H 3 O + + OH − 2 H 2 O

1. -1- Seminár z CH 28 (49. vyuč. hod.) CH / II CVIČENIE 5 NEUTRALIZAČNÁ ANALÝZA - s, p PRVKY Na kvantitatívne stanovenie látky vo vzorke sa využíva PRIAMA alebo SPÄTNÁ titrácia. Pri spätnej titrácii titrujeme nezreagované množstvo činidla (v našom prípade HCl) odmerným roztokom. Na základe zistenia nezreagovaného množstva činidla, dokážeme vypočítať množstvo, ktoré zreagovalo s látkou, ktorú chceme stanoviť (v našom prípade CaCO3). Úloha: Zistite množstvo uhličitanu vápenatého v čistiacom prostriedku obsahujúcom mramorový prášok Pomôcky laboratórne váhy, závažie, lyžička na chemikálie, odmerný valec, trojnožka, sieťka, kahan,byreta, titračná banka(100 ml), pipeta, lievik, byreta. Chemikálie čistiaci prostriedok na drhnutie s mramorovým práškom, roztok kyseliny chlorovodíkovej ( c = 0,2 mol.dm-3 ), roztok NaOH ( c = 0,2 mol.dm-3), indikátor-brómtymolová modrá. Princíp CaCO3 + 2HCl  CaCl2 + CO2 + H2O NaOH (c2= 0,2 mol.dm-3) HCl + NaOH NaCl + H2O indikátor Postup práce a)Do banky navážime 0,5 g prášku na čistenie. K tomu pridáme 25cm3 HCl (V1') - látkové množstvo pridanej HCl je n1' = c1 .V1' = 0,2 . 0,025 = 0,005 mol. a zmes opatrne zohrejeme do varu. Vyvarujeme sa silnému varu zmesi. b)Banku ochladíme vodou z vodovodu a pridáme kvapku indikátora. c)Byretu naplníme (vyučujúci) odmerným roztokom NaOH a zmes v banke titrujeme až po trvalú zmenu farby indikátora. Titráciu zopakujeme 2x a zistený objem spotrebovaného roztoku (V2) zapíšeme do tabuľky. Na výpočet množstva CaCO3 použijeme aritmetický priemer z nameraných hodnôt. 0,5 g čistiaceho prášku H2O 25 cm3 roztoku HCl CaCO3 + 2HCl  CaCl2 + CO2 + H2O S uhličitanom vápenatýmCaCO3 zreagovalo n(HCl)= ( n1' - n1)HCl Podľa rovnice tomu zodpovedá látkové množstvo uhličitanu vápenatého: → Po reakcii kyseliny chlorovodíkovej s uhličitanom vápenatýmCaCO3 zostalo v banke ešte určité látkové množstvo kyseliny chlorovodíkovej - n1(HCl), ktoré zistíme nasledovne: ← HCl + NaOH NaCl + H2O Obr. 1 Aparatúra na titráciu M(CaCO3) = 100 g.mol-1 Tabuľka V2(NaOH) c2(NaOH) n2(NaOH) V1'(HCl) c1(HCl) n1'(HCl) m(CaCO3)= = n.M(CaCO3) Číslo mer. = n1(HCl) dm3 mol.dm-3 dm3 mol.dm-3 mol 1 2 0,2 0,025 0,2 0,005 aritmetický priemer H3O+ + OH− 2 H2O nesprávne Záver Do titračnej banky smena začiatku pridali25 cm3 kyseliny chlorovodíkovej s koncentráciou 0,20 mol.dm-3 . Látkové množstvo HCl, ktorú sme na začiatku pridali do titračnej banky bolo .................. mol. Po reakcii HCl s CaCO3 , zostalo v banke ešte určité látkové množstvo n1(HCl) = ........... mol, ktoré sme zistili titráciou s NaOH. S uhličitanom vápenatým, ktorý sa nachádzal vo vzorke s hmotnosťou 0,5 g teda zreagovalo (n1/– n1)HCl = .................... mol . Podľa chemickej rovnice v skúmanej vzorke bolo látkové množstvo uhličitanu vápenatého : Hmotnosť CaCO3 v skúmanej vzorke je ...................... g . V 100 g čistiaceho prostriedku je ................... g uhličitanu vápenatého. správne nesprávne Odčítanie objemu v byrete

2. -2- Seminár z CH 28 (49. vyuč. hod.) CH / II CVIČENIE 5 NEUTRALIZAČNÁ ANALÝZA - s, p PRVKY Otázky a úlohy Prehľad najčastejšie používaných acidobázických indikátorov Sfarbenie v prostredí Farebný prechod v oblasti pH Indikátor kyslejšom zásaditejšom Metylová žltá červené žlté 2,9 – 4,0 červené žlté 3,1 – 4,4 Metyloranž Kongočerveň modrofialové červené 3,0 – 5,5 červené žltá 4,2 – 6,2 Metylčerveň žlté modré 6,0 – 7,6 Brómtymolová modrá č Fenolftaleín bezfarebné červenofialové 8,0 – 9,9 b m pH ž ž č 12 10 8 6 4 2 HCl fenolftaleín pH (8 – 9,9) brómtymolová modrápH(6 – 7,6) pT metylčerveň pH(4,2 - 6,2) Obr. 2b Oxid uhličitý zakalí roztok Ca(OH)2 c(HCl) 0,1 mol.dm-3 Titračná krivka pri titrácii silnej kyseliny (napr.HCl) silnou zásadou (napr.NaOH) a funkčná oblasť (pH) uvedených indikátorov CaCO3 + HCl H2O CO2 Obr. 2a Aparatúra na prípravu oxidu uhličitého 0 10 30 50 70 90 V[ml] 1. Vypočítajte objem kyseliny chlorovodíkovej s hustotou 1,18 g.cm-3, potrebný na prípravu 1,00 dm3 kyseliny chlorovodíkovej s koncentráciou 0,20 mol.dm-3 . Mr(HCl) = 36,46 ; w(HCl) = 36 % 2. Vypočítajte hmotnosť hydroxidu sodného potrebného na prípravu 500 cm3 roztoku NaOH s koncentráciou 0,2 mol.dm-3 . M (NaOH) = 40 g.mol–1. voda 3. a) Navrhnite, ako by sme mohli dokázať unikanie CO2 z banky (obr. 2a,b). b) Prečo možno CO2 zachytávať do otvoreného valca (obr. 2a). c) Oxid uhličitý zahasí plameň (obr. 3). Kde sa táto vlastnosť uplatňuje? (Urobte si model penového hasiaceho prístroja. Obr. 4 .) CO2 Obr. 3 Oxid uhličitý klesá a zahasí plameň Obr. 4 Model penového hasiaceho prístroja NaHCO3 (4 lyžičky), kyselina citrónová (3 lyžičky), saponát (1 lyžička)

3. -1- Seminár z CH 28 (49. vyuč. hod.) VARIANT A CH / II CVIČENIE 18 KARBOXYLOVÉ KYSELINY A ICH DERIVÁTY Pomocou poznatkov z termochémie, rýchlostí chemických reakcií a chemickej rovnováhy môžeme neutralizáciu charakterizovať takto: ● Neutralizácia je exotermická reakcia, ktorá prebieha samovoľne (bez dodania energie). ● Prebieha veľmi rýchlo, pretože má nízku aktivačnú energiu. Rovnováha reakcie je výrazne posunutá na pravú stranu, pretože voda je veľmi málo disociovaná na ióny H+ a OH−. Neutralizácia sa využíva často pri neutralizačných titráciách ( kvantitatívna analytická metóda), ktoré umožňujú stanoviť koncentráciu H3O+ a OH− v roztoku. fenolftaleín 10 cm3 octu H2O 10 cm3 roztoku octu H2O Ocot 18.1 Úloha: Zistite koncentráciu kyseliny octovej v octe. Červená kapusta sa octom odfarbí Číslo merania Pomôcky byreta (25 cm3), 4 titračné banky (100 cm3), nedelená pipeta (10 cm3), lievik, stojan, držiak, gumený balónik, filtračný papier, kadička, odmerná banka (100 cm3),plastová striekačka, indikátorová fľaštička. Chemikálie ocot, roztok hydroxidu sodného (c = 0,2 mol.dm-3), destilovaná voda, indikátorový roztok fenolftaleínu. Postup práceOdpipetujte 10,0 cm3 octu do odmernej banky. Destilovanou vodou doplňte objem na 100,0 cm3. Z takto pripraveného roztoku (zriedenie octu je 10- násobné ... w = 0,80 : 10) odpipetujte 10,0 cm3 do titračnej banky. Roztok (aby bol objem väčší) rozrieďte pridaním 40 – 50 cm3 destilovanej vody (látkové množstvo kyseliny octovej v titračnej banke sa tým nezmení). Potom pridajte 1 – 2 kvapky indikátorového roztoku fenolftaleínu a titrujte odmerným roztokom po kvapkách za stáleho pretrepávania, kým sa roztok nesfarbí červenofialovo. Po prvej orientačnej titrácii uskutočnite ďalšie tri merania, z ktorých vypočítajte priemernú spotrebu odmerného roztoku. Výsledky meraní zapíšte do tabuľky a pozorované javy neutralizácie a výpočty sformulujte v závere. NaOH (c = 0,2 mol.dm-3) Ocot CH3COOH + NaOH CH3COO− + Na+ + H2O Tabuľka 1 V2 Spotreba odmerného roztoku V1 Objem roztoku octu (skúmaný roztok) NaOH c2 = 0,2mol.dm-3 → → → ← ← ← [cm3] [cm3] 10 10 10 1 2 3 100 ml Obr. 1 Aparatúra na titráciu Aritmetický priemer ρ(octu) = 1000 g. dm-3 M(CH3COOH) = 60 g. mol-1 Roztok octu v titračnej banke po pridaní indikátorového roztoku fenolftaleínu bol .................................... . Záver H3O+ + OH− 2 H2O H3O+ + OH− 2 H2O nesprávne V okamihu ukončenia titrácie sa bezfarebný roztok sfarbil na ...................................... . Látkové množstvo n1 kyseliny octovej v 10 cm3 titrovaného roztoku je rovnaké ako látkové množstvo n2 NaOH v spotrebe pri titrácii . n1 = ............. mol. Látkové množstvo kyseliny octovej n v 10 cm3 octu je 10-krát väčšie, n = .................. mol . Koncentrácia kyseliny octovej v octe je c = ................ mol.dm-3 a hmotnostný zlomok kyseliny octovej v octe je w = ... % správne nesprávne Odčítanie objemu v byrete

4. -2- Seminár z CH 28 (49. vyuč. hod.) VARIANT A CH / II CVIČENIE 18 KARBOXYLOVÉ KYSELINY A ICH DERIVÁTY  KARBOXYLOVÉ KYSELINY AKO SÚČASŤ ĽUDSKEJ VÝŽIVY Termín mastné kyseliny sa používa pre karboxylové kyseliny, ktoré sa vyskytujú v prírode a obsahujú dlhý nerozvetvený uhlíkový reťazec (8 a viac atómov uhlíka). Najčastejší počet atómov uhlíka v prírodných mastných kyselinách je 12 až 24. Podľa štruktúry uhlíkového reťazca rozoznávame nasýtené mastné kyseliny, napr. kyselina palmitová CH3–[CH2]14–COOH, ktorá je v prírode najrozšírenejšia mastná kyselina, kyselina stearová CH3–[CH2]16–COOH a nenasýtené mastné kyseliny, ktoré majú v uhlíkovom reťazci jednu alebo viac dvojitých väzieb – kyselina olejová CH3–[CH2]7–CH═CH–[CH2]7– COOH a kyselina linolová CH3–[CH2]4–CH═CH–CH2–CH═CH–[CH2]7–COOH. Prítomnosť dvojitej väzby v uhlíkovom reťazci mastných kyselín umožňuje existenciu cis a trans-izomérov: Otázky a úlohy 2 8 6 4 2 1 18 COOH 1 3 15 12 9 7 5 3 cis-kyselina trans-kyselina Z hľadiska výživy ľudí sú preferované cis nenasýtené mastné kyseliny, ktoré v prírode prevládajú. Trans-mastné kyseliny sa nachádzajú v menšom množstve v niektorých potravinách a sú pre stravovanie nevhodné, pretože zvyšujú hladinu „zlého“ cholesterolu. Zároveň znižujú „dobrý“ cholesterol a v organizme zvyšujú riziko srdcovo-cievnych ochorení. Hlavným zdrojom nebezpečných trans-mastných kyselín je stužovanie tukov, čo je priemyselná hydrogenácia nenasýtených prírodných cis-mastných kyselín na nasýtené kyseliny. Okrem hydrogenácie dochádza pri tomto procese aj k cis – trans izomerizácii na dvojitých väzbách.Takéto výrobky (stužené tuky, margaríny) sa v značnej miere používajú v tzv. fast-foodoch, pri pečení, vyprážaní, príprave nátierok. Ďalší typ mastných kyselín dôležitých z hľadiska výživy sú omega-3 a omega-6mastné kyseliny. V štruktúrnom vzorci mastnej kyseliny môžeme označiť karboxylový koniec a metylový „omega“ koniec. omega-3mastná kyselina omega-6mastná kyselina [CH2]n– COOH R [CH2]n– COOH Z hľadiska ľudskej výživy je vhodná strava s vysokým obsahom omega-3kyselín. Pozitívne pôsobia na imunitu, majú protizápalový účinok, upravujú hladinu cholesterolu a pod. Nachádzajú sa napr. v ľanových semienkach, rybacom tuku, živočíšnych produktoch zvierat (vajcia, mlieko) kŕmených prírodnou zelenou potravou. Najznámejšia omega-3-kyselina je kyselina alfa-linolénová (nachádza sa v ľanových semienkach, názov je z latinského názvu ľanu –Linum ). V jej vzorci je chemické číslovanie vyznačené modrou farbou, omega-číslovanie je červené. Substitučný názov kyseliny alfa-linolénovej je kyselina oktadeka-9,12,15-triénová. Konfigurácia na dvojitých väzbách je cis. HC═CH HC═CH R 1 2 1 2 3 4 5 CH3–CH2 [CH2]n– COOH CH3–CH2–CH2–CH2–CH2 [CH2]n– COOH 3 HC═CH 6 HC═CH 1. Napíšte štruktúrne vzorce karboxylových kyselín: a) kyselina propánová, b) kyselina propándiová, c) kyselina 2-metylpropánová, d) kyselina cyklopropánkarboxylová. 2. Ktorá kyselina je silnejšia a prečo: benzoová alebo 4-nitrobenzoová?