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
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.
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⁻.
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.
Zápis: co znám a co hledám
Značky, hodnoty a hned převod objemu na litry.
Vztahy, které budeme potřebovat
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
Na 0,15 g mědi je tedy potřeba nejméně
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
To je víc než 0,589 g, takže podmínka A je splněna automaticky.
Na ose navážky
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.
Odvození: vzorec jen z písmen
Jdeme pozpátku: od toho, co změříme (thiosíran), k tomu, co navážíme (skalice).
Z řetězce rovnic (1 : 1):
Thiosíran přepíšeme jako c · V:
Jedna vzorcová jednotka CuSO₄ · 5 H₂O obsahuje jeden atom Cu, takže:
Z látkového množství na hmotnost, m = n · M:
Kontrola podmínky A, stejný postup jen s molární hmotností mědi:
Teprve teď čísla
Objem v litrech, koncentrace v mol/l, zaokrouhlit až na konci.
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.
Laboratoř: co kdyby?
Posouvej spotřebu a koncentraci thiosíranu. Uvidíš, jakou navážku by to chtělo a jestli v ní bude dost mědi.
Postup v kostce
Čtyři kroky, které fungují na každé nepřímé jodometrické stanovení.
-
1
Rovnice a řetězec
Analyt uvolní jód, jód spotřebuje thiosíran. Vynásob poměry.
2 CuSO₄·5H₂O → I₂ → 2 Na₂S₂O₃ -
2
Poměr analyt : titrant
Prostředník I₂ vypadne.
{nK} = {nS} -
3
Vzorec z písmen
Z c · V titrantu na hmotnost navážky.
{mK} = {cS} · {VS} · {MK} -
4
Čísla a kontrola
Dosaď, pak ověř všechny podmínky ze zadání.
0,749 g; Cu 0,191 g ✓
Kontrolní otázky
Pět otázek na pochopení, ne na počítání.