کولومتری

• کولومتری
•  

در متد های کولومتری مقدار الکتریسیته که از محلول می گذرد به طور دقیق اندازه گیری میش شود و سپس از روی مقدار الکتریسیته وزن جسم مجهول اندازه گیری می شود بنابر این اندازه گیری و محاسبه در کولومتری تابعقانون فاراده است .طبق قانون فاراده 96500 کوامب الکتریسیته یک اکی والان گرم از هر جسم قابل تجزیه الکتریکی را اکسید یا احیا می کند .مقدار الکتریسیته بر حسب کولمب  در صورتی که جریان ثابت باشد از رابطه ی Q=it حساب می شود و در صورتی که شدت جریان ثابت نباشد از

 رابطه ی it ∫  Q=محایبه می گردد .کولومتری به دو طریق انجام می گردد

 

1-کولومتری در پتانسیل کنترل شده

2-کولومتری در شدت جریان ثابت

  (که کولومتری به طریق دوم متداول تر است)

   1-کولومتری در پتانسیل کنترل شده :

 که در آن پتانسیل الکتریکی شناساگر را  ثابت نگه می دارند .در این روش نیز شدت جریان را  به صورت تابع لگاریتمی  نسبت به زمان است .اگر منحنی شدت جریان را در این روش بر حسب زمان رسم کنیم منحنی به شکلی در می آید که رابطه لگاریتمی این دو کمیت را نشان می دهد .در نقطه ی پایان شدت جریان به مقادیر کم تنزل پیدا می کند و معمولا وقتی که                می شود خاتمه ی فعل وانفعال است .

             مقدار الکتریسیته به وسیله اندازه گیری مساحت زیر منحنی شدت جریان بر حسب زمان پیدا می شود .طریقه ی دیگر اندازه گیری Q  به وسیله ی به  کاربردن  کولومتر است که نوع ساده و معمول آن شامل یک بورت است که به طور وارون بر روی دو الکترود پلاتینی قرار گرفته و داخل آن از یک محلول الکترولیت مثلا     M  5     سولفات سدیم پر شده است .این دستگاه  را سر جریانی که از پیل می گذرد قرار می دهند .د راثر عبور جریان،مخلوط اکسیژن و هیدروژن دربالای بورت جمع می شوند و از روی حجم مخلوط گازی حاصل،مقدار الکتریسیته را محاسبه می کنند .

• گرانی قیمت دستگاه و وقت زیاد ی که در حین کار با دستگاه تلف میشود از معایب این روش است

 2-کولومتری در شدت جریان ثابت

 

در این نوع کولومتری شدت جریان را در طول مدت الکترولیز ثابت نگه می دارند گه این تکنیک خود به دو نوع تقسیم می شود :

تجزیه به روش کولومتری اولیه :

 

 که د رآن جسم مورد نظر در یکی از الکترود ها اکسید یا احیا می شود مثل الکترولیز نمک مس

 

تجزیه به روش کولومتری ثانویه :

 

که د رآن جسمی که باید تیتره شود با یکی از فرآورده های الکترولیز به طور کمی ترکیب می شود یعنی در این حالت استاندارد لازم برای تیتره کردن جسم مجهول به وسیله ی عمل الکترولیز ت.لید می گردد .خاتمه ی عمل در طریقه ی کولومتری به وسیله ی شدت جریان ثابت می توان به وسیله به کار بردن شناساگر شیمیایی یا به کار بردن روش های پتانسیومتری تشخیص داد .برای اندازه گیری مقدار الکتریسیته در شدت جریان ثابت ،شدت جریان الکتریکی را به وسیله یک میلی آمپر و زمان را به وسیله ی یک کورنومتر اندازه می گیرند و سپس از رابطه ی زیر مقدار اکی والان های جسم را پیدا می کنند :

چون مقادیر کم الکتریسیته نیز قابل اندازه گیری هستند ضریب اطمینان روش های کولومتری بالا است و دقتی در حد میکرو دارد .در این گونه موارد زمان تا حد میلی ثانیه و جریان تا میکرو آمپر اندازه گیری می شود .

هدایت اکی والان

• هدایت اکی والان

هدایت اکی والان ،هدایت حجمی از محلول است که دارای یک اکی والان الکترولیت باشند بنابراین اگر در تعریف هدایت مولی و فرمول های آن غلظت را به نرمالیته بیان کنیم هدایت  اکی والان تعریف خواهد شد .بدیهی است که هدایت مولی برابر است با حاصل ضرب هدایت اکی والان در ظرفیت یون است . از طرفی هدایت مولی یک الکترولیت ،هدایت حجمی از الکترولیت است که دارای یک مول الکترولیت باشد ،هدایت مولی از رابطه ی زیر به دست می اید:

 

 =1000 K/Cλ

 

روش های رسانایی سنجی مبتنی بر واکنش های رسوبی و یا تشکیل کمپلکس به اندازه ی روش هایی که بر اساس فرایند های خنثی سازی استوارند مفید نیستند. تغییرات رسانایی که در طی این تیتراسیون  ها به وقوع

 می پیوندند به ندرت به بزرگی تغییراتی هستند که همراه با واکنش های اسید – باز مشاهده می شوند زیرا رسانایی هیچ یونی به اندازه ی رسانایی یون های هیدروژن یا هیدروکسید زیاد نیست.

عامل هایی نظیر آهستگی و واکنش و همسویی،منابع

شکل زای دیگری در رابطه با تیتراسیون های رسوبی هستند اما در تیتراسیون های اسید –باز به علت رساناییهای یونی هم ارز زیاد یون های هیدروژن و هیدروکسید در مقایسه با رسانایی گونه هایی که جایگزین آن ها می شوند تیتراسیون خنثی  سازی به نحو بسیا رمطلوبی با تعیین نقطه ی پایانی رسانایی سنجی انجام می شود.

در تیتراسیون اسید با باز قوی در طی عمل ختثی کردن با یون های هیدروژن با تعداد هم ارزی از یون های سدیم با تحرک کمتری جایگزین می شوند ،در اثر این جایگزینی مقدار رسانایی کاهش می یابد در نقطه ی هم ارزی غلظت یون های هیدروژن و هیدروکسید  به حد اقل می رسد و محلول کمترین رسانایی را که عمدتا مربوط به یون های  سدیم و کلرید است از خود نشان  می دهند. پس از نقطه ی هم ارزی با افزایش غلظت یون های سدیم و هیدروکسید شیب منحنی بر عکس می شود به استثنا ی ناحیه نزدیک به نقطه ی هم ارزی ،در سایر نواحی یک ارتباط خطی بسیار خوب بین رسانایی و حجم باز اضافه شده وجود دارد بنا براین برای یک تجزیه،فقط سه یا چهار  نقطه در هر یک از دو سمت نقطه ی هم ارزی مورد نیاز خواهد بود .درصد تغییر در رسانندگی در طی یک تیتراسیون اسید با باز قوی یکسان می باشد و غلظت محلول تاثیری در آن نخواهد گذاشت بنابراین محلول های بسیار رقیق را می توان با دقتی که با دقت محلول های غلیظ تر قابل مقایسه است تجزیه کرد .

الکترودشناساگر شیشه

 

• الکترودشناساگر شیشه

الکترود شناساگر شیشه ای  شامل یک غشای شیشه ای نازک  حساس به pH   است که در انتهای یک لوله ی پلاستیکی یا شیشه ای با دیواره ی ضخیم قرار گرفته است .حجم گوچکی از محلول اسید کاریدریک رقیق  اشباع شده از کلرید نقره در لوله وجود دارد (محلول درونی بعضی الکترود ها ،محلول بافر شامل یون کلرید است )غشای الکترولیت شیشه ای متداول  با ضخامت .1 تا .03  میلی متردارای مقاوت الکتریکی در حدود 50 تا 500 اهم است سیستم الکترود شیشه دارای دو الکترود مرجع است .

1-الکترود کالومل خارجی

 2-الکترود نقره –کلرید نقره ی داخلی

از آنجایی که الکترود مرجع داخلی بخشی از الکترود  شیشه است نسبت به pH   حساس نیست  در عوض غشای نازک شیشه ،الکترودی است که به pH  پاسخ می دهد .

تحقیقات ارزشمند  بسیاری به اثرات ترکیبی شیشه در پاسخ به پروتون و کاتیون های دیگر اختصاص یافته است و تعدادی از  فرمولاسیون ها توسط سازندگان الکترود ها استفاده می شود.شیشه کورنینگ 15 که به طور گسترده  به عنوان غشا به کار برده می شود ،این غشا تا pH  حدود  9 به طور اختصاصی به یون های هیدروژن جواب میدهد  .اما در مقاذبر بالا تر pH  ،شیشه تا اندازه ای به یون سدیم ،همانند سایر کاتیون های تک بار جواب می دهد .این نحوه در فرمو لاسیون های مورد  استفاده  یون های سدیم و کاسیم به وسیله مقدار های مختلفی  از یون های لیتیم و باریم جایگزین شده است .این غشا ها گزینش پذیری و عمر بیشتری دارند .در لابه لای ساختمان سیلیکات استفاده شده  برای غشا ، برای موازنه بار های منفی گروه های سیلیکات ،به اندازه کافی کاتیون موجود است .کاتیون های تک بار مثل سدیم و لیتیم در شبکه متحرک هستند   و هدایت جریان الکتریکی ئرون غشا را بر عهده دارند .هر دو سطح این غشا قبلاز اینکه الکترود  شیشه بهه عنوان الکترود  وابسته به PH  عمل نماید  باید آبپوشی گردد. شیشه هایی که آبپوشی نشده باشند هیچ  وابستگی به PH ندارند .حتی شیشه های جاذب الرطوبه بعد از خشک شدن در خشک کن حساسیت خود را از نسبت به PH از دست می دهند . این اثر برگشت پذیر است و حساسیت به وسیله خیساندن الکترود شیشه در آب بر گردانده می شود ..آبدار شدن غشای شیشه ای حساس به PH شامل یک واکنش تبادل  یون بین کاتیون های تک بار موجود در شبکه شیشه ای و پروتون های موجود در محلول است .این فرایند منحصرا  شامل کاتیون های تک بار است .زیرا کاتیون های دو و سه ظرفیتی آنچنان محکم به وسیله ساختمان سیلسکاتس نگه داشته شده اند  که  نمی توانند با کاتیون های محلول تعویض شوند .

 

(پتانسیو متری و پتانسیل سنجی با الکترود نقره )

 

(پتانسیو متری و پتانسیل سنجی با الکترود نقره )

تیترا سیون های پتانسیومتری بر اساس تیتراسیون محلول یک جسم مجهول با یک محلول استاندارد و اندازه گیری پتانسیل پیل پس از افزایش حجم های مختلف استاندارد است .اندازه گیری پتانسیل  یک الکترود معرف مناسب اجازه می دهد که نقطه اکی والان یک تیتراسیون تعیین شود .پس از هر افزایش  واکنشگر زمان کافی برای بر قراری تعادل باید داده شود .واکنش های رسوبی بر ای رسیدن به تعادل به خصوص در نزدیکی نقطه اکی والان ممکن است به چندیین دقیقه نیاز داشته باشد .هنگامی که پتانسل اندازه گیری شده بیش از یک یا دو میلی ولت در دقیقه تغییر نکند  نشانه این است که سیستم به تعادل نزدیک است .به هم زدن خوب غالبا در رسیدن به تعادل موثر است .تنها شرط لازم برای پتانسیومتری این است که در فعتل و انفعالات مربوطه غلظت یکی از یون ها افزایش یا کاهش پیدا کند ،بنا بر این این روش برای فعل و انغعالات خنثی شدن ،اکسیداسیون و احیا و تشکیل رسوب و کمپلکس قابل اجرا است .به خصوص برای تیتر کردن محلول های رقیق و محلول های کدر و فلورسنت و تیتر کردن مخلوط چند جسم و همچنین تیتر کردن در محیط های غیر آبی مناسب می باشد .

الکترود معرف در تیتراسیون های رسوبی معمولا فلزی است که کاتیون واکنش دهنده از آن مشتق می گیرد .الکترود های غشایی حساس به یکی از یون های دیگر در فر ایند تیتراسیون را می توان به کار برد .برای مثال یک الکترود حساس به فلوئور برای تعیین محتوای فلوئورید در خمیر دندان به کار می رود ..بدون تردید.نیترات نقره متداول ترین واگنش گر برای تیتراسی ون های رسوبی است.روش های نقره سنجی برای تعیین هالید ها ،شبه هالید ها ،مرکاپتانها  ،سولفید ها ،اکسالات ها ،آرسنات ها موجودند .یک الکترود نقره به عنوان معرف برای تیتراسیون پتانسیل سنجی تمام این یون ها عمل می کند و از یک الکترود کا لومل نیز می توان به عنوان مرجع استاندارد استفاده نموده هنگامی که نمونه شامل بیش از یک گونه ی واکنش دهنده باشد .غالبا چند نقطه اکی والان در تیتراسیون پتانسیل سنجی مشاهده می شود  و برای تعیین نقطه اکی والان 3  روش موجود می باشد:

 

1-روش رسم منحنی اختلاف پتانسیل بر حسب حجم استاندارد اضافه شده  که نقطه عطف منحنی حاصل  نقطه  خواهد بود

 

2-روش مشتق گیری که آن را روش آنالیتیکی گویند  ودر آن    را بر حسب حجم استاندارد اضافه شده رسم می کنند. در این روش نقطه ماکزیمم منحنی به دست آمده نقطه

اکی والان خواهد بود 

 

3-روش مشتق دوم  که  را بر حسب حجم رسم می کنند .مشتق دوم داده ها در نقطه عطف منحنی تغییر علامت می دهد .

محاسبه ثابت تعادل

 

 

 

 

محاسبه ثابت تعادل

تئوري:

 پیلهای گالوانی می توانند برای اندازه گیری ثابت تعادل واکنش های شیمیایی به کار رون.تغییر انرژی آزاد یک واکنش شیمیایی  میزان نیروی متحرکه یا تمایل انجام واکنش شیمیایی شیمیایی پیل را از دیدگاه ترمو دینامیکی بیان می کند .اگر تغییر انرژی آزاد واکنش منفی باشد واکنش در جهتی که در معادله نشان داده می شود به طور خود به خود انجام میگیرد  اما اگر G∆  مثبت باشد واکنش در جهتی که در معدله نشان داده می شود توام با صرف انرژی الکتریکی انجام میگیرد .پتانسیل سیستم ردوکسی یک پیل به تغییر انرزی آزاد یک سیستم بستگی دارد  .

 

 که در این معاده f  ثابت فارادی و n  تعداد مول های الکترون انتقال یافته در واکنش است .اگر واکنش دهنده ها و محصولات واکنش در حالت استاندارد باشند معادله به این شکل نوشته می شود .

 

تغییر انرژی آزاد یک واکنش شیمیا یی به ثابت تعادل آن واکنشگر نیز بستگی دارد

G= ∆   

با در نظر گرفتن این معادله معلوم می شود که هر چه K بزرگتر باشد پتانیل استاندارد پیل نیز بیشتر خواهد بود و هر چه پتانسیل استاندارد پیل بیشتر باشد قدرت تولید انرژی الکتریکی آن بیشتر وپیل مولد بهتری  است.

 

• تست های شناسایی فنول ها

فنولها ترکيبات اسيدي هستند که قدرت اسيدي آنها از کربوکسيليک اسيدها کمتر است اين امر در مورد فنولهايي که داراي استخلافهاي نيترو هستند صدق نمي کند. برخی از آزمايشهايي که در شناسايي فنولها مورد استفاده قرار مي گيرد در زیر امده است.

1- محلول سديم هيدروکسيد
انحلال پذيري فنولها در محلول سيدم هيدروکسيد، در مورد فنولهايي که امکان مزدوج شدگي در باز مزدوج (آنيون فنولات) آنها زياد است، با رنگي شدن محلول همراه است. براي مشاهده رنگ، بايد مقدار کمي از فنول را در محلول سديم هيدروکسيد 10% حل نمود. انحلال بعضي فنولها با رنگي شدن همراه نيست. و تعدادي از آنها نيز در محلول سديم هيدروکسيد نامحلول هستند و بصورت رسوب مي باشند.

2- فريک کلريد
 فنولهاي محلول در آب
چند قطره محلول آبي فريک کلريد 5/2% به يک ميلي ليتر محلول آبي و رقيق فنول ( حدود 3-1% وزني ) اضافه نماييد. در مورد بيشتر فنولها رنگ قرمز تند، آبي، ارغواني يا سبز ظاهر مي شد. بعضي رنگها بصورت گذرا هستند و براي مشاهده رنگ بايد محلول خوب همزده شود و مخلوط گرد رنگي شدن معمولا فوري است. اما بايد توجه داشت که رنگ محلول براي زمان زيادي پايدار نيست.

فنولهاي نامحلول در آب
بسياري از فنولها با روشي که پيش از اين ذکر شد و به آزمايش فريک کلريد پاسخ مثبت نمي دهند و بايد آزمايش را بدين ترتيب انجام داد که 20 ميلي گرم از فنول جامد يا يک قطره فنول مايع را در يک ميلي ليتر کلروفرم حل يا به حالت تعليق درآورد و سپس يک قطره پيريدين و سه تا پنج قطره از محلول 1 % فريک کلريد ( حجم/ وزن ) در کلروفرم به آن اضافه نماييد.

3- برم / آب
محلول آبي 1 % از مجهول تهيه نماييد سپس به آن قطره قطره محلول آب برم اشباع شده اضافه نماييد و هر بار تکان دهيد تا رنگ زايل شود. تشکيل رسوب به دليل توليد محصوص استخلاف شده است که همزمان با از بين رفتن رنگ برم است به عنوان نتيجه مثبت براي اين آزمايش تلقي مي شود.

تهيه مشتق ها

مشتقات فنولها اورتانها هستند که از واکنش فنول با ايزوسيانات توليد مي شود. مشتق هاي ديگر براي فنولها 3 و 5- دي نيترو بنزوآت و فنول برم دار شده است.

1-  ( α – نفتيل اورتان )
5/0 گرم از فنول ( کاملاً خشک ) را در يک لوله آزمايش خشک بريزيد و 5/0 ميلي ليتر α – نفتيل ايزوسيانات به آن اضافه نماييد.
چند قطره پيريدين به عنوان کاتاليزور به مخلوط بيافزاييد. اگر واکنش خود به خود صورت نگرفت، مخلوط را براي 10-5 دقيقه روي حمام بخار گرم نماييد. سپس لوله آزمايش را در بشر محتوي يخ قرار دهيد و براي شروع تبلور با بهمزن شيشه يي خراش دهيد. مايع روي رسوب تشکيل شده را جدا نماييد و در صورتيکه لازم است بلورها را روي بوخنر صاف نماييد. براي تخليص محلول را در 16-5 ميلي ليتر ليگروئين داغ (اتر نفت) يا هگزان حل کنيد و براي جدا کردن مواد ناخواسته و دي فنيل اوره که ممکن است موجود باشد محلول را صاف نماييد ( قبلاً قيف را گرم کنيد ). محلول صاف شده را سرد کنيد تا اورتان متبلور شود. سپس بلورها را روي قيف بوخنر صاف نماييد.

2-  (3 و 5- دي نيترو بنزوآت)
فنولهاي مايع
5/0 گرم 3 و 5- دي نيترو بنزوئيل کلريد را در 5/0 ميلي ليتر فنول حل نماييد و مخلوط را براي 5 دقيقه حرارت دهيد. بگذاريد محلول سرد شود و سپس 3 ميلي ليتر محلول سديم کربنات 5 % و 2 ميلي ليتر آب به آن اضافه نماييد. مخلوط را بشدت بهم بزنيد و چنانچه جامدي در مخلوط موجود است خرد نماييد. محصول را روي بوخنر صاف نماييد و با آب سرد بشوييد. براي تخليص آنرا بوسيله مخلوط حلال اتانول – آب متبلور نماييد.

فنولهاي جامد
5/0 گرم فنول را در 3 ميلي ليتر پيريدين ( خشک ) حل نماييد و 5/0 گرم 3 و 5- دي نيترو بنزوئيل کلريد به آن اضافه کنيد. مخلوط را براي 15 دقيقه رفلاکس نماييد. بگذاريد سرد شود و سپس آنرا به مخلوطي از 5 ميلي ليتر سديم کربنات 5 % و 5 ميلي ليتر آب اضافه کنيد. سپس اين مخلوط را در حمام يخ بگذاريد و بشدت بهم بزنيد تا تمام محصول واکنش بصورت بلورهايي تشکيل شود. رسوبها را با بوخنر صاف کنيد و با آب سرد بشوييد و براي تخليص آنرا با مخلوط حلال اتانول – آب متبلور نماييد.

3- بروموفنول
ابتدا چنانچه محلول برم آماده موجود نيست، بايد آنرا از انحلال 75/0 گرم پتاسيم بروميد در 5 ميلي ليتر آب و سپس 5/0 گرم برم تهيه نماييد. 1/0 گرم فنول را در يک ميلي ليتر متانول يا دي اکسان حل کنيد و سپس يک ميلي ليتر آب اضافه نماييد. حال يک ميلي ليتر مخلوط برم دار کننده را به مايع فنول بيافزاييد و مخلوط را بشدت بچرخانيد سپس افزايش محلول برم دار کننده را قطره قطره و در حاليکه مخلوط را مي چرخانيد ادامه دهيد، محلول برم دار کننده را تا وقتي که رنگ محلول برم باقي بماند بايد اضافه کرده ثابت ماندن رنگ برم در محلول، نشانه پايان واکنش برم دار کردن است. سپس بايد 5-3 ميلي ليتر آب اضافه کرد و مخلوط را بشدت تکان داد رسوبها را روي قيف بوخنر صاف نماييد و با اب بخوبي بشوييد. براي تخليص مشتق تهيه شده آنرا بوسيله مخلوط حلال متانول – آب متبلور نماييد.

الکلها

الکل

الکلها ترکیباتی هستند که دارای گروه هیدروکسیل می‌باشند. فرمول کلی آنها ROH است که در آن R یک گروه آلکیل یا آلکیل استخلاف شده است.

 

 .....

الکل

الکلها ترکیباتی هستند که دارای گروه هیدروکسیل می‌باشند. فرمول کلی آنها ROH است که در آن R یک گروه آلکیل یا آلکیل استخلاف شده است.

 

 

دید کلی

اگر ، بعنوان یک شیمیدان آلی ، قرار بود ده ترکیب آلیفاتیک انتخاب کنید و سپس در جزیره‌ای رها شوید، شما قطعا الکلها را برمی‌گزیدید. شما می‌توانید از آنها تقریبا هر ترکیب آلی دیگر را بسازید، آلکیل هالیدها ، آلکنها ، اترها ، آلدئیدها ، کتونها ، اسیدها ، استرها و دهها ترکیب دیگر.

از آلکیل هالیدها ، می‌توانید واکنشگرهای گرینیار را بسازید و از واکنش این واکنشگرها با آلدئیدها و کتونها الکلهای پیچیده‌تری را بدست آورید و غیره. در آن جزیره دور افتاده ، از الکلهای خود ، نه فقط بعنوان ماده خام استفاده می‌کنید، بلکه آنها را به دفعات ، بعنوان حلال برای انجام واکنشها و برای متبلور کردن فراورده‌ها بکار می‌برید.

اهمیت الکلها

ما نمی‌توانیم در هیچ یک از بخشهای شیمی آلی خیلی جلو برویم، بدون اینکه به الکلها بربخوریم. الکلها در

استخلاف هسته دوستی بعنوان سوبسترا و بعنوان هسته‌دوست شرکت می‌کنند. مهمترین و ساده‌ترین اثر کاتالیزوری متعلق به الکلهاست که در شیمی انواع ترکیبها ، در لوله آزمایش و در ارگانیسم زنده ، نقش کلیدی برعهده دارد.

الکلها به آلکیل هالیدها و سایر ترکیباتی که استخلاف هسته‌دوستی انجام می‌دهند، تبدیل می‌شوند، استخلافی که معرفی انواع گروههای عاملی در یک مولکول را امکان پذیر می‌سازد. الکلها امکان دسترسی ما به ترکیبهایی با حالتهای اکسایش بالاتر ، یعنی آلدئیدها ، کتونها و اسیدهای کربوکسیلیک را فراهم می‌سازند.

ساختار الکلها

فرمول عمومی الکلها ، ROH است که در آن ، R یک گروه آلکیل یا آلکیل استخلاف شده است. این گروه می‌تواند نوع اول ، دوم یا سوم باشد، ممکن است زنجیرباز یا حلقه‌ای باشد، ممکن است دارای یک اتم هالوژن ، هیدروکسیل‌های بیشتر یا یکی از بسیاری گروههای دیگری باشد که فعلا برای ما ناآشنا است.

همه الکلها ، دارای گروه هیدروکسیل (^-OH) هستند که بعنوان گروه عاملی ، خواص مشخصه این خانواده از ترکیبها را تعیین می‌کند. تغییر و تنوع در ساختار R می‌تواند بر سرعت واکنشهای الکلها و حتی در موارد معدودی بر نوع واکنشها نیز تاثیر گذارد.

 

 

نکته‌ای در مورد تفاوت الکلها و فنلها

ترکیباتی که در آنها گروه هیدروکسیل مستقیما به یک حلقه آروماتیک متصل است، الکل نیستند، بلکه این ترکیبات ، فنل هستند و با الکلها آنچنان تفاوت فاحشی دارند که آنها را در مبحثی دیگر باید مورد بررسی قرار داد.

 

 

طبقه‌بندی الکلها

الکلها بسته به نوع کربن حامل گروه OH^- ، به سه دسته نوع اول ، نوع دوم یا نوع سوم طبقه‌بندی می‌شوند:

C(R)_3-OH ، C(R)_2H-OH ، CR(H)_2-OH .

یک واکنش اکسایش که مستقیما با دخالت اتمهای هیدروژن متصل به کربن حامل گروه OH^- انجام می‌شود، در طبقه از الکلها ، روندی کاملا متفاوت دارد.

اما ، معمولا ، الکلهای طبقات مختلف ، فقط از نظر سرعت یا مکانیسم واکنش و به هر طریقی هماهنگ با ساختارشان ، با هم تفاوت دارند. بعضی از استخلافها می‌توانند آنچنان بر واکنش پذیری یک الکل تاثیر گذارند که آن را با الکلهای طبقه‌های دیگر مشابه سازند.

منابع صنعتی الکلها

الکلها ، موادی این چنین مهم در شیمی آلیفاتیک ، نه تنها باید از نظر واکنشها بسیار گوناگون و تنوع پذیر باشند، بلکه به مقدار زیاد و با قیمت ارزان نیز باید قابل تهیه باشند. برای بدست آوردن الکلهای سبک که تکیه‌گاه سنتز آلی آلیفاتیک هستند، سه روش اصلی وجود دارد، روشهایی که می‌توانند همه منابع مواد آلی را مورد استفاده قرار دهند. یعنی نفت ، گاز طبیعی ، زغال سنگ و زیست توده. این سه روش عبارتند از:

• آبدارکردن آلکنهای بدست آمده از کراکینگ نفت.

• فرایند السک از آلکنها ، مونوکسید کربن و هیدروژن.

• تخمیر کربوهیدراتها.

علاوه بر این سه روش اصلی ، روشهای دیگری نیز با کاربرد محدود وجود دارند. بعنوان مثال ، متانول از هیدروژن‌دار کردن کاتالیزوری مونوکسید کربن بدست می‌آید. مخلوط هیدروژن و مونوکسید کربن با نسبت ضروری ، از واکنش آب با متان ، آلکانهای دیگر ، یا زغال سنگ در دمای بالا بدست می‌آید.

 

خواص فیزیکی الکلها

دمای جوش

در میان هیدروکربنها ، به نظر می‌رسد که عوامل تعیین کننده دمای جوش ، عمدتا وزن مولکولی و شکل مولکول باشند. در الکلها ، با افزایش تعداد کربن ، دمای جوش بالا می‌رود و با شاخه‌دار کردن زنجیر ، دمای جوش پایین می‌آید، اما نکته غیر عادی در مورد الکلها این است که آنها در دمای بالا به جوش می‌آیند. این دمای جوش بسیار بالاتر از دمای جوش هیدروکربنها با وزن مولکولی یکسان است و حتی از دمای جوش بسیاری ترکیبها با قطعیت قابل ملاحظه بالاتر است.

دمای جوش بالای آنها ، به علت نیاز به انرژی بیشتر برای شکستن پیوندهای هیدروژنی است که مولکولها را در کنار هم نگه داشته‌اند.

حل شدن الکلها

رفتار الکلها بعنوان حل شده نیز توانایی آنها برای تشکیل پیوندهای هیدروژنی را منعکس می‌کند. برخلاف هیدروکربنها ، الکلهای سبک با آب امتزاج‌پذیرند. از آنجا که نیروهای بین مولکولی الکلها همانند نیروهای بین مولکولی آب است، دو نوع مولکول با یکدیگر قابل اختلاط هستند. انرژی لازم برای شکستن یک پیوند هیدروژنی بین دو مولکول آب یا دو مولکول الکل ، با تشکیل یک پیوند هیدروژنی بین یک مولکول آب و یک مولکول الکل تامین می‌شود.

تیتر کردن اسید وباز

هدف آزمایش: آشنایی با روش های حجمی و روش های تیتر کردن و تیتر کردن اسید وباز 

تئوری آزمایش:

تیتراسیون

روشی که توسط آن ، محلولی با غلظت مشخص به محلولی دیگر اضافه می‌شود تا واکنش شیمیایی بین دو ماده حل شده کامل گردد، تیتراسیون نامیده می‌شود.

مقدمه

تیتر کردن از روش‌های تجزیه حجمی است. در تجزیه حجمی ابتدا جسم را حل کرده و حجم معینی از محلول آن را با محلول دیگری که غلظت آن مشخص است که همان محلول استاندارد نامیده می‌شود، می‌سنجند. در تیتراسیون محلول استاندارد به‌طور آهسته از یک بورت به محلول حاوی حجم مشخص یا وزن مشخص از ماده حل شده اضافه می‌شود.

افزایش محلول استاندارد ، آنقدر ادامه می‌یابد تا مقدار آن از نظر اکی‌والان برابر مقدار جسم حل شده شود. نقطه اکی‌والان نقطه ای است که در آن ، مقدار محلول استاندارد افزوده شده از نظر شیمیایی برابر با مقدار حجم مورد نظر در محلول مجهول است. این نقطه را نقطه پایان عمل از نظر تئوری یا نقطه هم ارزی نیز می‌گویند.

روش تیتر کردن

در عمل تیتر کردن ، محلول استاندارد را از یک بورت به محلولی که باید غلظت آن اندازه گرفته می‌شود، می‌افزایند و این عمل تا وقتی ادامه دارد تا واکنش شیمیایی بین محلول استاندارد و تیتر شونده کامل شود. سپس با استفاده از حجم و غلظت محلول استاندارد و حجم محلول تیتر شونده ، غلظت محلول تیتر شونده را حساب می‌کنند.

یک مثال

نقطه اکی‌والان در عمل تیتر کردن NaCl با نقره تیترات وقتی مشخص می‌شود که برای هر وزن فرمولی ^-Cl در محیط یک وزن فرمول ⁺Ag وارد محیط عمل شده باشد و یا در تیتر کردن ، سولفوریک اسید (H₂SO₄ ) با سدیم هیدروکسید ( NaOH ) نقطه اکی‌والان وقتی پدید می‌آید که دو وزن فرمولی اسید و دو وزن فرمولی باز وارد محیط عمل شوند.

تشخیص نقطه اکی‌والان

نقطه اکی‌والان در عمل بوسیله تغییر فیزیکی ( مثلا تغییر رنگ ) شناخته می‌شود. نقطه ای که این تغییر رنگ در آن روی می‌دهد، نقطه پایان تیتر کردن است. در تیتراسیون اسید و باز شناساگرها برای تعیین زمان حصول نقطه اکی‌والان بکار می‌روند. تغییر رنگ معرف ، نشانگر نقطه پایانی تیتراسیون می‌باشد.

 

انواع تیتر کردن

بر حسب واکنش‌هایی که بین محلول تیتر شونده و استاندارد صورت می‌گیرد، تجزیه‌های حجمی (تیتراسیون) به دو دسته تقسیم می‌شوند:

• روش‌هایی که بر اساس ترکیب یون‌ها هستند. یعنی تغییر ظرفیت در فعل و انفعالات مربوط به آن صورت نمی‌گیرد. این روش‌ها عبارت اند از:

1.     واکنش‌های خنثی شدن یا واکنش‌های اسید و باز

2.     واکنش‌های رسوبی

3.     واکنش‌هایی که تولید ترکیبات کمپلکس می‌کنند.

• روشهایی که بر اساس انتقال الکترون هستند؛ مانند واکنش‌های اکسایش و کاهش

تیتر کردن واکنش های اسید و باز یا خنثی شدن

تیتر کردن ، عبارت است از تعیین مقدار اسید یا باز موجود در یک محلول که با افزایش تدریجی یک باز به غلظت مشخص یا بر عکس انجام می‌گیرد. موقعی که محلول یک باز دارای یونهای ^-OH است به محلول اسید اضافه کنیم، واکنش خنثی شدن انجام می‌شود: ‌

 

OH^- + H₃O⁺ -----> 2H₂O

 

 

محاسبات

معمولا حجم مشخص (V) از محلول اسید با نرمالیته مجهول (N) انتخاب کرده ، به‌کمک یک بورت مدرج به‌تدریج محلو ل یک باز به نرمالیته مشخص (N) به آن اضافه می‌کنند. عمل خنثی شدن وقتی کامل است که مقدار اکی‌والان گرم های باز مصرفی برابر مقدار اکی‌والان گرم های اسید موجود در محلول شود.

برای این که عمل تیتراسیون بدقت انجام شود، باید عمل افزایش محلول باز درست موقعی متوقف گردد که تساوی فوق برقرار شود. روش معمول و همگانی برای تعیین پایان تیتراسیون استفاده از شناساگرهاست. دستگاه PH متر نیز برای محاسبات دقیق در تعیین نقطه اکی والان کاربرد دارد.

وسایل و مواد مورد نیاز:

1. بورت 50 میلی لیتری

2. بالون ژوژه 100 میلی لیتری و50 میلی لیتری

3. ریز مایر 250 میلی لیتری

4. بشر 100 میلی لیتری

5. ترازوی دقیق

6. تیترازول کلرید ریک اسید 1/0 نرمال

7. سود

8. اگزاليك اسيد

9. فنول فتالئین

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 شرح آزمایش 1 :

 ابتدا بورت را برداشته آن را با آب مقطر خوب  می شوییم سپس برای این که  سود توسط آب مقطر درون بورت رقیق نشود ، سه الی چهار بار بورت را با سود شست وشو می دهیم .

حال توسط مزور 10 میلی لیتری  HCl      نرمال را برداشته درون ارلن خالی می کنیم  و چند قطره فنول فتالئین در آن می ریزیم . سپس بورت را تا صفرآن پر از NaOH  کرده و آن را به پایه می بندیم  ارلن را در زیر بورت قرار می دهیم  برای این که تغیر رنگ را بهتر تشخیص دهیم  یک برگ کاغذ سفید رنگ را در زیر ارلن قرار می دهیم .

شیر بورت را باز کرده  به صورتی که قطره قطره NaOH   درون ارلن بریزد و در هنگام خالی کردن NaOH   در ارلن ارلن را با دست راست تکان می دهیم تا NaOH  سریع تر با HCl  خنثی شود . مشاهده کردیم که  هر قطره سود که در HCl  می ریزد  رنگ آن برای چند  لحظه صورتي شده  ودوباره شفاف می شود  آن قدر سود را اضافه می کنیم تا رنگ محلول به ، صورتی کم رنگ  که پایدار باشد و پس از مدتی رنگ محلول شفاف نشود تغییر کند در آن لحظه شیر بورت را می بندیم و ارلن را از زیر بورت خارج می کنیم  ومقدار  حجم  NaOH  مصرفی را یاداشت می کنیم که حجم آن برابر با  ml 2.9 شد.

حال با استفاده از فرمول روبرو نرمالیته سود را حساب می کنیم :

    

                                                                                 

نتیجه آزمایش:  از آزمایش بالا نتیجه می گیریم که درتیتر کردن اسید باز باید اکیوالان ها با هم برابر باشد ودر واقع مول های اسید وباز با هم برابر باشد و دراین صورت واکنش خنثی است و پس از تغیر رنگ محلول نقطه پایان بدست می آید که محلول در این لحظه بازی میشود

 

 

شرح آزمایش2  :

10 ميلي ليتراگزاليك اسيد  را در داخل  يك بشر 100 ميلي ليتري تميز كه آن را  قبلاً با آب مقطر و آب شهري شستيم مي ريزيم . سپس درون آن يكي دو قطره فنول فتالين مي چكانيم بورت را برداشته آن را با آب مقطر خوب  می شوییم سپس برای این که  سود توسط آب مقطر درون بورت رقیق نشود ، سه الی چهار بار بورت را با سود شست وشو می دهیم بورت را تا صفرآن پر از NaOH   با نرماليته ي آزمايش قبل کرده و آن را به پایه می بندیم  ارلن را در زیر بورت قرار می دهیم  برای این که تغیر رنگ را بهتر تشخیص دهیم  یک برگ کاغذ سفید رنگ را در زیر ارلن قرار می دهیم .

شیر بورت را باز کرده  به صورتی که قطره قطره NaOH   درون ارلن بریزد و در هنگام خالی کردن NaOH   در ارلن ارلن را با دست راست تکان می دهیم تا NaOH  سریع تر با COOCCOOH  خنثی شود. در لحظه ي تغيير رنگ مقدار  حجم  NaOH  مصرفی را یاداشت می کنیم که حجم آن برابر با  ml 3.8 شد.

    

                                                                                

 

 

 

نام:	استون Acetone
نامهای دیگر:	دی متیل کتون Dimethyl ketone 2- پروپانون 2-Propanone
نام به انگلیسی:	Acetone
شکل مولکول:
فرمول مولکولی:	C3H6O
جرم مولکولی (گرم بر مول):	58.08
نقطه ذوب (درجه سانتیگراد):	-95.4
نقطه جوش (درجه سانتیگراد):
چگالی (گرم بر سانتیمتر مکعب):	0.79
حالت:	مایع
رنگ:	بیرنگ
pH:	5-6
خطرات:	بشدت آتشگیر، سوزش آور