PRIMER: Da li će doći do taloženja? - Analitička Hemijaanaliticka.tmf.bg.ac.rs/wp-content/uploads/2016/12/04-Gravimetrija... · Izračunati rastvorljivost taloga PbSO 4 u: a)

KVANTITATIVNA HEMIJSKA ANALIZA

GRAVIMETRIJA

(lat. quantitas=količina)

Principi, tehnika i osnovne operacije u gravimetriji. Taloženje. Proračuni u gravimetriji. Gravimetrijski faktor. Primeri konkretnih gravimetrijskih odreĎivanja. Metode razdvajanja (acetatna, oksalatna) i metode odreĎivanja.

Hemijska ravnoteža u homogenim i heterogenim sistemima. Proizvod rastvorljivosti. Rastvorljivost. Uticaji na rastvorljivost soli. • Uticaj zajedničkog jona • Uticaj jonske jačine rastvora: efekat soli • Uticaj stvaranja kompleksnih jona (amfoternost, minimum

rastvorljivosti) • Uticaj toplote i rastvarača. • Uticaj stvaranja novih analitičkih vrsta

RASTVORLJIVOST

Uticaj zajedničkog jona

RASTVORLJIVOST


• Izračunati rastvorljivost (u mol/dm3) olovo-fosfata: a) u

vodi, b) u rastvoru trinatrijumfosfata koncentracije

1,00 10-2 mol/dm3.

Podatak: K(Pb3(PO4)2)=1,5 10-32

RASTVORLJIVOST


RASTVORLJIVOST Uticaj drugih jona - Efekat soli

K(XY) = c(X+) f(X+) c(Y-) f(Y-);

Izračunati rastvorljivost taloga PbSO 4 u: a) vodi; b) rastvoru Na 2 SO 4 koncentracije 0,01 mol/dm 3

; c) rastvoru KNO 3 koncentracije 0,100 mol/dm . 3

Poda ci :

K (PbSO 4 )=1,8 10 - 8

f (Pb 2 + )= f (SO 4

2 - )= 0,33

a) U vodi:

PbSO4(s) ⇌ Pb2+(aq) + SO42-(aq)

K(PbSO4) = [Pb2+] [SO42-]; R = [Pb2+] = [SO4

2-];

R = = 1,34 10-4 mol/dm3

b) U rastvoru Na2SO4:


+ SO42- (aq)

Zajednički jon, SO42--jon smanjuje rastvorljivost taloga PbSO4.

[SO42-]ukupno = [SO4

2-]PbSO4 + [SO42-]Na2SO4; [SO4

2-]PbSO4 << [SO42-]Na2SO4 ; [Pb2+] = R

R = = 1,8 10-6 mol/dm3

Rastvorljivost je smanjena 70 puta.

c) U rastvoru KNO3:


+ K+(aq) + NO3-(aq)

K(PbSO4) = [Pb2+] [SO42-] f(Pb2+) f(SO4

2-)

R = = 4,1 10-4 mol/dm3

Rastvorljivost se povećala za oko 3 puta.

Rešenje:

2

8

24

4

100,1

108,1

][SO

)(PbSOK

)(PbSO4K

)(SO)(Pb

)(PbSO

-24

2

4

ff

K


GRAVIMETRIJA

(lat. quantitas=količina)

Principi, tehnika i osnovne operacije u gravimetriji.

Taloženje.

Proračuni u gravimetriji. Gravimetrijski faktor.

Primeri konkretnih gravimetrijskih odreĎivanja.

Metode razdvajanja (acetatna, oksalatna) i metode odreĎivanja.

Hemijska ravnoteža u homogenim i heterogenim sistemima.

Proizvod rastvorljivosti.

Rastvorljivost.

Uticaji na rastvorljivost soli.

• Uticaj zajedničkog jona

• Uticaj jonske jačine rastvora: efekat soli

• Uticaj stvaranja kompleksnih jona (amfoternost, minimum rastvorljivosti)

• Uticaj toplote i rastvarača.

• Uticaj stvaranja novih analitičkih vrsta

RASTVORLJIVOST: uticaj kiselosti

Kiselost rastvora utiče na rastvorljivost taloga. Taj uticaj je različit i zavisi od prirode

taloga. Direktan i najveći uticaj kiselosti ogleda se kod teško rastvorljivih hidroksida.

Ravnotežni odnos H3O+ i OH--jona direktno utiče na taloženje, stabilnost i rastvaranje

hidroksida jer su OH--joni integralni deo taloga.

Složeniji, indirektni uticaj kiselosti se ispoljava kod taloga koji sadrže konjugovane baze

slabih i vrlo slabih kiselina. Anjonska komponenta tih taloga potiče od slabih kiselina.

Anjonska komponenta ovih teško rastvorljivih jedinjenja reaguje sa H3O+-jonima

stvarajući nove jone i molekule. Karakteristični primeri su teško rastvorljivi:

• Sulfidi (S2-, HS-, H2S);

• Oksalati (C2O42-, HC2O4

-, H2C2O4) ;

• Karbonati (CO32-, HCO3

-, H2CO3) ;

• Fosfati (PO43-, HPO4

2-, H2PO4-, H3PO4) ;

• Arsenati (AsO43-, HAsO4

2-, H2AsO4-, H3AsO4) i drugi.

Sporedne reakcije stvaranja novih analitičkih vrsta, jona i molekula, su takođe, ravnotežne

reakcije i u skladu sa zakonom o dejstvu masa utiču na povećanu rastvarljivost taloga.

Uticaj je veći ukoliko je veći proizvod rastvorljivosti taloga i manja konstanta disocijacije

slabe kiseline koja nastaje. Uticaj može da bude tako veliki da dolazi do potpunog

rastvaranja taloga.


Najmanji, zanemarljiv uticaj kiselost ima na taloge koji nemaju

ni bazna ni kisela svojstva. Anjonska komponenta tih taloga

potiče od jakih kiselina. Karakteristični primeri:

• hloridi (AgCl, Hg2Cl2, PbCl2, CuCl, SbOCl, BiOCl);

• bromidi (AgBr, Hg2Br2, PbBr2, CuBr);

• jodidi (AgI, Hg2I2, HgI2, PbI2, Cu2I2);

• sulfati (Hg2SO4, PbSO4, SrSO4, BaSO4) i drugi.


Izračunati rastvorljivost CaC2O4: a) u vodi, zanemarivanjem

uticaja hidrolize b) u vodenom rastvoru, pH=4,00 i c) u rastvoru u

kome je pH=4,0 i koncentracija oksalat-jona u višku od 1,0 10-2

mol/dm3, d) kolika je koncentracija H3O+-jona potrebna da bi se

potpuno rastvorio 0,001 mol CaC2O4 u 1 dm3 rastvora?

Podaci: K(CaC2O4)=2,3 10-9; K1(H2C2O4)=5,9 10-2; K2(HC2O4-)=6,4 10-5


a) CaC2O4 (s) Ca2+(aq) + C2O42- (aq)

K , CaC O [Ca ] [C O ] 2 4

2 2 4

2 9 2 3 10

35OCaC

242

2 dm/mol101,5];OC[]Ca[42

KRR

4,8 10-5 mol/dm3

b) CaC2O4 (s) Ca2+ (aq) + C2O42- (aq)

+ H3O+ (aq) HC2O4

- (aq) + H2O (l)

+ H3O+ (aq) H2C2O4 (aq) + H2O (l)

Rastvorljivost soli u ovom slučaju jednaka je analitičkoj koncentraciji svih oksalatnih

vrsta, COksalata , ili koncentraciji Ca2+-jona.

R = COksalata = [Ca2+]

COksalata = [H2C2O4] + [HC2O4-] + [C2O4

2-]

Udeo koncentracije C2O42--jona u ukupnoj analitičkoj koncentraciji oksalatnih vrsta

može se izračunati kao: (C2O42-) =

Oksalata

242 ]OC[

C;

a koncentracija C2O42--jona: [C2O4

2-] = (C2O42-) COksalata.

Iz proizvoda rastvorljivosti sledi:

K(CaC2O4) = [Ca2+] [C2O42-] = [Ca2+] (C2O4

2-) COksalata = (C2O42-)R2


]OC[]OHC[]OCH[

]OC[α

24242422

242

OC 242

21132

3

21

OC]OH[]OH[

α 242 KKK

KK

0,39106,4105,9105,910)(10

106,4105,9522424

52

OC 242

359

OC

OCaCdm/mol107,7

0,39

102,3

242

42K

R

b) CaC2O4 (s) Ca2+ (aq) + C2O42- (aq)

+ H3O+ (aq) HC2O4

- (aq) + H2O (l)

+ H3O+ (aq) H2C2O4 (aq) + H2O (l)


c) U ovom slučaju mora se uvažiti i uticaj kiselosti i uticaj zajedničkog, oksalat-jona.

Rastvorljivost, R, se može izračunati samo preko koncentracije Ca2+-jona.

ox2 ]Ca[ cR

Proizvod rastvorljivosti taloga dat je izrazom:

oxOC

2242

2

4O

2CaC 2

42

α]Ca[]OC[]Ca[ cK oxOC 242

cR

37

2

9

oxOC

OCaCdm/mol105,9

101,00,39

102,3

c242

42K

R


e) Potpuno rastvaranje može se prikazati jednačinom:

CaC2O4 (s) + 2H3O+(aq) = Ca2+ (aq) + H2C2O4 (aq) + 2H2O(l)

Konstanta ravnoteže ove reakcije, Kr, može se izračunati:

6

9

)O2(HC)OC1(H

OCaC

242

23

422242

2

23

4222

r103,8

102,3

]O[C]O[H

]OC[H]O[C][Ca

]O[H

]OC[H][Ca

42422

42

KK

KK

Kr = 6,1 10-4

.mol/dm 0,040106,1

101,00101,00]O[H ;106,1

]O[H

]OC[H][Ca 3

4

33

34

23

4222

d)

Rastvorljivost

Uticaj na anjon (uticaj kiselosti)

Uticaj zajedničkog jona, Efekat soli

Izračunati rastvorljivost taloga Ag2CO3 u:

a) vodi;

b) rastvoru u kome je vrednost pH=4,00;

c) rastvoru u kome je vrednost pH=4,00; koncentracija

KNO3 0,100 mol/dm3, a višak karbonatnih jona:

c(Na2CO3) = 0,0100 mol/dm3;

d) Izračunati pH u zasićenom rastvoru Ag2CO3 u vodi;

e) Izračunati koncentraciju H3O+ jona u rastvoru

neophodnu za potpuno rastvaranje 0,01 mol taloga

Ag2CO3 u 1,000 dm3.

Izvesti izraz za izračunavanje udela koncentracije CO32-

-jona, (CO32-

), u rastvoru H2CO3 u

kome je od uticaja kiselost rastvora.

Podaci: K1(H2CO3)= 4,4 10-7

; K2(HCO3-)=4,8 10

-11

Rešenje:

U vodenom rastvoru H2CO3 dolazi do sukcesivnih ravnotežnih reakcija:

H2CO3(aq) + H2O ⇌ H3O+(aq) + HCO3

-(aq)

+ H2O(aq) ⇌ H3O+(aq) + CO3

2-(aq)

Analitička koncentracija, CKarbonata, može se izraziti kao zbir svih oblika ugljene kiseline, u

molekulsko i jonskom obliku:

CKarbonata= [H2CO3] + [HCO3-] + [CO3

2-]

Udeo CO32-

-jona, (CO32-

) ili 2, se može izračunati kao:

(CO32-

) = Karbonata

2

3 ]CO[

C

Koncentracije pojedinih oblika ugljene kiseline mogu se izračunati ako se izraze preko

poznatih konstanti disocijacije, K1 i K2, a u funkciji koncentracije H3O+-jona.

H2CO3(aq) + H2O ⇄ H3O+(aq) + HCO3

-(aq) K1= K1(H2CO3) = ]COH[

]HCO][OH[

32

33

HCO3-(aq) + H2O ⇄ H3O

+(aq) + CO32-(aq) K2 = K2HCO3

-) = ]HCO[

]CO][OH[

3

233

Budući da se traži (CO32-

), koncentracije svih drugih oblika treba izraziti preko

koncentracije upravo ovih CO32-

-jona.

Iz vrednosti konstante, K2 =]HCO[

]CO][OH[

3

233 sledi: [HCO3

-] =

2

233 ]CO][OH[

K.

Iz vrednosti konstante, K1=]COH[

]HCO][OH[

32

33 sledi: [H2CO3] =1

33 ]HCO][OH[

K,

odnosno zamenom za [HCO3-] iz prethodne jednačine sledi: [H2CO3]=

11

23

23 ]CO[]OH[

KK.

Zamenom ovih vrednosti u izraz za analitičku koncentraciju, CKarbonata, koja predstavlja

zbir svih oblika, svih vrsta ugljene kiseline u vodenom rastvoru dobija se:

CKarbonata = [CO32-] + [HCO3

-] + [H2CO3]

CKarbonata = [CO32-] +

1

2

33 ]][COO[H

K+

11

23

23 ]CO[]OH[

KK

CKarbonata = [CO32-] {1 +

1

3 ]OH[

K +

21

23 ]OH[

KK}

2 = (CO32-) =

Karbonata

2

3 ]CO[

C=

21312

3

21

]OH[]OH[ KKK

KK

2 = (CO32-

) =Karbonata

2

3 ]CO[

C=

21312

3

21

]OH[]OH[ KKK

KK

o = (H2CO3) =[H ]

[H ] [H ]

+

+ +

2

2

1 1 2K K K

1 = 1(HCO3-) =

K

K K K

1

2

1 1 2

[H ]

[H ] [H ]

+

+ +

0 2 4 6 8 10 12 140,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

pH=pK2=10,32pH=pK

1=6,35

0

CO3

2-HCO

3

-H

2CO

3

i

pH


GRAVIMETRIJA (lat. quantitas=količina)

Principi, tehnika i osnovne operacije u gravimetriji. Taloženje. Proračuni u gravimetriji. Gravimetrijski faktor. Primeri konkretnih gravimetrijskih odreĎivanja. Metode razdvajanja (acetatna, oksalatna) i metode odreĎivanja.

Hemijska ravnoteža u homogenim i heterogenim sistemima. Proizvod rastvorljivosti. Rastvorljivost. Uticaji na rastvorljivost soli. • Uticaj zajedničkog jona • Uticaj jonske jačine rastvora: efekat soli • Uticaj stvaranja kompleksnih jona (amfoternost, minimum

rastvorljivosti) • Uticaj toplote i rastvarača. • Uticaj stvaranja novih analitičkih vrsta (Zbirka: 83-98)

Rastvorljivost



I. Izračunati rastvorljivost soli Ag2CO3 u:

a) vodi,

b) rastvoru u kome je pH=4,00; (UTICAJ KISELOSTI)

c) rastvoru u kome je pH=4,00; koncentracija KNO3 0,100 mol/dm3; a višak

karbonatnih jona, CKARBONATA=0,0100 mol/dm3;

(UTICAJ KISELOSTI; EFEKAT SOLI; UTICAJ ZAJEDNIČKOG JONA)

II. Izračunati pH vrednost u zasićenom rastvoru Ag2CO3.

III. Izračunati koncentraciju H+-jona koja je neophodna za potpuno rastvaranje

0,01 mol taloga Ag2CO3 koji se nalazi u zapremini od 1,00 dm3.

Podaci: K(Ag2CO3)=8,1 10-12

; K1(H2CO3)=4,4 10-7

; K2(HCO3-)=4,8 10

-11

Rastvorljivost



Izračunati rastvorljivost taloga Ag2CO3 u:

a) vodi;

b) rastvoru u kome je vrednost pH=4,00;

c) rastvoru u kome je vrednost pH=4,00; koncentracija

KNO3 0,100 mol/dm3, a višak karbonatnih jona:

c(Na2CO3) = 0,0100 mol/dm3;

d) Izračunati pH u zasićenom rastvoru Ag2CO3 u vodi;

e) Izračunati koncentraciju H3O+ jona u rastvoru

neophodnu za potpuno rastvaranje 0,01 mol taloga

Ag2CO3 u 1,000 dm3.

R=1,3·10-4 mol/dm3

C=3,2·10-6 mol/dm3, pH=5,50

R=0,10 mol/dm3

R=0,72 mol/dm3

pH=10,16

a)

REŠENJE

b) pH 4,00

2-

3CO

1 2

23 1 3 1 2H O H O

K K

+ K K K

-7 -11

2-4 -7 -4 -7 -11

4,4 10 4,8 10

1,0 10 4,4 10 1,0 10 4,4 10 4,8 10

2,1 10-9

R 2 3

23

Ag CO3

CO4

K

12

3-9

8,0 10

4 2,1 10 9,84 10

-2 mol/dm

3

d)

REŠENJE

e)

21

COAg

2

3

2

3

32

2

3

2

2

3

32

2

r32

][CO]O[H

]CO[H][CO][Ag

]O[H

]CO[H][Ag

KK

KK

Ag2CO3 (s) + 2H3O+(aq) = 2Ag+ (aq) + H2CO3 (aq) + 2H2O(l)

36-22

3 mol/dm 103,2101,00101,00

]O[H Kr

pH=5,5

REŠENJE

Documents

PRIMER: Da li će doći do taloženja? - Analitička Hemijaanaliticka.tmf.bg.ac.rs/wp-content/uploads/2016/12/04-Gravimetrija... · Izračunati rastvorljivost taloga PbSO 4 u: a)