Transcript Document

‫آزمایشگاه شیمی عمومی‬
‫(درس آزمایشگاه شيمی عمومی ‪ 1 -‬واحد ‪ -‬رشته مهندس ی‬
‫شیمی)‬
‫تهیه کننده و مدرس ‪ :‬فرزانه نوری فرد‬
‫دانشگاه آزاد رباط کریم‬
‫آذر ماه ‪1391‬‬
‫‪2‬‬
‫فهرست مطالب‬
‫بخش اول ‪ :‬مفاهیم اساس ی و پیش نیاز‬
‫‪ ‬مقررات آزمایشگاه‬
‫‪ ‬ایمنی در آزمایشگاه و مقابله با حوادث احتمالی‬
‫‪ ‬آشنایی با عالم هشدار دهنده در آزمایشگاه‬
‫بخش دوم ‪ :‬تجهیزات آزمایشگاهی‬
‫‪ ‬آشنایی با وسایل و تجهیزات در آزمایشگاه شیمی‬
‫‪3‬‬
‫بخش سوم ‪ :‬آزمایش ها‬
‫‪ ‬آشنایی با مفاهیم غلظت و روش های محلول سازی‬
‫‪ ‬آشنایی با روش های تیتراسیون‬
‫‪ ‬مفهوم سختی آب و روش تعیین و محاسبه آن‬
‫‪ ‬آشنایی با وزن اتمی و روش های اندازه گیری وزن اتمی عناصر‬
‫‪ ‬آشنایی با سینتیک شیمیایی و بررس ی اثر عوامل مختلف بر روی آنها‬
‫‪4‬‬
‫بخش اول ‪:‬‬
‫مفاهیم اساس ی و پیش نیاز‬
‫‪ ‬مقررات آزمایشگاه‬
‫‪ ‬ایمنی در آزمایشگاه و مقابله با حوادث احتمالی‬
‫‪ ‬آشنایی با عالم هشدار دهنده در آزمایشگاه‬
‫‪5‬‬
‫مقررات آزمایشگاه‬
‫‪ o‬سرساعت مقرر باید به آزمایشگاه وارد شوید زیرا برای هر جلسه‬
‫آزمایش‪ ،‬وقت الزم در نظر گرفته شده است‪.‬‬
‫‪ o‬پوشیدن روپوش سفید و رعایت نکات ایمنی الزامی است‪.‬‬
‫‪ o‬در ابتدای شروع هر آزمایش یک امتحان کتبی از آزمایش های آن‬
‫جلسه و تئوری و روش کار به عمل می آید ‪ .‬لذا قبل از ورود به‬
‫آزمایشگاه باید روش کار و نکات مهم آزمایش ی که باید انجام شود‬
‫مطالعه شود‪.‬‬
‫‪6‬‬
‫‪ o‬رعایت نظافت در آزمایشگاه در حین کار الزامی است و در موقع‬
‫ترک آزمایشگاه باید میز خود را کامل تمیز کرده و وسایل و شیشه‬
‫های محتوی مواد سرجای خود قرار داده شوند‪.‬‬
‫‪ o‬از مواد شیمیایی به اندازه مورد احتیاج بردارید و هیچگاه‬
‫باقیمانده مواد شیمیایی استفاده شده را به ظرف اصلی‬
‫بازنگردانید‬
‫‪ o‬در تمام مدت آزمایش از کشیدن سیگار و حرف زدن با همکاران و‬
‫هر نوع شوخی جدا خودداری شود ‪.‬‬
‫‪7‬‬
‫‪ o‬گوش دادن به راديو و دستگاه هاي صوتي در محيط آزمايشگاه غیر مجاز است‪ ،‬زيرا گوش‬
‫دادن به آن ها موجب غفلت فرد آزمايش کننده از اطراف خود مي گردد و او را از شنيدن‬
‫توضيحات مسؤول آزمايشگاه باز مي دارد‪.‬‬
‫‪ o‬در صورت امکان از به دست کردن ساعت‪ ،‬جواهرات و انگشتر در محيط آزمايشگاه‬
‫خودداري شود‪ ،‬زيرا ممکن است با جذب بخارات شيميايي‪ ،‬موجب بروز خارش و التهاب‬
‫پوست زير خود گردند‪.‬‬
‫‪ o‬نمره آزمایشگاه مجموعه ای با درصدهای مختلف از نمره کتبی هر جلسه ‪ ،‬نمره امتحان‬
‫کتبی آخر ترم ‪ ،‬گزارش نتایج نمونه مجهول ‪ ،‬طرز کارکردن ‪ ،‬چگونگی رفتار در آزمایشگاه و‬
‫باالخره نظم و رعایت نکات ایمنی است ‪.‬‬
‫‪8‬‬
‫ایمنی در آزمایشگاه و مقابله با حوادث احتمالی‬
‫‪ ‬هر ماده شیمیایی باید سمی تلقی شود ‪ ،‬مگر اینکه کامال معلوم شود که‬
‫سمی نیست ‪.‬‬
‫‪ ‬از تماس مستقیم با پوست و از تنفس بخار مواد شیمیایی و چشیدن آنها‬
‫خودداری کنید ‪.‬‬
‫‪ ‬آزمایش هایی که تولید مواد و گازهای سمی می کند ‪ ،‬باید در زیر هود انجام‬
‫شود ‪ .‬این عمل باعث جلوگیری از پخش گازسمی در آزمایشگاه می شود ‪.‬‬
‫‪ ‬از روشن کردن چراغ بونزن یا الکلی در مجاورت مواد نفتی ‪ ،‬بنزن ‪ ،‬حالل‬
‫های آزمایشگاهی و سایر مواد آتشگیر دوری کنید ‪.‬‬
‫‪9‬‬
‫‪ ‬از آن چه دیگران در اطراف شما انجام می دهند‪ ،‬با اطالع و هوشیار باشید زیرا‬
‫ممکن است موجب صدمه رسیدن به شما گردند‪.‬‬
‫‪ ‬پس از برداشتن ماده از ظرف مادر‪ ،‬در ظرف را بالفاصله ببندید‪.‬‬
‫‪ ‬هرگز برای نگاه کردن به مواد درون ظرفی در باز همانند بشر‪ ،‬لوله های آزمایش‬
‫و ‪ ...‬صورت خود را باالی ظرف نبرید‪ .‬ممکن است عاملی موجب واکنش مواد‬
‫درون ظرف و در نتیجه بیرون پاشیدن مواد شود و آن گاه صورت و چشمان‬
‫شما آسیب خواهند دید‪.‬‬
‫‪ ‬هنگام حرارت دادن لوله ی آزمایش‪ ،‬سر لوله را به سمت کس ی نگیرید ( تا در‬
‫صورت بیرون ریختن مواد به دیگران آسیبی نرسد)‪.‬‬
‫‪10‬‬
‫‪ ‬در مورد تماس با مواد شیمیایی به سرعت موضع تماس را با آب یا ماده‬
‫شستشو دهنده مناسب بشویید‪.‬‬
‫‪ ‬سوختگی ها را هرگز با آب نشویید ‪ .‬بلکه از پمادهای سوختگی موجود در‬
‫جعبه کمک های اولیه استفاده کنید‪.‬‬
‫‪ ‬در هنگام بروز حوادث ‪ ،‬کامال بر خود مسلط باشید و با کمال خونسردی و‬
‫مراقبت در پی رفع حوادث برآیید‪.‬‬
‫‪ ‬کلیه حوادثی را که اتفاق می افتد‪ ،‬حتی اگر جزئی هم باشد ‪ ،‬به مسئول‬
‫آزمایشگاه گزارش دهید‪.‬‬
‫‪11‬‬
‫نکات مهم جهت کار در آزمایشگاه‬
‫‪ ‬در صورت ريخته شدن مواد شيميايي خالص به سرعت مسئول آزمايشگاه را با خبر‬
‫کنيد‪ .‬توجه کنيد موادي که با آن ها کار مي کنيد بي خطر نيستند و ممکن است‬
‫موجب مسموميت‪ ،‬سوختگي و يا حتي مرگ شوند‪.‬‬
‫‪ ‬جيوه‪ ،‬سرب و برخي عناصر سنگین براي سالمتي خطرهاي جدي ايجاد مي کنند‪ .‬از‬
‫طرفي بدن انسان نمي تواند از عهده ي دفع اين مواد برآيد‪ .‬تمام فلزهاي سنگيني که‬
‫تا به حال به بدن شما راه يافته اند هنوز با شما هستند‪.‬‬
‫فلزهاي سنگین براي مدتي بسيار طوالني در بدن مي مانند و ممکن است موجب‬
‫عوارض ي چون بيماري هاي ذهني‪ ،‬لرزش اندام و يا حتي مرگ شوند‪ .‬تنها راه جلوگیري‬
‫از اين خطرها آن است که کم ترين رويارويي را با فلزهاي سنگین داشته باشيد‪ .‬در‬
‫ا‬
‫صورت ريختن جيوه مثال در اثر شکستن يک دماسنج جيوه اي‪ ،‬به سرعت مسؤول‬
‫آزمايشگاه را خبر کنيد‪.‬‬
‫‪12‬‬
‫نکات ایمني ذکر شده همگي براي سالمت شما بوده و امیدواریم براي امنیت خود و دیگران‬
‫( نه ترس از مسؤول آزمایشگاه ! ) آن ها را به دقت رعایت کنید‪.‬‬
‫‪13‬‬
‫آشنایی با عالئم هشدار‬
‫دهنده در آزمایشگاه شیمی‬
‫‪14‬‬
15
16
17
18
19
20
21
‫بخش دوم ‪:‬‬
‫تجهیزات آزمایشگاهی‬
‫آشنایی با وسایل و تجهیزات در آزمایشگاه شیمی‬
‫‪22‬‬
‫بشر‬
‫بشر ظرفی شیشه ای و استوانه ای به شکل لیوان است که برای حمل و‬
‫جابجایی مایعات و گاهی برای حرارت دادن مایعات و محلول ها در آزمایشگاه‬
‫شیمی به کار می رود‪.‬‬
‫روی سطح خارجی بشر ّ‬
‫مدرج عالوه بر اندازه گنجایش آن‪ ،‬درجه بندی هم شده‬
‫و می توان با مقدار مایع موجود در بشر را به وسیله این درجه ها تخمین زد‪.‬‬
‫ا‬
‫دقت این درجه بندی به اندازه ای است که حدودا مایع موجود در بشر را می‬
‫توان تخمین زد اما برای اندازه گیری دقیق مایعات می باید از وسایل دیگر مثل‬
‫استوانه مدرج یا بورت یا پیپت استفاده کرد‪.‬‬
‫‪23‬‬
‫‪A‬‬
‫‪B‬‬
‫‪C‬‬
‫‪ .A‬بشر شیشه ای با گنجایش ‪ 400‬س ی س ی‬
‫‪ .B‬بشر استیل – درجه بندی بشرهای فلزی در سطح درونی آنها قرار دارد‪.‬‬
‫‪ .C‬بشر پالستیکی شفاف و مات‬
‫موارد استفاده بشر عبارتند از‪:‬‬
‫کردن مایعات‪ ،‬حل کردن مواد و تهیه محلول ها‪ ،‬گرم کردن مواد‪ ،‬رسوب گیری‬
‫برداشتن و جابجا‬
‫ِ‬
‫و موارد دیگر‪.‬‬
‫‪24‬‬
‫ارلن‬
‫از پر کاربردترین شیشه االت آزمایشهای شیمیایی است که به شکل‬
‫مخروط و با گردنی باریکتر ساخته می شود و به افتخار مخترع آملانی آن‬
‫(امیل ارلن مایر) به نام ارلن مشهور شده است‪.‬‬
‫ارلن برای نگهداری‪ ،‬مخلوط کردن محلول ها اندازه گیری مایعات و‬
‫حرارت دادن مواد به کار می رود‪ .‬باریک بودن دهانه ارلن مانع تبخیر زیاد‬
‫محلول خواهد بود‪.‬‬
‫اگر چه ارلن از انواع شیشه های مقاوم به حرارت ساخته می شوند اما‬
‫این به این معنا نیست که این شیشه ها را می توان در معرض شعله‬
‫مستقیم قرار داد‪.‬‬
‫‪25‬‬
‫ارلن شیشه ای در اندازه های مختلف‬
‫ارلن پالستیکی در اندازه های مختلف‬
‫‪26‬‬
‫لوله آزمایش و لوازم جانبی آن‬
‫لوله آزمایش برای نگهداری‪ ،‬جابجا کردن‪ ،‬مخلوط کردن و حرارت دادن مقادیر اندک‬
‫مواد شیمیایی جامد و مایع مورد استفاده قرار می گیرد‪.‬‬
‫برای نگه داری از لوله آزمایش باید از جا لوله ای استفاده کرد که برای همین کار‬
‫ساخته شده است‪.‬‬
‫‪27‬‬
‫شیشه شور برس ی استوانه ای شکل است که به یک میله متصل شده است‪ .‬برای شستشو‬
‫لوله های آزمایش آستفاده می شود‪.‬‬
‫گیره لوله آزمایش برای حرارت دادن لوله آزمایش بر روی شعله بکار می رود‪.‬‬
‫‪28‬‬
‫لوله تیل (‪)Thiele tube‬‬
‫یکی از ابزار آزمایشگاهی شیشه ای است که معموال برای تعیین نقطه ذوب و جوش مواد‬
‫مورد استفاده قرار می گیرد‪.‬این ابزار آزمایشگاهی به افتخار شیمیدان آملانی یوهانس تیل‬
‫نامگذاری شده است‪.‬‬
‫ویژگی مهم این ابزار ایجاد یک حمام روغن یا آب با دمای‬
‫تقریبا ثابت است به این ترتیب که با حرارت دادن مالیم به‬
‫دسته لوله یک جریان همرفت ایجاد می شود که باعث ثابت‬
‫ماندن دما در کل مایع می شود‪.‬‬
‫در تصویر جریان همرفت ایجاد شده با فلش های قرمز نشان داده‬
‫شده است‪.‬‬
‫‪29‬‬
‫آبفشان (پیست)‬
‫آبفشان یک بطری پلستیکی مجهز به یک لوله است که به وسیله آن لوله می توان‬
‫ا‬
‫محتوای بطری را به نقطه مشخص ی پاشید‪ .‬معموال آبفشان را با آب مقطر پر می کنند و‬
‫از آن برای شستشوی لوله آزمایش و پیپت و دیگر وسایل آزمایشگاهی استفاده می شود‪ .‬از‬
‫آبفشان می توان برای انتقال مایعات به ظروف نیز استفاده کرد‪.‬‬
‫‪30‬‬
‫استوانه مدرج‬
‫استوانه مدرج که گاهی به آن "مزور" گفته می شود عبارت است از یک لوله شیشه ای یا‬
‫پلستیکی که لبه آن دارای یک برآمدگی به سمت خارج است که موجب می شود ریختن مایع‬
‫از آن به ظرف دیگر به آسانی انجام شود‪.‬‬
‫استوانه ّ‬
‫مدرج در واقع به منظور اندازه گیری دقیق حجم مایعات به کار می رود‬
‫اما دقت اندازه گیری حجم مایعات به وسیله استوانه ّ‬
‫مدرج به "پیپت" و‬
‫"بورت" نمی رسد‪.‬‬
‫‪31‬‬
‫پیپت‬
‫از پیپت ها برای برداشتن حجم معینی از محلول با دقت بسیار باال استفاده می شود و‬
‫بر دو نوع هستند‪.‬‬
‫‪ -1‬پیپت معمولی یا ساده (مدرج)‬
‫‪ -2‬پیپت ژوژه (حباب دار)‬
‫‪32‬‬
‫پی پت معمولی یا ساده ‪:‬‬
‫لوله باریک و مدرجی است برای اندازه گیری مقادیر مختلف از مایع و برای برداشتن‬
‫حجم های معینی از یک محلول بکار می رود‪ .‬از این پیپت ها برای کارهای دقیق‬
‫استفاده نمی شود‪.‬‬
‫پی پت حبابدار یا ژوژه ‪:‬‬
‫استوانه ای است که دو انتهای آن به شکل دو لوله باریک کشیده شده است و در‬
‫قسمت وسط آن یک حباب دارد‪ .‬در قسمت باالی پیپت خطی بصورت حلقه حک‬
‫شده برای برداشتن حجم مشخص‪ ،‬پیپت تا این عالمت از محلول پر می شود‪ .‬برای‬
‫انتقال حجم دقیق و معینی از یک محلول از ظرفی به ظرف دیگر استفاده می شود‪.‬‬
‫دقت آن بسیار باالست و در کارهای دقیق از آن استفاده می شود‪.‬‬
‫پووار‬
‫از پووار براي مكش استفاده مي شود‬
‫طرز استفاده‪:‬‬
‫‪ ‬دكمه ‪A‬براي خالي كردن هواي داخل‬
‫پووار است‪.‬‬
‫‪ ‬دكمه ‪B‬براي مكش مواد سمي است‪.‬‬
‫‪ ‬دكمه ‪E‬براي خالي كردن مواد مكش‬
‫شده است‪.‬‬
‫‪34‬‬
‫بورت‬
‫بورت یک استوانه درجه بندی شده دراز و باریک است‬
‫که در پایین به یک شیر منتهی می شود که محل خارج‬
‫شدن مایع از بورت است و به وسیله این شیر مقدار‬
‫مایع خروجی تنظیم می شود‪ .‬بورت برای انتقال مقادیر‬
‫مشخص و دقیق مایعات طراحی شده است‪ .‬بورت‬
‫برای برداشتن حجم های دقیق ولی متغیر از یک محلول‬
‫‪ ٬‬به ویژه در سنجش های حجم سنجی ‪ ٬‬استفاده می‬
‫شود‪.‬‬
‫‪35‬‬
‫هنگام خواندن درجه بورت باید دقت زیادی به عمل آید‪ .‬محلول های آبی و‬
‫آنهایی که رنگ شفاف دارند‪ ٬‬با سطح مقعر و هللی شکل درون بورت یا هر‬
‫لوله دیگر قرار می گیرند‪ .‬برای قرائت سطح این محلول ها باید یک ورق‬
‫کاغذ‪ ٬‬پشت بورت قرارگرفته و سطح محلول قرائت شود‪.‬‬
‫برای مایعات خیلی رنگی مانند محلول پرمنگنات پتاسیم ‪ ٬‬سطح باالیی‬
‫محلول خوانده می شود‪.‬‬
‫روش خواندن بورت در سنجش های حجم سنجی‬
‫بالن شیشه ای‬
‫بالن شیشه ای ظرفی است کروی شکل که در باال به یک گردن باریک تر استوانه‬
‫ای منتهی می شود‪.‬‬
‫بالن هایی که بیشتر در آزمایشهای شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند سه نوع‬
‫هستند‪:‬‬
‫‪ (1‬بالن ته گرد‬
‫‪ (2‬بالن ته صاف‬
‫‪ (3‬بالن حجمی‬
‫‪37‬‬
‫ا‬
‫بالن ته گرد ‪ :‬همانطور که از اسم آن پیداست کامل کروی است و نمی توان آن را روی میز قرار‬
‫ا‬
‫ا‬
‫و‬
‫داد و حتما برای استفاده از آن باید از گیره و پایه استفاده کرد‪ .‬شکل کامل کر ی این نوع بالن‬
‫ا‬
‫موجب می شود که محلول درون آن به طور کامل یکنواخت حرارت ببیند و هنگام جوشاندن‬
‫مایعات درون آن همه مایع یا هم به نقطه جوش برسد‪ .‬از همین جا می توانید حدس بزنید که‬
‫کاربرد اصلی این نوع بالن حرارت دادن و جوشاندن مایعات است‪.‬‬
‫‪38‬‬
‫بالن ته صاف ‪:‬‬
‫ا‬
‫بالن ته صاف را می توان مسبقیما روی سطح صاف تکیه داد اما‬
‫ا‬
‫معموال مقاومت آن در مقابل حرارت به اندازه بالن ته گرد نیست‪.‬‬
‫‪39‬‬
‫بالن حجمی ‪:‬‬
‫این بالن نیز شبیه بالن ته صاف است با این تفاوت که گردنی درازتر دارد و‬
‫همچنین روی آن علمتی وجود دارد که نشان دهنده گنجایش آن است‪.‬‬
‫بالن حجمی برای ساختن محلولهایی با حجم معلوم به کار می رود‪.‬‬
‫‪40‬‬
‫مبرد یا کندانسور‬
‫ّ‬
‫مبرد یا کندانسور عبارت است از دو لوله شیشه ای به هم چسبیده به طوری‬
‫ا‬
‫که یکی از لوله ها لوله دیگر را احاطه کرده است‪ .‬معموال لوله داخلی به صورتی‬
‫پیچیده و فنر مانند ساخته می شود و محل عبور بخاری مایعی است که می‬
‫خواهیم آن را سرد کرده و تقطیر کنیم‪ .‬لوله خارجی محل عبور آب سرد است‪.‬‬
‫این لوله خارجی به صورت مخزن آب سرد عمل می کند که لوله داحلی را در‬
‫خود احاطه کرده است‪ .‬این مخزن دارای یک لوله ورودی و یک لوله خروجی‬
‫است‪ .‬آب سرد به طور مداوم از لوله ورودی داخل می شود و پس از عبور از‬
‫فضای داخل لوله خارجی از لوله خروجی بیرون می رود‪ .‬این جریان آب سرد‬
‫باعث می شود که بخار درون لوله داخلی همواره با آب سرد احاطه شده باشد‬
‫و به وسیله این سرما به مایع تبدیل شود‪.‬‬
‫‪41‬‬
‫برای استفاده از مبرد همیشه الزم است آن را روی پایه با گیره های مناسب نصب کرد‪.‬‬
‫انواع مختلفی از مبردهای شیشه ای وجود دارد که هر یک به منظور خاص ی مورد استفاده‬
‫قرار می گیرد‪ .‬در زیر چند نوع مبرد شیشه ای را می توانید ببینید‪.‬‬
‫‪42‬‬
‫قیف‬
‫قیف ها به طور خاص برای صاف کردن مایعات از مواد جامدی که در آن‬
‫مخلوط شده ساخته شده اند و به آنها قیف صافی هم می گویند‪.‬‬
‫قیف ساده پالستیکی (قیف صافی)‬
‫‪43‬‬
‫قیف ساده شیشه ای‬
‫قیف جداکننده (دکانتور)‬
‫قیفی است شبیه به گلبی که دارای یک مخزن‬
‫مخروطی یا استوانه ای در باال و یک لوله باریک در‬
‫پایین است‪ .‬همچنین این قیف در باال دارای درپوش و‬
‫در انتهای پایینی دارای شیری است که خروج مایع از‬
‫ا‬
‫آن راکنترل می کند‪ .‬برای استفاده از این قیف حتما‬
‫باید از پایه و گیره برای نگهداری آن استفاده کرد‪ .‬از‬
‫این قیف برای جدا کردن دو مایع که در هم محلول‬
‫نیستند‪ ،‬و جرم حجمی متفاوتی دارند استفاده می‬
‫شود‪.‬‬
‫‪44‬‬
‫قیف بوخنر‬
‫ا‬
‫معموال از سرامیک و چینی ساخته می شود اما انواع پلستیکی و شیشه ای آن هم‬
‫موجود است‪ .‬شکل قیف بوخنر با قیف معمولی این تفاوت را دارد که مخزن بالیی ان‬
‫به جای مخروط به شکل یم استوانه با دیواره های عمودی است‪ .‬کف این مخزن نیز‬
‫یک صفحه افقی مسطح سوراخ دار است‪ .‬برای صاف کردن مایعات‪ ،‬در کف قیف‬
‫یک کاغذ صافی قرار میدهند سپس آن را به دهانه یک ارلن که مجهز به لوله جانبی‬
‫است محکم می کنند در حالی که لوله جانبی ارلن با یک شیلنگ الستیکی به پمپ‬
‫خلء وصل شده است‪ .‬پس از آن که مایع مورد نظر را به داخل مخزن قیف ریختند‪،‬‬
‫پمپ خالء را روشن می کنند‪ .‬نیروی مکش ی که از طرف پمپ به ارلن و از آن طریق به‬
‫قیف وارد می شود‪ ،‬موجب می شود که عمل صاف کردن مایع چندین برابر زودتر از‬
‫حالت معمولی انجام شود‪.‬‬
‫‪45‬‬
46
‫کاغذ صافی‬
‫کاغذ صافی در ابعاد مختلف و بیشتر به شکل دایره و مربع شکل ساخته می شود و مورد‬
‫اصلی استفاده از آن جدا کردن رسوبات و صاف کردن محلول هاست‪.‬‬
‫"صاف کردن" یا فیلتراسیون یکی از اصلی ترین تکنیک های شیمی کاربردی است و در بیشتر‬
‫فعالیت های عملی شیمیایی با این تکنیک سر و کار خواهید داشت‪.‬‬
‫‪1‬‬
‫‪47‬‬
‫‪2‬‬
‫‪3‬‬
‫دسیکاتور‬
‫یکی از ابزارهای آزمایشگاهی میباشد که برای خشک کردن مواد جامد به خصوص رسوبات‬
‫از آن استفاده می شود‪.‬‬
‫‪48‬‬
‫بوته چینی‬
‫ا‬
‫بوته چینی ظرفی شبیه به کاسه است که معموال از جنس چینی است و لبه ها و سطوح‬
‫ا‬
‫ی‬
‫داخلی و خارجی آن کامل صاف و صیقلی است‪ .‬بوته ها ی فلز و گرافیتی یا سفالی نیز در‬
‫آزمایشگاه ها مورد استفاده قرار می گیرند‪.‬‬
‫بوته چینی بهترین وسیله برای استفاده در آزمایش هایی است که در آن از حرارت باال‬
‫استفاده می شود‪ .‬این بوته ها دمای تا حدود ‪ 1200‬درجه سانتیگراد را تحمل می کنند و‬
‫می توان با شعله مستقیم یا به وسیله کوره های الکتریکی آنها را گرم کرد‪.‬‬
‫‪49‬‬
‫هاون چینی‬
‫• هاون چینی شبیه کپسول چینی و بوته چینی است‪ .‬بدنه هاون چینی ضخیم است و‬
‫می توان با کمک دسته هاون که آن هم از جنس چینی است در آن جامدات و مواد‬
‫بسیار سخت را خورد و کرد و به صورت پودر در آورد‪.‬‬
‫‪50‬‬
‫کپسول چینی یا ظرف تبخیر‬
‫این وسیله سرامیکی‪ ،‬شبیه کاسه ساخته می شود و در لبه آن نیز یک برآمدگی‪،‬‬
‫مانند برآمدگی لبه بشر ساخته شده که به آسان ریختن مایعات از آن کمک می‬
‫کند‪.‬‬
‫تبخیر سریع محلولها و ذوب کردن برخی مواد‪ ،‬از موارد استفاده این ظرف است‪.‬‬
‫‪51‬‬
‫کاردک – اسپاتول‬
‫مواد شیمیایی را نباید با دست برداشت‪ .‬برای برداشتن مواد شیمیایی ابزاری مانند‪:‬‬
‫اسپاتول‪ ،‬انواع قاشق های چینی و پلستیکی و یا فلزی به کار می رود‪ .‬اسپاتول یا‬
‫قاشقک دارای یک دسته است و انتهای دیگر آن پهن تر است‪ .‬گاهی از اسپاتول برای نرم‬
‫کردن مواد جامد هم استفاده می شود‪.‬‬
‫ا‬
‫این وسیله به فارس ی به نام های مختلفی مشهور است‪ ،‬مثل؛ کاردک و کفگیرک‪.‬‬
‫پزشکان و داروسازان قدیمی ایرانی به چنین وسیله ای "مرهم کش" می گقتند‪.‬‬
‫‪52‬‬
‫شیشه ساعت‬
‫از شیشه ساعت در موارد خاص ی برای توزین مواد استفاده می شود‪ .‬همچنین هنگامی که‬
‫بخواهیم مقدار اندکی مایع را به سرعت در معرض هوا قرار داه و تبخیر کنیم نیز از این‬
‫وسیله استفاده می شود‪.‬گاهی برای سریعتر شدن عمل تبخیر می توان آن را در معرض‬
‫حرارت غیر مستقیم قرار داد‪.‬‬
‫از شیشه ساعت گاهی برای پوشاندن دهانه ظروف بزرگ شیشه ای نیز استفاده می شود‪.‬‬
‫‪53‬‬
‫دماسنج‬
‫دماسنج وسیله ای است که دمای محیط اطراف خود را اندازه گیری می نماید‪.‬‬
‫دماسنج ها انواع مختلفی دارند مانند دماسنج جیوه ای‪ ،‬دماسنج الکلی‪ ،‬دماسنج‬
‫گازی‪ ،‬ترمو کوپل و‪...‬‬
‫رایج ترین نوع دماسنج ها‪ ،‬دما سنج های جیوه ای و الکلی می باشند که کاربرد‬
‫فراوانی دارند‬
‫‪54‬‬
‫قطره چکان‬
‫قطره چکانها شامل يک لوله شيشه اي با نوک باريک و يک حباب پلستيکي ارتجاعي‬
‫است‪ .‬قطره چکان را در اندازه‪-‬هاي مختلف مي سازند‪.‬‬
‫مورد استفاده اصلي قطره چکان براي انتقال مايعات در اندازهاي بسيار کم است‪.‬‬
‫ا‬
‫معموال معرفهاي شيميايي (مثل فنل فتالئین و تورنسل ) را با قطره چکان به مايع‬
‫مورد نطر مي ريزند‪ .‬گاهي نیز براي حمل و انتقال مايعات بسيار خطرناک مثل‬
‫اسيدهاي قوي از قطره چکان استفاده مي شود‪.‬‬
‫‪55‬‬
‫همزن شیشه ای (آژیتاتور)‬
‫میله شیشه ای توپر كه برای مخلوط كردن محلولها ویكنواخت كردن گرمای‬
‫یك محلول و ریختن مخلوط روی كاغذ صافی به كار می رود‪.‬‬
‫‪56‬‬
‫همزن مغناطیس ی‬
‫در این نوع همزن میله کوچکی به نام (‪ )stir bar‬در داخل ظرف‬
‫مایع (مثل ارلن) قرار میگیرد‪.‬سپس ظرف مایع بر روی صفحهای قرار‬
‫داده میشود که زیر آن محوری با خاصیت مغناصیس ی در حال‬
‫چرخش است‪ ،‬این محورمیله داخل ظرف را بدون تماس فیزیکی و به‬
‫وسیله نیروی مغناطیس ی به گردش در میآورد‪ .‬در برخی از انواع همزن‬
‫مغناطیس ی عمل گرم کردن و همزدن مایع بصورت همزمان انجام‬
‫میشود‪ ،‬به این ترتیب که صفحهای که ظرف مایع بر روی آن قرار‬
‫دارد گرم شده و مایع در حال چرخش را گرم میکند‪.‬‬
‫‪57‬‬
‫نمونهای از یک همزن مغناطیس ی‬
‫که در حال گرم کردن و هم زدن‬
‫مایع است پیچ تنظیم سمت چپ‬
‫برای کنترل سرعت چرخش میله و‬
‫پیچ تنظیم سمت راست برای‬
‫تنظیم درجه حرارت استفاده‬
‫می شود‪.‬‬
‫‪58‬‬
‫چراغ بونزن‬
‫چراغ بونزن وسیله ای است که برای گرم کردن‪ ،‬سوزاندن و دیگر فعالیت های‬
‫آزمایش ی که در آن نیاز به شعله یا حرارت وجود دارد مورد استفاده قرار می گیرد‬
‫و با گاز (متان‪ ،‬بوتان یا دیگر گازهای طبیعی) کار می کند‪.‬‬
‫این وسیله را به افتخار "روبرت فن بونزن"‪ ،‬شیمیدان آملانی که به همراه همکار‬
‫خود این دستگاه را ابداع کرد به این نام می خوانند‪.‬‬
‫‪59‬‬
‫اجزاء چراغ بونزن عبارتند از‪:‬‬
‫‪ .1‬ورودی گاز یک لوله دندانه دار است که به داخل‬
‫شیلنگ گاز فرو می رود و طوری ساخته شده که‬
‫شیلنگ در آن محکم شود‪ .‬هنگام نصب شیلنگ‬
‫باید از این که گاز از آن نشت نمی کند مطمئن‬
‫شد ‪.‬‬
‫‪ .2‬لوله منتقل کننده گاز لوله ای عمودی است که‬
‫ا‬
‫معموال در پایین آن‪ ،‬دریچه تنظیم گاز قرار دارد که‬
‫به وسیله آن می توان مقدار گازی وارد چراغ می‬
‫شود را تنظیم کرد ‪.‬‬
‫‪ .3‬دریچه ورودی هوا در پایین لوله یا در باالی آن قرار‬
‫دارد و با گرداندن آن می توان مقدار هوایی که وارد‬
‫لوله می شود را تنظیم کرد ‪.‬‬
‫‪60‬‬
‫شکل‪ :‬چراغ بونزن و اجزاء اصلی آن‬
‫شعله آبی نشان دهنده آن است که اشتعال کامل اتفاق افتاده و رنگ قرمز شعله و نیز دود‬
‫کردن شعله نشان دهنده اشتعال ناقص است‪ .‬در ساخت چراغ بونزن نیز از همین اصل‬
‫استفاده شده است‪.‬‬
‫سؤال‪:‬‬
‫در شکل زیر چهار شعله از چهار چراغ بونزن مشاهده می کنید‪ .‬شیر تنظیم هوا در این چهار‬
‫چراغ به یک اندازه تنظیم نشده است‪ .‬در کدامیک از این چهار چراغ شیر هوا کمتر باز‬
‫شده؟ (در کدامیک هوای کمتری وارد لوله می شود؟)‬
‫‪61‬‬
‫سه پایه‬
‫ا‬
‫ر‬
‫سه پایه تقریبا همیشه در هنگام گرم کردن مواد مو د استفاده قرار می گیرد‪ .‬هنگام گرم‬
‫کردن مواد‪ ،‬چراغ الکلی یا چراغ بونزن در زیر و آنچه می خواهیم گرم کنیم را روی سه پایه‬
‫ا‬
‫قرار می دهیم‪ .‬برای استفاده از سه پایه معموال باید سطح باالیی آن را با "توری فلزی"‬
‫ا‬
‫پوشاند و ظرف حاوی ماده مورد نظر را روی آن قرار داد تا شعله مستقیما با آن تماس‬
‫نداشته باشد‪.‬‬
‫‪62‬‬
‫بخش سوم ‪ :‬آزمایش ها‬
‫‪63‬‬
‫آشنایی با مفاهیم غلظت و روش های محلول سازی‬
‫‪ o‬تئوری ‪ :‬آشنایی با مفاهیم غلظت‬
‫‪ o‬آزمايش ‪ : 1‬تهيه محلول با غلظت های موالر و نرمال از مواد جامد و مایع‬
‫‪ o‬آزمایش ‪ : 2‬تهيه محلول هاي رقيق از محلول هاي غليظ‬
‫‪64‬‬
‫تئوری ‪ :‬آشنایی با مفاهیم غلظت‬
‫براى غلظت محلول ها مى توان واحد هاى مختلفى را نظیر درصد‬
‫وزنى‪ ،‬غلظت معمولى‪ ،‬غلظت موالريته‪ ،‬غلظت موالليته‪ ،‬غلظت‬
‫نرماليته و‪ ...‬در نظر گرفت و چون مقادير آنها تعريف شده است‬
‫پس مى توان با استفاده از روابط ميان واحد هاى غلظت‪ ،‬واحد‬
‫هاى ديگر آن را هم بدست آورد‪.‬‬
‫‪65‬‬
‫‪ -1‬درصد وزنی ‪ :‬مقدار جزء وزنی از ماده حل شونده ای که در‬
‫‪ 100‬جزء وزنی از محلول وجود دارد‪.‬‬
‫‪ -2‬غلظت معمولی )‪ : (C‬مقدار گرم وزن ماده حل شده ای که در‬
‫یک لیتر از محلول وجود دارد‪.‬‬
‫مثال ‪ :‬در محلول ‪ 40 gr/Lit‬هیدروکسید سدیم به میزان ‪40 gr‬‬
‫هیدروکسید سدیم در یک لیتر از محلول وجود دارد‪.‬‬
‫‪66‬‬
‫‪ -3‬موالریته )‪ : (M‬تعداد مول های ماده حل شده که در یک لیتر از محلول‬
‫وجود دارد و به صورت موالر بیان می کنند‪.‬‬
‫مثال ‪ : 1‬طرز تهیه ‪ 250‬س ی س ی محلول ‪ 0/1‬موالر ‪NaOH‬‬
‫جواب ‪ :‬یک مول هیدروکسید سدیم (‪ 40 ٬ )NaOH‬گرم وزن دارد ‪ ٬‬لذا ‪ 0/1‬مول آن ‪4‬‬
‫گرم است‪ .‬برای تهیه ‪ 250ml‬مقدار ‪ 1‬گرم هیدروکسید سدیم را با ترازوی تجزیه ای‬
‫توزین و در یک بالن حجم سنجی ‪ 250‬میلی لیتری حل و تا خط نشانه به حجم رسانده‬
‫می شود‪.‬‬
‫‪67‬‬
‫مثال ‪ : 2‬طرز تهیه ‪ 100‬میلی لیتر محلول ‪ 2‬موالر اسیدسولفوریک‪.‬‬
‫جواب ‪ :‬؟‬
‫‪68‬‬
‫‪ -4‬مواللیته )‪ : (m‬تعداد مول های ماده حل شده که در ‪ 1000‬گرم از یک‬
‫حالل وجود دارد و به صورت موالل بیان می شود‪.‬‬
‫مثال ‪ :‬مواللیته محلولی را که از حل کردن ‪ 1‬گرم اوره در ‪ 48‬گرم آب مقطر به وجود می‬
‫آید ‪ ٬‬محاسبه کنید‪.‬‬
‫جواب ‪ :‬چون جرم مولکولی اوره ‪ 60/06‬گرم است ‪ ٬‬در یک گرم آن ‪ 0/0167‬مول اوره‬
‫وجود دارد‪ .‬این تعداد مول در ‪ 48‬گرم حلل است ‪ ٬‬لذا در ‪ 1000‬گرم حلل برابر ‪0/347‬‬
‫خواهد شد‪ .‬یعنی محلول ‪ 0/347‬موالل است‪.‬‬
‫‪69‬‬
‫‪ -5‬نرماليته (‪ :)N‬اين نوع واحد عبارت است از تعداد اكیواالنهاى ماده حل‬
‫شده اى كه در يک ليتر از محلول وجود دارد‪.‬‬
‫براى تعيین واحد اكى واالن گرم يک ماده مى توان ازرابطه ‪ E=M/n‬استفاده كرد‬
‫كه درآن (‪ )M‬جرم مولكولى ماده مورد نظر برحسب گرم بوده ولى مقدار (‪)n‬‬
‫بستگى به نوع واكنش و نوع تركيب دارد كه با توجه به يكى از دو مورد ذکر شده‬
‫تعيین مى شود‪:‬‬
‫‪70‬‬
‫(الف)‪ -‬در واكنش هاى خنثی شدن اسيدها و بازها مقدار (‪ )n‬برابر تعداد مول‬
‫هاى (‪ )+H‬اسيد و يا تعداد مول هاى (‪ )-OH‬باز است كه در ازاى يک مول از‬
‫اسيد و يا باز در واكنش شركت مى كنند‪ .‬به عنوان مثال درواكنش‬
‫‪H3PO4 + 2NaOH → Na2HPO4 + 2H2O‬‬
‫چون دو هيدروژن (‪ )+H‬اسيد فسفريک (‪ )4PO3H‬در واكنش شركت مى كند‬
‫بنابراين مقدار (‪ )n‬براى اسيد فسفريک در اين واكنش برابر ‪ 2‬مى باشد پس در‬
‫نتيجه واحد اكى واالن به صورت يک دوم مول يا ‪ 39‬گرم (‪ 98‬تقسیم بر ‪ )2‬مى‬
‫باشد‪.‬‬
‫‪71‬‬
‫(ب)‪ -‬در مورد نمکها‪ ،‬مقدار (‪ )n‬برابر حاصل ضرب ظرفيت فلز در‬
‫تعداد اتم هاى فلز در فرمول تجربى نمک است‪.‬‬
‫به عنوان مثال واحد اكى واالن براى (‪ )FeSO4‬با توجه به اين كه در آن مقدار ‪n‬‬
‫مساوی ‪(1‬تعداد فلز ‪ )Fe‬ضرب در ‪(2‬ظرفیت فلز) است (‪ )Fe2+‬برابر ‪ 76‬گرم (‪152‬‬
‫تقسیم بر ‪)2‬‬
‫واحد اكى واالن براى (‪ )Fe2 )4SO(3‬با توجه به اين كه مقدار ‪ n‬مساوی‪ 2‬ضرب در‬
‫‪ 3‬است (‪ )2Fe+3‬برابر ‪152‬تقسیم بر ‪ 6‬گرم مى باشد‪.‬‬
‫‪72‬‬
‫نمونه سواالت غلظت‬
‫‪ .1‬در رابطه ‪ E=M/n‬مقدار ‪ n‬چگونه محاسبه می شود؟‬
‫‪ .2‬طرز تهیه ‪ 250‬میلی لیتر از‪ 6 ٬ NH3‬موالر را از محلول غلیظ آن شرح دهید‪.‬‬
‫برچسب روی بطری آمونیاک تجارتی مشخص می کند که وزن مخصوص آن‬
‫‪ 0/9‬و درصد وزنی آن ‪ %27‬است‪.‬‬
‫‪ - .3‬روش تهیه محلول های زیر را شرح دهید‪.‬‬
‫‪ 2 ‬لیتر محلول ‪ 0/15‬موالر ‪ Na+‬از نمک جامد ‪Na2SO4‬‬
‫‪ 250 ‬میلی لیتر محلول ‪0/01‬موالر ‪ K+‬از نمک خالص ‪.K2SO4‬‬
‫‪73‬‬
‫آزمايش ‪ : 1‬تهيه محلول با غلظت های موالر و نرمال از مواد جامد و مایع‬
‫هدف آزمایش ‪ :‬آشنایی با روش های محلول سازی و تهیه محلول های مورد‬
‫نیاز‬
‫وسایل مورد نیاز ‪ :‬بالن ژوژه ‪ 250‬و ‪ 100‬میلی لیتری‪ ،‬ترازو‪ ،‬شیشه ساعت‪،‬‬
‫اسپاتول‪ ،‬قیف شیشه ای‪ ،‬ظرف نگهداری محلول‬
‫مواد مورد نیاز ‪ :‬هیدروکسید سدیم )‪ ، (NaOH‬اسید استیک‪ ،‬آب مقطر‬
‫‪74‬‬
‫شرح آزمایش ‪ :‬از روی برچسب ظرف نگهداری سود مشخصات آن را یادداشت کنید و طبق‬
‫نکات گفته شده در بخش قبل‪ ،‬مقدار گرم سود مورد نیاز برای تهیه محلول ‪ 0/1‬موالر در‬
‫‪ 250‬س ی س ی را محاسبه کنید‪ .‬مقدار محاسبه شده را با یک شیشه ساعت با استفاده از‬
‫ترازو‪ ،‬بطور دقیق وزن کرده با قیف شیشه ای در بالن بریزید‪ .‬شیشه ساعت و قیف‬
‫شیشه ای را کامال با آب مقطر شستشو دهید به نحوی که آب حاصل از آن داخل بالن‬
‫ریخته شود‪ .‬قیف را برداشته و بالن را تکان دهید تا جامد کامال حل شود‪.‬‬
‫بعد از حل شدن سود با آب مقطر بالن را تا خط نشان پر کنید و محلول را چند بار تکان‬
‫داده و داخل ظرف نگهداری ریخته بر روی آن برچسب شامل غلطت محلول بر حسب موالر‬
‫و نام ماده را بچسبانید و در آزمایشگاه قرار دهید تا برای آزمایش تیتراسیون اسید و باز از‬
‫ان استفاده نمایید‪.‬‬
‫‪75‬‬
‫مشخصات اسید استیک را که شامل جرم مولکولی‪ ،‬درصد خلوص و چگالی می‬
‫باشد را از روی ظرف محتوی آن یادداشت کرده و محاسبات مربوط به تهیه ‪100‬‬
‫میلی لیتر محلول ‪ 0/18‬نرمال اسید استیک را انجام داده و حجم محاسبه شده را‬
‫با پیپت از ظرف اسید برداشته داخل بالن ریخته و با آب مقطر تا خط نشان به‬
‫حجم برسانید‬
‫این محلول را برچسب زده و برای آزمایش تیتراسیون در آزمایشگاه قرار دهید‬
‫‪76‬‬
‫آزمایش ‪ : 2‬تهيه محلول هاي رقيق از محلول هاي غليظ‬
‫وسایل مورد نیاز ‪ :‬بالن ژوژه ‪ 100‬س ی س ی‪ ،‬پیپت‬
‫مواد مورد نیاز ‪ :‬محلول اسید سولفوریک ‪ 2/5‬نرمال‪ ،‬آب مقطر‬
‫شرح آزمایش ‪ :‬برای تهیه محلول ‪ 0/08‬نرمال اسید استیک در حجم ‪ 100‬س ی س ی از‬
‫محلول ‪ 2/5‬نرمال ابتدا باید محاسبات مربوط را به طریق زیر انجام داد‬
‫با استفاده از رابطه ‪N1V1=N2V2‬‬
‫‪ 0/08 = N1‬نرمال‬
‫‪ 100 = V1‬س ی س ی‬
‫‪ 2/5 = N2‬نرمال‬
‫‪ = V2‬؟‬
‫حجم ‪ V2‬بدست آمده از رابطه را از طریق پیپت از محلول اسید سولفوریک ‪ 2/5‬نرمال‬
‫برداشته داخل بالن ریخته و با آب مقطر به حجم برسانید تا یک محلول ‪ 0/08‬نرمال‬
‫حاصل شود‪.‬‬
‫‪77‬‬
‫سواالت آزمایش‬
‫‪ .1‬دو موردی که حتما باید بر روی بر چسب ظروف نگه داری محلول ها‬
‫یادداشت نمود را نام ببرید؟‬
‫‪ .2‬برای نگه داری طوالنی مدت محلول های اسید و باز در آزمایشگاه از چه جنس‬
‫ظروفی بهتر است استفاده شود؟ برای جواب خود دلیل ذکر کنید‪.‬‬
‫‪ .3‬اگر در مراحل محلول سازی‪ ،‬نمونه جامد به راحتی در حالل حل نشد چه‬
‫روش ی را برای حل شدن آن پیش نهاد می کنید‪.‬‬
‫‪78‬‬
‫آشنایی با روش های تیتراسیون‬
‫‪ ‬مفهوم تیتراسیون‬
‫‪ ‬آشنایی با روش های تیتراسیون اسید وباز‬
‫‪ ‬آشنایی با روش های تیتراسیون اکسایش و کاهش‬
‫‪ ‬آزمایش ‪ : 1‬تیتراسیون مستقیم اسید و باز و تعین غلظت سود مجهول‬
‫‪ ‬آزمایش ‪ : 2‬تیتراسیون اکسایش و کاهش با پرمنگنات پتاسیم‬
‫‪79‬‬
‫مفهوم تیتراسیون‬
‫تیتراسیون عبارت است از برابر کردن یک محلول با محلول دیگر از نظر شیمیایی‪.‬‬
‫در تیتراسیون معموال مقدار معینی از یک محلول را در یک بشر یا ارلن مایر ریخته و‬
‫محلول دیگر را به آرامی روی آن می افزایند تا از نظر شیمیایی محلول ها یکی‬
‫شوند‪،‬یعنی نقطه تعادل فرا رسد ‪ .‬برای تعیین نقطه تعادل از اندیکاتور (شناساگر)‬
‫استفاده می شود‪.‬‬
‫اندیکاتور یک جسم پیچیده آلی است که به مقدار کم (‪ 2‬الی ‪ 3‬قطره) مورد‬
‫استفاده قرار می گیرد‪ .‬نسبت به غلظت پروتون محیط حساس است و در محیط‬
‫های اسیدی ‪ -‬خنثی ‪-‬بازی به رنگ های مختلف در می آید‪.‬‬
‫‪80‬‬
‫تيتر کردن از روشهاي تجزيه حجمي است‪ .‬در تجزيه حجمي ابتدا جسم را حل کرده‬
‫و حجم معيني از محلول آن را با محلول ديگري که غلظت آن مشخص است که‬
‫همان محلول استاندارد ناميده ميشود‪ ،‬ميسنجند‪ .‬در تيتراسيون محلول‬
‫استاندارد بهطور آهسته از يک بورت به محلول حاوي حجم مشخص يا وزن‬
‫مشخص از ماده حل شده اضافه ميشود‪ .‬افزايش محلول استاندارد ‪ ،‬آنقدر ادامه‬
‫مييابد تا مقدار آن از نظر اکيواالن برابر مقدار جسم حل شده شود‪ .‬نقطه‬
‫اکيواالن نقطه اي است که در آن ‪ ،‬مقدار محلول استاندارد افزوده شده از نظر‬
‫شيميايي برابر با مقدار حجم مورد نظر در محلول مجهول است‪ .‬اين نقطه را نقطه‬
‫پايان عمل از نظر تئوري يا نقطه هم ارزي نیز مي گويند‪.‬‬
‫‪81‬‬
‫آشنایی با روش های تیتراسیون اسید وباز‬
‫تیتراسیون اسید‪-‬باز به معنی تعیین میزان غلظت یک اسید یا باز از راه خنثی سازی آن با کمک یک باز‬
‫یا اسید دیگر با غلظت معلوم است‪ .‬این روش به بررس ی ّ‬
‫کم ی غلظت یک محلول اسید یا باز ناشناخته‬
‫کمک می کند‪.‬‬
‫بر اساس تعریف اسید وباز لوری ‪ -‬برونشتد ‪ ،‬اسید ماده ای است که پروتون می دهد و باز ماده ای‬
‫است که پروتون می گیرد ‪ ،‬پس تیتراسیون اسید وباز یک روندی است که در آن غلظت یون هیدروژن‬
‫تغییر می کند‪ .‬عاملی که در تیتراسیون اسید و باز به کار می رود‪ ،‬یون هیدروکسید است که با پروتون‬
‫‪،‬برابر معادله زیر واکنش می دهد‪:‬‬
‫‪H3O+ + OH- >>> 2H2O‬‬
‫‪82‬‬
‫هنگامیکه یک محلول اسیدی یک محلول بازی را کامال خنثی کرد ‪ .‬تعداد اکی واالن‬
‫هر دو یکی است از این بیان می توان معادله زیر را نتیجه گرفت ‪:‬‬
‫‪N 1V 1 = N 2 V 2‬‬
‫تشخيص نقطه اکي واالن‪ :‬نقطه اکيواالن در عمل بوسيله تغيیر فیزيکي ( مثال تغيیر‬
‫رنگ ) شناخته ميشود‪ .‬نقطه اي که اين تغيیر رنگ در آن روي ميدهد‪ ،‬نقطه پايان‬
‫تيتر کردن است‪ .‬در تيتراسيون اسيد و باز شناساگرها براي تعيین زمان حصول‬
‫نقطه اکيواالن بکار مي روند‪ .‬تغيیر رنگ معرف ‪ ،‬نشانگر نقطه پاياني تيتراسيون‬
‫مي باشد‪.‬‬
‫‪83‬‬
‫شناساگرها‪ :‬شناساگرها اسيدها و بازهاي ضعيفي هستند که در مقابل تغيیر ‪PH‬‬
‫تغيیر رنگ مي دهند‪ .‬به عبارتي ديگر ‪ ،‬شناساگرها ماده اي رنگي هستند که رنگ آنها در‬
‫محيط اسيدي و قليايي با هم تفاوت دارد‪.‬‬
‫شناساگرها ماده اي رنگي است که معموال از مواد گياهي اخذ ميشوند و ميتوانند به‬
‫شکل اسيدي يا بازي موجوديت يابند‪.‬‬
‫شناساگرهاي زيادي وجود دارد که معروفترين آنها ليتموس (تورنسل) است که در‬
‫محيط اسيدي ‪ ،‬قرمز ‪ ،‬در محيط بازي ‪ ،‬آبي و در حدود خنثي بنفش رنگ است‪.‬فنل‬
‫فتالئین ‪ ،‬معرف ديگري است که بيشتر براي بازها قابل استفاده است‪ .‬اين محلول در‬
‫محيط اسيدي بیرنگ و در محيط قليايي رقيق ارغواني است‪.‬‬
‫‪84‬‬
‫آشنایی با روش های تیتراسیون اکسایش و کاهش‬
‫واکنش ی را که در آن ‪ ،‬تبادل الکترون صورت میگیرد‪ ،‬واکنش اکسیداسیون‪ -‬احیا‬
‫‪ Oxidation – reduction‬نامیده میشود‪.‬‬
‫فرآیند اکسیداسیون (اکسایش)‬
‫فرآیندی است که در آن یک جسم (اکسید کننده) الکترون میگیرد و عدد اکسایش‬
‫یک اتم افزایش می یابد‪.‬‬
‫فرآیند احیا (کاهش)‬
‫فرایندی است که در آن یک جسم (احیا کننده) الکترون از دست میدهد و عدد‬
‫اکسایش یک اتم کاهش می یابد‪.‬‬
‫‪85‬‬
‫واکنش هایی که طی آنها الکترون ها از یک ماده به یک ماده دیگر انتقال می یابد را‬
‫می توان در تجزیه حجم سنجی بکار برد‪.‬‬
‫در نقطه پایانی تیتراسیون عده اکی واالن های کاهش یافته باید با عده اکی واالن‬
‫های اکسید شده برابر باشد‪ .‬به عبارت دیگر ‪:‬‬
‫اکی واالن گرم ماده بکار رفته در فرایندهای اکسایش‪-‬کاهش برابر مقدار ماده ای‬
‫است که به ازای ‪ 1‬مول انتقال الکترون در واکنش شرکت کرده است و می توان‬
‫آنرا از طریق تقسیم جرم مولکولی بر الکترون انتقال یافته هر مول بدست آورد‪.‬‬
‫‪86‬‬
‫در اینجا عامل اکسنده پرمنگنات پتاسیم در محلول اسیدی است‪.‬‬
‫این واکنش ‪ 5‬الکترون به ازای هر مول از پرمنگنات انتقال می دهد‪.‬‬
‫پرمنگنات پتاسیم رنگ بنفش پررنگی داشته و می تواند به عنوان شناساگر در‬
‫هنگام واکنش با سایر مواد بی رنگ بکار رود‪.‬‬
‫‪87‬‬
‫مثالی از واکنشهای اکسایش و کاهش ‪:‬‬
‫بر این اساس ‪ ،‬واکنش زیر یک واکنش اکسایش و کاهش میباشد‪ .‬چون عدد اکسایش اتم ‪S‬از صفر به ‪ 4+‬افزایش‬
‫پیدا میکند و میگوییم گوگرد اکسید شده است و عدد اکسایش اتم ‪O‬از صفر به ‪ 2-‬کاهش پیدا کرده است و‬
‫میگوییم اکسیژن کاهیده شده است‪:‬‬
‫‪S + O2 → SO2‬‬
‫که در آن ‪ ،‬در طرف اول عدد اکسیداسیون هر دو ماده صفر و در طرف دوم ‪ ،‬عدد اکسیداسیون‬
‫گوگرد در ترکیب ‪ 4+‬و اکسیژن ‪ 2- ،‬است‪.‬اما در واکنش زیر اکسایش‪ -‬کاهش انجام نمیشود‪ ،‬زیرا‬
‫تغییری در عدد اکسایش هیچ یک از اتمها به وجود نیامده است‪:‬‬
‫‪SO2 + H2O → H2SO4‬‬
‫که در ‪ ،SO2‬عدد اکسیداسیون ‪S‬و ‪O‬بترتیب ‪ 4+ ،‬و ‪ 2-‬و در آب ‪ ،‬عدد اکسیداسیون ‪H‬و ‪O‬بترتیب ‪ 1+‬و ‪2-‬‬
‫و در اسید در طرف دوم ‪ ،‬عدد اکسیداسیون ‪H‬و ‪S‬و ‪O‬بترتیب ‪ 4+ ، 1+ ،‬و ‪ 2-‬است‪.‬‬
‫‪88‬‬
‫عامل اکسنده و عامل کاهنده‬
‫با توجه به چگونگی نسبت دادن اعداد اکسایش ‪ ،‬واضح است که نه عمل اکسایش و‬
‫نه عمل کاهش به تنهایی انجام پذیر نیستند‪ .‬چون یک ماده نمیتواند کاهیده شود مگر‬
‫آن که همزمان ماده ای دیگر ‪ ،‬اکسید گردد‪ ،‬ماده کاهیده شده ‪ ،‬سبب اکسایش است و‬
‫لذا عامل اکسنده نامیده میشود و مادهای که خود اکسید میشود‪ ،‬عامل کاهنده‬
‫مینامیم‪ .‬بعالوه در هر واکنش ‪ ،‬مجموع افزایش اعداد اکسایش برخی عناصر ‪ ،‬باید برابر‬
‫مجموع کاهش عدد اکسایش عناصر دیگر باشد‪ .‬مثال در واکنش گوگرد و اکسیژن ‪،‬‬
‫افزایش عدد اکسایش گوگرد ‪ 4 ،‬است‪ .‬تقلیل عدد اکسایش ‪ 2 ،‬است‪ ،‬چون دو اتم در‬
‫معادله شرکت دارد‪ ،‬کاهش کل ‪ 4 ،‬است‪.‬‬
‫‪89‬‬
‫آزمایش ‪ : 1‬تیتراسیون مستقیم اسید و باز و تعین غلظت سود مجهول‬
‫مواد مورد نیاز‪:‬‬
‫کلریدریک اسید ‪ 0،1‬نرمال‪ ،‬محلول سود مجهول‪ ،‬شناساگر فنل فتالئین‬
‫وسایل مورد نیاز‪:‬‬
‫بورت‪ ،‬بالون ژوژه ‪ 100‬میلی لیتری‪ ،‬ارلن مایر ‪ 250‬میلی لیتری‬
‫شرح آزمایش ‪:‬‬
‫نمونه مجهول سود ( )‪NaOH‬در بالون ژوژه ‪ 100‬میلی لیتری را با آب مقطر به حجم رسانده‬
‫‪ ،‬هم میزنیم‪ .‬پس بورت را ابتدا با آب مقطر سپس با محلول کلریدریک اسید ‪ 0،1‬نرمال تهیه‬
‫شده شستشو میدهیم‪ .‬داخل بورت ‪ ،‬محلول کلریدریک اسید ‪ 0،1‬نرمال ریخته و محلول را‬
‫در صفر تنظیم میکنیم‪.‬‬
‫‪90‬‬
‫حال ‪ 20‬میلی لیتر محلول سود مجهول را با پیپت داخل ارلن مایر می ریزیم‪ .‬سپس ‪2‬‬
‫قطره فنل فتالئین اضافه میکنیم‪ .‬ارلن را زیر بورت قرار داده ‪ ،‬با دست چپ بشر‬
‫بورت را باز می کنیم تا قطره قطره محلول اسید به محلول باز اضافه شود و با دست‬
‫راست ‪ ،‬ارلن را بهآهستگی حرکت دورانی میدهیم‪ .‬طی این عمل ‪ ،‬محلول داخل ارلن‬
‫‪ ،‬از رنگ ارغوانی (صورتی رنگ) به بی رنگ تبدیل میشود و این نشانگر اسیدی شدن‬
‫محلول داخل ارلن است‪ .‬افزایش اسید را متوقف کرده و حجم اسید مصرفی را از روی‬
‫بورت می خوانیم‪.‬‬
‫از فرمول زیر نرمالیته سود مجهول به راحتی محاسبه میشود‪:‬‬
‫‪N‬اسید × ‪V‬اسید = ‪N‬سود ‪×V‬سود‬
‫‪V‬سود ‪N ( /‬اسید × ‪V‬اسید) = ‪N‬سود‬
‫‪91‬‬
‫آزمایش ‪ : 2‬تیتراسیون اکسایش و کاهش با پرمنگنات پتاسیم‬
‫روش دیگری که می توان با آن تیتراسیون انجام داد اکسیداسیون – احیا است که‬
‫در آن ماده ای الکترون از دست می دهد (پر منگنات) و ماده ای احیا می شود و‬
‫الکترون بدست می آورد (اگزالیک اسید)در این آزمایش به دلیل داشتن شناساگر‬
‫عمومی پر منگنات احتیاج به شناساگر نداریم ‪.‬‬
‫‪92‬‬
‫مواد مورد نیاز‪:‬‬
‫اسید اگزالیک ‪ 1/0‬نرمال‪ ،‬اسید سولفوریک ‪ 6‬نرمال ‪،‬پر منگنات پتاسیم مجهول‬
‫وسایل مورد نیاز‪:‬‬
‫بورت ‪،‬ارلن‪،‬بشر‪ ،‬پیپت ‪،‬گیره و پایه ‪ ،‬قیف ‪ ،‬بالن حجم سنجی ‪ml100‬دو عدد‪،‬‬
‫شیشه ساعت ‪،‬میله همزن‪،‬هیتر‬
‫شرح آزمایش ‪:‬‬
‫ابتدا بورت را با محلول مجهول پتاسیم پر منگنات ‪ KMnO4‬پر میکنیم ‪ .‬سپس‬
‫حدود ‪ 0/15‬گرم اگزاالت سديم را با ترازو اندازه گیری کرده و در ارلنی می ریزیم ‪200 .‬‬
‫میلی لیتر آب را درون ارلن حاوی اگزاالت می ریزیم و همچنین حدود ‪ 2‬میلی لیتر‬
‫‪ H2SO4‬را به آن اضافه می کنیم ‪.‬‬
‫حال ارلن را زیر بورتی که به پایه وصل است قرار داده و شیر بورت را باز می کنیم تا‬
‫قطره قطره پتاسیم پرمنگنات که رنگ ارغوانی پر رنگی را دارد درون ارلن بریزد‬
‫‪93‬‬
‫مشاهده کردیم که پس چند میلی لیتر مصرف پتاسیم پرمنگنات رنگ صورتی در مایع‬
‫بوجود آمد بنابراین هر از چند میلی لیتر ارلن را حرارت می دهیم تا رنگ مایع درون‬
‫ارلن از صورتی کم رنگ ‪ ،‬شفاف شود و دوباره آن را در زیر بورت قرار داده همان کار را‬
‫تکرار می کنیم ‪ .‬دقت شود که هنگامی که ارلن را می خواهیم زیر بورت قرار دهیم‬
‫نباید زیاد گرم باشد‪ .‬این کار را ادامه دهید تا رنگ صورتی پایداری در محلول بوجود‬
‫آید که دیگر شفاف نمی شد ‪ .‬آزمایش را با مقدار ‪ 0/2‬گرم اگزاالت سديم تکرار کنید‪.‬‬
‫به سواالت زیر پاسخ دهید‬
‫‪ .1‬غلظت پرمنگنات پتاسیم را مشخص کنید‪.‬‬
‫‪ .2‬چه ترکیباتی اکسنده و چه ترکیباتی کاهنده هستند؟‬
‫‪ .3‬واکنش اکسایش‪-‬کاهش پرمنگنات پتاسیم با اگزاالت سدیم را بنویسید و آن را‬
‫موازنه کنید‪.‬‬
‫‪94‬‬
‫مفهوم سختی آب و روش تعیین و محاسبه آن‬
‫‪ ‬مفهوم سختی آب‬
‫‪ ‬آزمایش ‪ : 1‬تعیین سختی موقت ‪ ،‬دائمی و کل آب آزمایشگاه‬
‫‪95‬‬
‫مفهوم سختی آب‬
‫آب سخت آبی است که حاوی نمکهای معدنی از قبیل ترکیبات کربناتهای‬
‫هیدروژنی‪ ،‬کلسیم‪ ،‬منیزیم و غیرهاست‪.‬‬
‫سختی بطور عمده بر اساس دو فلز کلسیم و منیزیم سنجیده میشود‪ .‬بطور کلی‬
‫عوامل سختی کاتیونها میباشند مانند آلومینیوم‪ ،‬آهن‪ ،‬منگنز و روی در سختی آب‬
‫شرکت می کنند ولی کلسیم و منیزیم به مقدار زیاد وجود دارد و کاتیونهای دیگر یا‬
‫وجود ندارند یا به مقدار خیلی کم هستند‪.‬‬
‫‪96‬‬
‫تغییرات سختی آب‬
‫میزان شدت سختی آب‪ ،‬به بستر جریان آب در سطح و زیر زمین بستگی دارد‪.‬‬
‫آبهای نواحی آهکی سختی زیادتری تا آبهای نواحی گرانیتی و یا شنی دارند‪ .‬سختی‬
‫ا‬
‫آب در طول زمان نیز تغییر پذیر است‪ .‬معموال سختی آبها در فصل باران کم و در‬
‫فصل خشکی زیاد میشود‪ .‬و بعض ی مواقع هم در فصول پر باران و مرطوب مثل‬
‫غارها ایجاد شود‪.‬‬
‫‪97‬‬
‫انواع سختی آب ‪:‬‬
‫سختی موقت )‪ (Temporary Hardner‬را سختی کربناتی ( ‪Carbonate‬‬
‫)‪Hardner‬نیز مینامند‪ .‬این سختی ‪ ،‬مولود بیکربنات کلسیم و منیزیم است که‬
‫عمدتا به کمک حرارت و یا ازدیاد ‪PH‬کاهش مییابد‪ .‬سختي موقت به خاطر وجود‬
‫كربناتهاي كلسيم و منیزيم و آهن مي باشد‪ .‬براي از ميان بردن اين سختي آب را مي‬
‫جوشانند تا به صورت كربنات رسوب كند به اين علت به آن سختي موقت گويند‪.‬‬
‫‪CaCo3 + Co2 + H2O‬‬
‫‪Ca(HCO3)2‬‬
‫‪MgCo3 + Mg(OH)2 + 3 Co2 + H2o‬‬
‫‪98‬‬
‫‪2Mg(HCO3)2‬‬
‫سختی دائم را سختی غیرکربناتی )‪ (Noncarbonate Hardner‬نیز‬
‫مینامند‪ .‬این سختی ‪ ،‬با حرارت دادن قابل حذف نیست ‪.‬سختي دائم مربوط‬
‫به ديگر امالح كلسيم و منیزيم مثل نمكهاي سولفات ها‪ ،‬كلريد يا نيترات‬
‫آنهاست‪ .‬اين نمكها در لوله هاي ديگهاي بخار ايجاد خوردگي مي كند‪ .‬براي‬
‫حذف اين گونه ها از روشهاي شيميايي استفاده مي شود‪.‬برای از بین بردن‬
‫سختی دایم آب کافی است یون های عامل سختی را به گونه ای ته نشین کرد‪.‬‬
‫‪99‬‬
‫مثال از کربنات سدیم برای رسوب دادن یون کلسیم و منیزیم که سختی دائمی آب را‬
‫تشکیل می دهند‪ ،‬استفاده می شود و سختی دائمی آب را از بین می برند‪.‬‬
‫سختی کل مجموع سختی های موقت و دائم است‪.‬‬
‫‪100‬‬
‫سختی آب با اندازهگیریهای صنعتی و آزمایشگاهی تعیین میشود‪ .‬سختی آب‪ ،‬که هر‬
‫دو یونهای ‪Ca2+‬و ‪ Mg 2+‬را شامل میشود‪ ،‬بر حسب میلیگرم بر لیتر ‪ mg/L‬یا‬
‫در یک میلیون ‪ ppm‬بیان میشود‪.‬‬
‫طبقه بندی آب از نطر سختی به ترتیب زیر است ‪:‬‬
‫نوع آب‬
‫نرم‬
‫سختی کم‬
‫متوسط‬
‫خیلی سخت‬
‫‪101‬‬
‫سختی ( میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم )‬
‫‪55-5‬‬
‫‪100-56‬‬
‫‪200-101‬‬
‫‪500-201‬‬
‫فواید آب سخت‬
‫ا‬
‫معموال شکستگی استخوانهای آنهایی که آب سخت میآشامند زودتر‬
‫بهبود می یابد‪.‬‬
‫‪102‬‬
‫مضرات آب سخت‬
‫‪ .1‬نوشیدن بیش از حد آب سخت موجب رسوب در افراد سنگ ساز می شود و‬
‫همچنین موجب بیماری های گوارش ی بالخصوص سنگ کلیه است‪.‬‬
‫‪ .2‬آب سخت موجب از دست دادن طعم و مزه نوشیدنیها میشود‪.‬‬
‫‪ .3‬دیر پخته شدن و سفتی حبوبات با آب سخت از دیگر عوارض آن است‪.‬‬
‫‪ .4‬آب سخت به جداره دیگهای بخار آسیب زده باعث خوردگی و ایجاد قشر آهکی بر‬
‫روی جداره دیگها و تأسیسات مرتبط میشود‪.‬‬
‫‪ .5‬خوب کف نکردن صابون‬
‫‪103‬‬
‫آزمایش ‪ : 1‬تعیین سختی موقت ‪ ،‬دائمی و کل آب آزمایشگاه‬
‫قسمت اول ‪ :‬تعیین سختی دائم‬
‫موادموردنیاز ‪ -1 :‬کربنات سدیم ‪ 0/1‬نرمال ‪- 2‬آب ‪0/2 N ،HCl -3‬‬
‫اورنج‬
‫وسایل موردنیاز ‪ -1 :‬شعله ‪ -2‬کاغذصافی ‪ -3‬ارلن ‪ -4‬بورت‬
‫شرح آزمایش ‪cc 100 :‬آب شهر را برداشته و ‪ 20cc‬کربنات سدیم ‪ 0.1‬نرمال به آن‬
‫اضافه می کنیم ‪ .‬اجازه می دهیم که تمام آب بخارشده و فقط رسوب باقی‬
‫بماندپس ازآن که تمام آب بخارشد ‪ 20cc‬آب مقطر اضافه می کنیم وخوب هم می‬
‫زنیم وسپس محلول را صاف می کنیم ‪ .‬وقتی که محلول راصاف کردیم به محلول زیر‬
‫صافی ‪3‬تا‪ 4‬قطره متیل اورنج اضافه کرده و سپس آن را با استفاده از ‪HCl 0/2 N‬‬
‫تیترمی کنیم تا شناساگر تغیر رنگ از زرد به صورتی بدهد‪ .‬حجم مصرفی اسیددراین‬
‫مرحله )‪ (V1‬است ‪.‬‬
‫‪ -4‬متیل‬
‫‪104‬‬
‫قسمت دوم ‪ :‬تعیین سختی دائم‬
‫موادموردنیاز ‪ -1 :‬کربنات سدیم ‪ 0/1‬نرمال ‪ -3 0/2 N ،HCl 2‬متیل اورنج‬
‫وسایل موردنیاز ‪ -1 :‬ارلن ‪ -2‬بورت‬
‫شرح آزمایش ‪20 cc :‬کربنات سدیم ‪ 0/1‬نرمال رابرداشته به کمک ‪0/2 ، HCl‬نرمال‬
‫آن راتیترمی کنیم ‪ ( .‬البته قبل ازآن چندقطره متیل اورانژ به آن اضافه می کنیم ) ‪.‬‬
‫حجم مصرفی اسید در این مرحله )‪ (V2‬است ‪.‬‬
‫‪105‬‬
‫قسمت سوم ‪ :‬تعیین سختی موقت‬
‫موادموردنیاز ‪ -1 :‬آب ‪ -3 0/2 N ،HCl -2‬متیل اورنج‬
‫وسایل موردنیاز ‪ -1 :‬ارلن ‪ -2‬بورت‬
‫شرح آزمایش ‪ 100 cc :‬آب شهر بر می داریم و ‪ 3‬تا ‪ 4‬قطره متیل اورانژ ( معرف )‬
‫به آن اضافه می کنیم وسپس به کمک ‪0/2 ، HCl‬نرمال آن راتیترمی کنیم ‪ .‬وقتی‬
‫که رنگ زرد به صورتی تبدیل شد به پایان تیترمی رسیم وحجم مصرفی اسید را‬
‫)‪ (V‬می نویسیم ‪.‬‬
‫‪106‬‬
‫محاسبه سختی دائم ‪ ،‬موقت و کل‬
‫سختی دائم ‪:‬‬
‫سختی موقت ‪:‬‬
‫‪107‬‬
‫آشنایی با وزن اتمی و روش های اندازه گیری وزن اتمی عناصر‬
‫‪ ‬آشنایی با مفاهیم وزن اتمی و جرم اتمی‬
‫‪ ‬روش های اندازه گیری وزن اتمی عناصر‬
‫‪ ‬آزمایش ‪ : 1‬اندازه گیری وزن اتمی منیزیم‬
‫‪108‬‬
‫آشنایی با مفاهیم وزن اتمی و جرم اتمی‬
‫اتم ها ذرات بسیار کوچکی هستند که توزین یکایک آنها غیر ممکن است‪.‬‬
‫دالتون برای این اندازه گیری مبنای سیستم خود را بر اتم هیدروژن گذاشت و جرم‬
‫سایر اتم ها را با آن مقایسه کرد و این مقادیر را اوزان اتمی نام گذاری کرد‪ .‬بعدها‬
‫اکسیژن به عنوان عنصر استاندارد انتخاب شد و وزن اتمی آنرا ‪ 16‬در نظر گرفتند‪.‬‬
‫استاندارد امروزی اتم کربن‬
‫𝟐𝟏‬
‫𝑪𝟔‬
‫اتم کربن 𝑪𝟔𝟐𝟏 تعریف می شود‪.‬‬
‫‪109‬‬
‫است‪ .‬واحد جرم اتمی یک دوازدهم‬
‫𝟏‬
‫( )‬
‫𝟐𝟏‬
‫جرم‬
‫جرم یک اتم در مقیاس مبتنی بر جرم اتم‬
‫𝟐𝟏‬
‫𝑪𝟔‬
‫که دقیقا ‪ 12u‬در‬
‫نظر گرفته شده است بیان می شود‪.‬‬
‫وزن اتمی یک عنصر شامل جرم تمام ایزوتوپ های آن عنصر با‬
‫توجه به فراوانی طبیعی آنهاست‪.‬‬
‫وزن اتمی یا جرم اتمی برابر‬
‫‪ amu‬یا ‪ u‬نشان می دهند‬
‫‪110‬‬
‫𝟏‬
‫( )‬
‫𝟐𝟏‬
‫جرم اتم کربن‬
‫𝟐𝟏‬
‫𝑪𝟔‬
‫است که با‬
‫روش های اندازه گیری وزن اتمی عناصر‬
‫‪ -1‬روش های دستگاهی ‪ :‬با استفاده از دستگاه های تجزیه ای مثل ‪MS‬‬
‫اسپکتروسکوپی به راحتی و بطور دقیق جرم اتمی بدست می آید‪.‬‬
‫‪ -2‬استفاده از گرمای ویژه ‪ :‬مقادیر بدست آمده برای گرمایی ویژه بعض ی از فلزات‬
‫بر حسب نوع فلز ‪ ،‬تغییرات قابل مالحظه ای دارد‪ .‬بعد از اندازه گیری تعداد زیادی‬
‫از عناصر این نتیجه مطرح شد که حاصلضرب جرم اتمی یک عنصر در گرمای‬
‫ویژه آن در حالت جامد مقدار ثابتی است‪.‬‬
‫این قانون ماهیت تقریبی دارد ‪.‬‬
‫)𝟔 ثابت عدد تقریبا( ثابت مقدار ≅ اتمی جرم × ویژه گرمای‬
‫‪111‬‬
‫روش های آزمایشگاهی دیگر‪:‬‬
‫‪ -1‬روش مستقیم ‪ :‬ترکیب مقدار مشخص عنصر ( مثال ‪ )Mg‬با ‪ HCl‬واکنش داده و‬
‫حجم دقیق گاز هیدروژن آزاد شده در شرایط متعارفی اندازه گیری می شود‪.‬‬
‫𝟐𝒍𝑪𝒈𝑴‪𝑴𝒈 + 𝟐 𝑯𝑪𝒍 → 𝑯𝟐 ↑ +‬‬
‫‪ -2‬روش غیر مستقیم ‪ :‬عنصر با وزن اتمی نامشخص را با یک عنصر دیگر که وزن‬
‫اتمی آن مشخص است (مثال اکسیژن) ترکیب می کنند سپس با دانستن اتمهای دو‬
‫عنصر در ترکیب و افزایش وزن در اثر ترکیب می توان وزن اتمی عنصر اولیه را‬
‫مشخص کرد‪.‬‬
‫‪112‬‬
‫آزمایش ‪ : 1‬اندازه گیری وزن اتمی منیزیم‬
‫وسایل مورد نیاز ‪ :‬بوته چینی – چراغ گاز – ترازوی دقیق‬
‫مواد شیمیایی الزم ‪ :‬فلز منیزیم – اسید نیتریک غلیظ‬
‫شرح آزمایش ‪ :‬یک بوته چینی را ‪ 10‬دقیقه به آرامی حرارت داده و در دسیکاتور قرار‬
‫دهید تا سرد شود‪ .‬بوته سرد شده را به دقت وزن کنید‪ .‬مقدار دقیق ‪ 0/5‬گرم از فلز‬
‫منیزیم را وزن کرده در بوته بریزید‪ .‬وزن دقیق بوته و منیزیم را یادداشت کنید‪ .‬در زیر‬
‫هود مقدار ‪ 2/5‬س ی س ی اسیدنیتریک غلیظ به آن اضافه کرده و روی شعله قرار دهید‬
‫تا آب آن خشک شود‪ .‬پس از آن درب بوته را گذاشته و شعله را زیاد کرده و بگذارید‬
‫کامال بسوزد‪ .‬بعد از ‪ 25‬دقیقه بوته را داخل دسیکاتور قرار ذاذه تا خنک شود و در‬
‫نهایت آنرا وزن کنید ‪.‬‬
‫‪113‬‬
‫به سواالت زیر پاسخ دهید‬
‫‪ .1‬جدول را کامل کنید‪ ( .‬محاسبات مربوط به تعیین وزن اتمی منیزیم را بنویسید‪.‬‬
‫‪ .2‬فرمول تاثیر اسید نیتریک بر منیزیم را بنویسید‪.‬‬
‫اطالعات‬
‫مقادیر و‬
‫محاسب‬
‫ات‬
‫‪114‬‬
‫وزن بوته وزن بوته و وزن بوته‬
‫و اکسید‬
‫منیزیم‬
‫وزن‬
‫اکسید‬
‫وزن منیزیم در‬
‫اکسید‬
‫وزن اکسیژن‬
‫در اکسید‬
‫وزن اتمی‬
‫منیزیم‬
‫مقایسه با وزن‬
‫واقعی منیزیم‬
‫آشنایی با سینتیک شیمیایی‬
‫و بررس ی اثر عوامل مختلف بر روی آن‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪115‬‬
‫مفاهیم تئوری سرعت واکنش و بررس ی عوامل مختلف بر روی آن‬
‫آزمایش ‪ : 1‬بررس ی تاثیر غلظت بر سرعت واکنش های شیمیایی‬
‫آزمایش ‪ : 2‬بررس ی تاثیر دما بر سرعت واکنش های شیمیایی‬
‫آزمایش ‪ : 3‬بررس ی اثر ماهیت مواد بر سرعت واکنش های شیمیایی‬
‫مفاهیم تئوری سرعت واکنش و بررس ی عوامل مختلف بر روی آن‬
‫منظور از سرعت واکنش شیمیایی‪ ،‬روند تبدیل واکنشدهندهها به فرآوردهها‪ ،‬در‬
‫یک بازهی زمانی است‪ .‬یکی از اهداف شیمیدانها افزایش سرعت واکنشهای‬
‫مطلوب‪ ،‬و کاهش سرعت واکنشهای نامطلوب است‪.‬‬
‫برای آنکه یک واکنش شیمیایی انجام شود باید ذرات واکنش دهنده به هم برخورد‬
‫کنند‪ .‬این برخورد باید دارای «انرژی» و «جهت» مناسبی باشد‪ ،‬تا منجر به شکسته‬
‫شدن پیوندهای شیمیایی بین ذرات واکنشدهندهها گردد‪.‬‬
‫‪116‬‬
‫سرعت واکنش ‪ ،‬عبارت از تغییر غلظت هر یک از مواد اولیه یا مواد‬
‫حاصل نسبت به زمان انجام واکنش است‪.‬‬
‫‪117‬‬
‫سرعت یک واکنش شیمیایی به ‪ 5‬عامل مهم بستگی دارد‬
‫‪ )1‬نوع مواد شرکت کننده در واکنش‬
‫‪ )2‬غلظت مواد شرکت کننده در واکنش‬
‫‪ )3‬دمای واکنش‬
‫‪ )4‬کاتالیزگر‬
‫‪ )5‬سطح تماس‬
‫‪118‬‬
‫آزمایش ‪ : 1‬بررس ی تاثیر غلظت بر سرعت واکنش های شیمیایی‬
‫در این ازمایش اثر غلظت مواد اولیه بر سرعت واکنش بررس ی می شود‪ .‬از واکش ی‬
‫بین پتاسیم یدات و سدیم سولفیت در محیط اسیدی استفاده می کنیم‪.‬‬
‫‪IO3+ 5 SO3 + 2H ---> 5 SO4 + H2O +I2‬‬
‫در این واکنش اگر غلظت یون یدات در محلول کافی باشد تمام یونهای سولفیت‬
‫موجود در محلول اکسید و به یون سولفات تبدیل می شود و در نتیجه ید ازاد می‬
‫شود‪.‬چون محلول ید حتی در غلظت های کم در مجاورت نشاسته به رنگ ابی در می‬
‫اید می توان از روی شدت و زمان تغییر رنگ محلول به سرعت واکنش پی برد‪.‬‬
‫‪119‬‬
‫روش کار‪:‬‬
‫‪ -1‬در داخل ارلن مایر توسط پیپت ‪ml 10‬از محلول پتاسم یدات ‪ 0.2‬موالر می‬
‫ریزیم و با استوانه مدرج ‪cc 80‬اب مقطر به ان اضافه می کنیم‪ .‬کرنومتر را بر‬
‫داشته و با فشار دکمه مخصوص عقربه ان را روی صفر ثابت می کنیم‪.‬سپس با‬
‫پیپت ‪ml 10‬محلول سولفیت نشاسته تهیه شده را بر داشته و طوری ان را به‬
‫محلول داخل ارلن اضافه می کنیم که به محض خالی شدن پیپت دکمه کرنومتر را‬
‫فشار داده و ان را به کار می اندازیم‪.‬به محض این که رنگ ابی ظاهر شد کرنومتر را‬
‫متوقف و زمان خوانده شده را یادداشت می کنیم‪.‬‬
‫‪ -2‬ازمایش باال را بامقادیر داده شده در جدول انجام می دهیم‪.‬‬
‫‪120‬‬
‫به سواالت زیر پاسخ دهید‬
‫‪ .1‬نتایج حاصل را بر روی نمودار غلظت – زمان رسم کنید و به همراه پاسخ‬
‫سواالت مطرح شده در گزارش کار خود بیاورید‪.‬‬
‫‪ .2‬علت آبی شدن رنگ محلول را بنویسید‪.‬‬
‫‪ .3‬دالیل اثر غلظت بر سرعت واکنش شیمیایی را بیان کنید‪.‬‬
‫‪121‬‬
‫آزمایش ‪ : 2‬بررس ی تاثیر دما بر سرعت واکنش های شیمیایی‬
‫در این ازمایش غلظت محلول را ثابت نگه می داریم و فقط دما را تغییر می‬
‫دهیم و تاثیر ان را در سرعت واکنش مورد مطالعه قرار می دهیم‪.‬برای این‬
‫منظور از واکنش اسید سولفوریک با سدیم تیوسولفات استفاده می‬
‫کنیم‪.‬معادله واکنش به صورت زیر است‪:‬‬
‫‪NA2S2O3 + H2SO4 -----> NA2SO4 + SO2 + S + H2O‬‬
‫بر اثر انجام این ازمایش گوگرد شیری رنگ ازاد می شود و محلول را کدر می‬
‫کند‪.‬‬
‫‪122‬‬
‫روش کار‪:‬‬
‫‪-1‬ابتدا ‪ 10‬از محلول تیوسولفات ‪ 0/5‬موالر را با پیپت برداشته و درون یک لوله‬
‫ازمایش می ریزیم‪ .‬لوله ازمایش را در داخل بشر قرار داده و در داخل بشر انقدر اب‬
‫می ریزیم تا سطح اب از سطح محلول داخل لوله ازمایش باالتر باشد پس از ان‬
‫ترمومتر را داخل لوله ازمایش قرار می دهیم و منتظر می شویم تا دمای ترمومتر‬
‫ثابت شود در این موقع دقیقا ‪ 1‬س ی س ی محلول اسید سولفوریک ‪3‬موالر توسط‬
‫پیپت برداشته و داخل لوله می ریزیم و هم زمان با ان کرنومتر را به کار می اندازیم و‬
‫به محض ظاهر شدن گوگرد و کدر شدن رنگ محلول کرنومتر را متوقف می کنیم و‬
‫زمان طی شده را یادداشت می کنیم‪.‬‬
‫‪123‬‬
‫‪ -2‬لوله ازمایش را خالی کرده و تمیز می کنیم و ترمومتر را هم می شوییم و سپس‬
‫دوباره ‪ 10‬س ی س ی از محلول تیوسولفات ‪ 0/5‬در ان ریخته و مثل دفعه قبل لوله‬
‫ازمایش را همراه با ترمومتر داخل بشر پر از اب قرار می دهیم و ان را حرارت می‬
‫دهیم با ترمومتر محلول داخل لوله ازمایش را به هم می زنیم ‪ .‬هنگامی که دمای‬
‫داخل ان در ‪ 35‬درجه ثابت شد حرارت را قطع می کنیم و محلول را هم می زنیم تا‬
‫دمای ان در ‪ 35‬درجه ثابت بماند و دقیقا ‪ 1‬س ی س ی از محلول اسید سولفوریک‬
‫‪3‬موالر به ان اضافه می کنیم و با کرنومتر مثل دفعه قبل زمان پدیدار شدن رنگ‬
‫شیری گوگرد را یادداشت می کنیم‪.‬‬
‫‪ -3‬این ازمایش را با دماهای ‪ 55 ، 45‬و ‪ 65‬درجه سانتی گراد تکرار کنید‪.‬‬
‫‪124‬‬
‫به سواالت زیر پاسخ دهید‬
‫‪ .1‬نتایج حاصل را بر روی نمودار دما – زمان رسم کنید و به همراه پاسخ‬
‫سواالت مطرح شده در گزارش کار خود بیاورید‪.‬‬
‫‪ .2‬علت کدر شدن رنگ محلول را بنویسید‪.‬‬
‫‪ .3‬واکنش میان تیوسولفات و اسید سولفوریک را بنویسید‪.‬‬
‫‪ .4‬دالیل اثر دما بر سرعت واکنش شیمیایی را بیان کنید‪.‬‬
‫‪125‬‬
‫آزمایش ‪: 3‬‬
‫بررس ی اثر ماهیت مواد بر سرعت واکنش های شیمیایی‬
‫ماهیت و ساختار مولکولی مواد واکنشگر و محصوالت تولیدی می تواند به دو دلیل بر‬
‫سرعت واکنش های شیمیایی اثر بگذارد ‪:‬‬
‫‪ -1‬هر چه مقاومت پیوندهای اولیه که باید شکسته شوند کمتر و نیز مقاومت پیوندهای‬
‫جدیدی که تشکیل می شوند بیشتر باشد سرعت واکنش شیمیایی افزایش خواهد یافت‬
‫‪ -2‬شکل و اندازه مولکول های واکنشگر و محصوالت تولیدی در تعیین سرعت اثر دارند‬
‫به طوری که هرچه مولکول ها کوچکتر و ساده تر باشند به دلیل اینکه احتمال برخورد‬
‫های مؤثر بین مولکولی بیشتر می شود‪ ،‬سرعت واکنش های شیمیایی هم افزایش می یابد‪.‬‬
‫‪126‬‬
‫وسایل مورد نیاز ‪ :‬بشر – استوانه مدرج – کرنومتر‬
‫مواد مورد نیاز ‪ :‬اسید سولفوریک ‪ 0/5‬موالر – تیوسولفات سدیم ‪ 0/5‬موالر –‬
‫نیترات نقره ‪ 0/5‬موالر – کلرید سدیم ‪ 0/5‬موالر‬
‫شرح آزمایش ‪:‬‬
‫‪ 5 -1‬س ی س ی اسید سولفوریک ‪ 0/5‬موالر را داخل استوانه مدرج ریخته و ‪ 5‬س ی س ی‬
‫محلول تیوسولفات سدیم ‪ 0/5‬موالر به آن اضافه کنید و زمان را از لحظه اضافه‬
‫کردن آن تا هنگام کدر شدن رنگ محلول اندازه گیری کنید‪(T1) .‬‬
‫‪127‬‬
‫‪ 5 -2‬س ی س ی محلول نیترات نقره ‪ 0/5‬موالر را داخل استوانه مدرج ریخته و ‪ 5‬س ی‬
‫س ی محلول کلرید سدیم ‪ 0/5‬موالر به آن اضافه کنید و زمان را از لحظه اضافه‬
‫کردن آن تا هنگام کدر شدن رنگ محلول اندازه گیری کنید‪(T2) .‬‬
‫به سواالت زیر پاسخ دهید‬
‫‪ -1‬علت کدر شدن رنگ محلول در هر دو مرحله آزمایش را بنویسید‪.‬‬
‫‪ -2‬دالیل اثر ماهیت مواد بر سرعت واکنش های شیمیایی را بنویسید‪.‬‬
‫‪128‬‬