Opinpolku 1 - NaOH tarkistus, HCl-valmistus ja yhdisteen moolimassan tarkistus

Tässä harjoitustyössä oli tarkoitus tutustua kemialliseen yksikköprosessiin neutralointi ja liuotus.

Työraportti löytyy täältä.

Neutralointi

Neutralointi tarkoittaa emäksisen tai happaman aineen muuttamista neutraaliksi, eli kyse on pH-arvon muuttamisesta lähelle seitsemää. Hapon neutraloinnissa käytetään heikompaa happoa, esim. rikkihappoa neutraloidessa käytetään etikkahapon suolaa.

Emäksisiä aineita koskee sama periaate, eli käytetään heikompaa emästä. Neutralointi vedellä on kuitenkin käytännössä vain laimentamista. Vahvan hapon ja vahvan emäksen sekoittaminen aiheuttaa yleensä räjähdysmäisen reaktion.

Neutralointia käytetään esim. vesilaitoksella talousveden valmistuksessa. Neutralointia käytetään myös lannoitteiden valmistuksessa.

Liuotus

Liuotus tarkoittaa jonkin aineen sekoittamista liuottimeen, eli aineeseen johon liukeneminen tapahtuu. Liukenemisen tulos on homogeeninen, eli tasa-aineinen seos. Vesi on todella hyvä liuotin.

Liuotukseen ja liukoisuuteen vaikuttaa liuottimen lämpötila ja liuotettavien aineiden kemialliset ominaisuudet. Pooliset yhdisteet liukenevat poolisiin liuottimiin, kuten ruokasuola veteen. Poolittomat yhdisteet puolestaan liukenevat poolittomiin yhdisteisiin, kuten rasvat hiilivetyliuottimiin.

Katso lisää poolisuudesta täältä.

1. NaOH:n valmistaminen ja tarkistaminen

Ensimmäinen tehtävä oli valmistaa 500 ml 0,1 M natriumhydroksidi (NaOH) liuosta ja tarkistaa sen väkevyys eli konsentraatio kaliumvetyftalaatin avulla.

Kiinteän NaOH:n murskaamista

Aloitimme työn laskemalla tarvittavan ainemäärän kiinteälle NaOH:lle. Murskasimme NaOH-kiteitä ja punnitsimme murskattua NaOH:ta tarkasti laskemamme 2 g:n verran.

Punnitun NaOH:n kaataminen mittapulloon

Kaadoimme punnitun NaOH:n tarkasti 500 ml:n mittapulloon ja täytimme sen ionivaihdetulla vedellä.

Valmistamamme kaliumvetyftalaattiliuos

Mittasimme kolmelle punnitusalustalle n. 3 g kaliumvetyftalaattia ja otimme tarkat punnitustulokset ylös. Tämän jälkeen kaadoimme kaliumvetyftalaatit kolmeen 250 ml:n erlenmeyer-kolviin ja kaadoimme niihin 50 ml keitettyä ionivaihdettua vettä.

Tämän jälkeen jäähdytimme erlenmeyer-kolveja kattilassa kylmässä vedessä.

Fenolftaleiinin lisääminen

Lisäsimme jokaiseen erlenmeyer-kolviin kolme tippaa fenolftaleiini-indikaattorialiuosta.

Kaliumvetyftalaattiliuos titrauksen päätepisteessä

Titraus tapahtui täyttämällä 25 ml:n byretti juuri valmistamallamme NaOH-liuoksella ja laskemalla sitä hitaasti valmistamme kolmen kaliumvetyftalaattiliuoksen sekaan kunnes väri oli haalean vaaleanpunainen. Otimme byretistä kulutuslukemat ylös ja laskimme NaOH-liuoksen tarkan väkevyyden käyttämällä kolmen mittaustuloksen keskiarvoa.

Valmistamamme NaOH-liuoksen konsentraation keskiarvo oli 0,09627 mol/L, eli tosi lähellä tehtävässä annettua 0,1 moolia.

2. Suolahappoliuoksen laimentaminen ja pitoisuuden tarkistaminen NaOH:lla

Toinen tehtävä oli valmistaa 100 ml 0,5 M suolahappoliuosta (HCl) ja tehdä sille laimennus siten, että laimean 0,05 M HCl-liuoksen lopullinen määrä on 250 ml. 

37 % suolahapon pipetointia

Aloitimme tehtävän laskemalla paljonko tarvitsemme väkevää 37 % suolahappoliuosta 100 ml 0,5 M HCl-liuoksen valmistamiseen. Tulokseksi saimme 4,2 ml. Otimme vetokaapissa mittapipetillä 4,2 ml väkevää 37 % suolahappoa 100 ml:n mittapulloon, jossa oli hieman ionivaihdettua vettä pohjalla ja täytimme sen ionivaihdetulla vedellä viivaan asti ja sekoitimme.

0,05 M HCl-liuos ja 0,1 M NaOH-liuos

Teimme laimennuksen pipetoimalla edellä valmistamaamme väkevää suolahappoliuosta 25 ml:n täyspipetillä 250 ml:n mittapulloon ja täytimme sen ionivaihdetulla vedellä viivaan saakka ja sekoitimme pulloa kääntelemällä. Näin saimme 250 ml 0,05 M HCl-liuosta.

Suolahappoliuoksen titrausta NaOH:lla

Titrasimme eli tarkistimme HCl-liuoksen pitoisuuden täyttämällä 25 ml:n byretti aikaisemmin tarkistamallamme 0,1 M NaOH-liuoksella ja mittaamalla analysoitavaa 0,05 M HCl-liuosta 25 ml täyspipetillä pumpetin avulla kolmeen erlenmeyer-kolviin ja lisäämällä jokaiseen 3 pisaraa fenoliftaleiini-indikaattoria. Tämän jälkeen valutimme hitaasti NaOH-liuosta byretistä erlenmeyer-kolviin kunnes liuos muuttui haalean vaaleanpunaiseksi ja otimme byretistä tarkan kulutuslukeman ylös. Toistimme tämän kaikilla kolmella erlenmeyer-kolvilla.

Tarkistimme näiden kulutuslukemien avulla valmistamamme HCl-liuoksen tarkan konsentraation käyttämällä kolmen mittaustuloksen keskiarvoa.

Valmistamamme HCl-liuoksen konsentraation keskiarvo oli 0,09627 mol/L, eli tämäkin tosi lähellä tehtävässä annettua 0,1 M.

3. Oksaalihapon (COOH)2 moolimassan määrittäminen

Kolmas tehtävä oli määrittää oksaalihapon (COOH)2 moolimassa titraamalla sitä valmistamallamme ja tarkistamallamme 0,1 M NaOH-liuoksella.

Oksaalihapon punnitsemista

Aloitimme tehtävän punnitsemalla n. 150 - 200 mg oksaalihappoa ja merkitsemällä punnitustulokset ylös. Siirsimme punnitsemamme oksaalihapot kolmeen erlenmeyer-kolviin ja lisäsimme niihin 40 ml ionivaihdettua vettä ja laitoimme jokaiseen kolviin 5 tippaa fenoliftaleeni-indikaattoriliuosta.

Oksaalihappoliuoksen titrausta 0,1 M NaOH:lla

Titrasimme liuoksen täyttämällä 25 ml:n byretti tarkistamallamme 0,1 M NaOH-liuoksella ja valutimme hitaasti liuosta kolvin sisältämän oksaalihapon sekaan kunnes väri muuttui haalean vaaleanpunaiseksi. Otimme tarkan kulutuslukeman ylös. Toistimme tämän kaikilla kolmella erlenmeyer-kolveilla.

Titraus onnistui tarkasti

Laskimme moolimassan käyttämällä kolmen tuloksen keskiarvoa. Valmistamamme oksaalihapon moolimassan keskiarvo oli 124,091 g/mol.

Lopputulokset

Oikeat tulokset

c(NaOH) = 0,01 mol/L
c(HCl) = 0,05 mol/L
M(COOH)2 2H2O = 126,07 g/mol

Meidän tulokset ja virheprosentit

c(NaOH) = 0,09627 mol/L - 3,73 %
c(HCl) = 0,04967 mol/L - 0,66 %
M(COOH)2 2H2O = 124,091 g/mol - 1,57 %