ცვლილებას აკვირდები იქამდე, სანამ მასა მუდმივი არ გახდება (ეს კი, თავის მხრივ, დამოკიდებულია ლაბორატორიის სასწორის სიზუსტეზე). როცა ნიმუშის გათბობას დაიწყებ, შეიძლება დაინახო მასის მნიშვნელოვანი ცვლილება, რადგანაც წყალი იკარგება. გათბობის გაგრძელების შედეგად მასების ცვლილება უფრო და უფრო მცირდება, რადგანაც ნიმუშში ასაორთქლებლად სულ უფრო და უფრო ცოტა წყალია დარჩენილი. რაღაც მომენტში აღარ იქნება იმდენი წყალი დარჩენილი, რომ მასის მნიშვნელოვანი სხვაობა მოგვცეს, ამიტომ გაზომილი მასა მიახლოებით მუდმივი იქნება რამდენიმე გაზომვისას. ასეთ დროს იმედი გვაქვს, რომ ჩვენი ნიმუში გაშრა!
ლაბორატორიული რჩევა: როდესაც ნიმუშიდან აქროლადი ნაერთების მოშორებას ვცდილობთ, მნიშვნელოვან როლს თამაშობს ზედაპირის ფართობი. ზედაპირის დიდი ფართობის ქონა გაზრდის აორთქლების ტემპს. ნიმუშის ზედაპირის ფართობის გაზრდა შემდეგნაირად შეგიძლიათ: სითბოს წყაროს ზედაპირზე რაც შეიძლება თხელ ფენად გადაანაწილეთ თქვენი ნიმუში, თუ დაინახავთ ნატეხებს ან გამაგრებულ ნაწილებს, დაშალეთ, რადგანაც მათ შიგნითაც შეიძლება იყოს ასაორთქლებელი ნივთიერება.

შეჯამება

გრავიმეტრული ანალიზი ლაბორატორიული მეთოდების ერთ-ერთი კლასია, რომლითაც მასის ცვლილების გამოყენებით ითვლება საანალიზო ნივთიერების რაოდენობა ან კონცენტრაცია. გრავიმეტრული ანალიზის ერთ-ერთ ტიპს ეწოდება აორთქლების გრავიმეტრია, რომელიც ზომავს მასის ცვლილებას აქროლადი ნაერთების მოშორების შემდეგ. აორთქლების გრავიმეტრიის მაგალითია გათბობის შემდეგ მასის ცვლილების გამოყენება მეტალჰიდრატის სისუფთავის ან რაოდენობის დასათვლელად. ესაა რამდენიმე გამოსადეგი რჩევა გრავიმეტრული ანალიზის ექსპერიმენტებისა და გამოთვლებისთვის:
  • რამდენჯერმე შეამოწმეთ სტექიომეტრია და დარწმუნდით, რომ ქიმიური ტოლობა გათანაბრებულია.
  • როდესაც ნიმუშს აქროლად ნაერთებს ვაცილებთ, დავრწმუნდეთ, რომ ის მუდმივ მასამდე გაშრა.
  • ყოველთვის აწონეთ თქვენი ცარიელი ჭურჭელი!
გრავიმეტრული ანალიზის სხვა გავრცელებულ მეთოდზე მეტის გასაგებად იხილეთ ეს სტატია დალექვით გრავიმეტრიაზე.

გსურთ, შეუერთდეთ დისკუსიას?

პოსტები ჯერ არ არის.
გესმით ინგლისური? დააწკაპუნეთ აქ და გაეცანით განხილვას ხანის აკადემიის ინგლისურენოვან გვერდზე.