Кимё фанидан лаборатория машғулотлари

VI-гурух катионларга хос реакциялар

Ag⁺ ионининг реакциялари
Ag⁺ ион сувли эритмаларда рангсиздир.

1. 
   NaOH ва KOH ўювчи ишқорлар Ag⁺ ионлар билан қўнғир Аg₂О чўкмани ҳосил қилади, бу дастлаб ҳосил бўладиган беқарор кумуш гидроксиднинг парчаланишидан ҳосил бўлади:
   

Чўкманинг NH₄OH да эришига сабаб кумушнинг аммиакли комплекси ҳосил бўлишидир:


Аg₂О ни NH₄OH да аммоний тузлари иштирокида эритиш керак, акс ҳолда идишни салгина силкитганда портлаб кетадиган кумуш қолдиғи Ag₂N ҳосил бўлиши мумкин.

Кумуш тузлари эритмасига NH₄OH ни таъсир эттирилганда Аg₂О чўкма ҳосил бўлиши мумкин, аммо у ортиқча миқдордаги реактив таъсирида эриб кетади.

2. Калий хромат K₂CrO₄ реактиви Ag⁺ ионлар билан қизил ғишт тусли чўкма Ag₂CrO₄ ни ҳосил қилади:


Чўкма HNO₃ ва NH₄OH да эрийди, аммо CH₃COOH да жуда қийинчилик билан эрийди.

Реакция pH≈7 бўлган муҳитда ўтказилиши зарур. Ишқорий муҳитда чўкма ҳолатдаги кумуш оксид (Ag₂О) ҳосил бўлади. Аммиакли ва кучли кислотали муҳитда чўкма ҳосил бўлмайди.

Pb²⁺ ионининг реакциялари
Pb²⁺ ион сувли эритмаларда рангсиздир.

1. 
   NaOH, КОН ишқорлар ва NH₄OH нинг Pb²⁺ катионларга таъсиридан оқ тусли чўкма қўрғошин (II)- гидроксид ҳосил бўлади:
   

Чўкма амфотер хоссага эга, яъни кислоталарда ҳам, ишқорларда ҳам эрийди. Ишқорларда эриганда Na₂PbO₂ ёки K₂PbO₂ плюмбитлар ҳосил бўлади:
Pb(OH)₂↓ + 2H⁺  Pb²⁺ + 2H₂O

H₂PbO₂↓ + 2OH^-  PbO₂^2- + 2H₂O

Pb(OH)₂ cho’kma ammiakda erimaydi.

2. 
   Калий йодид KJ Pb²⁺ ионларга таъсир қилиб, PbJ₂ сариқ чўкмани ҳосил қилади:
   

Чўкма ҳосил бўлгандан сўнг пробиркага бир неча томчи сув ва СH₃ООH нинг 2 н. ли эритмасидан қўшиб қиздирилади. Бунда чўкма эриб кетади, аммо пробирка совуқ сув билан совутилганда PbI₂ ялтироқ тилла ранг кристалл кўринишида қайтадан чўкмага тушади. Pb²⁺ учун характерли бўлган бу реакция айни бир вақтда чиройли аналитик реакциялардан бири бўлиб ҳам ҳисобланади.
[Hg₂]²⁺ ионининг реакциялари

1. 
   NaOH ва KOH ўювчи ишқорлар [Hg₂]²⁺ билан реакцияга киришиб, қора чўкма ҳолидаги симоб (II) – оксидни ҳосил қилади:
   

[Hg₂]²⁺ + 2OH^-  Hg₂O↓ + H₂O

2. 
   [Hg₂]²⁺ ни металл ҳолатдаги симобгача қайтариш.
   

1. 
   Бир томчи симоб (II) тузи эритмаси устига 2-3 томчи SnCl₂ эритмасидан қўшилса, [Hg₂]²⁺ нинг металл ҳолдаги симобгача қайтарилиши туфайли қорайиб борувчи Hg₂Cl₂ оқ чўкма ҳосил бўлади:
   

[Hg₂]²⁺ + 2Cl^-  Hg₂Cl₂

Hg₂Cl₂↓ + Sn²⁺  2Hg↓ + Sn^IV + 2Cl^-

2. 
   Агар Hg₂(NO₃)₂ эритманинг бир томчиси ялтироқ мис пластинка устига (ёки чақага) томизилиб бир оз кутилса, пластинкада симоб металининг кул ранг доғи пайдо бўлади:
   

[Hg₂]²⁺ + Cu↓ = Cu²⁺ + 2Hg↓

Агар чақанинг эритма теккан жойини сув билан ювиб, доғ латта ёки филтр қоғози билан артилса, у ялтироқ бўлиб қолади.

SO ионининг реакциялари
Сульфат-ион SO сульфат кислота H₂SO₄ нинг анионидир. Сульфат кислота кучли кислота бўлиб кучи жиҳатидан фақат галогенид кислоталар HCl, HBr, HJ ва нитрат кислотадан бир оз пастроқ туради.

Сульфат кислотанинг барий, стронций, калций ва қўрғошин тузлари сувда қийин эрийди. Бошқа сульфатлар яхши эрийди. Na₂SO₄ ва K₂SO₄ эритмалари нейтрал муҳит ва аксинча, NaHSO₄ ва KHSO₄ нинг 0,1 н. эритмалари кислотали муҳит (pH2) ҳосил қилади. SO рангсиз иондир.

1. Барий хлорид BaCl₂ (Ba²⁺ иони) SO иони бўлган эритмалар билан оқ чўкма BaSO₄ ҳосил қилади. Барий сульфат кучли кислотанинг тузи бўлиб сувда қийин эрийди, кислоталарда эса эримайди. Бу билан BaSO₄ бошқа ҳамма ионларнинг барий тузларидан фарқланади; унинг ана шу хоссасидан SO ионини топишда фойдаланилади.
COионининг реакциялари
Карбонат-ион CO эркин ҳолатда маълум бўлмаган карбонат кислота H₂CO₃ нинг анионидир. Бу кислота ўз тузларидан олинганда батамом ангидрид (CO₂) ва сувга парчаланиб кетади. H₂CO₃ жуда кучсиз кислота бўлганидан ишқорий металларнинг карбонатлари ишқорий муҳитга эга. H₂CO₃ нинг ўрта тузларидан фақат калий, натрий ва аммоний тузлари сувда эрийди. Бошқа группа катионлари CO иони таъсирида ўрта ва асосли тузлар ҳолида, баъзилари (масалан Al, Cr, Ti) эса гидроксидлар ҳолида чўкмага тушади. Na₂CO₃ ва K₂CO₃ гидролизланиши туфайли бу тузларнинг 0,1 н. эритмалари кучли ишқорий муҳитга (pH11,6) эга бўлади CO рангсиз иондир.

Барий хлорид BaCl₂ CO ионини оқ чўкма BaCO₃ ҳолида чўктиради. Бу чўкма HCl, HNO₃ ва CH₃COOH да эрийди ва бунда CO₂ ажралиб чиқади.
PO ионининг реакциялари
Фосфат-ион PO ўртача кучга эга бўлган ортофосфат кислота H₃PO₄ нинг анионидир. У уч асосли кислота бўлиб, уч қатор туз беради. Фосфатлар: Na₃PO₄,Ca₃(PO₄)₂, AlPO₄ ва бошқалар: гидрофосфатлар: Na₂HPO₄, CaHPO₄ ва бошқалар; дигидрофосфатлар: NaH₂PO₄, Ca(H₂PO₄)₂ ва бошқалар.

Фосфат кислотанинг тузларидан фақат ишқорий металлар ва аммоний тузлари ҳамда ишқорий -ер металларнинг дигидрофосфатлари, масалан, Ca(H₂PO₄)₂ сувда эрийди. Бошқа тузлари сувда эримайди. Лекин минерал кислоталарда, кўпчилиги эса сирка кислотада ҳам эрийди. FePO₄ ва AlPO₄ сирка кислотада эримайди. Висмут тузи BiPO₄ суюлтирилган (0.5 н.) HNO₃ да қийин эрийди. Ишқорий метал фосфатларининг эритмалари кучли ишқорий муҳит ҳосил қилади. 0,1 М Na₃PO₄ эритмаси учун pH≈12; Na₂HPO₄ нинг шу коцентрациядаги эритмаси учун pH≈9,98; NaH₂PO₄ нинг ҳам худди шу коцентрациядаги эритмаси учун эса pH≈4,6 эканлиги ҳисобланган. PO рангсиз иондир.

Реакцияларни ўрганиш учун Na₂HPO₄ эритмасини олинг.

Барий хлорид BaCl₂ Na₂HPO₄ эритмаси билан H₂SO₄ дан бошқа кислоталарда эрийдиган оқ чўкма Ba₃(PO₄)₂ ни ҳосил қилади:
3Ba+ 2HPO+2OHBa₃(PO₄)₂+2H₂O

Агар реакция ишқорлар ёки NH₄OH иштирокида олиб борилса, HPO иони PO ионига айланади ва Ba₃(PO₄)₂ чўкмага тушади:

Ba+HPO BaHPO₄
BaHPO₄ кислоталарга қандай муносабатда бўлса, ҳосил қилинган чўкма ҳам шундай муносабатда бўлади.
Cl^- ионининг реакциялари
Хлорид – ион хлорид кислота HCl нинг анионидир. HCl газ ҳолатдаги водород хлориднинг сувдаги эритмаси бўлиб, энг кучли минерал кислоталар қаторига киради. Шунинг учун HCl нинг кучли асослар билан ҳосил қилган тузлари, масалан, NaCl, CaCl₂ ва бошқа хлоридларнинг сувдаги эритмаси нейтрал реакция беради. HCl нинг кучсиз асослар билан ҳосил қилган тузларининг эритмаси эса кислотали муҳитга эга. HBr ва HJ ҳам HCl каби кучли кислоталар бўлгани сабабли юқорида айтилган фикрлар бромид ва йодидларга ҳам тааллуқлидир.

Хлоридлардан AgCl, Hg₂Cl₂, PbCl₂ ҳамда висмут, сурма ва қалайнинг асосли тузлари сувда қийин эрийди. Қолган хлоридлар сувда яхши эрийди.

Кумуш нитрат AgNO₃ хлорид - ион Cl^- билан оқ сузмасимон чўкма AgCl ни беради. Ёруғлик таъсирида чўкма аввал кул ранг – бинафша рангга кириб, сўнгра қораяди (парчаланиш).

Кучли кислотанинг қийин эрийдиган тузи бўлган AgCl кислоталарда, масалан, HNO₃ да эримайди; лекин у Ag⁺ ионини комплекс ҳолида боғловчи моддалар, масалан: NH₄OH, Na₂S₂O₃, KCN таъсирида осон эрийди. NH₄OH таъсирида эриганда борадиган реакциянинг тенгламаси бундай ифодаланади:

AgCl + 2NH₄OH  [Ag(NH₃)₂]⁺ + Cl^- + 2H₂O

Эритмага кислота қўшилса, AgCl қайтадан чўкмага тушади:

[Ag(NH₃)₂]⁺ + Cl^- + 2H⁺  AgCl↓ + 2NH₄⁺

NO₃^- ионининг реакциялари
NO₃^- иони энг кучли минерал кислоталардан бўлган нитрат кислота HNO₃ нинг анионидир. Шу билан бирга нитрат кислота кўпгина қайтарувчиларни оксидлай оладиган анча кучли оксидловчидир. Шу сабабли HNO₃ анализ пайтида HCl ва H₂SO₄ да эримайдиган кўпгина металл ва қотишмаларни, баъзи сульфидларни эритишда ва бошқа мақсадларда ишлатилади. Унинг қайтарилишидан кўпинча азот (IV) – оксид NO₂ ёки азот (II) – оксид NO ҳосил бўлади. Азот (IV)–оксид ҳар хил моддаларнинг коцентрланган HNO₃ билан оксидланишидан, азот (II)–оксид эса шу моддаларнинг суюлтирилган HNO₃ билан оксидланишидан ҳосил бўлади. Баъзи ҳолларда нитрат кислота эркин ҳолатдаги азот N₂ ёки аммиак NH₃ ҳосил қилиб чуқур қайтарилиши мумкин.

Мис ва сульфат кислота. 2 - 3 томчи нитрат эритмасига бир неча томчи коцентрланган H₂SO₄ ва бир бўлак мис метали қўшинг. Пробиркада ҳосил бўлган аралашмани қиздиринг. Қўнғир газ (NO₂) ажралиб чиқади. Пробирка оқ қоғоз устига қўйиб қаралса, NO₂ гази ажралиб чиқаётганлиги осонгина сезилади.

Реакция шиддатли бормаслигига олдиндан ишонч ҳосил қилиш керак.

Реакциянинг тенгламаси:

2NO₃^- + 8H⁺ + 3Cu↓  3Cu²⁺ + 4H₂O + 2NO↑

2NO↑ + O₂  2NO₂↑

миқдорий анализ
Титриметрик анализ методлари
Титриметрик анализ методлари жараёнида қўлланиладиган реакцияларга биноан тўрт гуруҳга бўлинади:

1. 
   Кислота-асосли (нейтраллаш) усули.
   
2. 
   Оксидланиш-қайтарилиш (редоксиметрия) усули.
   
3. 
   Чўктириш усули.
   
4. 
   Комплексонометрия усули.
   

КИСЛОТА-АСОСЛИ ТИТРЛАШ (НЕЙТРАЛЛАШ) МЕТОДИ
Кислота-асосли титрлаш (нейтраллаш) методи нейтраллаш реакциясига асосланган.

Н⁺+ОН^-=Н₂О Н₃О⁺ +ОН^-=2Н₂О

Бу метод эритмалардаги кислота ёки ишқорлар концентрацияларини аниқлаш билан бирга гидролизланувчи тузлар концентрацияларини ҳам аниқлашга имкон беради. Нейтраллаш методида эквивалент нуқтани индикаторлар (лакмус, метилзарғалдоғи, метил қизил, фенолфталеин ва бошқалар) рангининг ўзгаришига қараб аниқланади.
Хлорид кислотанинг стандартлаштирилган ишчи эритмасини тайёрлаш ва у ёрдамида эритмадаги ишқор миқдорини аниқлаш
Ушбу лаборатория иши бир неча кетма-кет бажариладиган босқичлардан иборат. Аввало, концентрланган хлорид кислотадан тахминан 0,1 н HCl эритмаси тайёрланади. Сўнг натрий тетраборат Na₂B₄O₇.10Н₂О (ёки Na₂СО₃)нинг бошланғич стандарт эритмаси тайёрланиб, у ёрдамида тайёрланган HCl эритмасининг аниқ титри ва нормаллиги аниқланади.

Хлорид кислотанинг тахминий 0,1 н эритмасидан 250 мл тайёрлаш.

Бундай эритма концентрланган ёки берилган фоизли хлорид кислотадан тайёрланади. Лабораторияда мавжуд 6,43% ли (с=1,03г/мл) хлорид кислота эритмасидан 250 мл 0,1 н эритма тайёрланди. Концентрланган хлорид кислота эритмасининг зичлиги ареометр билан аниқланиб, шу зичлик асосида жадвалдан унинг процент концентрацияси топилади. Олайлик, конц. кислота зичлиги 1,175 г/мл га тенг бўлди, бундай зичликдаги кислота 36% процентли эканлиги аниқланди. Шундан сўнг, хлорид кислотанинг 0,1 н эритмасидан 250 мл тайёрлаш учун қанча грамм HCl кераклиги қуйидаги формуладан ҳисоблаб топилади:

Шунча миқдордаги соф HCl қанча миқдордаги 6,43 % ли хлорид кислота эритмасида бўлиш ҳисобланади:

100 г эритмада 6,43 г HCl бор

Х г эритмада 0,9115 HCl бор

Кислотани (суюқликни) тарозида тортиш ноқулай бўлганлигидан, унинг массасини ҳажмга айлантирилади.

Концентрланган (35,2%) ли кислота эритмасидан пипеткада 13,76 мл ўлчаб олиб, 250 мл ҳажмли ўлчов колбасига ўтказилади ва эритма ҳажми сув билан колба белгисигача етказилади, колба тиқинини беркитиб, яхшилаб аралаштирилади.

250 мл 0,1 н сульфат кислота эритмасини тайёрлаш учун унинг 8 % ли эритмасидан керак бўладиган миқдори қуйидагича ҳисобланади:

1 г-экв H₂SO₄ 49 г - 1 л - 1 н

4,9 г - 1 л - 0,1 н

1,225 г - 250 мл - 0,1 н

8 г тоза H₂SO₄ ---------- 100 г эритма

1,225 г ---------- Х г эритма
Х=1,225 г х 100 г/8 г=15,3 г эритма. Эритма ҳажми: 15,3г/1,055г/мл=14,5мл
Сульфат кислотанинг 8% ли эритмасидан мензуркада 14,5 мл ўлчаб олиб, 250 мл ҳажмли ўлчов колбасига қуйилади ва эритма ҳажми сув билан колба белгисигача етказилади.
Хлорид кислотанинг ҳосил қилинган тахминан 0,1 н эритмаси титрини ва нормаллигини натрий тетраборатнинг стандарт эритмаси ёрдамида титрлаб аниқланади. Бунинг учун натрий тетраборатнинг стандарт эритмасини тайёрлаш керак.

Натрий тетраборатнинг 0,1 н эритмасини тайёрлаш. Стандарт эритмадан 250 мл тайёрланса титрлаш учун етарли ҳисобланади. Стандарт эритма тайёрлашда натрий тетраборатнинг қайта кристалланган кристаллогидрати Na₂B₄O₇.10Н₂О олинади. 250 мл 0,1 н эритма тайёрлашга керакли кристаллогидратнинг массаси қуйидагича ҳисобланади:

Аналитик тарозида янги қайта кристалланган бурадан тўртта рақамгача аниқлик билан тортиб олинади ва бу тортим кенг бўғизли воронка орқали 250 мл ҳажмли ўлчов колбасига ўтказилади. Воронкани дистилланган сув билан чайилиб олиб қўйилади ва колбанинг белгисигача дистилланган сув қуйиб, тиқини беркитилади, эритма яхшилаб чайқатилади.

Тайёрланган натрий тетраборатнинг стандарт эритмаси титри ва нормаллиги формулалар асосида ҳисобланади:

m- тортиб олинган бура массаси (0,4771 г); V-ўлчов колбаси ҳажми (250 мл)

Шу тайёрланган стандарт эритма ёрдамида хлорид кислотанинг тахминий концентрацияли (0,1н) эритмаси титрланиб, стандартлаштирилади.

Хлорид кислота эритмаси нормаллиги ва титрини тетраборат бўйича аниқлаш. Тоза пипетка билан маълум ҳажмда (10 мл, 15 мл ёки 25 мл) буранинг стандарт эритмасидан ўлчаб олинади ва титрлаш колбасига солинади. Унинг устига 1-2 томчи метил зарғалдоғи томизилади. Тозалаб ювилган бюретка HCl эритмаси билан чайилиб, сўнг уни HCl нинг тайёрланган эритмаси билан нул нуқтасигача тўлғизилади. Бюретканинг капилляр найидаги ҳаво пуфакчалари чиқариб юборилгач, бура эритмаси солинган колба бюретканинг тагига қўйилади ва бюреткани учи колбага 1 см гача туширилади. Штативнинг колба қўйиладиган қисмига бир варақ қоғоз қўйилади, бу эритма рангининг ўзгаришини аниқ кўришга ёрдам беради. Шундан сўнг, кислотанинг ортиқча бир томчисидан бура эритмасининг сариқ туси пушти рангга ўтгунча титрланади. Титрлашни бир-биридан 0,1 мл дан кўп фарқ қилмайдиган яқин натижалар олунгунча 3-4 марта такрорланади, ўртача ҳажми ҳисобланади.

1 - титрлаш учун сарф бўлган ортиқча HCl эритмаси V₁₌14,85 мл

2 - титрлаш учун сарф бўлган ортиқча HCl эритмаси V₂₌14,90 мл

3 - титрлаш учун сарф бўлган ортиқча HCl эритмаси V₃₌14,80 мл

Титрлаш натижасига кўра хлорид кислотасининг эритмасининг нормаллигини ҳисобланади:

N(бура) V(бура) =N(HCl).V(HCl)

Хлорид кислота эритмасининг нормал концентрациясини бўлган ҳолда, унинг титри ҳисобланади:

Шундай қилиб, нормаллиги ва титри белгиланган хлорид кислота эритмаси концентрацияси номаълум эритмадан ишқор (NaOH) миқдорини аниқлашда стандартлаштирилган ишчи эритма сифатида фойдаланилади.