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

გრავიმეტრული ანალიზი და დალექვითი გრავიმეტრია

დალექვითი გრავიმეტრიის განსაზღვრება, ორი მარილის შემცველი ხსნარის სისუფთავის დადგენის მაგალითი.

რა არის დალექვითი გრავიმეტრია?

დალექვითი გრავიმეტრია არის ანალიზური მეთოდი, რომელიც იყენებს დალექვის რეაქციას ხსნარში იონების ერთმანეთისაგან გამოსაცალკევებლად. ქიმიკატს, რომელსაც ვამატებთ დალექვის გამოწვევისთვის, დამლექავი ან დამლექავი რეაგენტი ეწოდება. მყარი ნალექი გაფილტვრის საშუალებით შეგვიძლია გამოვაცალკევოთ სითხისგან და მყარ მასას, გათანაბრებულ რეაქციასთან ერთად, გამოვიყენებთ ხსნარში იონური ნაერთების კონცენტრაციის დასადგენად. ხანდახან შეიძლება, დალექვით გრავიმეტრიას უბრალოდ გრავიმეტრული ანალიზი უწოდონ, რაც ანალიზური მეთოდების უფრო ფართო კლასია, რომელიც მოიცავს დალექვით გრავიმეტრიას და აორთქლებით გრავიმეტრიას. თუ გსურს, რომ გაიგო მეტი ზოგადად გრავიმეტრულ ანალიზზე, იხილე ეს სტატია გრავიმეტრული ანალიზის და აორთქლებითი გრავიმეტრიის შესახებ.
ამ სტატიაში ჩვენ განვიხილავთ მაგალითს იმისა, თუ როგორ ვიპოვოთ ხსნადი იონური ნაერთის რაოდენობა დალექვითი გრავიმეტრიის გამოყენებით. ჩვენს ექსპერიმენტში, ასევე, განვიხილავთ ხშირად დაშვებულ შეცდომებს, რადგანაც ხანდახან ლაბორატორიაში საქმეები ისე არ მიდის, როგორც წარმოგვიდგენია და კარგი იქნება, თუ სუპერ მომზადებულები ვიქნებით!
მარცხნიდან მარჯვნივ, 3 სხვადასხვა უხსნადი ვერცხლის მარილის ნალექია სინჯარებში. მარცხნივ მოყვითალო ფერისაა ერთვალენტიანი ვერცხლის იოდიდი, შუაშია კრემისფერი ფერის ერთვალენტიანი ვერცხლის ბრომიდი, ხოლო მარჯვნივ - თეთრი ფერის ერთვალენტიანი ვერცხილს ქლორიდი.
ვერცხლის ხსნადი მარილები, როგორიცაა ერთვალენტიანი ვერცხლის ნიტრატი, შეგვიძლია, გამოვიყენოთ, როგორც დამლექავი რეაგენტი, რათა განვსაზღვროთ ნიმუშში არსებული ჰალოგენიდ-იონების რაოდენობა. ნალექის მასა მიგვითითებს ჰალოგენიდ-იონების კონცენტრაციაზე ხსნარში, ფერით კი ვერცხლის სხვადასხვა მარილების გარჩევა შეგვიძლია. ეს სურათი გვიჩვენებს სინჯარებს, რომლებშიცაა მოყვითალო AgI (მარცხნივ, მოკრემისფრო AgBr (შუაში) და თეთრი AgCl (მარჯვნივ) ვერცხლის ნალექების ფოტო Cychr-ის ფოტო ვიკიპედიადან, CC BY 3,0

მაგალითი: განსაზღვრე სისუფთავე ნარევისა, რომელიც შეიცავს MgCl2-ს და NaNO3-ს

ოჰ, არა! ჩვენმა ხანდახან გამოუსადეგარმა ლაბ-ასისტენტმა იგორმა ისევ აურია ერთმანეთში ქიმიკატები (მართალია, ბევრი თეთრი კრისტალური მყარი ნივთიერება ურთიერთჩანაცვლებადს ჰგავს, მაგრამ, სწორედ ამიტომაა მნიშვნელოვანი იარლიყების კითხვა!).
არევის შედეგად ჩვენ გვაქვს 0,7209 იდუმალი ნარევი, რომელიც შეიცავს MgCl2-ს და NaNO3-ს. ჩვენ გვინდა, განვსაზღვროთ ჩვენს ნარევში არსებული თითოეული ნაერთის ფარდობითი მოცულობა. ჩვენი ნარევი მთლიანადაა წყალში გახსნილი. ჩვენ ვამატებთ დამლექავი რეაგენტის, ერთვალენტიანი ვერცხლის ნიტრატს, AgNO3()-ს და ვაკვირდებით ნალექის, AgCl()-ს ჩამოყალიბებას. როცა ნალექი გავფილტრეთ და გავაშრეთ, ვნახეთ, რომ მყარი ნივთიერების მასაა 1,032გრ.
როგორია MgCl2-ის პროცენტური მასური წილი თავდაპირველ ნარევში?
ნებისმიერი გამოთვლა, რომელიც გრავიმეტრული ანალიზით კეთდება, არის სტექიომეტრული ამოცანა დამატებითი ნაბიჯებით. რადგანაც ეს სტექიომეტრული პრობლემაა, დავიწყებთ ქიმიური რეაქციის გათანაბრებით. ჩვენ გვაინტერესებს დალექვის რეაქცია MgCl2()-სა და AgNO3()-ს შორის, როცა ჭარბად გვაქვს AgNO3().
ალბათ, გახსოვს, რომ დალექვის რეაქცია ორმაგი ჩანაცვლების ტიპის რექციაა, რაც ნიშნავს, რომ შეგვიძლია, განვსაზღვროთ მიღებული პროდუქტები რეაგენტების ანიონების (ან კათიონების) ადგილების გაცვლით. თუ დაგვჭირდა, შეგვიძლია ხსნადობის წესები გავიხსენოთ და შემდეგ გავათანაბროთ რეაქცია. ამ ამოცანაში უკვე ვიცით რა არის ნალექი - AgCl(). ეს ნიშნავს, რომ უნდა ამოივცნოთ მეორე პროდუქტი - Mg(NO3)2() და დავრწმუნდეთ, რომ მთლინი რეაქცია გათანაბრებულია. მიღებული გათანაბრებული ქიმიური რეაქციაა:
MgCl2()+2AgNO3()2AgCl()+Mg(NO3)2()
გათანაბრებული რეაქცია გვიჩვენებს, რომ ყოველი 1მოლი MgCl2()-სგან (ესაა ნაერთი, რომლის რაოდენობაც უნდა გავიგოთ) მივიღოთ 2მოლი AgCl(), ანუ ჩვენი ნალექი. ჩვენ გამოვიყენებთ მოლურ თანაფარდობას, რათა გადავიყვანოთ AgCl()-ს მოლები MgCl2()-ს მოლებში. ასევე, გავაკეთებთ შემდეგ დაშვებებს:
  • მთლიანი ნალექი არის AgCl(). ჩვენთვის არაა სანერვიულო NaNO3-სგან წარმოქმნილი რაიმე ნალექი.
  • ყველა Cl() რეაქციაში შევიდა AgCl(s)-ის ჩამოსაყალიბებლად. სტექიომეტრიის პირობებში, უნდა დავრწმუნდეთ, რომ დამლექავი რეაგენტის AgNO3()-ის ჭარბ რაოდენობას დავამატებთ, რათა MgCl2()-ში არსებული ყველა Cl() რეაქციაში შევიდეს.
მოდი, ნაბიჯ-ნაბიჯ გავყვეთ მთლიან ამოხსნას!

ნაბიჯი 1: ნალექის, AgCl()-ის, მასა გადავიყვანოთ მოლებში

რადგანაც დავუშვით, რომ ნალექი მთლიანად AgCl()-ია, ჩვენ გამოვიყენებთ AgCl-ის მოლეკულურ წონას ნალექის მასის მოლებში გადასაყვანად.
AgCl-ის მოლები()=1,032გ AgCl×1მოლი AgCl143,32გ AgCl=0,007201მოლი AgCl=7,201×103მოლი AgCl

ნაბიჯი 2: გადავიყვანოთ ნალექის მოლები MgCl2-ის მოლებში

ჩვენ შეგვიძლია გადავიყვანოთ ნალექის, AgCl()-ის, მოლები MgCl2()-ის მოლებში გათანაბრებული რეაქციიდან მოლური თანაფარდობის გამოყენებით.
MgCl-ის მოლები2()=7,201×103მოლი AgCl×1მოლი MgCl22მოლი AgCl=3,600×103მოლი MgCl2

ნაბიჯი 3: MgCl2-ის მოლები გადაიყვანეთ გრამებში

რადგანაც გვაინტერესებს თავდაპირველ ნარევში MgCl2-ის მასური წილი, MgCl2-ის მოლები გრამებში უნდა გადავიყვანოთ მოლეკულური წონის გამოყენებით.
მასა MgCl2=3,600×103მოლიMgCl2×95,20გრ MgCl21მოლი MgCl2=0,3427გრ MgCl2

ნაბიჯი 4: გამოვთვალოთ MgCl2-ის მასური წილი თავდაპირველ ნარევში

თავდაპირველ ნარევში MgCl2-ის მასური წილი შეგვიძლია, გამოვთვალოთ MgCl2-ის წონის თანაფარდობის საშუალებით მე-3 ნაბიჯიდან და ნარევის მასის გამოყენებით.
მასური წილი MgCl2=0,3427გრ MgCl20,7209გრ ნარევი×100%=47,54%MgCl2ნარევში      (მადლობა, იგორ!)
მოკლე გზა: ჩვენ შეგვეძლო, გაგვეერთიანებინა ნაბიჯები 1-დან 3-ის ჩათვლით ერთ გამოთვლაში, რაც მოიცავს ერთეულების ყურადღებიან შემოწმებას, რათა ყველაფერი წესისა და რიგის მიხედვით გაბათილდეს:
მასა MgCl2=1,032გრ AgCl×1მოლი AgCl143,32გრ AgCl×1მოლი MgCl22მოლი AgCl×95,20გრ MgCl21მოლი MgCl2=0,3427=გრ MgCl2
                       ნაბიჯი 1:                          ნაბიჯი 2:                                       ნაბიჯი 3:
        იპოვე AgCl-ის მოლი     გამოიყენე მოლური თანაფარდობა      იპოვე MgCl2                                   

შეცდომების პოტენციური წყაროები

ჩვენ ვიცით, როგორ გამოვიყენოთ სტექიომეტრია დალექვითი გრავიმეტრიის ექსპერიმენტის შედეგების გასაანალიზებლად. თუ ლაბორატორიაში გრავიმეტრულ ანალიზს აკეთებ, შეიძლება შენიშნო, რომ ბევრ რამეს შეუძლია შენი ექსპერიმენტის შედეგებზე (და, აქედან გამომდინარე, შენს გამოთვლებზე) გავლენის მოხდენა. ხშირი გართულებებია:
  • ლაბორატორიული შეცდომები, მაგალითად, არ გავაშრეთ ნალექი ბოლომდე
  • სტექიომეტრული შეცდომები, არ გავათანაბრეთ დალექვის რეაქცია ან არ დავამატეთ ჭარბი AgNO3()
რა დაემართებოდა ჩვენს შედეგებს ზემოთ მოცემულ სიტუაციებში?
ვაკუუმიანი ერლენმაიერის კოლბა შუშის ყელით, შიგნით მოთავსებულია ყვითელი მყარი ნივთიერება. კოლბა 1/3-ზე სავსეა ღია ამღვრეული მოყვითალო სუპერნატანტით.
ჩვენ შეგვიძლია, გამოვიყენოთ ვაკუუმიანი ფილტრაციის მოწყობილობა, ისეთი, როგორიც ზემოთაა ნაჩვენები, რათა ნალექი და სუპერნატანტი განვაცალკვეოთ დალექვითი გრავიმეტრული ექსპერიმენტის დროს.სურათი სურათი OpenStax Chemistry-დან, CC BY 4,0

სიტუაცია 1: ნალექი ბოლომდე არ გამშრალა

შეიძლება ლაბორატორიაში დრო სწრაფად გავიდა, ან გაფილტვრის ვაკუუმიანმა მოწყობილობამ საკმარისი ვაუკუუმი არ შექმნა. პრობლემას ქმნის ის, რომ საკმაოდ ძნელია წყლის ბოლომდე გამოდევნა ტიპიური ორგანული გამხსნელებისგან განსხვავებით, რადგანაც წყალს ფარდობითად მაღალი დუღილის წერტილი აქვს და ტენდენცია, რომ შექმნას წყალბადური ბმები ყოველთვის, როცა ეს შესაძლებელია. მოდი, ვიფქროთ, რა გავლენას მოახდენდა დარჩენილი წყალი ჩვენს შედეგებზე.
თუ ჩვენი ნალექი ბოლომდე არ გამშრალა მაშინ, როცა მასა გავზომეთ, ვიფიქრებთ, რომ იმაზე მეტი AgCl() გვაქვს, ვიდრე ეს სინამდვილეშია (რადგანაც ვზომავთ AgCl()-ის და ნარჩენი წყლის მასას ერთად). AgCl()-ის უფრო მაღალი წონის მიღების შედეგად, 1 ნაბიჯში AgCl()-ის მეტი მოლის გადაკონვერტირებამდე მიგვიყვანს, რაც, თავის მხრივ, მიგვიყვანს ჩვენს ნარევში MgCl2()-ის მეტი მოლის გადაკონვერტირებამდე. ბოლო ნაბიჯში მივიღებთ MgCl2()-ის იმაზე უფრო მაღალ მაჩვენებელს, ვიდრე ეს სინამდვილეშია.
ლაბორატორიის რჩევა: თუ დრო გაქვთ, ნიმუშში წყლის შემოწმების ერთ-ერთი გზაა მასის ხელახალი შემოწმება გაშრობის პროცეს განმავლობაში, რათა დარწმუნდეთ, რომ დიდი ხნით გაშრობის შემდეგაც მასა არ გეცვლებათ. ამას ჰქვია მუდმივ მასამდე გაშრობა და, მიუხედავად იმისა, რომ ეს არ გვაძლევს გარანტიას, რომ ჩვენი ნიმუში მთლიანად მშრალია, ნამდვილად გვეხმარება! ასევე, შეგიძლიათ, მოურიოთ ნიმუშს გაშრობისას, რათა კოლტები გატეხოთ და გაზარდოთ ზედაპირის ფართობი, თუმცა ფრთხილად იყავით, რომ ფილტრის ქაღალდი არ გაიხეს!

სიტუაცია 2: დაგვავიწყდა რეაქციის გათანაბრება!

გახსოვს, უფრო ადრე ვთქვით, რომ გრავიმეტრული ანალიზი სინამდვილეში სტექიომეტრული ამოცანაა? ეს ნიშნავს, რომ გაუთანაბრებელმა რეაქციამ შეიძლება ჩვენი გამოთვლები არიოს. ამ სცენარში, ჩვენ გამოვიყენებდით სტექიომეტრულ კოეფიციენტებს გაუთანაბრებელი რეაქციიდან:
MgCl2()+AgNO3()AgCl()+Mg(NO3)2()           (გაფრთხილება: არაა გათანაბრებული!)
ეს გამოთვლა გვეუბნება (არასწორად!), რომ AgCl()-ის ყოველ მიღებულ მოლზე შეგვიძლია, ვივარაუდოთ, რომ მოდის საწყისი ნარევიდან MgCl2-ის 1 მოლი. როცა გამოვიყენებთ სტექიომეტრულ ფარდობას MgCl2-ის მასის დასათვლელად, მივიღებთ:
მასა MgCl2=1,032გრ AgCl×1მოლი AgCl143,32გრ AgCl×1მოლი MgCl21მოლი AgCl×95,20გრ MgCl21მოლი MgCl2=0,6854გრ MgCl2
                                                                                 არასწორი მოლური თანაფარდობა!                                            
ჩვენ გამოვთვალეთ, რომ ჩვენს ნარევში MgCl2-ის მასა სწორ რაოდენობაზე ორჯერ მეტია! ეს მიგვიყვანს MgCl2-ის მასური წილის 2-ჯერ გაზრდამდე:
მასური წილი MgCl2=0,6854გრ MgCl20,7209გრ ნარევი×100%=95,08%MgCl2ნარევში   (შეადარე 47,54%-ს !!)

სიტუაცია 3; დაამატე ჭარბი AgNO3()

ბოლო სცენარში განვიხილავთ, რა მოხდებოდა, თუ არ დავამატებდით ჭარბ AgNO3(aq)-ს. ვიცით, რომ ეს ცუდი იქნებოდა, რადგანაც თუ არ გვაქვს ჭარბი AgNO3(aq), ხსნარში გვექნება Cl-ები, რომლებიც რეაქციაში არ შევლენ. ეს ნიშნავს, რომ AgCl()-ის მასა აღარ იქნება თავდაპირველ ნარევში არსებული MgCl2-ის მასის საზომი, რადგანაც არ დავითვლით Cl-ებს, რომლებიც ჯერ კიდევ ხსნარში არიან. აქედან გამომდინარე, MgCl2-ის მასური წილი იმაზე ცოტა გვეგონება, ვიდრე არის თავდაპირველ ნარევში.
ამასთან დაკავშირებული და, ალბათ, უფრო მნიშვნელოვანი კითხვა, რასაც პასუხი გვინდა გავცეთ, არის:
როგორ დავრწმუნდეთ, რომ AgNO3()-ს ჭარბად ვამატებთ?
ამაზე პასუხი რომ ვიცოდეთ, ძალიან დარწმუნებულები ვიქნებოდით საკუთარ გამოთვლებში! ამ ამოცანაში:
  • გვაქვს 0,7209 ნარევი, რომელიც შეიცავს რაღაც პროცენტ MgCl2-ს.
  • ასევე, ჩვენი გათანაბრებული რეაქციიდან ვიცით, რომ MgCl2-ის ყოველი მოლისთვის გვჭირდება მინიმუმ 2 მოლი AgNO3().
არაუშავს, თუკი AgNO3() ჭარბად გვექნება, რადგანაც როცა ყველა Cl რეაქციაში შევა, AgNO3 უბრალოდ ხსნარის ნაწილი იქნება, რომელიც შეგვეძლება, რომ გავფილტროთ.
თუ არ ვიცით, MgCl2-ის რამდენი მოლია საწყის ნარევში, როგორ გავიგოთ, რამდენი მოლი AgNO3-ის დამატებაა საჭირო? ვიცით, რომ რაც უფრო მეტი მოლი MgCl2 გვაქვს საწყის ნარევში, მით უფრო მეტი მოლი AgNO3 გვჭირდება. საბედნიეროდ, ჩვენ საკმარისი ინფორმაცია გვაქვს იმისთვის, რომ მოვემზადოთ ყველაზე ცუდი შემთხვევისთვის: როცა ჩვენი ნარევი არის 100%MgCl2. ესაა MgCl2-ის ის მაქსიმალური რაოდენობა, რომელიც შეიძლება, რომ გვქონდეს, რაც ნიშნავს, რომ დაგვჭირდება ყველაზე მეტი AgNO3.
მოდი, ვივარაუდოთ, რომ 100%MgCl2 გვაქვს. AgNO3-ის რამდენი მოლი დაგვჭირდება? ეს კიდევ ერთი სტექიომეტრული პრობლემაა! AgNO3-ის მოლების რაოდენობის გამოთვლა შეგვიძლია ნიმუშის მასის MgCl2-ის მოლებში გადაყვანით, მოლეკულური წონის გამოყენებით, შემდეგ კი AgNO3-ის მოლებში გადაყვანით, მოლური თანაფარდობის გამოყენებით:
მოლი AgNO3=0,7209გრ MgCl2×1მოლი MgCl295,20გრ MgCl2×2მოლი AgNO31მოლი MgCl2=1,514×102მოლი AgNO3
ეს შედეგი გვეუბნება, რომ მაშინაც კი, როცა არ ვიცით, რამდენი MgCl2 გვაქვს ჩვენს ნარევში, თუ მინიმუმ 1,514×102მოლ AgNO3-ს დავამატებთ, სანერვიულო არაფერი გვექნება!

შეჯამება

დალექვითი გრავიმეტრია არის გრავიმეტრული ანალიზის მეთოდი, რომელიც იყენებს დალექვის რეაქციას იონური ნაერთის კონცენტრაციის ან მასის დასათვლელად. მაგალითად, ჩვენ შეგვიძლია, დავუმატოთ ხსნარს Ag+, რათა გავიგოთ ისეთი ჰალოგენიდ-იონების რაოდენობა, როგორიცაა Br(). დალექვითი გრავიმეტრიის ექსპერიმენტებისა და გამოთვლების გამოსადგები რჩევებია:
  • რამდენჯერმე შეამოწმეთ სტექიომეტრია და დარწმუნდით, რომ რეაქცია გათანაბრებულია.
  • დარწმუნდით, რომ ნალექი გამშრალია და გაქვთ მუდმივი მასა.
  • დამლექავი რეაგენტი ჭარბი რაოდენობით დაამატეთ.

გასართობად!

დავუშვათ, რომ გვაქვს MgCl2-ისა და NaCl-ის 0,4015-იანი ნარევი. ჩვენ დავამატეთ AgNO3() ჭარბი რაოდენობით და გავიგეთ, რომ გვაქვს 1,032 ნალექი, AgCl().
რამდენი მოლი MgCl2 და NaCl გვქონდა საწყის ნარევში?
გამოსახეთ თქვენი პასუხი 4 მნიშვნელოვანი რიცხვის გამოყენებით.
მოლი MgCl2
მოლი NaCl

გსურთ, შეუერთდეთ დისკუსიას?

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