Карбонат натрия

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Пермская государственная фармацевтическая академия

Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию

Российской Федерации»

кафедра аналитической химии

Курсовая работа:

Карбонат натрия.

Выполнила:

студентка 26 группы

Лекомцева Вероника

Проверила:

Шурова

Лидия Андреевна

Пермь, 2010

Содержание.

1. Карбонат натрия (описание вещества) 3

2. Способы получения 4

3. Качественный анализ 5

   1. Аналитические реакции катиона натрия 5

   2. Аналитические реакции карбонат иона 6

4. Количественный анализ 8

   1. Кислотно-основное титрование в водных растворах 8

5. Инструментальный анализ 9

   1. Потенциометрический метод 9

6. Практическое применение карбоната натрия 10

7. Список использованной литературы 11

2

1. Карбонат натрия.

Формула соединения:

Na₂CO₃.

Химическое название:

Карбонат натрия. Кальцинированная сода.

СОДА – техническое название карбонатов натрия. Na₂CO₃ – это нормальный карбонат или кальцинированная (безводная) сода.

Na₂CO₃ – бесцветные кристаллы, с растворимостью в 100 г. воды, при температуре 20ºС равна – 14,9 г. Водные растворы имеют щелочную реакцию.

Природные источники незначительны (минералы: натрон, термонатрит, трона).

3

2. Получение:

Карбонат натрия получают главным образом насыщением аммиаком и углекислым газом раствора хлорида натрия и дальнейшим нагреванием до 140º – 160º С , а также из нефелина.

4

2. Качественный анализ.

Качественный анализ – это установление подлинности неорганических веществ, основанное на обнаружении с помощью аналитических реакций катионов и анионов, образующих молекулу вещества.

3.1. Реакции на определение катиона натрия.

1. Реакция с ацетатом диксоуран (VI) цинка Zn(UO₂)₃(CH₃COO)₃ c образованием жёлтого кристаллического осадка или жёлтых кристаллов тетра- и октаэдрической формы, нерастворимых в уксусной кислоте. Для повышения чувствительности реакции, следует нагреть исследуемую смесь на предметном стекле:

NaNO₂ + Zn(UO₂)₃(CH₃COO)₃ +CH₃COOH + 9H₂O →

→NaZn(UO₂)₃(CH₃COO)₉ x 9H₂O↓ + HNO₂

Избыток ионов калия, катионы тяжёлых металлов (Hg²⁺, Sn²⁺, Bi³⁺, Fe³⁺ и др.). Реакция используется как дробная, после удаления мешающих ионов.

2. Окрашивание бесцветного пламени горелки в жёлтый цвет.

3. Реакция с пикриновой кислотой, с образованием кристаллов пикрата натрия жёлтого цвета игольчатой формы, исходящие из одной точки:

Реакция используется как дробная только в отсутствии мешающих ионов (K⁺, NH⁴⁺, Ag⁺).

5

2. Реакция с гексагидроксостибатом (V) калия K[Sb(OH)₆] с образованием белого кристаллического осадка, растворимого в щелочах:

NaNO₂ + K[Sb(OH)₆] → Na[Sb(OH)₆]↓ + KNO₂

Условия проведения реакции:

• Достаточная концентрация Na⁺;

• Нейтральная реакция раствора;

• Проведение реакции на холоде;

• Потирание стеклянной палочкой о стенку пробирки.

Мешающие ионы: NH⁴⁺, Mg²⁺ и др.

В кислой среде реагент разрушается с образованием белого аморфного осадка метасурьмяной кислоты HSbO₃:

K[Sb(OH)₆] + HCl → KCl + H₃SbO₄ + 2H₂O

H₃SbO₄ → HSbO₃↓ + H₂O.

2. Реакции на определение карбонат иона.

4. Количественный анализ.

4.1. Кислотно-основное титрование в водных растворах.

Стандартизация 0,1 М раствора серной кислоты

по точной навеске карбоната натрия (способ отдельных навесок).

Na₂CO₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + CO₂↑ + H₂O

М (Na₂CO₃) = 105,99 г/моль

Методика: 0,05-0,07 г (точная навеска) карбоната натрия количественно переносят в колбу для титрования, растворяют в 25 см³ дистиллированной воды, прибавляют 2-3 капли раствора метилового оранжевого и титруют 0,1 М раствором серной кислоты до перехода жёлтой окраски в розовато-оранжевую.

Поправочный коэффициент раствора серной кислоты рассчитывают по формуле:

5. Инструментальный анализ.

5.1. Потенциометрический метод.

Потенциометрический метод анализа основан на использовании зависимости электродвижущей силы (ЭДС) электрохимической ячейки от концентрации анализируемого вещества в растворе.

Потенциометрическое определение гидроксида и карбоната натрия

при совместном присутствии.

Определение компонентов смеси в растворе основано да дифференцированном титровании их раствором хлороводородной кислоты с фиксированием двух точек эквивалентности по резкому скачку потенциала. В качестве индикаторного используют стеклянный электрод, электрод сравнения – хлорсеребряный. В растворе смеси гидроксида и карбоната натрия одновременно могут находиться ионы Na⁺, OH^-, HCO₃^-, CO₃^2-:

NaOH → Na⁺ + OH^-

Na₂CO₃ → 2 Na⁺ + CO₃^2-

CO₃^2- + H₂O ↔ HCO₃^- + OH^-

HCO₃^- + H₂O ↔ H₂CO₃ + OH^-

В присутствии гидроксида натрия подавляется гидролиз карбоната натрия, поэтому при титровании смеси этих соединений кислотой сначала оттитровывается гидроксид натрия. По мере уменьшения содержания щёлочи в растворе, происходит гидролиз карбоната натрия по первой ступени и его взаимодействие с титрантом.

При этом гидролиз карбоната натрия на второй ступени и титрование продуктов гидролиза не происходят, так как константы ионизации соответствующих оснований отличаются на четыре порядка:

При этом наблюдается первый скачок титрования (рН 8,3):

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

Na₂CO₃ + HCl → NaCl + NaHCO₃

Затем титруется гидрокарбонат натрия, наблюдается второй скачок титрования (рН 3,8):

NaHCO₃ + HCl → NaCl + СО₂ + H₂O

М NaOH = 40,00 г/моль

М Na₂CO₃ = 105,99 г/моль

Методика: 2-4 см³ анализируемого раствора помещают в стакан, вместимостью 50 см³ с магнитным стержнем, добавляют дистиллированную воду до объёма.

Бюретку заполняют 0,1 моль/дм³ раствором хлороводородной кислоты, закрепляют штатив. Стакан с анализируемым раствором устанавливают на столик электромагнитной мешалки, погружают в раствор электроды и приступают к титрованию. Проводят ориентировочное и точное титрования согласно общим указаниям, фиксируя два скачка титрования по резкому изменению потенциала. Результаты измерений заносят в таблицы.

По интегральному или дифференциальным графикам находят:

1. V₁ – объём титранта, соответствующий первому скачку титрования, прореагирующий со всей щёлочью и ½ количества карбоната натрия до NaHCO₃;

2. V_общ – объём титранта, соответствующий второму скачку титрования, прореагировавший со щёлочью и карбонатом натрия.

По результатам титрования рассчитывают:

V₂ = V_общ - V₁ – объём титранта, израсходованный на титрование

½ Na₂CO₃ до NaHCO₃;

V₃ = 2 V₂ = 2(V_общ - V₁) – объём титранта, израсходованный

на титрование всего Na₂CO₃;

V₄ = (V₁ - V₂) – объём титранта, израсходованный на титрование NaOH.

Затем рассчитывают Q и ω%.

6. Практическое применение.

Применяют в стекольной, мыловаренной, текстильной, целлюлозно-бумажной промышленности; для очистки нефти и др.

7. Список литературы.

1. Лурье Ю.Ю. «Справочник по аналитической химии», Москва, 1979;

2. Методическое пособие по аналитической химии. «Инструментальные методы анализа», Пермь, 2004;

3. Методическое пособие по аналитической химии. «Качественный химический анализ», Пермь, 2003;

4. Методическое пособие по аналитической химии. «Количественный химический анализ», Пермь, 2004;

5. «Новая иллюстрированная энциклопедия», том № 8, 12, 17. Москва,

ООО «Мир книги», 2001;

6. Рабинович В.А., Хавин З.Я. «Краткий химический справочник», Ленинград, Химия, 1977;

7. Харитонов Ю.Я. «Аналитическая химия», в 2^х книгах, Москва, 2001.