Téma: Acidobázické reakcie v analytickej chémii

Podobné dokumenty
CHO45stkAprRi

TEORETICKÉ ÚLOHY

48-CHO-Dz-kraj-teória a prax-riešenie

TEORETICKÉ ÚLOHY

Microsoft Word Riešenie PRAX A

TEORETICKÁ ÈASŁ

53. ročník CHO, krajské kolo - odpoveďový hárok, kategória B

Microsoft Word TEÓRIA-F-A4

CHO45stkCprU

Stanovenie stroncia, plutónia a amerícia v odpadových vodách z JE

Obsah - Analytická chémia I.

Microsoft Word - A-47--prax-študijné-riešenie

RIEŠENIE A HODNOTENIE ÚLOH Z PRAKTICKEJ ČASTI

CH43skFri07

Určenie hustoty látok Určiť hustotu je trochu pracné. Nemá zmysel, aby ju ľudia určovali stále, keď hustotu potrebujú. Preto je už hustota jednotlivýc

55. ročník CHO, krajské kolo - zadanie, kategória B

CHO46skEFEteprU

STANOVENIE OBJEMOVEJ AKTIVITY POLÓNIA-210 VO VYBRANÝCH SLOVENSKÝCH MINERÁLNYCH VODÁCH P. Rajec, M. Krivošík, Ľ. Mátel Katedra jadrovej chémie Prírodov

SLOVENSKÁ KOMISIA CHEMICKEJ OLYMPIÁDY

SVETELNÁ ENERGIA SOLÁRNY ČLÁNOK ZALOŽENÝ NA UMELEJ FOTOSYNTÉZE 15. mája ODPOVEĎOVÝ HÁROK 1 - Krajina a družstvo:.. Meno: Meno:. Meno:.

IChO 2014 Practical Exam SVK

Laboratórne cvičenie č 3.doc

A-47-škola-zadanie[2]

SLOVENSKÁ TECHNICKÁ UNIVERZITA V BRATISLAVE

CHO46kkAteU

SVK_# PRAKTICKÁ ČASŤ Robme vedu spolu!

CHO45skAteRi

48-CHO-EF-úroveň E-štud-zadanie

Microsoft Word - CHEM-ROZHLADY

Príklad 5 - Benzén 3. Bilančná schéma 1. Zadanie príkladu n 1 = kmol/h Definovaný základ výpočtu. Na základe informácií zo zadania si ho bude v

Chémia - nižšie stredné vzdelávanie CHÉMIA ÚVOD Vzdelávací štandard bližšie špecifikuje a rozvíja ciele Štátneho vzdelávacieho programu s dôrazom na r

ZBIERKA ZÁKONOV SLOVENSKEJ REPUBLIKY Ročník 2012 Vyhlásené: Vyhlásená verzia v Zbierke zákonov Slovenskej republiky Obsah tohto dokumentu m

D-stud-teoria-zadanie

Učebné osnovy

A Vodný roztok hydroxidu sodného a vodný roztok amoniaku Využitie hydroxidu sodného ako zrážadla Pár kvapiek 10% roztoku hydroxidu sodného sa pridáva

OTESTUJ SA Z CHÉMIE : 1. Chémia je veda, ktorá skúma, ich a na iné látky. 2. Doplň do tabuľky názov alebo značku prvku: Názov prvku: vodík chlór želez

ODMERNÉ SKLÁ 1. Vymedzenie meradiel a spôsob ich metrologickej kontroly 1.1 Táto príloha upravuje laboratórne odmerné sklo určené na meranie objemu kv

Microsoft Word - EPOKSIL A_SVK.doc

1. Spoznávame chemické reakcie v našom okolí 1.1. Deje okolo nás Okolo nás neustále prebiehajú rôzne deje. Niektoré z nich sú chemické deje, iné fyzik

Čiastka 055/2001

VYKONÁVACIE NARIADENIE KOMISIE (EÚ) 2019/ zo 16. apríla 2019, - ktorým sa stanovujú pravidlá uplatňovania nariadenia Európskeho

ÚLOHY Z FYZIKÁLNEJ CHÉMIE

54. ročník CHO, školské kolo - riešenie a hodnotenie, kategória B

60. ročník Fyzikálnej olympiády v školskom roku 2018/2019 kategória E okresné kolo Riešenie úloh 1. Zohrievanie vody, výhrevnosť paliva a) Fosílne pal

NÁRODNÉ POROVNÁVACIE SKÚŠKY CHE T MÁJA 2019 Dátum konania skúšky: 1. mája 2019 Max možné skóre: 30 Max Počet riešitelov testa: 242 dosiahnuté skóre: 2

Normatív

Nariadenie Komisie (ES) č. 1020/2009 z 28. októbra 2009, ktorým sa mení a dopĺňa nariadenie Európskeho parlamentu a Rady (ES) č. 2003/2003 o hnojivách

PLYNOVÉ CHROMATOGRAFY NA ZEMNÝ PLYN 1. Vymedzenie meradiel a spôsob ich metrologickej kontroly 1.1 Táto príloha upravuje procesný plynový chromatograf

Príklad 9 - Lisovanie+ Vylúhovanie+ Sušenie 3. Bilančná schéma 1. Zadanie príkladu Bilančná schéma: m6 =? w6a = m4 =? kg 0.1 Zvolený základ výpočtu: w

Platný od: OPIS ŠTUDIJNÉHO ODBORU BIOCHÉMIA

NÁRODNÉ POROVNÁVACIE SKÚŠKY CHE T MARCA 2019 Dátum konania skúšky: 30. marca 2019 Max možné skóre: 30 Počet riešitelov testa: 176 Max dosiahnuté skóre

Kúpna zmluva č. Z _Z uzatvorená v zmysle 409 a nasl. Obchodného zákonníka I. Zmluvné strany 1.1 Objednávateľ: Obchodné meno: Regionálny úrad ve

Karta bezpečnostných údajov

VYKONÁVACIE NARIADENIE KOMISIE (EÚ) 2019/ zo 4. januára o povolení seleničitanu sodného, potiahnutého granulovaného selenič

Protokol o skúške č /2017 Názov a adresa skúšobného laboratória: Názov a adresa zákazníka: EUROFINS BEL/NOVAMANN s. r. o. ČOV Vlčany - Neded s.

MERANIE U a I.doc

TATRACHEMA v.d. Trnava KARTA BEZPEČNOSTNÝCH ÚDAJOV vypracovaná podľa Nariadenia Európskeho parlamentu a Rady /ES/ č.1907/2006. FIXINELA kyslý čistiaci

Platný od: OPIS ŠTUDIJNÉHO ODBORU MOLEKULÁRNA CYTOLÓGIA

Platný od: OPIS ŠTUDIJNÉHO ODBORU

CHO45skEFEteR

Farba skupiny: červená Označenie úlohy:,zohrievanie vody elektrickým varičom (A) bez pokrievky, Úloha: Zistiť, ako závisí účinnosť zohrievania vody na

PL_2_2_vplyv_objemu

01

P2017_118008

Príl. 6.1-TA 3 FR samostatne tabulky

Snímek 1

Názov predmetu Vzdelávacia oblasť Časový rozsah výučby Ročník 7,8 Chémia Človek a príroda 2 h týždenne Škola Základná škola, Zlaté Klasy, Hlavná 787/2

Elektroanalytické metódy

Zverejňovanie informácií o znečisťovaní životného prostredia podľa 33a zákona č. 17/1992 Zb. o životnom prostredí v znení neskorších predpisov a vyhlá

Microsoft Word - Fixinela WC aktiv gel.DOC

TATRACHEMA v.d. Trnava KARTA BEZPEČNOSTNÝCH ÚDAJOV vypracovaná podľa Nariadenia Európskeho parlamentu a Rady /ES/ č.1907/2006. KUCHENBLITZ Dátum vydan

36. Fázová analýza pomocou Mössbauerovej spektroskopie

Nuta 55 g (SK) Oblátka s kakaovou krémovou náplňou (60 %) s arašidami máčaná v kakaovej poleve. Zloženie: kakaová poleva 21 % (rastlinný tuk /palmojad

Priklad 9 - LisovanieVyluhovanieSusenie.xls

Slide 1

Karta bezpečnostných údajov

Biologická olympiáda Ročník: 52. Školský rok: 2017/2018 Kolo: Krajské Kategória: A Teoreticko-praktická časť Praktická úloha č. 1 Téma: Rastlinné pigm

Rozsah spôsobilosti skúšobného laboratória

Biovéd 2005 Kft. KARTA BESPEČNOSTNÝCH ÚDAJOV TRIFENDER Dátum vydania október 11. Nahradzuje všetky práva predošlých vydaní Obchodné meno: TRIFEN

Veda na scéne Slovensko Science on Stage Ako človek dýcha? Model pľúc je demonštračný prístroj, na ktorom je možné žiakom čiastočne prezentovať mechan

Predmet : CHÉMIA Časový rozsah výučby-6.ročník Názov ŠVP ISCED 2 1 hodina týždenne, 33 hodín ročne Školský vzdelávací program ZŠ s MŠ Kuzmice pre nižš

Rozvojom spoločnosti najmä v druhej polovici minulého storočia dochádza čím ďalej tým viac k zásahu človeka do životného prostredia

PÍSOMNÉ POKYNY PODĽA RID Opatrenia v prípade nehody alebo mimoriadnej udalosti súvisiacej s nebezpečným tovarom, alebo ktoré môžu súvisieť s nebezpečn

Úloha č.2 Meranie odporu rezistorov Vladimír Domček Astrofyzika semester Skupina č Laboratórne podmienky: Teplota: 22,6 C Tlak:

OBSAH

Microsoft Word - PDS MM CAR UHS Clearcoat HP 493V.SLK doc

Microsoft Word _2014_P.doc

Žiadosť o zaradenie dietetickej potraviny do zoznamu kategorizovaných dietetických potravín a úradné určenie ceny dietetickej potraviny Dietetická pot

Karta bezpeĊnostných údajov

GENERÁLNY ŠTÁB

ZBIERKA ZÁKONOV SLOVENSKEJ REPUBLIKY Ročník 2019 Vyhlásené: Časová verzia predpisu účinná od: Obsah dokumentu je právne záväzný.

Karta bezpečnostných údajov podľa (ES) 1907/ ISO Loctite 5920 Strana 1 z 5 SDS No.: Dátum revízie v zahraničí: Dátum rev

Krátky popis k Solárnemu ohrievaciemu systému Solar Fox Air Collector Všeobecný popis: Solar Fox Air ohrievací systém je systém ktorý sa vyrába pod zn

Názov projektu: CIV Centrum Internetového vzdelávania FMFI Číslo projektu: SOP ĽZ 2005/1-046 ITMS: Statika kvapalín PaedDr. Klára Velmovsk

Počet strán: 2 CERTIFIKÁT TYPU MERADLA č. 015/1/132/18 zo dňa 28. septembra 2018 Slovenský metrologický ústav v súlade s ustanovením 30 písm. b) a 32

VYKONÁVACIE NARIADENIE KOMISIE (EÚ) 2019/ z 3. januára o povolení L-arginínu ako kŕmnej doplnkovej látky pre všetky druh

TATRACHEMA v.d. Trnava

MINISTERSTVO ŠKOLSTVA, VEDY, VÝSKUMU A ŠPORTU

B46ckEgeoul12

Prepis:

PRAKTICKÉ ÚLOHY Z ANALYTICKEJ CHÉMIE Chemická olympiáda kategória A 51. ročník školský rok 2014/15 Domáce a školské kolo Pavol Tarapčík Praktická činnosť v študijnom/školskom kole CHO je zameraná na laboratórne operácie súvisiace s odmernou analýzou, od prípravy roztokov, cez vykonanie titrácie až po spracovanie výsledku a tiež na pochopenie jednotlivých javov prebiehajúcich pri takejto činnosti. V rámci tohto kola treba precvičiť výpočet výsledku analýzy pri priamom a spätnom odmernom stanovení. Zároveň treba uvádzať a používať namerané a vypočítané hodnoty korektným spôsobom. Treba sa preto venovať aj práci s číslami. Študijná časť Maximálne 50 bodov Doba riešenia: bez časového obmedzenia Preštudujte si všeobecné základy odmernej analýzy, teda: postupy merania hmotnosti a objemu, techniku práce s odmerným sklom, vlastnosti chemických reakcií využiteľných v tejto oblasti, spôsoby určovania bodu ekvivalencie, aké chemické reakcie sa využívajú pri hlavných typoch odmernej analýzy, referenčné (základné) látky. Tieto informácie nájdete v učebniciach a príručkách analytickej chémie. Odporúčaná literatúra: M. Čakrt a spol.: Praktikum z analytickej chémie, Bratislava, Alfa, 1989. A. Hercegová a kol.: Praktikum z analytickej chémie, Bratislava, STU, 2011. Projekt VIZLAB, ktorý obsahuje mnoho užitočných informácií o práci v analytickom laboratóriu, je dostupný na stránke http://www.analytika.sk J. Garaj, Z. Hladký, J. Labuda: Analytická chémia I, Bratislava, STU, 1996. P. Tarapčík a kol.: Zbierka príkladov z analytickej chémie, Bratislava, STU, 1995. Skriptá z Analytickej chémie I a II, a Bratislava, STU, 1996, upravené do elektronickej podoby sú k dispozícii na webovej stránke Ústavu analytickej chémie FCHPT STU http://www.chtf.stuba.sk/kalch/eac.php. Na tejto stránke je zároveň aj elektronická forma zbierky príkladov z analytickej chémie.

Úloha 1 (50 bodov) STANOVENIE ŽELEZA túto úlohu riešte ako prípravnú študijnú Železo je jedným z najdôležitejších prvkov, pretože podporuje životné funkcie v ľudskom organizme. Jeho nedostatok môže spôsobiť anémiu, ktorá sa zvyčajne lieči tak, že sa do organizmu dodáva Fe(II) v podobe liekov. Liečivé účinky železitých zlúčenín sú v tomto prípade podstatne menšie. Železnaté soli sú pomerne silné redukovadlá a možno ich ľahko oxidovať na soli železité. Preto na kontrolu kvality niektorých liekov treba používať samostatné metódy na stanovenie Fe 2+ a na Fe 3+, ako aj metódy na stanovenie celkového množstva železa. V tejto úlohe uvidíme, ako možno riešiť tento problém. 1. Pred stanovením celkového množstva železa vo vzorke sa zlúčeniny železa obvykle premenia na železnaté zlúčeniny alebo na železité zlúčeniny. S použitím štandardných redoxných potenciálov uvedených v tabuľke určte, ktoré z daných oxidovadiel môže za štandardných podmienok oxidovať Fe 2+ na Fe 3+. Napíšte chemické rovnice zodpovedajúcich reakcií v iónovom tvare. oxidovaná forma redukovaná forma E / V Fe 3+ Fe 2+ +0,77 HNO 3 NO (+H 2 O) +0,96 H 2 O 2 (+H + ) H 2 O +1,77 I 2 I +0,54 Br 2 Br +1,09 (2 b) 2. Po oxidácii železa na Fe 3+ možno celkový obsah železa stanoviť vyzrážaním Fe 3+ vo forme Fe(OH) 3, žíhaním previesť hydroxid na oxid Fe 2 O 3 a tento nakoniec odvážiť. a) Vypočítajte hodnotu ph vo vodnom roztoku FeCl 3 s koncentráciou 0,010 mol dm -3. Predpokladajte pritom, že katión [Fe(H 2 O) 6 ] 3+ sa správa ako jednosýtna kyselina, ktorej konštanta kyslosti má hodnotu K a = 6,3.10 3. Neuvažujte prítomnosť chlorokomplexov. (5 b) b) Vypočítajte hodnotu ph, ktorá je potrebná nato, aby sa z roztoku tejto železitej soli začal zrážať Fe(OH) 3. Neuvažujte prítomnosť hydroxokomplexov, resp. uvažujte tvorbu hydroxokomplexu, ako je uvedená v úlohe 2a. 2

Súčin rozpustnosti Fe(OH) 3 je K s = 6,3.10 38. (9 b) c) Vypočítajte hodnotu ph, pri ktorej sa zo 100,0 cm 3 roztoku 0,010 mol dm -3 FeCl 3 úplne vyzráža Fe(OH) 3. Za úplné vyzrážanie považujeme taký stav, keď v roztoku zostane rozpustených maximálne 0,2 mg Fe. (3 b) Poznámka: Všetky hodnoty ph treba určiť s presnosťou na jedno desatinné miesto. Pri výpočte zanedbajte iónovú silu roztoku. 3. Fe 2+ možno stanoviť v prítomnosti Fe 3+ titráciou s roztokom KMnO 4 v kyslom prostredí. Keďže KMnO 4 vo vodných roztokoch podlieha pomalému rozkladu, jeho koncentráciu v roztoku treba stanoviť tesne pred titračným stanovením Fe 2+. To sa robí pomocou štandardnej látky so známym zložením. Z presne známeho množstva štandardu možno pripraviť v odmernej banke vodný roztok, ktorý sa doplní po značku na známy objem. Na titráciu 10,00 cm 3 štandardného roztoku obsahujúceho 0,2483 g As 2 O 3 v 100,0 cm 3 vody sa použilo 12,79 cm 3 roztoku KMnO 4. Na titráciu 15,00 cm 3 roztoku obsahujúceho v jednom litri 2,505 g Fe, sa použilo 11,80 cm 3 toho istého roztoku KMnO 4. Vypočítajte podiel železa vo vzorke, ktoré bolo vo forme Fe 2+. (10 b) 4. K roztoku, ktorý obsahoval ióny Fe 2+ aj Fe 3+, sa pridala kyselina vínna. Roztok sa potom zneutralizoval vodným roztokom amoniaku a nakoniec sa k nemu pridal nadbytok KCN. Potenciál platinovej elektródy ponorenej do tohto roztoku a meranej oproti nasýtenej kalomelovej elektróde bol +0,132 V. Vypočítajte obsah (v hmot. %) železa vo východiskovej vzorke, ktoré bolo vo forme Fe 2+, za predpokladu, že v spomínanom roztoku bolo všetko železo vo forme hexakyanokomplexu. Štandardný potenciál sústavy [Fe(CN) 6 ] 3 /[Fe(CN) 6 ] 4 má hodnotu +0,364 V. Potenciál nasýtenej kalomelovej elektródy má hodnotu +0,241 V. Teplota roztoku vzorky je 25 C. (10 b) 5. Z doteraz poskytnutých údajov sa pomocou Nernstovej rovnice dá zistiť pomer konštánt stability hexakyanoželezitého a hexakyanoželeznatého komplexu. Zistite výpočtom tento pomer. (10 b) 3

Praktická časť školské kolo Maximálne 25 bodov Doba riešenia: neobmedzená Túto úlohu vykonajte prakticky v laboratóriu, nacvičte si pracovné operácie v oblasti analytickej chémie. Úloha 2 (25 bodov) STANOVENIE OBSAHU SULFIDOV A SULFÁNU V ODPADOVEJ VODE Sulfidy/sulfán sú súčasťou niektorých priemyselných procesov, odpadových kalov, vôd, ale aj niektorých minerálok a liečivých vôd. Jedno z možností odmerného stanovenia je jodometria. Ak takéto materiály obsahujú interferujúce zložky pre následné jodometrické stanovenie, môžu sa výhodne sulfidy oddeliť ako plynný sulfán, ktorý sa absorbuje do vhodného prostredia a potom stanoví oxidáciou s jódom. Potrebné pomôcky: Na spracovanie vzorky: Obdobná aparatúra ako je uvedená na obrázku na spracovanie vzorky. Na titrácie: Byreta, pipety, kadičky, titračné banky, byretový lievik, kvapkadlá Na prípravu roztokov: kadičky, odmerné banky, kvapkadlá, váhy, varič na zahrievanie Chemikálie/roztoky: Tuhé látky: uhličitan sodný, jód (alebo jodičnan draselný), jodid draselný, tiosíran sodný, hydroxid sodný, škrob Urobte výpočty a zdôvodnenie presne navažovaných a potrebných množstiev. Pripravujte len také množstvo kyselín, ktoré spotrebujete! Pripravte odmerný roztok s presnou koncentráciou asi c(i 2 ) = 0,05 mol dm -3 : Príprava: 1. variant: Presný návažok presublimovaného jódu (vážiť v uzatvorenej navažovačke) rozpustite s potrebným množstvom KI v destilovanej vode a doplňte po značku 1 dm 3 v odmernej banke. 4

Príprava: 2. variant: Presný návažok jodičnanu draselného a približne odvážené potrebné množstvo jodidu draselného rozpustite v destilovanej vode okyslenej dvomi mililitrami zriedenej kyseliny sírovej v jódovej banke. Po rozpustení ho kvantitatívne preneste do odmernej banky 1 dm 3 a doplňte po značku. Pripravte odmerný roztok c(na 2 S 2 O 3 ) = 0,05 mol dm -3 : Potrebné množstvo tiosíranu sodného a 0,2 g Na 2 CO 3 rozpustite v destilovanej vode a doplňte po značku 1 dm 3. Absorpčný roztok: pripravte roztok 10% NaOH s 5 % glycerínu. Škrob: 0,5 % indikátorový roztok návažok škrobu sa krátko povarí v deionizovanej vode (kaša) a zriedi sa na požadovaný objem Kyselina chlorovodíková, konc. sa zriedi v objemovom pomere 2:1. Kyselina sírová konc. sa zriedi v objemovom pomere 1:2 Aparatúra a postup: Na obrázku je naznačená možná zostava aparatúry pre túto prácu. Môžete ju upraviť podľa vašich konkrétnych možností v laboratóriu. Napríklad, trojhrdlové banky sa dajú nahradiť obyčajnými bankami a prevŕtanou zátkou s tromi otvormi pre vstup/ výstup, časť na prípravu CO 2 sa dá nahradiť Kippovým prístrojom, ako reakčná banka môže byť Erlenmayerova banka, namiesto prikvapkávacieho lievika sa môže použiť byreta, a pod. H 2 SO 4 CO 2 + H 2 S CO 2 tlačka Na 2 CO 3 vzorka CO 2 5 6 4 7 3 8 2 9 1 11 5 6 4 7 3 8 2 9 1 10 zahrievanie NaOH 5

Oxid uhličitý ako nosný plyn sa pripraví reakciou uhličitanu sodného s kyselinou sírovou. Budete potrebovať asi 1,5 hodiny prefúkavať aparatúru s prietokom plynu 20 cm 3 za minútu. (1 bublinka za sekundu). Vypočítajte koľko uhličitanu sodného a koľko kyseliny sírovej pri tom spotrebujete. Nádobka na prípravu CO 2 môže byť napríklad 500 až 1000 cm 3 okrúhla banka, do ktorej sa dá potrebné množstvo tuhého uhličitanu sodného. V zátke treba urobiť tri otvory. 1. pre stopku prikvapkávacieho lievika, ktorým sa pridáva kyselina sírová. 2. pre trubičku s kúskom hadice s tlačkou na odpúšťanie prebytočného plynu (nastavenie prietoku), 3. pre výstupnú trubica, ku ktorej sa hadicou pripojí rozkladná banka. Rozkladnou bankou je napríklad Erlenmayerova banka s objemom 250 až 500 cm 3, ktorá sa umiestni na zahrievanie. Cez zátku do nej vstupuje ku dnu trubica s prívodom nosného plynu. Druhým otvorom cez zátku vchádza trubica na pridanie kyseliny sírovej, tretím otvorom prechádza výstupná trubica na pripojenie k dvom do série zapojeným premývačkám s absorpčným roztokom. Analýza vzorky: Do rozkladnej banky vložte 100 cm 3 analyzovaného roztoku. Do dvoch za sebou spojených premývačiek sa nalejte 20 až 50 cm 3 absorpčného roztoku hydroxidu sodného. Premývačky pripojte k vývodu plynu z rozkladnej banky a päť minút prebublávajte slabým prúdom CO 2, aby sa zbavili kyslíka. Potom sa do rozkladnej nádoby pridajte 5 cm 3 zriedenej kyseliny sírovej. Slabý prúd plynu prechádza zo zdroja, cez rozkladnú nádobku do premývačiek asi 1 hodinu, rozkladnú banku pritom zahrievajte na teplotu 50 až 60 o C. Po odpojení premývačiek ich obsah kvantitatívne preneste do titračnej banky so zábrusovou zátkou, k zmesi pridajte 10 cm 3 kyseliny chlorovodíkovej a ihneď 20 cm 3 odmerného roztoku jódu. Banku uzavrite a nechajte 5 minút v tme. Následne banku otvorte, zátku opláchnite destilovanou vodou do vnútra titračnej banky. Nespotrebovaný jód titrujte odmerným roztokom tiosíranu sodného príslušnej látkovej koncentrácie na škrobový indikátor do odfarbenia. 6

Štandardizácia roztoku tiosíranu (zistenie presnej koncentrácia) Do titračnej banky sa pridajte 10 cm 3 roztoku jódu so známou presnou koncentráciou a titrujte roztokom tiosíranu do svetložltého sfarbenia. Pridajte sa 1 cm 3 indikátora a modrý roztok dotitrujte do odfarbenia. Experiment podľa potreby viackrát zopakujte. Spotreby sa nemajú líšiť o viac ako 0,05 cm 3 (dve kvapky, pol dielika stupnice byrety). Vypočítajte presnú koncentráciu odmerného roztoku. Poznámka: Ak nie je z prevádzkových dôvodov u vás na škole možné urobiť vymytie sulfánu zo vzorky, úlohu urobte bez tohto stupňa teda jodometrické stanovenie sulfidov v modelovej vzorke obsahujúcej Na 2 S v deionizovanej vode (model obsahu premývačiek). Otázky a úlohy Čo znamená štandardizácia roztoku? Čo je to základná látka a aké má mať vlastnosti? Aké meradlá treba použiť na meranie objemov pri tejto práci? Čo znamená formulácia presne odvážte asi...? Opíšte podrobne postup správneho pipetovania. Čo pre pracovný postup znamená pridajte 25,00 ml a čo by znamenalo pridajte 25 ml? Vypočítajte koľko uhličitanu sodného a koľko kyseliny sírovej potrebujete pri práci na výrobu oxidu uhličitého. Vypočítajte potrebné návažky látok na prípravu použitých roztokov. Vypočítajte presnú koncentráciu odmerného roztoku zistenú štandardizáciou. Vypočítajte obsah sulfidov v dodanej vzorke. Hodnotenie laboratórnej práce najmä podľa správneho vykonávania laboratórnych operácií (celkove 25 b = 50 pb) príprava roztokov váženie, práca s odmernou bankou 5 pb práca s pipetou, 5 pb práca s byretou 5 pb výsledky titrovania reprodukovateľnosť 5 pb vedenie laboratórnych záznamov 5 pb výpočty na prípravu experimentu a výsledkov (postupy) 15 pb odpovede na položené otázky (okrem výpočtových) 10 pb 7

PRAKTICKÁ ČASŤ ORGANICKÁ SYNTÉZA Chemická olympiáda kategória A školský rok 2014/15 Školské kolo Matej Žabka, Martin Putala Maximálne 15 bodov Doba riešenia: neobmedzená Úvod Úlohy z organickej syntézy v praktickej časti tohto ročníka chemickej olympiády budú zamerané na reakcie, ktorých sa zúčastňujú estery karboxylových kyselín. Zvládnutie úloh bude vyžadovať základné teoretické znalosti a praktické zručnosti z izolácie, čistenia (ako sú extrakcia, destilácia, filtrácia za zníženého tlaku a normálneho tlaku, kryštalizácia), identifikácie a charakterizácie organických zlúčenín (ako sú tenkovrstvová chromatografia, NMR a IČ spektroskopia). Odporúčaná literatúra: Ľubovoľná príručka organickej syntézy, napr. Pavol Elečko, Mária Mečiarová, Martin Putala, Marta Sališová, Ján Šraga: Laboratórne cvičenie z organickej chémie, 2. nezmenené vydanie, Bratislava, Univerzita Komenského, 1998, ISBN 80-223-1274-6. Príprava bionafty z rastlinného oleja V tomto kole bude Vašou úlohou pripraviť bionaftu a to reakciou alkoholu s esterom transesterifikáciou. Bionafta je palivo šetrné voči životnému prostrediu, pretože je možné ho pripraviť z obnoviteľných zdrojov, napríklad repky olejnej. Už v súčasnosti bionafta čiastočne nahrádza míňajúce sa zásoby ropy. Používa sa samotná alebo v zmesi s naftou. Bionafta sa pripravuje reakciou rastlinných olejov s nižšími alkoholmi (najčastejšie metanolom) za vzniku esterov mastných kyselín. V tejto úlohe ako alkohol použijete izopropylalkohol. Materiál a pomôcky: 100 ml guľatá banka so zábrusom, spätný chladič, 3 ks 100 ml kadičky, 25 ml odmerný valec, 100 ml oddeľovací lievik, 2 ks liehové kahany, Pasteurove pipety, savička, 5 ml pipeta a pipetovací balónik alebo byreta, varič (alebo magnetické miešadlo so zohrievaním), filtračný papier, filtračný lievik, vodný (alebo olejový, či pieskový) kúpeľ, hadice, svorky, lapáky, kruh, stojan, pinzeta, lyžička, varné 8

kamienky (alebo magnetické miešadielko), nožnice, ochranné okuliare, ochranné rukavice, laboratórny plášť. Chemikálie chemikália, obal R-veta* S-veta* rastlinný olej (slnečnicový alebo repkový), v uzavretej fľaši izopropylalkohol (propán-2-ol), v pôvodnej sklenej fľaši koncentrovaná kyselina sírová, v pôvodnej sklenej fľaši nasýtený roztok chloridu sodného, v pôvodnej sklenej fľaši (postačí komerčná kuchynská soľ) bezvodý síran sodný, v pôvodnej zásobnej fľaši - - 11, 36, 67 2, 7, 16, 24/25, 26 35 26, 30, 45 - - - - * - zdroj: karty bezpečnostných údajov na http://www.sigmaaldrich.com Označenia špecifického rizika (R-vety a ich kombinácie) R 11 R 35 R 36 R 67 Veľmi horľavý. Spôsobuje silné popáleniny/poleptanie. Dráždi oči. Pary môžu spôsobiť ospalosť a závrat. Bezpečnostné informácie (S-vety a ich kombinácie) S 2 S 7 S 16 S 24 S 25 S 26 S 30 S 45 Uchovávajte mimo dosahu detí. Uchovávajte nádobu tesne uzavretú. Uchovávajte mimo dosahu zdrojov zapálenia - Zákaz fajčenia. Zabráňte styku s pokožkou. Zabráňte styku s očami. V prípade kontaktu s očami je potrebné ihneď ich vymyť s veľkým množstvom vody a vyhľadať lekársku pomoc. Nikdy nepridávajte vodu k tomuto produktu. V prípade nehody alebo ak sa necítite dobre, okamžite vyhľadajte lekársku pomoc (ak je to možné, ukážte označenie látky alebo prípravku). 9

Postup: Do suchej 100 ml guľatej banky upevnenej v lapáku nalejte 8 ml čistého izopropylalkoholu a pridajte varné kamienky alebo použite magnetické miešadlo. Pomocou Pasteurovej pipety vám učiteľ opatrne prikvapká 1 ml 96 % kyseliny sírovej, pričom zmes premiešavajte. Pozor! Koncentrovanú kyselinu pridá učiteľ. Reakčná zmes sa samovoľne zahrieva. Do zmesi pridajte 20 ml rastlinného oleja. Na banku nasaďte spätný chladič, ktorý upevnite druhým lapákom a zapojte chladenie (s prúdením vody vzostupne). Zmes miešajte a zahrievajte na vriacom vodnom kúpeli (prípadne použite varné hniezdo, olejový alebo pieskový kúpeľ) tak, aby reakčná zmes vrela 90 minút (teplota varu izopropylalkoholu je 82 C). Po tejto dobe vypnite zahrievanie, zdvihnite aparatúru z kúpeľa a nechajte zmes ochladiť na laboratórnu teplotu. Medzitým si pripravte aparatúru na extrakciu oddeľovací lievik umiestnite do kruhu na stojane a podložte kadičkou. Zmes po ochladnutí prelejte cez filtračný lievik do oddeľovacieho lievika tak, aby varné kamienky (miešadielko) zostali v banke. Oddeľte spodnú vrstvu, vrchnú vrstvu premyte dvakrát 20 ml nasýteného roztoku NaCl a prelejte do suchej kadičky. Pridajte bezvodý Na 2 SO 4, zmes premiešajte a sušidlo odfiltrujte. Produkt odvážte a vypočítajte výťažok. S produktom spravte nasledujúce dva testy. Test horenia: Pripravte si dva prázdne liehové kahany s knôtmi (môžete použiť aj kadičku zakrytú alobalom). Do jedného dajte východiskový rastlinný olej a do druhého získanú bionaftu. Pokúste sa zapáliť obidva kahany a porovnajte priebeh horenia. Test viskozity: Naplňte dve prázdne pipety alebo byrety po značku: jednu rastlinným olejom a druhú bionaftou a odmerajte čas, za ktorý vytečie určený objem a porovnajte. Poznámky Počas celej práce používajte ochranné okuliare! Ak nosíte vlastné okuliare, tie na ochranu Vašich očí postačia. Pri práci používajte tiež ochranné rukavice, laboratórny plášť a vhodnú, uzavretú obuv. Je potrebné zabezpečiť primerané vetranie pracoviska. Pri výpočtoch používajte nasledovné relatívne atómové hmotnosti: A r (C) = 12, A r (H) = 1, A r (O) = 16. 10

ρ (i-proh) = 0,79 g.cm -3, ρ (rastlinný olej) = 0,92 g.cm -3, ρ (glycerol) = = 1,26 g.cm -3, ρ (bionafta) = 0,87 g.cm -3 Výsledky uvádzajte na primeraný počet platných číslic. Úloha 1 (7 b) Uveďte hmotnosť získaného produktu v g. Úloha 2 (1,4 b) Napíšte reakčnú schému prípravy bionafty. Rastlinný olej znázornite ako triacylglycerol, kde acylmi sú zvyšky kyseliny stearovej, olejovej a linolovej (1:1:1). Napíšte systémové názvy jednotlivých produktov tejto transesterifikačnej reakcie. Úloha 3 (1,0 b) a) Určte, ktorá východisková látka je limitujúca pre rozsah reakcie. b) Vypočítajte teoretický výťažok produktu v g. c) Vypočítajte experimentálny výťažok produktu v %. Úloha 4 (2,4 b) Odpovedzte na nasledujúce otázky týkajúce sa tejto praktickej úlohy: a) Prečo sa použil nadbytok jedného z reaktantov? b) Aká je úloha kyseliny sírovej v transesterifikácii? c) Prečo sa po ochladení reakčnej zmesi vytvorili dve vrstvy? Ktoré látky sa oddelili počas premývania vodným roztokom NaCl? d) Porovnajte priebeh horenia východiskového oleja a produktu. e) Porovnajte viskozitu východiskového oleja a produktu. f) Prečo sa koncentrovaná kyselina sírová nepridala priamo k rastlinnému oleju? Aký vplyv by to malo na zvyšky nenasýtených mastných kyselín? Úloha 5 (0,8 b) Napíšte mechanizmus transesterifikácie katalyzovanej kyselinou sírovou. Úloha 6 (1,2 b) a) Bionaftu možno pripraviť aj s použitím katalytického množstva NaOH v metanole. Napíšte všeobecnú reakčnú schému. 11

b) Prečo nemožno pri bázicky katalyzovanej transesterifikácii ako alkohol použiť 95 % etanol? Aká konkurenčná reakcie by prebiehala? c) Prečo je výhodnejšie pripraviť bionaftu z použitých olejov (obsahujú voľné mastné kyseliny) kyslo katalyzovanou transesterifikáciou? Úloha 7 (1,2 b) Priraďte k jednotlivým produktom ich 1 H NMR spektrá. Stručne zdôvodnite. Spektrum A: 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ 5,45 5,40 (m, 2H), 4,95 4,85 (m, 1H), 2,32 (t, J = 7,5 Hz, 2H), 2,20 2,15 (m, 4H), 1,68 1,62 (m, 2H), 1,32 1,29 (m, 26H), 0,88 (t, J = 7,0 Hz, 3H). Spektrum B: 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ 5,45 5,35 (m, 4H), 4,95 4,85 (m, 1H), 2,65 2,55 (m, 2H), 2,32 (t, J = 7,5 Hz, 2H), 2,20 2,15 (m, 4H), 1,68 1,62 (m, 2H), 1,32 1,29 (m, 20H), 0,90 (t, J = 7,0 Hz, 3H). Spektrum C: 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ 4,95 4,85 (m, 1H), 2,32 (t, J = 7,5 Hz, 2H), 1,68 1,62 (m, 2H), 1,32 1,29 (m, 34H), 0,88 (t, J = 7,0 Hz, 3H). Poznámka: Úlohy praktickej časti školského kola majú hodnotu maximálne 40 bodov (25 bodov za analytickú chémiu a 15 bodov za organickú syntézu). (Domáce kolo (= študijná časť) sa do hodnotenia nepočíta.) Autori: RNDr. Pavol Tarapčík, CSc., Matej Žabka, doc. RNDr. Martin Putala, PhD. Vedúci autorského kolektívu: doc. Ing. Ján Reguli, CSc. Recenzenti: Ing. Elena Kulichová, Doc. RNDr. Peter Magdolen PhD., Mikuláš Bartal Slovenská komisia chemickej olympiády Vydal: IUVENTA Slovenský inštitút mládeže, Bratislava 2014 12