Zpátky na analytickou chemiiBack to analytical chemistrySpäť na analytickú chémiuChemieChemistryChémia

The content of this page is in Czech. So far, only the menus and navigation have been translated into English.Obsah tejto stránky je v češtine. Do slovenčiny sú zatiaľ preložené iba menu a navigácia.

Kolik modré skalice navážit na jodometrii mědi?

Úloha 7, nepřímé jodometrické stanovení Cu²⁺. Všechno stojí na dvou rovnicích, proto jsou hned tady. Klepni na kteroukoli látku a uvidíš, proč tam je.

Chemie stanovení

1
Uvolnění jódu: navážená modrá skalice zoxiduje jodid z KI (KI se přidává v nadbytku, v zadání není, protože ho nepočítáme).
2
Titrace: vyloučený jód ztitrujeme odměrným roztokem thiosíranu sodného z byrety.
2 CuSO₄·5H₂O uvolní 1 I₂ spotřebuje 2 Na₂S₂O₃ {nK} = {nS}

Jód je jen prostředník: kolik ho měď uvolní, tolik ho thiosíran spotřebuje. Dvojky se navzájem zkrátí: skalice a thiosíran sodný reagují v poměru 1 : 1.

Proč zrovna tyhle koeficienty? Bilance elektronů

Tady záměrně jen ionty, které si elektrony opravdu předávají. SO₄²⁻, K⁺, Na⁺ a krystalová voda se nemění.

2 × ( Cu²⁺ + I⁻ + e⁻ → CuI )
redukce: Cu +II → +I
2 I⁻ → I₂ + 2 e⁻
oxidace: I −I → 0
2 Cu²⁺ + 4 I⁻ → 2 CuI + I₂

Každý Cu²⁺ přijme jeden elektron. Každý S₂O₃²⁻ z Na₂S₂O₃ v reakci ② odevzdá taky jeden elektron (2 S₂O₃²⁻ → S₄O₆²⁻ + 2 e⁻). Jód jen elektrony přenese z thiosíranu na měď, proto 1 Cu²⁺ ≙ 1 S₂O₃²⁻.

Zadání

Kolik gramů pentahydrátu síranu měďnatého [M = 249,68 g/mol] je třeba navážit k jodometrickému stanovení, aby obsah Cu²⁺ [M = 63,546 g/mol] ve vzorku byl větší než 0,15 g a spotřeba OR thiosíranu sodného byla 30 ml.

CuSO₄ · 5 H₂O = modrá skalice. OR = odměrný roztok.
2

Zápis: co znám a co hledám

Značky, hodnoty a hned převod objemu na litry.

{VS}
požadovaná spotřeba thiosíranu
30 ml = 0,030 l
{cS}
koncentrace thiosíranu, v zadání chybí
0,1000 mol/l (předpoklad)
{MK}
molární hmotnost pentahydrátu, včetně vody
249,68 g/mol
{MCu}
molární hmotnost mědi
63,546 g/mol
{mCu}
obsah mědi v navážce
musí být > 0,15 g
{mK} = ?
navážka modré skalice
v gramech
Pozor na zadání: koncentrace thiosíranu v textu není. Ve stejné sadě (úloha 1 a 5) se používá 0,1 mol/l, proto počítáme s ní. Kdyby platila jiná, stačí ji dosadit do hotového vzorce, nebo ji posunout v laboratoři v kroku 6.

Vztahy, které budeme potřebovat

n = c · V
m = n · M
{nCu} = {nS} (z rovnic nahoře)
3

Dvě podmínky, jedna navážka

Zadání klade na navážku dva požadavky. Spočítáme, co z každého plyne, a uvidíme, který rozhoduje.

Podmínka A: víc než 0,15 g mědi

Dává jen dolní mez. V každém molu skalice je jeden mol Cu, takže měď tvoří

63,546249,68 = 25,45 % hmotnosti skalice.

Na 0,15 g mědi je tedy potřeba nejméně

{mK}min = 0,15 · 249,6863,546 = 0,589 g

Podmínka B: spotřeba přesně 30 ml

Dává konkrétní hodnotu. Spotřeba thiosíranu určuje, kolik mědi v baňce je, a tím i navážku. Odvodíme ji v kroku 4, vyjde

{mK} = 0,749 g

To je víc než 0,589 g, takže podmínka A je splněna automaticky.

Na ose navážky

0,589 gminimum
0,749 g30 ml
0
0,5 g
1 g
méně než 0,15 g Cu
podmínka A splněna

Proč autor vůbec dává dvě podmínky? Malá navážka znamená malou spotřebu a velkou relativní chybu odečtu z byrety. 30 ml je pohodlná spotřeba z 50ml byrety: dost na přesnost, ale byreta se nemusí doplňovat.

4

Odvození: vzorec jen z písmen

Jdeme pozpátku: od toho, co změříme (thiosíran), k tomu, co navážíme (skalice).

1

Z řetězce rovnic (1 : 1):

{nCu} = {nS}
2

Thiosíran přepíšeme jako c · V:

{nCu} = {cS} · {VS}
3

Jedna vzorcová jednotka CuSO₄ · 5 H₂O obsahuje jeden atom Cu, takže:

{nK} = {nCu}
4

Z látkového množství na hmotnost, m = n · M:

{mK} = {cS} · {VS} · {MK}
jednotky: [mol/l] · [l] · [g/mol] = [g] ✓
5

Kontrola podmínky A, stejný postup jen s molární hmotností mědi:

{mCu} = {cS} · {VS} · {MCu} > 0,15 g ?
Proč do M počítáme i 5 H₂O? Navažujeme sůl tak, jak je v lahvičce, tedy i s krystalovou vodou. Kdybychom vzali M(CuSO₄) = 159,61 g/mol, navážili bychom o 36 % víc mědi, než chceme.
5

Teprve teď čísla

Objem v litrech, koncentrace v mol/l, zaokrouhlit až na konci.

{mK} = 0,1000 · 0,030 · 249,68
Výsledek
m ≈ 0,75 g

Navážit je třeba 0,7490 g CuSO₄ · 5 H₂O. Obsahuje 0,1906 g Cu²⁺, tedy víc než požadovaných 0,15 g, a spotřebuje 30,00 ml thiosíranu o koncentraci 0,1 mol/l.

Ve sbírce u této úlohy výsledek uveden není. Pokud by ve vaší verzi měl thiosíran jinou koncentraci, výsledek se změní úměrně: např. pro 0,05 mol/l vyjde 0,3745 g, a to už podmínku A nesplní.
6

Laboratoř: co kdyby?

Posouvej spotřebu a koncentraci thiosíranu. Uvidíš, jakou navážku by to chtělo a jestli v ní bude dost mědi.

Měď v navážce vs. požadované minimum 0,15 g
n(CuSO₄·5H₂O) = n(Na₂S₂O₃)
m(Cu²⁺) v navážce
Navážka CuSO₄ · 5 H₂O
7

Postup v kostce

Čtyři kroky, které fungují na každé nepřímé jodometrické stanovení.

  1. 1

    Rovnice a řetězec

    Analyt uvolní jód, jód spotřebuje thiosíran. Vynásob poměry.

    2 CuSO₄·5H₂O → I₂ → 2 Na₂S₂O₃
  2. 2

    Poměr analyt : titrant

    Prostředník I₂ vypadne.

    {nK} = {nS}
  3. 3

    Vzorec z písmen

    Z c · V titrantu na hmotnost navážky.

    {mK} = {cS} · {VS} · {MK}
  4. 4

    Čísla a kontrola

    Dosaď, pak ověř všechny podmínky ze zadání.

    0,749 g; Cu 0,191 g ✓
8

Kontrolní otázky

Pět otázek na pochopení, ne na počítání.