Натрий гидроксиді мен натрий карбонатының ерітіндіде бірге болған кездегі мөлшерін анықтау әдістемесі

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ

Жұмыстың өзектілігі . Қазіргі уақытта дарынды балалар қатысатын пәндік олимпиадаларға көп көңіл бөлінеді. Сондықтан оқушылардың химия пәні бойынша олимпиадаға дайындығы және нәтижесі оқу процесінің де, мектептің де өзекті міндеті болып табылады. Оқушылардың химия пәні бойынша олимпиадалық есептерді теориялық және эксперименттік айналымдарға бөледі. Олимпиаданың теориялық айналымына ЖОО-ның бағдарламасы бойынша әр түрлі типтегі күрделі, стандартты емес есептер кіреді.

К. Бекішевтің ойынша теориялық айналымға көптеген дарынды балалар, егер олар қажетті әдебиетпен қамтамасыз етілсе, өздігінен дайындала алады. Оқушыда білім байлығы жақсы болса, онда тек шығару алгоритмін білу маңызды.

Оқушыларды олимпиадаға дайындау кезінде К. Бекішевтің факультативтік курсына сүйену ұсынылады [1] . Онда химиялық олимпиадалардың әр түрлі кезеңдерін өткізудің көп жылдық тәжірибесі берілген.

Теориялық есептерді шешуге оқушыларды дайындау үшін мел мен тақта және әдебиеттер де жеткілікті. Ал тәжірибелік есептердің шығару жолдарын үйретіп, орындалу техникасын көрсету үшін құрал - жабдықтар мен қоса сәйкесті реактивтер қажет.

Олимпиаданың эксперименттік айналымы сапалық және сандық талдаудан тұрады. Сапалық талдауға эксперимент арқылы белгісіз заттарды табу жатады. Сандық талдау - титриметрлік әдіс бойынша белгісіз концентрацияны анықтау.

Қазіргі уақытта мектептерде еңбек қауіпсіздігі техникасының нұсқаулығы бойынша реактивтердің тізімі шектелген. Осыған байланысты, әсіресе эксперименттік айналым бойынша оқушылардың дайындығы қиындайды. Сондықтан аудандық, облыстық олимпиадаға қатысатын оқушылар теориялық турдан жоғары балл алып, тәжірибелік турларда өз білім деңгейлерін толық көрсете алмайды. Эксперименттік айналымда оң нәтижелерге жету үшін берілген тақырып бойынша теориялық негіздерді тереңірек қарастыру қажет.

Осыған орай олимпиадалық эксперименттік есептердің шығару алгоритмдері және теориялық негіздері туралы әдістемелерді білу қажеттілігі туындайды. Сондықтан олимпиадалық эксперименттік есептердің сапалық талдауын және сандық талдауын қышқылдық - негіздік, тотығу - тотықсыздану, комплексонометриялық әдістер бойынша нақты есептердің шығару жолдарын ұсыну білім беру үрдісінің өзекті мәселелерінің бірі болып саналады.

Осыған орай жұмыстың мақсаты есептерді шығару жөніндегі әдістемелерді ұсыну болып табылады.

Осы мақсатқа қол жеткізу үшін бірқатар міндеттерді орындау қажет:

- олимпиадалар туралы әдебиеттерді саралау;

әр түрлі деңгейдегі олимпиадалардың маңызына тоқталу;

- сапалық талдаудың теориялық негіздерін зерттеу;

- сапалық есептерді шығару үшін әр түрлі алгоритм түрлерін әзірлеу;

- сандық есептерді шығарудың әдістемелерін ұсыну.

Дипломдық жұмыстың нысаны - химиялық олимпиадалардың есептері.

Дипломдық жұмыстың пәні - олимпиадалық эксперименттік есептердің шығару жолдары.

Дипломдық жұмыстың ғылыми жаңалығы - эксперименттік есептерді шығару әдістемелерінің ұсыныстары болып табылады.

Тәжірибелік маңыздылығы әдістемелік ұсыныстардың мектептерде оқушыларды химия пәні бойынша олимпиадаларға дайындау үшін қолдануға болады.

Дипломдық жұмыстың теориялық және методологиялық негізіне - бейорганикалық, сапалық және сандық анализ пәндері жатады.

Дипломдық жұмыстың базасы - әр түрлі деңгейдегі олимпиадалық эксперименттік есептер.

1. ӘДЕБИ ШОЛУХимия пәнінен оқушылардың халықаралық Менделеев олимпиадасы

Химия пәнінен оқушылардың халықаралық Менделеев олимпиадасы жоғары деңгейдегі пәндік олимпиадалардың жүйесінде бірегей орын алады. Химиктер жалғыз жаратылысшылардың арасында бұрынғы Жалпыодақтық олимпиаданың дәстүрлерін сақтай алды, кейін ол КСРО-ның ыдырауынан кейін де жыл сайын, бірақ енді екі бағыт бойынша: химия пәнінен оқушылардың жалпыресейлік олимпиадасы және халықаралық Менделеев олимпиадасы болып өткізілді.

2004 жылдан бастап Менделеев олимпиадаларда, ТМД және Балтия елдерінің оқушыларынан басқа, Болгария, Македония және Румыния командалары қатыса бастады, ал 2012 жылдан бастап олимпиадаға Венгрия, Түркия және Сауд Арабиясы қосылды [ 1 ] .

Оқушылардың Менделеев олимпиадалары қатысушы елдерде бірыңғай білім кеңістігін қолдау және дамытудың қуатты құралы болып табылды. Сонымен қатар, жеңімпаздар және жүлдегерлер үшін - бұл Мәскеу университетінде және басқа жетекші ресейлік оқу орындарында тегін оқу мүмкіндігі. Менделеев олимпиадаларының жүлдегерлері - мектеп бітірушілері ресейлік оқу орындарына қабылдау емтиханысыз бірінші курсқа қабылданады.

Олимпиада әділ қазыларын және оның ұйымдық комитетін әр түрлі жылдарда РҒА академиктері А. Л. Бучаченко, Ю. А. Золотов, П. Д. Саркисов, профессор Ю. А. Устынюк сияқты белгілі ғалымдар басқарды. 1997 жылдан бастап және осы күнге дейін олимпиаданың ұйымдық комитетін М. В. Ломоносов атындағы ММУ химия факультетінің деканы РҒА академигі Валерий Васильевич Лунин басқаруда. 2002 жылдан бастап және осы күнге дейін олимпиаданың әдістемелік комиссиясының және халықаралық әділ қазылардың төрағасы - ММУ химия факультетінің профессоры Валентин Георгиевич Ненайденко. Олимпиаданың ұйымдық комитетінің және әдістемелік комиссиясының құрамына жетекші оқу орындарының профессорлары және оқытушылары, сонымен қатар қатысушы елдердің жалпы білім беру мектептерінің химия пәнінің мұғалімдері кіреді. Олимпиаданың әдістемелік комиссиясының құрамында студенттер және аспиранттар - Менделеев олимпиадаларының кешегі жеңімпаздары жұмыс істейді; бұл дәстүрлерді сақтауға көмектеседі және бірнеше жыл алға бірізділік қамтамасыз етілді [2] .

Халықаралық химиялық олимпиада (ХХО) орта мектеп оқушылары үшін жыл сайынғы олимпиада болып табылады.

Бірінші ХХО Прагада (Чехословакия) 1968 жылы өтті. Содан бастап іс-шара 1971 жылдан басқа, жыл сайын өткізіледі. Алғашқы жарыстарға қатысқан делегация ретінде, негізінде бұрыңғы Шығыс блок елдері болды.

Химиядан бірінші халықаралық олимпиада Прагада 1968 жылғы 18-21 маусым аралығында өтті. Үш қатысушы ел алты оқушыдан тұратын команданы жіберді. Төрт теориялық есептер ұсынылды. Осы уақытқа дейін келесі конкурстың жалпы курсы ұсынылды. Химиядан екінші олимпиада 1969 жылы Польшада өтті, сонымен қатар Болгария да қатысты. Әрбір команда бес оқушыдан тұрды, және эксперименттік айналым қосылды. Кейін қатысушылардың санын төрт адамға дейін шектеуге және одан да көп командаларды шақыруға шешім қабылданды. Үшінші олимпиада 1970 жылы Венгрияда ұйымдастырылды, жаңа қатысушылар: ГДР, Румыния және Кеңес Одағы. Осы конкурста үштен артық жүлде қарастырылды.

1971 жылы олимпиада өткізілмеді, себебі 1970 жылы конкурсты өткізетін ұйымдастырушылар мен өткізетін ел келісе алмады. Бұл шешім үш жылдан кейін шешілді. Кеңес Одағы олимпиаданы 1972 жылы, Болгарияда - 1973 және Румынияда - 1974 жылы қабылдады. 1972 жылы алғашқы рет дайындық есептер пайда болды. Бұдан басқа отырыста әділ қазыларға Вьетнамға, Монғолияға және Кубаға шақыруларды жіберуге ұсынылды.

Бірақ шақырулар жіберілмеді, сондықтан қатысушы елдер саны не бары жеті болды.

1974 жылы Румыния, Швецияның және Югославияның қатысуын ұсынды, Германия және Австрия бақылаушыларды жіберді.

Германия Федеративтік Республикасы - бақылаушыны жіберген НАТО-ның бірінші елі болды, себебі Брандт үкіметінде Шығыста келісімшарттары болды. Осылайша, 1975 жылы Батыс Германия, Австрия және Бельгия да химиядан халықаралық олимпиадаға қатысты.

Социалистік емес елде бірінші олимпиада 1980 жылы Линцте (Австрия) өтті, бірақ оған Кеңес Одағы қатыспады. Содан бастап қатысушы елдердің саны өсті. 1980 жылы 13 ел қатысты, бірақ Франкфурттегі олимпиадада (1984) олардың саны 21 болды. Кеңес Одағы ыдырағаннан кейін бұл сан одан да көбейді. Бұдан басқа, Азия елдерінің және латынамерикалық елдердің қызығушылығы арта бастады. 1998 жылы 47 ел қатысты. Осы уақытта химиядан халықаралық олимпиадаға 68 команда қатысуда [3] .

Анализделетін қоспаның табиғатына байланысты, оны талдау үшін сыни бағаның негізінде әр түрлі жалпы реакцияларды қолдануға болады, олардың негізінде анализдің нәтижелері туралы маңызды қорытындылар жасауға болады. Топтық, талғағыштық (селективтік) және айрықша реакциялар бар [4] .

Топтық реакциялар. Топтық реакциялар бір топтың иондарымен бірдей әрекеттеседі. Топтық реактивтерді қолдану және олардың әрекеті нәтижелерінің дұрыс бағасы талдаудың барысына үлкен әсер етеді. Бұл кезде иондардың белгілі тобының бар - жоғы туралы қорытынды жасау үшін шамалы реактивтер санын қолдануға болады. Ерітіндіден белгілі топ иондарының бөлінуінен кейін топтық реактивті қосу кезінде байқалатын оң әсер, ерітіндінің құрамында берілген топтың иондары бар екенін көрсетеді. Топтық реактивтер, мысалы, HCl, H ₂ SO ₄ , H ₂ S, AgNO ₃ , BaCl ₂ т. с. с. [5] .

Талғағыштық (селективтік) реакциялар - шектелген иондар санымен ұқсас аналитикалық әсерді беретін реакциялар. Егер осы иондар әр түрлі аналитикалық топтарда болса, талғамдылық реакцияны иондарды нақты бөлумен анықтау реакциясы ретінде қарастыруға болады. Реакциялардың жүру шарттарын дәл қадағалау қажет, себебі реакцияның талғамдылығы рН - қа, реагенттердің температурасына және концентрациясына байланысты болады [5] .

Айрықша реакциялар. Егер белгілі жағдайларда реактивтің әрекеті кезінде тек қана бір элемент немесе ион анықталса, реакция айрықша болып табылады. Айрықша реакциялар жеңіл орындалуы және көрнекті болуы тиіс.

Егер реакция сенімсіз болса, онда оны қолданудың қажеті жоқ. Қазірге дейін біршама «мінсіз айырықша» реакциялар ұсынылады. Органикалық реагенттерді қолданудың арқасында осындай реакциялардың саны үнемі өсуде. Никельді табу үшін әдеттегі айрықша реакциялар никельдің (ІІ) ионымен қызыл күрең - қызыл тұнбаны түзейтін диметилглиоксим болып табылады [5] .

Топтық немесе талғағыштық реагенттерді иондарды алдын ала бөлу шартымен айырықша реакция ретінде қолдануға болады. Мысалы, кадмийді күкіртті сутекпен өзара әрекеттесу кезінде кадмий сульфиді түрінде табуға болады [4] .

1. 4 Жалынды бояу және спектрлерді зерттеу

Жоғары температуралардың әрекеті кезінде атомдағы электрондар қоздырылады және тым жоғары энергетикалық деңгейге ауысады. Электрондардың бұрынғы энергетикалық деңгейге ауысу кезінде белгілі толқын ұзындығы жарық шығарады. Әрбір элемент үшін сипаттамалық толқын ұзындығы бар. Газ жалынының салыстырмалы төмен температурасының әсерінен аз ғана элементтер жарық шығарады. Оларға сілтілі, сілтілі - жер, сонымен қатар кейбір ауыр элементтер жатады. Қозу температурасы аниондарға да байланысты болады. Сілтілі - жер металдардың сульфаттары жалында жарық шығармайды. Жалынның боялуына қатысты сынамалар үшін хлоридтерді қолдану жөн. Бірнеше элементтер болған жағдайларда қарапайым спектроскопты қолдану жөн [1] .

Спектроскопты қолдану алдында көзбен шолу керек және таза затты енгізген кезде жалынның бояуын есте сақтау қажет. Жалынды аналитикалық маңызды элементтермен бояу жөніндегі жалпы деректер, сондай - ақ олардың жарықтану толқындарының сипаттамалық ұзындықтары 1 - кестеде келтірілді. Натрий желілері барлық элементтердің спектрлерінде көрінетіндіктен, олар кесте жолына қосымша енгізілген.

Тәжірибеде жалынның боялуына сынамаларды өткізу үшін жақсы жұмыс істейтін таза жанарғыны қолдану керек. Заттың шамалы мөлшерін кішкентай сағаттық шыныға немесе тамшы пластинкаға, ал басқа сағаттық немесе көршілес шыныға тамшылық пластинкаға - 12М HCl орналастырады. Жанарғының түссіз жалынында магнезиялық таяқшамен немесе шыны таяқшаға дәнекерленген платиналық сыммен қояды. Егер натриймен жалынның боялуы жойылмаса, магнезиялық таяқшаны немесе платиналық сымды 12М HCl ерітіндісінде жуады, жалынның элементке тән бояуы жойылғанша қайталап тексереді [7] .

1-кесте. Жалынды бояу және толқындардың сипаттамалық ұзындықтары.

Заттарды сенімді түрде сәйкестендіру үшін қол спектроскоп қолдану қажет. Жақсы нәтижелер тек қана толқын ұзындықтарының шкаласымен және салыстыру призмасымен жабдықталған қол спектроскоп жұмыс жасағанда шығады.

Спектрлік талдауды және жалынның боялуына қатысты сынамаларды толығымен қараңғы жайларда өткізу жөн. Егер мұны аналитикалық зертханада жүзеге асыру мүмкін болмаса, құралды тікелей күн көздерінен бөгеу қажет [1] .

1. 5 Титриметрлік әдістің орындалу жолына қарай жіктелуі және тәсілдері

Титриметрлік әдіс орындалу жолына қарай пипеткалау және жеке өлшем әдісі болып жіктеледі:

• Пипеткалау әдісіндеанализделетін заттың өлшемін өлшеу колбасында ерітіп, сумен өлшеу сақинасына дейін жеткізіп, титрлеуге осы ерітіндіден аликвот деп аталатын мөлшерді пипеткамен алып, конустық колбаға құйып титрлейді.

Әдістің жетістігі -эквиваленттік нүктені дәл анықтауға болады, кемшілігі көлем үш рет өлшенетін болғандықтан қателігі болуы мүмкін.

• Жеке өлшем әдісіанализделетін затты кез - келген көлемде ерітіп, осы ерітіндіні толық титрлейді. Пипеткалау әдісімен салыстырғанда нәтижесі дәлірек болады. Бұл әдістердің есептеу жолдары әртүрлі.

Титрлеудің негізгі тәсілдері, тура титрлеу

Сілтіні қышқылмен титрлеу тура титрлеуге жатады. Тура титрлеуде анықталатын зат титрантпен тікелей әрекетттеседі. Бір ғана жұмыс ерітіндісі - титрант қолданылады.

Жанама титрлеу, кері титрлеу, реверсивті титрлеу

Жанама титрлеу. Бұл әдісте анықталатын (А) затына арнайы қосымша реагент (В ₁ ) қосылады, реакция нәтижесінде (А) затына эквивалентті шыққан (А ₁ ) негізгі жұмыс ерітіндісімен (В ) титрленеді [8] .

Мысалы:

К ₂ Cr ₂ O ₇ +6KI+7H ₂ SO ₄ =3I ₂ +4K ₂ SO ₄ +Cr ₂ (SO ₄ ) ₃ +7H ₂ O

A В ₁ А ₁

Реакция нәтижесінде анықталатын К ₂ Cr ₂ O ₇ ерітіндісіне эквивалентті I ₂ ерітіндісі бөлінеді.

Иод ерітіндісі стандартты тиосульфат ерітіндісімен титрленеді.

I ₂ +2Na ₂ S ₂ O ₃ =Na ₂ S ₄ O ₆ +2NaI

В

I ₂ -орынбасушы

Na ₂ S ₂ O ₃ - негізгі стандартты ерітінді - титрант. Калий дихроматының массасы:

C _H (Na ₂ S ₂ O ₃ ) * V(Na ₂ S ₂ O ₃ ) * Mэ(К ₂ Cr ₂ O ₇ ) * V _{өлшеу колбасы}

m (К ₂ Cr ₂ O ₇ ) =

1000 * V _{аликвот}

Жанама титрлеу эквивалент нүктені дәл анықтау, анықталатын зат пен титранттың арасындағы реакция нәтижесінде мүмкін болмаған жағдайда қолданылады.

Кері титрлеу. Кері титрлеу тәсілінде екі жұмыс ерітіндісі қолданылады: негізгі және қосымша.

Мысалы: хлорид -ионын анықтағанда, алдымен күміс нитратының (негізгі жұмыс ерітіндісі -титрант) артық белгілі мөлшері құйылады:

Ag ⁺ + Cl ^- = AgCl

Реакцияға түспеген күміс нитратының AgNO ₃ артық мөлшері аммоний тиоцианатымен ( қосымша жұмыс ерітіндісі) титрленеді:

Ag ⁺ + SCN ^- =AgSCN

Индикатор Fe ³⁺ аммоний тиоцианатымен ерітінді түсі қызғылданғанша титрленеді.

Fe ³⁺ + 3 SCN ^- → Fe(SCN) ₃ ;

Хлорид ионының массасын AgNO ₃ ерітіндісінің жалпы көлемі белгілі және хлорид ионымен реакцияға түспеген артық көлемі белгілі болғандықтан, жеңіл есептеуге болады:

$\text{m}_{\text{Cl}}\text{= }\frac{\text{C(AgNO}_{\text{3}}\text{) *}\text{V(AgNO}_{\text{3}}\text{) - }\text{C(NH}_{\text{4}}\text{SCN) * }\text{V(NH}_{\text{4}}\text{SCN) }}{\text{1000}}$ * M _э(Сl ^- ₎ * V _{өлш. к}

Кері титрлеудің жалпы формуласы:

$$\text{m}_{\text{(A) }}\text{= }\frac{\text{(}\text{C}_{\text{H}_{\text{1}}}\text{V}_{\text{1}}\text{- }\text{C}_{\text{H}_{\text{2}}}\text{V}_{\text{2}}\text{) * }\text{M}_{\text{э}}\text{(A) }\text{V}_{\text{өлш. к. }}}{\text{1000* }\text{V}_{\text{аликвот}}}$$

Мұндағы ${\text{ }\text{C}}_{\text{H}_{\text{1}}}\text{V}_{\text{1}}\$ - артық мөлшерде қосылатын негізгі титрант,

${\text{ }\text{C}}_{\text{H}_{\text{2}}}\text{V}_{\text{2}}\$ _- қосымша титрант.

Реверсивті титрлеу. Реверсивті титрлеуде титрант - стандартты ерітінді анықталатын заттың ерітіндісімен титрленеді. Мысалы анықталатын зат HNO ₂ ., титрант KMnO ₄ қышқыл ортада. Колбаға KMnO ₄ құйылады, бюреткада HNO ₂ болады, себебі HNO ₂ ерітіндісінің ауадағы оттекпен тотығып, есептеу нәтижесіне қателік тудыратын, ішінара HNO ₃ түзілмеуі үшін беткі қабаты кішкене (диаметрі аз) бюреткаға құйылады.

1. 6 Қышқылдық-негіздік титрлеу мәні және оны қолдану

---

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.

• Іс жүргізу
• Автоматтандыру, Техника
• Алғашқы әскери дайындық
• Астрономия
• Ауыл шаруашылығы
• Банк ісі
• Бизнесті бағалау
• Биология
• Бухгалтерлік іс
• Валеология
• Ветеринария
• География
• Геология, Геофизика, Геодезия
• Дін
• Ет, сүт, шарап өнімдері
• Жалпы тарих
• Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
• Журналистика
• Информатика
• Кеден ісі
• Маркетинг
• Математика, Геометрия
• Медицина
• Мемлекеттік басқару
• Менеджмент
• Мұнай, Газ
• Мұрағат ісі
• Мәдениеттану
• ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
• Педагогика
• Полиграфия
• Психология
• Салық
• Саясаттану
• Сақтандыру
• Сертификаттау, стандарттау
• Социология, Демография
• Спорт
• Статистика
• Тілтану, Филология
• Тарихи тұлғалар
• Тау-кен ісі
• Транспорт
• Туризм
• Физика
• Философия
• Халықаралық қатынастар
• Химия
• Экология, Қоршаған ортаны қорғау
• Экономика
• Экономикалық география
• Электротехника
• Қазақстан тарихы
• Қаржы
• Құрылыс
• Құқық, Криминалистика
• Әдебиет
• Өнер, музыка
• Өнеркәсіп, Өндіріс