NOPEITA KONTEKSTUAALISIA TITRAUKSIA versio 2 Jaakko Lohenoja 2009 Alkusanat
Tähän tekstiin on koottu sellaisia titrauksia, joita on helppoa ja nopeaa toteuttaa kemian opetuksen yhteydessä. Useimmissa titrauksissa tutkittavana näytteenä on jokin arkipäivän tuote. Titraustyyppejä luokitellaan olevan neljän: 1) happo emästitraus 2) kompleksometrinen titraus 3) hapetus pelkistystitraus 4) saostustitraus Tässä testissä on työohjeet kymmenelle titraukselle, jotka on luokiteltu titraustyyppien mukaan seuraavasti: Happo emästitrauksia: Väkiviinaetikan etikkahappopitoisuus Sitruunatiivisteen happopitoisuus Närästyslääkkeen neutralointikapasiteetti Kompleksometrisiä titrauksia: Kivennäisveden magnesiumpitoisuus Magnesiumsulfaatin kideveden määrä Hapetus pelkistystitrauksia: Vetyperoksidivalmisteen pitoisuus Rauta(II) suolan rautapitoisuus Saostustitrauksia: Kivennäisveden kloridipitoisuus Maustesuolan kloridipitoisuus Lihaliemikuution suolapitoisuus Työohjeet löytyvät edellä mainitussa järjestyksessä. Seuraavalla sivulla on titrauksissa käytettävien liuosten valmistusohjeet sekä titrauksissa käytettävien tuotteiden tiedot. Tulosten käsittelyyn tehdyt kaavat on suunnattu lukiolaisille. Kukin työohje kannattaa tulostaa kaksipuolisena niin, että suorituksen kuvaus on yhdellä puolella ja tulosten käsittely toisella puolella, jos oppilaat osaavat tulosten käsittelyä tulkita. Tämän tekstin viimeisellä sivulla on lausekkeet, joiden avulla tuloksen voi laskea ilman stoikiometrisiä laskuja. Jos tiedetään etteivät oppilaat osaa laskea titrauksen tulosta, kannattaa oppilaille antaa tehtäväksi laskea tulos lausekkeen avulla. Tällöin työohje kannattaa tulostaa yksipuolisena ilman tulosten käsittelyyn liittyviä kaavoja. Ohje tämän tekstin tulostamiseen: Tulosta etusivu erikseen (yksipuolisena) ja seuraavat sivut (s. 2 24) kaksipuolisina. Tällöin yksi työohje on yhdellä paperilla. Viimeinen sivu tulee olemaan yksipuolinen. Liuosten valmistusohjeet 1 M NaOH: 8 g NaOH laimennetaan 200 millilitraksi. 1 M HCl: 43 ml väkevää suolahappoa laimennetaan 500 millilitraksi. Ammoniakkipuskuriliuos (kompleksometrisiin titrauksiin): 7,5 g NH4Cl liuotetaan 75 millilitraan väkevää ammoniakkia. Lisätään Eriochrome Black T indikaattoria ja laimennetaan 500 millilitraksi. 0,050 M EDTA: 3,772 g EDTA:ta (M = 372,24 g/mol) laimennetaan 200 millilitraksi.
0,050 M KMnO4: 1,580 g KMnO4 laimennetaan 200 millilitraksi. 0,1 M AgNO3: 3,398 g AgNO3 laimennetaan 200 millilitraksi. 1 % K2CrO4: 2 g K2CrO4 laimennetaan 200 millilitraksi. Titrauksissa käytettävät tuotteet Rajamäen väkiviinaetikka (10 %) Sicilia sitruunatiiviste (keltainen, sitruunan muotoinen pullo, jossa V = 115 ml) Rennie närästyslääke (punainen pakkaus, ilmoitettu neutraloivan 16 mmol / tabletti) Rainbow kivennäisvesi (kevyesti hiilihapotettu, Mg 10 mg / 100 ml) Apteekin vetyperoksidipullo (3 %, 100 ml tai 200 ml) Pirkka maustesuola Pirkka lihaliemikuutio VÄKIVIINAETIKAN ETIKKAHAPPOPITOISUUS Työskentelet Rajamäen tehtailla laadunvalvontalaboratoriossa. Tuotantolinjalta on juuri valmistunut erä elintarvike etikkaa. Tehtäväsi on selvittää, onko erän etikkahappopitoisuus kohdallaan. Mitä teet: a) syötät etikkaa työkaverillesi ja päättelet etikan laadun hänen ilmeestään b) selvität kemiallisin mittauksin etikkaerän etikkahappopitoisuuden? Suoritus 1. Pipetoi dekantterilasiin väkiviinaetikkaa 5 ml. Lisää n. 50 ml vettä.
2. Lisää dekantterilasiin fenoliftaleiiniliuosta. 3. Lisää dekantteriin magneettisauva, laita sekoitus päälle ja titraa 1,0 mol/l natriumhydroksidiliuoksella (NaOH). Ekvivalenttipisteessä liuos muuttuu värittömästä punaiseksi. Teoria Natriumhydroksidi neutraloi etikkahapon: CH3COOH (aq) + NaOH (aq) CH3COONa (aq) + H2O Kun ekvivalenttipiste on saavutettu, liuos muuttuu emäksiseksi ja fenoliftaleiini värjää liuoksen punaiseksi. Titrauksen tulos Ekvivalenttikohdassa natriumhydroksidiliuoksen kulutus = ml Tuloksen laskeminen Lasketaan ensin etikkahappoliuoksen konsentraatio ja sen jälkeen sen massaprosentti. Reaktioyhtälöstä nähdään, että stoikiometria on muotoa n(ch3cooh) = n(naoh) Kaavalla n = cv saadaan yhtälö muotoon c(ch3cooh). V(CH3COOH) = c(naoh). V(NaOH) Kun yhtälö jaetaan puolittain etikkahapon tilavuudella, saadaan yhtälö muotoon c(ch3cooh) = c(naoh). V(NaOH) / V(CH3COOH) Etikkahapon konsentraatio on c(ch3cooh) = c(naoh). V(NaOH) / V(CH3COOH) = 1,0 mol/l. ml / 5 ml = mol/l
Etikkahapon pitoisuuden (g/l) voi laskea kaavalla pitoisuus = c. M Eli lasketaan etikkahapon pitoisuus väkiviinaetikassa: pitoisuus = c. M = mol/l. 60,052 g/mol = g/l Arvioidaan, että väkiviinaetikan tiheys on 1,0 kg/l. Pitoisuuden voi tällöin ilmoittaa massaprosentteina (%m). Esimerkiksi jos etikkahapon pitoisuus olisi 91 g/l, olisi etikkahapon massaprosentti 9,1 %. Etkkahapon massaprosentti: %m(ch3cooh) = % SITRUUNATIIVISTEEN HAPPOPITOISUUS Työskentelet mehutehtaalla. Tuotantolinjalta on juuri valmistunut erä sitruunatiivistettä ja tehtäväsi on selvittää, onko valmiissa tuotteessa sopiva määrä sitruunahappoa. Mitä teet: a) ruiskutat sitruunamehutiivistettä marmoriveistokseen ja katsot liukeneeko se b) selvität kemiallisin mittauksin sitruunatiivisteen happopitoisuuden? Suoritus 1. Pipetoi 100 millilitran dekantterilasiin 10 millilitraa sitruunatiivistettä. 2. Laimenna liuos n. 50 millilitraksi. 3. Lisää dekantterilasiin fenoliftaleiiniliuosta. 4. Lisää dekantteriin magneettisauva, laita sekoitus päälle ja titraa 1,0 mol/l natriumhydroksidiliuoksella (NaOH). Teoria Natriumhydroksidi neutraloi triproottisen (kolmen arvoisen) sitruunahapon: C6H8O7 (aq) + 3 NaOH (aq) C6H5O7Na3 (aq) + 3 H2O Kun ekvivalenttipiste on saavutettu, liuos muuttuu emäksiseksi ja fenoliftaleiini värjää liuoksen punaiseksi.
Titrauksen tulos Ekvivalenttikohdassa natriumhydroksidiliuoksen kulutus = ml Tuloksen laskeminen Lasketaan ensin sitruunahapon konsentraatio ja sen jälkeen sen massaprosentti. Reaktioyhtälöstä nähdään, että stoikiometria on muotoa 3 n(c6h8o7) = n(naoh) Kaavalla n = cv saadaan yhtälö muotoon 3 c(c6h8o7). V(C6H8O7) = c(naoh). V(NaOH) Kun yhtälö jaetaan puolittain näytteen tilavuudella ja luvulla 3, saadaan yhtälö muotoon c(c6h8o7) = c(naoh). V(NaOH) / 3 V(C6H8O7) Sitruunahapon konsentraatio on c(c6h8o7) = c(naoh). V(NaOH) / [3. V(CH3COOH)] = 1,0 mol/l. ml / (3. 10 ml) = mol/l Sitruunahapon pitoisuuden (g/l) voi laskea kaavalla pitoisuus = c. M Eli lasketaan sitruunahapon pitoisuus sitruunatiivisteessä: pitoisuus = c. M = mol/l. 192,124 g/mol = g/l Arvioidaan, että sitruunatiivisteen tiheys on 1,0 kg/l. Pitoisuuden voi tällöin ilmoittaa massaprosentteina (%m). Esimerkiksi jos sitruunahapon pitoisuus olisi 34 g/l, olisi sitruunahapon massaprosentti 3,4 %. Sitruunahapon massaprosentti: %m(c6h8o7) = %
NÄRÄSTYSLÄÄKKEEN NEUTRALOINTIKAPASITEETTI Työskentelet närästyslääkkeitä valmistavalla lääketehtaalla. Tehtäväsi on selvittää, toimivatko juuri tuontantolinjalta valmistuneet närästyslääkkeet. Mitä teet: a) juot 20 kuppia kahvia ja kokeilet, auttaako tablettien syönti b) selvität kemiallisin mittauksin, kuinka paljon happoa närästyslääketabletti neutraloi? Suoritus 1. Laita närästyslääketabletti dekantterilasiin. Pipetoi perään 25 ml 1,0 mol/l suolahappoa (HCl). 2. Lisää dekantteriin fenoliftaleiiniliuosta. 3. Lisää dekantteriin magneettisauva, laita sekoitus päälle ja titraa 1,0 mol/l natriumhydroksidiliuoksella (NaOH). Ekvivalenttipisteessä liuos muuttuu värittömästä punaiseksi. Teoria Närästyslääkkeet sisältävät pääasiassa karbonaattisuoloja, esimerkkinä magnesiumkarbonaatti (MgCO3). Närästyslääkkeiden tehtävänä on neutraloida vatsahappoa (~ 0,1 mol/l HCl). Reaktioyhtälö on seuraava: MgCO3 (s) + 2 HCl (aq) MgCl2 (aq) + CO2 (g) + H2O Tässä titrauksessa happoa laitetaan enemmän kuin mitä närästyslääketabletti neutraloi. Happoa laitetaan yhteensä n(hcl) = cv = 1,0 mol/l. 25 ml = 25 mmol Happoa jää närästyslääkkeen jäljiltä jonkin verran. Titrauksessa selvitetään, kuinka paljon happoa on jäljellä. Titrauksessa natriumhydroksidi neutraloi suolahapon: HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H2O Kun ekvivalenttipiste on saavutettu, liuos muuttuu emäksiseksi ja fenoliftaleiini värjää liuoksen punaiseksi.
Tuloksen laskeminen Ekvivalenttikohdassa natriumhydroksidiliuoksen kulutus = ml Reaktioyhtälöstä nähdään, että stoikiometria on muotoa n(hcl)jäljellä = n(naoh) Kaavalla n = cv saadaan yhtälö muotoon n(hcl)jäljellä = c(naoh). V(NaOH) Lasketaan jäljelle jääneen suolahapon ainemäärä: n(hcl)jäljellä = c(naoh). V(NaOH) = 1,0 mol/l. ml = mmol Lasketaan lopuksi, että kuinka suuren ainemäärä suolahappoa yksi tabletti neutraloi: 25 mmol mmol = mmol Ilmoita tulos millimoolien tarkkuudella. KIVENNÄISVEDEN MAGNESIUMPITOISUUS Työskentelet virvoitusjuomatehtaalla. Tuotantolinjalta on valmistunut erä kivenäisvesivalmistetta ja tehtäväsi olisi selvittää, onko kivennäisveteen lisätty oikea määrä magnesiumsuolaa.
Mitä teet: a) juot 10 pulloa kivennäisvettä ja katsot, alkaako kynsiesi rakenne vahvistua b) selvität kemiallisin mittauksin kivennäisveden magnesiumpitoisuuden? Suoritus 1. Mittaa mittalasilla 100 ml kivennäisvettä ja kaada dekantterilasiin. 2. Pipetoi dekantterilasiin 10 ml ammoniakkipuskuriliuosta (ph = 10), johon on lisätty Eriochrome Black T indikaattoria. 3. Lisää dekantteriin magneettisauva, laita sekoitus päälle ja titraa 0,050 mol/l EDTAliuoksella. Ekvivalenttipisteessä liuos muuttuu punaisesta siniseksi tai vihreäksi. Teoria Eriochrome Black T indikaattori (EBT) muodostaa magnesiumionin kanssa punaisen yhdisteen: Mg 2+ + EBT Mg(EBT) Kun liuokseen lisätään EDTA liuosta (etyleenidiamiinitetraetikkahappo), muodostuu magnesiumionin ja EDTA:n välistä väritöntä yhdistettä: Mg(EBT) + EDTA EBT + Mg(EDTA) Eriochrome Black T indikaattori (EBT) on itse väriltään sininen. Kun kaikki magnesiumionit on siirtyneet EDTA yhdisteeksi, liuos muuttuu punaisesta siniseksi tai vihreäksi. Titrauksen tulos Ekvivalenttikohdassa EDTA liuoksen kulutus = ml Tuloksen laskeminen Reaktioyhtälöstä nähdään, että stoikiometria on muotoa n(mg 2+ ) = n(edta)
Toisaalta tiedetään, että seuraavat yhtälöt pitävät paikkansa: n(mg 2+ ) = m(mg 2+ ) / M(Mg 2+ ) n(edta) = c(edta). V(EDTA) Sijoitetaan ne aikaisempaan yhtälöön, jolloin saadaan: m(mg 2+ ) / M(Mg 2+ ) = c(edta). V(EDTA) Kun yhtälö kerrotaan puolittain magnesiumionin moolimassalla, saadaan magnesiumionien massaksi m(mg 2+ ) = c(edta). V(EDTA). M(Mg 2+ ) Magnesiumionein massa, minkä 100 ml kivennäisvettä sisältää, on tällöin: m(mg 2+ ) = c(edta). V(EDTA). M(Mg 2+ ) = 0,050 mol/l. ml. 24,31 g/mol = mg Kirjoita tulos yhden desimaalin tarkkuudella. MAGNESIUMSULFAATIN KIDEVEDEN MÄÄRÄ Työskentelet lääketehtaan tuotekehitysosastolla. Tarvitset orgaanista synteesiä varten kidevedetöntä magnesiumsulfaattia. Saatavilla olisi muutaman vuoden vanhaa MgSO4 jauhetta, jonka kerrotaan olevan kidevedetöntä ja päätät selvittää, onko jauhe kelvollista. Mitä teet: a) sytytät sanomalehden palamaan ja yrität sammuttaa sitä tutkittavalla MgSO4 jauheella b) selvität kemiallisin mittauksin jauheen sisältämän kideveden määrän? Suoritus 1. Punnitse 100 millilitran dekantterilasiin n. 50 mg tutkittavaa MgSO4 jauhetta, kirjaa tarkka punnitustulos ylös ja laimenna liuos n. 50 millilitraksi. 2. Pipetoi dekantterilasiin 10 ml ammoniakkipuskuriliuosta (ph = 10), johon on lisätty Eriochrome Black T indikaattoria.
3. Lisää dekantteriin magneettisauva, laita sekoitus päälle ja titraa 0,050 mol/l EDTAliuoksella. Ekvivalenttipisteessä liuos muuttuu punaisesta siniseksi tai vihreäksi. Teoria Eriochrome Black T indikaattori (EBT) muodostaa magnesiumionin kanssa punaisen yhdisteen: Mg 2+ + EBT Mg(EBT) Kun liuokseen lisätään EDTA liuosta (etyleenidiamiinitetraetikkahappo), muodostuu magnesiumionin ja EDTA:n välistä väritöntä yhdistettä: Mg(EBT) + EDTA EBT + Mg(EDTA) Eriochrome Black T indikaattori (EBT) on itse väriltään sininen. Kun kaikki magnesiumionit on siirtyneet EDTA yhdisteeksi, liuos muuttuu punaisesta siniseksi tai vihreäksi. Titrauksen tulos Ekvivalenttikohdassa EDTA liuoksen kulutus = ml Tuloksen laskeminen Reaktioyhtälöstä nähdään, että stoikiometria on muotoa n(mg 2+ ) = n(edta) Toisaalta tiedetään, että seuraavat yhtälöt pitävät paikkansa: n(mg 2+ ) = m(mg 2+ ) / M(Mg 2+ ) n(edta) = c(edta). V(EDTA) Sijoitetaan ne aikaisempaan yhtälöön, jolloin saadaan: m(mg 2+ ) / M(Mg 2+ ) = c(edta). V(EDTA) Kun yhtälö kerrotaan puolittain magnesiumionin moolimassalla, saadaan magnesiumionien massaksi m(mg 2+ ) = c(edta). V(EDTA). M(Mg 2+ ) Magnesiumionein massa, minkä punnittu MgSO4 jauhe sisältää, on tällöin: m(mg 2+ ) = c(edta). V(EDTA). M(Mg 2+ ) =
0,050 mol/l. ml. 24,31 g/mol = mg Jauheen magnesiumipitoisuus on tällöin %m(mg) = 100 %. m(mg 2+ ) / m(näyte) = 100 %. mg / mg = % Kidevedettömän magnesiumsulfaatin magnesiumpitoisuus on 20 %. Arvioi sisältääkö tutkittu jauhe merkittävästi kidevettä. VETYPEROKSIDIVALMISTEEN PITOISUUS Työskentelet lääketehtaan laadunvalvontaosastolla. Tuotantolinjalta on juuri valmistunut erä apteekeissa myytävää vetyperoksidivalmistetta ja tehtäväsi on selvittää, onko tuotteessa oikea pitoisuus. Mitä teet: a) laitat vetyperoksidivalmistetta työkaverisi hiuksiin ja katsot, muuttuvatko hiukset vaaleiksi b) selvität kemiallisin mittauksin vetyperoksidivalmisteen pitoisuuden? Suoritus 1. Punnitse 100 millilitran dekantterilasiin n. 1 g tutkittavaa vetyperoksidivalmistetta, kirjaa tarkka punnitustulos ylös. 2. Lisää dekantteriin 50 millilitraa 1 M suolahappoa (HCl). 3. Lisää dekantteriin magneettisauva, laita sekoitus päälle ja titraa 0,050 mol/l kaliumpermanganaattiliuoksella (KMnO4). Ekvivalenttipisteessä liuos muuttuu violetiksi. Teoria Kaliumpermanganaatti hapettaa vetyperoksidin happamassa liuoksessa: 5 H2O2 + 2 MnO4 + 6 H + 5 O2 + 2 Mn 2+ + 8 H2O Kaliumpermanganaattiliuos on violetin väristä. Kun kaikki vetyperoksidimolekyylit ovat hapettuneet ja kaliumpermanganaattia lisätään vielä hieman, värjääntyy titrattava liuos violetiksi.
Titrauksen tulos Ekvivalenttikohdassa kaliumpermanganaattiliuoksen kulutus = ml Tuloksen laskeminen Reaktioyhtälöstä nähdään, että stoikiometria on muotoa 2 n(h2o2) = 5 n(kmno4) Toisaalta tiedetään, että seuraavat yhtälöt pitävät paikkansa: n(h2o2) = m(h2o2) / M(H2O2) n(kmno4) = c(kmno4). V(KMnO4) Sijoitetaan ne aikaisempaan yhtälöön, jolloin saadaan: 2 m(h2o2) / M(H2O2) = 5 c(kmno4). V(KMnO4) Kun yhtälö kerrotaan puolittain vetyperoksidin moolimassalla ja jaetaan luvulla 2, saadaan vetyperoksidin massaksi m(h2o2) = 5/2. c(kmno4). V(KMnO4). M(H2O2) Vetyperoksidin massa, minkä punnittu näyte sisältää, on tällöin: m(h2o2) = 5/2. c(kmno4). V(KMnO4). M(H2O2) 5/2. 0,050 mol/l. ml. 34,016 g/mol = mg = g Vetyperoksidin pitoisuus on tällöin %m(h2o2) = 100 %. m(h2o2) / m(näyte) = 100 %. g / g = % Kirjaa tulos yhden desimaalin tarkkuudella.
RAUTA(II) SUOLAN RAUTAPITOISUUS Työskentelet terveysaseman laboratoriossa. Tehtäväsi olisi valmistaa analyysiä varten rauta(ii) ioneja sisältävä liuos, jonka tarkalla pitoisuudella ei ole väliä, kunhan se tunnetaan tarkasti. Tarvitsisit liuoksen valmistukseen lämpökaappia, jossa rauta(ii)sulfaatti tulisi kuivata ennen punnitusta. Käytössäsi ollut lämpökaappi kuitenkin hajosi eikä toista lämpökaappia ole saatavilla. Mitä teet: a) syöt flunssapotilaan virtsanäytteen ja haet kahden viikon sairasloman b) valmistat rauta(ii) liuoksen ja tarkistat sen rautapitoisuus kemiallisella mittauksella? Suoritus 1. Punnitse käytössäsi olevaa rauta(ii)sulfaattia niin, että rautaa on likimain 0,2 g. Liuota punnitsemasi suola 200 millitraan 1 mol/l suolahappoa (HCl). 2. Mittaa valmistamaasi liuosta mittalasilla 100 millilitraa 250 millilitran dekantterilasiin. 3. Lisää dekantteriin magneettisauva, laita sekoitus päälle ja titraa 0,050 mol/l kaliumpermanganaattiliuoksella (KMnO4). Ekvivalenttipisteessä liuos muuttuu violetiksi. Teoria Kaliumpermanganaatti hapettaa rauta(ii) ionin happamassa liuoksessa: 5 Fe 2+ + MnO4 + 8 H + 5 Fe 3+ + Mn 2+ + 4 H2O Kaliumpermanganaattiliuos on violetin väristä. Kun kaikki rauta(ii) ionit ovat hapettuneet ja kaliumpermanganaattia lisätään vielä hieman, värjääntyy titrattava liuos violetiksi. Titrauksen tulos
Ekvivalenttikohdassa kaliumpermanganaattiliuoksen kulutus = ml Tuloksen laskeminen Reaktioyhtälöstä nähdään, että stoikiometria on muotoa n(fe 2+ ) = 5 n(kmno4) Toisaalta tiedetään, että seuraavat yhtälöt pitävät paikkansa: n(fe 2+ ) = m(fe 2+ ) / M(Fe 2+ ) n(kmno4) = c(kmno4). V(KMnO4) Sijoitetaan ne aikaisempaan yhtälöön, jolloin saadaan: m(fe 2+ ) / M(Fe 2+ ) = 5 c(kmno4). V(KMnO4) Kun yhtälö kerrotaan puolittain raudan moolimassalla, saadaan rauta(ii) ionien massaksi m(fe 2+ ) = 5. c(kmno4). V(KMnO4). M(Fe 2+ ) Rauta(II) ionien massa, minkä pipetoitu näyte sisältää, on tällöin: m(fe 2+ ) = 5. c(kmno4). V(KMnO4). M(Fe 2+ ) 5. 0,050 mol/l. ml. 55,85 g/mol = mg Valmistetun liuoksen rautapitoisuus on tällöin %m(fe 2+ ) = 100 %. m(fe 2+ ) / V(näyte) = 100 %. mg / 100 ml = g/l Kirjaa tulos kahden desimaalin tarkkuudella. KIVENNÄISVEDEN KLORIDIPITOISUUS Työskentelet oluttuotteita valmistavassa yrityksessä, jokai aikoo laajentaa tuotevalikoimaansa kivennäisvesien puolelle. Tällä hetkellä kilpailijan tuote Rainbow Kivennäisvesi on markkinajohtaja kyseisessä tuoteryhmässä. Syynä saattaa olla tuotteen alhainen hinta, mutta ilmeisesti myös maku on miellyttänyt kuluttajia. Ehdotat pomollesi, että kokeilette aluksi samaa reseptiä kuin Rainbow tuotemerkin valmistaja. Tuoteseloste kyseisessä tuotteessa on kuitenkin puutteellinen kloridipitoisuuden osalta ja sinun tulisi saada se selville.
Mitä teet: a) soitat kuuluisalle kivennäisvesiasiantuntijalle Pariisiin ja pyydät häntä saapumaan seuraavalla reittilennolla maistelemaan paikallisia tuotteita b) selvität kemiallisin mittauksin kivennäisveden kloridipitoisuuden? Suoritus 1. Mittaa mittalasilla 100 ml kivennäisvettä ja kaada dekantterilasiin. 2. Pipetoi dekantterilasiin 10 ml 1 % kaliumkromaattiliuosta (K2CrO4). 3. Lisää dekantteriin magneettisauva, laita sekoitus päälle ja titraa 0,1 mol/l hopeanitraattiliuoksella (AgNO3). Ekvivalenttipisteessä liuos muuttuu keltaisesta punaiseksi. Teoria Hopeaioni saostaa kivennäisvedessä olevat kloridi ionit: Ag + (aq) + Cl (aq) AgCl (s) Kun kaikki kloridi ionit ovat saostuneet, muodostuu liuokseen punaista hopeakromaattia: 2 Ag + (aq) + CrO42 (aq) Ag2CrO4 (s) Titrauksen tulos Ekvivalenttikohdassa hopeanitraattiliuoksen kulutus = ml Tuloksen laskeminen Reaktioyhtälöstä nähdään, että stoikiometria on muotoa n(cl ) = n(ag + ) Toisaalta tiedetään, että seuraavat yhtälöt pitävät paikkansa:
n(cl ) = m(cl ) / M(Cl ) n(ag + ) = c(agno3). V(AgNO3) Sijoitetaan ne aikaisempaan yhtälöön, jolloin saadaan: m(cl ) / M(Cl ) = c(agno3). V(AgNO3) Kun yhtälö kerrotaan puolittain kloridi ionin moolimassalla, saadaan kloridi ionien massaksi m(cl ) = c(agno3). V(AgNO3). M(Cl ) Kloridi ionien massa, minkä 100 ml kivennäisvettä sisältää, on tällöin: m(cl ) = c(agno3). V(AgNO3). M(Cl ) = 0,1 mol/l. ml. 35,45 g/mol = mg Kirjoita tulos kahden numeron tarkkuudella. MAUSTESUOLAN KLORIDIPITOISUUS Työskentelet maustetehtaalla. Tuotantolinjalta on juuri valmistunut erä maustesuolaa ja tehtäväsi on selvittää, onko siinä kloridipitoisuus kohdallaan. Mitä teet: a) laitat suolaa kukkaruukkuun ja katsot, kuivuuko kukat kasaan b) selvität kemiallisin mittauksin suolan kloridipitoisuuden? Suoritus 1. Punnitse 100 millilitran dekantteriin tutkittavaa maustesuolaa n. 50 mg ja kirjaa tarkka punnitustulos ylös. 2. Pipetoi dekantteriin 10 millilitraa 1 % K2CrO4 liuosta ja laimenna n. 50 millilitraksi. 3. Lisää dekantteriin magneettisauva, laita sekoitus päälle ja titraa 0,1 mol/l hopeanitraattiliuoksella (AgNO3). Ekvivalenttipisteessä liuos muuttuu keltaisesta punaiseksi.
Teoria Hopeaioni saostaa kivennäisvedessä olevat kloridi ionit: Ag + (aq) + Cl (aq) AgCl (s) Kun kaikki kloridi ionit ovat saostuneet, muodostuu liuokseen punaista hopeakromaattia: 2 Ag + (aq) + CrO42 (aq) Ag2CrO4 (s) Titrauksen tulos Maustesuolaa punnittiin: mg. Ekvivalenttikohdassa hopeanitraattiliuoksen kulutus = ml Tuloksen laskeminen Reaktioyhtälöstä nähdään, että stoikiometria on muotoa n(cl ) = n(ag + ) Toisaalta tiedetään, että seuraavat yhtälöt pitävät paikkansa: n(cl ) = m(cl ) / M(Cl ) n(ag + ) = c(agno3). V(AgNO3) Sijoitetaan ne aikaisempaan yhtälöön, jolloin saadaan: m(cl ) / M(Cl ) = c(agno3). V(AgNO3) Kun yhtälö kerrotaan puolittain kloridi ionin moolimassalla, saadaan kloridi ionien massaksi m(cl ) = c(agno3). V(AgNO3). M(Cl ) Kloridi ionien massa, minkä punnittu erä maustesuolaa sisältää, on tällöin: m(cl ) = c(agno3). V(AgNO3). M(Cl ) = 0,1 mol/l. ml. 35,45 g/mol = mg Lopuksi lasketaan maustesuolan kloridi ionien massaprosentti:
% m(cl ) = 100 %. mg / mg = % LIHALIEMIKUUTION SUOLAPITOISUUS Työskentelet elintarviketehtaalla. Tuotantolinjalta on juuri valmistunut erä lihaliemikuutioita. Tehtävsi on selvittää, onko niissä suolapitoisuus kohdallaan. Mitä teet: a) syötät koirallesi 10 litraa lihaliemikuutioista valmistettua soppaa ja katsot, tarviiko juoda vettä välissä vai meneekö kaikki kerralla b) selvität kemiallisin mittauksin lihaliemikuution suolapitoisuuden? Suoritus 1. Keitä yksi lihaliemikuutio 500 millitrassa vettä. 2. Pipetoi 5 millilitraa lihalientä 100 millilitran dekantteriin. 3. Pipetoi dekantterilasiin 10 ml 1 % kaliumkromaattiliuosta (K2CrO4). Laimenna liuos n. 50 millilitraksi. 4. Lisää dekantteriin magneettisauva, laita sekoitus päälle ja titraa 0,1 mol/l hopeanitraattiliuoksella (AgNO3). Ekvivalenttipisteessä liuos muuttuu keltaisesta punaiseksi. Teoria Hopeaioni saostaa kivennäisvedessä olevat kloridi ionit: Ag + (aq) + Cl (aq) AgCl (s) Kun kaikki kloridi ionit ovat saostuneet, muodostuu liuokseen punaista hopeakromaattia: 2 Ag + (aq) + CrO42 (aq) Ag2CrO4 (s) Titrauksen tulos
Ekvivalenttikohdassa hopeanitraattiliuoksen kulutus = ml Tuloksen laskeminen Reaktioyhtälöstä nähdään, että stoikiometria on muotoa n(cl ) = n(ag + ) Toisaalta tiedetään, että seuraavat yhtälöt pitävät paikkansa: n(cl ) = m(cl ) / M(Cl ) n(ag + ) = c(agno3). V(AgNO3) n(nacl) = n(cl ) n(nacl) = m(nacl) / M(NaCl) Sijoitetaan ne aikaisempaan yhtälöön, jolloin saadaan: m(nacl) / M(NaCl) = c(agno3). V(AgNO3) Kun yhtälö kerrotaan puolittain natriumkloridin moolimassalla, saadaan natriumkloridin massaksi m(nacl) = c(agno3). V(AgNO3). M(NaCl) Natriumkloridin massa, minkä 5 ml lihalientä sisältää, on tällöin: m(nacl) = c(agno3). V(AgNO3). M(NaCl) = 0,1 mol/l. ml. 58,44 g/mol = mg Lihaliemen suolapitoisuus on tällöin %m(nacl) = 100 %. mg / 5000 mg = % Kirjoita tulos yhden desimaalin tarkkuudella.
Lausekkeet tulosten käsittelyyn x = liuoksen kulutus (millilitroina) m = punnittu näytteen määrä (grammoina) Titraus Laskettava arvo Lauseke Väkiviinaetikan etikkahappopitoisuus Etikkahapon massaprosentti 1,2. x Sitruunatiivisteen happopitoisuus Sitruunahapon massaprosentti 0,64. x Närästyslääkkeen Suolahapon ainemäärä (mmol), jonka 25,0 x neutralointikapasiteetti yksi tabletti neutraloi Kivennäisveden magnesiumpitoisuus Magnesiumionien määrä (mg) 100 1,2. x millilitrassa kivennäisvettä Magnesiumsulfaatin kideveden määrä Magnesiumin massaprosentti 0,12. x / m suolayhdisteessä Vetyperoksidivalmisteen pitoisuus Vetyperoksidin massaprosentti 0,43. x / m Rauta(II) suolan rautapitoisuus Raudan pitoisuus valmistetussa 0,14. x liuoksessa (g/l) Kivennäisveden kloridipitoisuus Kloridi ionien määrä (mg), 100 3,5. x millilitrassa kivennäisvettä Maustesuolan kloridipitoisuus Kloridi ionien massaprosentti 0,35. x / m maustesuolassa Lihaliemikuution suolapitoisuus Natriumkloridin massaprosentti 0,12. x valmistettavassa lihaliemessä Esimerkkejä lausekkeiden käytöstä: 1. Väkiviinaetikan titrauksessa saatiin kulutukseksi 8,4 ml. Etikkahapon massaprosentti on tällöin 1,2. 8,4 = 10,1 (%) 2. Närästyslääkkeen titrauksessa saatiin kulutukseksi 11,0 ml. Närästyslääke neutraloi tällöin suolahappoa 25,0 11,0 = 14,0 ~ 14 (mmol) 3. Vetyperoksidia punnittiin 1,012 g. Titrauksessa kulutus oli 6,8 ml. Vetyperoksidin massaprosentti on tällöin 0,43. 6,8 / 1,012 = 2,889 ~ 2,9 (%)