Badanie właściwości fizykochemicznych związków

W tym dziale często mamy do czynienia z porównaniem tych samych właściwości u dwóch substancji. Chyba najbardziej sztandarowa jest moc kwasów, rozpuszczalność i aktywność.

W pierwszym przypadku najlepiej kombinować coś z rozpuszczalnością. Tak, mocniejszy kwas wyprze słabszy z soli i jeśli ten drugi jest w temperaturze pokojowej stały (jak na przykład kwas benzoesowy), to sprawa jest prosta, bo się wytrąci.

Jeśli chodzi o badanie rozpuszczalności, to należy pamiętać, by uwzględnić w opisie takie samo rozdrobnienie, taką samą masę substancji rozpuszczanej i objętość rozpuszczalnika. Nie muszę chyba dodawać, że musi to być ten sam rozpuszczalnik...

1

Zaproponuj metodę określenia gęstości kwasu stearynowego. W opisie uwzględnij użyte odczynniki i sprzęt, spisz po kolei czynności, obserwacje i wnioski.

• Sprzęt i odczynniki: kwas stearynowy, palnik, cienka igła lub drucik, waga, cylinder miarowy, parowniczka, woda.
• Opis czynności: do parowniczki sypiemy płatki kwasu stearynowego i ogrzewamy na niewielkim płomieniu aż do stopienia w jednolitą masę. Następnie odstawiamy parowniczkę i czekamy, aż kwas stearynowy zastygnie do postaci plastycznej masy i formujemy z niego kulkę. Do cylindra miarowego nalewamy wody (mniej więcej do połowy objętości) i zapisujemy jej poziom. Następnie wrzucamy do cylindra kulkę i za pomocą igły bądź drucika zanurzamy ją całkowicie pod wodę. Notujemy nową objętość.
• Obserwacje: stearynowa kulka unosi się na powierzchni wody.
• Wnioski: kwas stearynowy musi być lżejszy od wody, ponieważ się na niej unosi. Obliczamy gęstość kulki: \[ m = 1 g\\ V = 1,2 cm^{3}\\ ρ = \frac{m}{V} = 0,83 cm^{3} \]

2

Zaproponuj metodę w której porównasz, który związek ma większa gęstość: metanol czy tetrachlorometan. W opisie uwzględnij użyte odczynniki i sprzęt, spisz po kolei czynności, obserwacje i wnioski.

• Sprzęt i odczynniki: probówka, metanol, tetrachlorometan.
• Opis czynności: do probówki nalewamy takie same objętości metanolu i tetrachlorometanu (wystarczy kilka cm³). Obserwujemy zachowanie się cieczy.
• Obserwacje: ciecze utworzyły dwie warstwy niemieszające się ze sobą. Górna warstwa to metanol.
• Wnioski: tetrachlorometan ma mniejszą gęstość, niż metan.

3

Zbadaj utleniające właściwości nadtlenku wodoru, mając do dyspozycji roztwór tej substancji, kwas siarkowy (VI) oraz nadmanganian potasu. W opisie uwzględnij użyte odczynniki i sprzęt, spisz po kolei czynności, obserwacje i wnioski.

• Sprzęt i odczynniki: probówka, roztwór nadtlenku wodoru, kwas siarkowy (VI) oraz manganian (VII) potasu.
• Opis czynności: do probówki wlewamy roztwór nadmanganianu potasu i dodajemy kilka kropli kwasu siarkowego (VI). Następnie dodajemy roztwór H₂O₂.
• Obserwacje: po pewnym czasie ciemnofioletowy roztwór ulega odbarwieniu. Wydziela się bezbarwny gaz.
• Wnioski: reakcja zaszła zgodnie z poniższym równaniem: \[ 2 KMnO_{4} + 5 H_{2}O_{2} + 3 H_{2}SO_{4} → 2 MnSO_{4} + K_{2}SO_{4} + 5 O_{2}↑ + 8 H_{2} \] Wydzielający się w reakcji gaz to tlen. W podanej reakcji nadtlenek wodoru pełni rolę reduktora.

4

Zaproponuj metodę, w której porównasz aktywność chemiczną magnezu oraz sodu. W opisie uwzględnij użyte odczynniki i sprzęt, spisz po kolei czynności, obserwacje i wnioski.

• Sprzęt i odczynniki: dwie zlewki, woda destylowana, magnez metaliczny (wiórki), sód (płatki).
• Opis czynności: do obu zlewek nalewamy nieco wody (trochę mniej, niż połowę), następnie wrzucamy niewielkie kawałki metali - do jednej zlewki magnez, do drugiej sód. Ważne jest, by metale były w podobny sposób rozdrobnione, czyli na przykład nie można wrzucać pyłu magnezowego i bryłki sodu.
• Obserwacje: w przypadku magnezu nie obserwuje się praktycznie żadnych zmian. Sód reaguje bardzo intensywnie, woda w zlewce mocno się rozgrzewa.
• Wnioski: w temperaturze pokojowej magnez nie reaguje z wodą, za to sód owszem, według następującej reakcji: \[ 2 Na + H_{2}O → 2 NaOH + H_{2}↑ \] Na tej podstawie można stwierdzić, że magnez jest mniej reaktywny od sodu.

5

Zaproponuj metodę, w której porównasz moc kwasu benzoesowego i kwasu szczawiowego. W opisie uwzględnij użyte odczynniki i sprzęt, spisz po kolei czynności, obserwacje i wnioski.

• Sprzęt i odczynniki: probówka, roztwór benzoesanu sodu i roztwór kwasu szczawiowego.
• Opis czynności: do probówki wlewamy roztwór benzoesanu sodu, a następnie dodajemy kwas szczawiowy.
• Obserwacje: po dodaniu kwasu szczawiowego wytrąca się biały osad.
• Wnioski: wytrącony biały osad to kwas benzoesowy. Został on wyparty z soli przez kwas mocniejszy, czyli kwas szczawiowy, według następującej reakcji: \[ 2 C_{6}H_{5}COONa + (COOH)_{2} → 2 C_{6}H_{5}COOH↓ + (COONa)_{2} \]