دانلود مقاله آزمایشگاه شیمی عمومی

مقدمه : حلالیت عبارت است ازمقداری ازیک جسم برحسب گرم که دردمای معین درصدگرم حلال ، حل شده وتولید محلول سیرشده ای حل کندولی آنچه که بیشترمتداول است قابلیت حل شدن است که برای یک ماده برابراست با مولاریته آن .

ماده از ذرات کوچکی به نام مولکول تشکیل یافته است که دارای حرکات انتقالی – ارتعاشی وچرخشی است .

مولکولهاهمدیگررامی ربایند درواقع بین آنها نیروهای جاذبه ودافعه وجوددارد .

درموردگازهابایدتوجه داشت که این نیروهاصفراست .

درحالت مایع نیروهای جاذبه بین مولکولی نسبتاًضعیف ترازحالت جامدبوده وفاصله بین مولکولها بیشترودرنتیجه تااندازه ای ازیکدیگردورند ، به طوری که آزادانه می توانند به تمام جهات حرکت کنند ، به همین دلیل مایعات شکل معینی ندارندوجامدات دارای حرکت ارتعاشی هستند .

همچنین بین مولکولهای مایع فضای خالی وجوددارد که این فضادرجامدات کمتراست .

مراحل انحلال : 1 – تماس : بادرنظرگرفتن نظریه « ذره ای جنبشی » ماده می توان گفت که یک لایه ازمولکولها ، اتم هایایون های سطح خارجی ماده حل شونده بایک لایه ازمولکولهای حلال ، مجاورشده ودرنتیجه بین دوفازماده حل شونده وحلال تماس حاصل می شود .

2- انحلال : دراین مرحله مولکولها ، اتم هایایون های دوماده که باهم درتماسند هرکدام ارتباط خودراباذره های همانندشان قطع می کنند ودرفضای مجاورسطح تماس ، مخلوطی شامل هردوذره به وجودمی آید .

هرچه ذره های جامدریزترباشندسرعت انحلال بیشتراست زیراریزتربودن ذره های جامد سبب از دیادسطح خارجی آنها شده ، مقداربرخوردهای مؤثربامولکولهای حلال درواحدسطح بیشترمی شود .

3- پخش : پراکندگی ذره های حل شونده درون حلال تازمانی که بین قسمتهای مختلف محلول ، تفاوت غلظت وجوددارد همچنان ادامه پیدا می کند ولی به محض آنکه این تفاوت غلظت ازبین رفت درحرکت انتقالی ذره های حل شده تعادل به وجودمی آید .

یعنی درتمام حجم محلول ، ذره های ماده حل شونده به طوریکنواخت پخش شده وجابجایی مولکولها مساوی است .

عوامل وفاکتورهای انحلال : پدیده انحلال به طبیعت وماهیت حلال وجسم حل شونده بستگی دارد ومهمترین عوامل آن عبارتند از : بهم زدن : دراثربهم زدن پدیده های محلول غلیظ به اطراف پخش شده ولایه هایی ازحلال رابه جسم جامدنزدیک کرده وباعث انحلال آن می شود .

ممکن است ضمن بهم زدن ، ماده ‌حل شونده به ذره های کوچکترتبدیل شود .

دما : ازدیاد دماسبب ازدیاد جنبش مولکولی وسرعت مولکولهای حلال شده ودرنتیجه احتمال برخوردمولکول های حلال باماده ‌ حل شونده درواحدحجم وزمان بیشترمی شود اماباید توجه داشت که انحلال گازهاباازدیاددماکاهش می یابد ولی ، لغزش فشارزیادمی شود .

سطح تماس : هرقدرذره هاریزترباشند تعدادذره های بیشتری از ماده جامددرواحدزمان موردحمله وهجوم مولکولهای حلال قرارگرفته وازشکل جامدخارج می شودوبه صورت محلول درمی آیند .

اصولاً انحلال ازسطح جسم حل شونده شروع می شود .

پس هرچه جسم ریزترباشدانحلال سریعتروبهترصورت می گیرد .

قراردادن ماده ‌حل شونده درسطح حلال : محلولی که بدین طریق در سطح مایع تشکیل می شود ازمایع خالص سنگین تراست ولذابه سمت پائین می رودکه درصنعت کاربرددارد ، زیراسرعت حل شدن رازیادمی کند .

آزمایش اول « آزمایش حلالیت » موادموردنیاز : 1- ید 2-نفتالین 3- نمک طعام 4- آب 5- الکل 6-تتراکلریدکربن 7- کلروفرم وسایل موردنیاز : 1- لوله ‌آزمایش 2-پیپت شرح آزمایش : مرحله اول : ابتدا 5cc آب ، الکل وتتراکلریدکربن برمی داریم .

0.5 گرم ید رابه این حلال اضافه می کنیم .

تابررسی کنیم که یددرکدامیک بهتروسریعترحل می شود .

مشاهده می شود .

درآزمایش یدباآب مشاهده شدکه یددرآب حل نمی شودونتیجه گرفتیم که چون یدیک ماده غیرقطبی است درآب که قطبی است حل نمی شود .

درآزمایش یدباالکل مشاهده شدکه یددرالکل حل می شودچون هردوغیرقطبی اند .حلال حاصل به رنگ قرمزخونی درمی آید .

درآزمایش یدباتتراکلریدکربن نیزمشاهده شدکه درهم حل می شوند .

چون هردوغیرقطبی اند .

حلال حاصل به رنگ بنفش است .

مرحله دوم : اضافه کردن نمک به آب ، الکل ، تتراکلریدکربن درآزمایش نمک باآب مشاهده شدکه درهم حل می شوندچون هردو قطبی اند .

درضمن به این دلیل است که پیوندمولکولی آب ازنوع هیدروژنی است ونمک ترکیبی یونی است .

درآزمایش نمک باالکل مشاهده شدکه نمک به مقدارکم درالکل حل شدواین به دلیل قطبیت ضعیف الکل است .

درآزمایش نمک ، تتراکلریدکربن مشاهده شدکه درهم حل نمی شوند چون نمک یک ترکیب یونی است حال آنکه تتراکلریدکربن غیرقطبی است.

درضمن جاذبه های تتراکلریدکربن ازنوع ضعیف لاندن می باشد .

مرحله سوم : اضافه کردن نفتالین به آب – الکل – تتراکلریدکربن .

درآزمایش نفتالین باآب مشاهده شدکه نفتالین درآب حل نمی شودچون نفتالین یک ماده غیرقطبی است .

حال آنکه آب قطبی است .

درآزمایش نفتالین باالکل مشاهده شدکه نفتالین درالکل حل نمی شود زیراجاذبه های آنهاازیک نوع نیست .

مایع یاحلال بدست آمده زردرنگ است .

درآزمایش نفتالین باتتراکلریدکربن مشاهده شدکه درهم حل می شوند چون که هردوغیرقطبی اند .

مرحله چهارم : اضافه کردن کلروفرم به آب ، الکل ، تتراکلریدکربن درآزمایش کلروفرم باآب مشاهده شدکه کلروفرم درآب حل نمی شود چون کلروفرم قطبیت ضعیفی دارد .

درآزمایش کلروفرم باالکل مشاهده شدکه درهم حل می شوندچون که هردوغیرقطبی اند .

درآزمایش کلروفرم باتتراکلریدمشاهده شدکه درهرهم حل می شوند چون که هردوغیرقطبی اند .

( البته کلروفرم %100‌غیرقطبی نیست .

درواقع قطبیت ضعیفی دارد) درآزمایش کلروفرم باتتراکلریدمشاهده شدکه درهرهم حل می شوند چون که هردوغیرقطبی اند .

درواقع قطبیت ضعیفی دارد) نتیجه گیری : مولکول های کواوالانسی قطبی درآب یاحلال های قطبی دیگرحل می شوند .

که علت این حل شدن یکی پیوندهیدروژنی است ودیگری لغزایش میزان بی نظمی .

درحقیقت نیروی دوقطبی – دوقطبی داتمی برهرماده عامل اصلی جداشدن مولکولهای کواوالانسی درآب ویادرهمدیگراست .

زیراآب می تواندبا الکلها ،‌آلدهیدهاوکتونهامجتمع شود .

به طورکلی الکلهاوموادی که OH دارنددرآب حل می شوند .

درانحلال Nacl درآب مولکولهای قطبی آب تدریجاً اطراف مولکول قطبی Nacl قرارمی گیرندتاآنرا به یون های یونیزه کنند .

یونهای حاصل با تعدادی از مولکولهای آب پیوند برقرار می کنندیعنی هیدراته شدن یونها رخ می دهد .

به عنوان مثال درانحلال یددرآب علت اینکه یددرآب حل نشد آن ست که پیوندهای هیدروژنی که بین مولکول های آب برقراراست قوی ترازجاذبه ای است که ممکن است بین مولکول های آب و یدبرقرارباشد .

به عبارت دیگر نیروهای جاذبه قابل توجهی بین مولکول های یدوآب برقرار نمی شود .

بلکه نیروهای دافعه به وجودآمده دمادوفازخواهیم داشت .

آزمایش دوم : تأثیرمتقابل حلال وحل شونده موادموردنیاز : 1- آب مقطر 2- ید 3- KI وسایل موردنیاز : 1 – لوله آزمایش شرح آزمایش : دریک لوله آزمایش یک تکه یدجامداضافه می کنیم وسپس به مقدار 5cc‌ آب مقطربه آن می افزائیم .

چون آب قطبی است ویدغیرقطبی پس واضح است که درهم حل نمی شوند .

درمرحله بعدمقداری KI دریک لوله آزمایش ریخته و مجدداً 5cc آب مقطر به آن می افزائیم چون KI قطبی است پس درآب مقطرحل خواهدشد .

حال درمرحله بعدی اگربه ترکیبی که درآن یدحل نشد KI رااضافه کنیم مشاهده می شودکه درهم حل خواهندشد .

علت این امراین است که مولکولهای آب قطبی اندوکم کم اطراف مولکولهای قطبی KI رامی گیرندوآن رابه تفکیک یایونیزه می کنند .

در اینجا درحضور (KI) به تبدیل می شودوچون قطبی است پس درآب حل می شود .

ومشاهده می شود که محلول بدست آمده به رنگ قرمزپررنگ می باشد .

اثردرجه حرارت : وسایل موردنیاز : 1 – لوله آزمایش 2- دماسنج موادموردنیاز : 1- آب مقطر 2- تیوسولفات شرح آزمایش : دریک لوله آزمایش به میزان 5cc آب مقطرمی ریزیم سپس دمای آن را اندازه می گیریم دمای اولیه یا می باشد .

سپس 0.5 گرم تیوسولفات جامد رابه آن اضافه می کنیم .پس از مدتی دمای را می خوانیم .

است .

( توجه : تیوسولفات قطبی است ودرآب حل می شود ) .

مشاهده می کنیم که دماکاهش می یابد .

واین نشان می دهدکه واکنش گرماگیراست .

چون تیوسولفات برای حل شدن نیازبه انرژی دارد پس دمای آب رامی گیرد تاانرژی لازم برای انحلال رابدست بیاورد .

درواقع این تغییردمابیانگراین مطلب است که دمادرحلالیت مؤثراست .

یعنی اینکه اگرجسمی درحلالی حل شود دما تغییر پیدا می کند .

آزمایش سوم : تیتراسیون : تیتراسیون فرآیندی است که درآن مقدارآنالیت به کمک یک واکنش گرتعیین می شود .

یک ماده‌استاندارد بایدپنج شرط راداراباشد .

پایدارباشد .

درجه مخلوص بالاباشد .

ارزان قیمت ودردسترس باشد .

وزن هم ارزبالایی داشته باشد .

هرچه وزن هم ارزبالاترباشد خطرکمتراست .

نم گیرباشد .

استاندارد : واکنشگرباغلظت دقیقاً معلوم رادرتیتراسیون محلول استاندارد گویند .

روش تهیه محلول استاندارد : 1- مستقیم 2- غیرمستقیم نقطه‌هم ارز (‌پایانی ) به مامی گویدکه تیتراسیون پایان یافته است ومی توان آزمایش راانجام داد .

این کاردرآزمایشهای مربوط به اسیدوبازتوسط یک اندیکاتورمانندفنل فتالین انجام می شود .

فنل فتالین درمحیط اسیدی بی رنگ ودرمحیط بازی ارغوانی است .

وسایل موردنیاز : 1- بورت 2- گیره 3- لوله‌آزمایش 4- ارلن موادموردنیاز : 1- سود 2- اسیدفتالات پتاسیم 3- فنل فتالین 4- آب مقطر شرح آزمایش : ابتدا سودرااستانداردمی کنیم .

چون عامل واکنش سود با موجوددرهواواکنش می دهد و و تولیدمی کند .

برای اینکه این خطارابپوشانیم بایدآنرااستانداردکنیم .

اسیدفتالات پتاسیم : مقدار0.311qr اسیدفتالات سدیم رادر 200cc آب مقطرحل می کنیم .

پس چندقطره فنل فتالین رادرون لوله اضافه می کنیم .

رنگ فنل فتالین درمحیط اسیدی بی رنگ است .

درون بورت راپرازسودمی کنیم .

سپس بورت راروی گیره وصل کرده وارلن رازیرآن گرفته مدام تکان می دهیم .

تیتراسیون راتاجایی ادامه می دهیم که بی رنگ بودن به ارغوانی تبدیل شود اولین نقطه ای که ارغوانی شدتیترتمام شده است .

20 cc 0.311qr 1000 cc x x=15.55 محابه شده رادرمعادله قرارمی دهیم تا نرمالیته بازمعلوم شود .

آزمایش : 25cc HCl رابا 3 تا 4 قطره فنل فتالین دریک ارلن ریخته وهم می زنیم .

بورت راتاجایی که امکان داردپرازسودمی کنیم .

ارلن رازیربورت گرفته وشیربورت رابازمی کنیم تاسودبه درون محلول HCl و فنل فتالین بریزد .

اولین قطره ای که باعث شدمحلول ارغوانی شودتیترصورت گرفته است .

آزمایش چهارم : تعیین واکنش اسیدوباز : تعیین گرمای انحلال : به طورکلی مقدارانرژی ها رابه صورت انرژی جنبشی وپتانسیل دسته بندی می کنند – انرژی پتانسیل درترکیبات شیمیایی رابه صورت ترکیبی که دریک مولکول ذخیره شده است تعریف می کنیم .

مقدارانرژی جنبشی درترکیبات شیمیایی به سه گونه است : ارتعاشی – انتقالی و دورانی .

میانگین این انرژی ها راانژی گرمایی گویندکه به کمک ترموستریادماسنج اندازه گیری می شود .

به طورکلی واکنش به دوگونه انجام می گیرد : 1- گرمایی 2 – گرماگیر .

گرمای ویژه : گرمای ویژه برای هرجسم ثابت وبرابراست بامقدارگرمایی که یک گرم جسم می گیرد تادمای آن افزایش یابد .

تعیین واکنش اسیدوباز موادلازم : اسید HCL ،‌ سود وسایل موردنیاز : بشرپلاستیکی ، دماسنج یاترمومتر شرح آزمایش : مقدار HCl 35cc دومولاربرمی داریم و 35cc سوددوملار .

( البته برای این کاربه سیستم کالری مترنیازداریم .

درضمن ظرف بایدبه گونه ای باشدکه گرماواردیاخارج نشودبرای این کارازبشرپلاستیکی باظرفیت 100 cc به بالا استفاده می کنیم ) .

دمای این دوماده را ( ابتدا HCl وسپس سود ) با دماسنج یاترمومتراندازه می گیریم .

دمای اسیدی معمولاً دمای اتاق است امادمای سودمعمولاً بیشتراست برای این کاردمای سودرابه دمای اتاق برسانیم آن راباکمک آب خنک کرده تابه دمای اتاق برسد .

( آن رازیرآب می گیریم ) .

سپس آزمایش می کنیم .

در این آزمایش باید دما را دقیقاً ثبت کنیم .

پس ازاین که دوماده همدماشوندآنهارابه هم اضافه می کنیم سپس دراولین لحظه دمارااندازه می گیریم وپس ازهر 5 ثانیه یک باردمارامی خوانیم وثبت می کنیم .

این کارراآنقدرادامه می دهیم تاجایی که دماثابت شودوسپس بااستفاده ازرابطه‌ گرمای واکنش رامحاسبه می کنیم .

اولین عدد توجه : ( اگرمیزان دماافزایش یابدواکنش گرمازااست واگرمیزان دماکاهش یابدواکنش گرماگیراست ) .

S 32 5 34 10 36 15 36.5 20 37 25 37 30 37 35 واکنش گرمازااست نتیجه گیری : منظورازگرمای واکنش مطالعه این موضوع درمحاسبه تغییرآنتاپی وگرمای حاصل ازانجام یک واکنش شیمیایی است .

اگراین واکنش حرارت جذب کند مثبت بوده وآن واکنش گرماگیراست وبرعکس اگرواکنش حرارت تولیدنماید آن واکنش راگرمازاگویند و منفی خواهدبود .

گرمای تشکیل یک ماده عبارت است از تغییرآنتاپی واکنش که طی آن یک مول ازماده موردنظردرحالت استانداردازعناصرتشکیل دهنده خودکه آنهانیزدرحالت استانداردهستندایجادگردد .

نمک هاازاثراسیدهاوبازهابرهم بدست می آیند وقتی یک اسیدقوی ویک بازقوی برهم اثرکنندچون هردوکاملاً تفکیک پذیرندنمک حاصل نیزبه طورکامل تفکیک می شود .

ازآنجاکه آب نیزبه مقدارجزئی تفکیک می شود ،‌نتیجه‌آزمایش واکنش بالاعملاً است .

پس ، ازاثریک اسیدقوی برروی یک بازقوی می بایست همین مقدارحرارت بدست آیدواین مقداردرمورداسیدهایی نظیر ،….

صادق است واگریک اسیدضعیف انتخاب گرددچون این اسیدبه مقدارکم قابل تفکیک است حرارت ناشی ازخنثی شدن آن کمترازمقدارداده شده بروی آب است .

ازآنجاکه یونیزاسیون اسید ویاباز باجذب یادفع حرارت توأم است معمولاً مقدارحرارت حاصل کمتریابیشترازمقداری است که هنگام تشکیل یک مول آب به دست می آید .

به این ترتیب مقدارحرارت برای عامل اول اسیدی از 11 kcal بیشترنمی شود .

آزمایش پنجم : تعیین جرم مولکولی : ( شناسائی یک ماده مجهول بااستفاده ازجرم مولکولی ) .

گازهای ایده آل : دررابطه باگازها دانشمندان (شارل گیلوماک وبویل ماریوت ) کارکرده اندکه درنتیجه به قانون عمومی گازهارسیده ایم .

قانون بویل ماریوت : که دررابطه‌بین جسم و فشاررابررسی می کند .

قانون شارل گیلوماک : طبق این قانون دردمای ثابت جسم