قانون بقا جرم

آزمایش1

قانون بقای جرم

مقدمه
در این گزارش قصد داریم به قانون پایستگی جرم بپردازیم و اینکه این قانون توسط چه کسی و چگونه مطرح شده است ودر آخر آزمایشاتی که منجر به تایید این نظریه می گردد را مطرح میسازیم.

قانون بقاي جرم: قانوني كه در ارتباط با ثابت ماندن مجموع جرم مواد ،در ضمن واكنش هاي شيميايي است و توسط آنتوان لاووازيه ،در سال 1789،به طور تجربي ،و با انجام آزمايش هاي دقيق كشف شد،چنين بيان مي شود : جرم خاصيت زوال ناپذيرماده است كه در تغييرات شيميايي ماده ،همواره ثابت مي ماند .تنها از ماده اي به ماده ي ديگر منتقل مي شود.به بيان ديگر ، جرم مواد واكنش دهنده ، با جرم موادي كه در ضمن واكنش تشكيل مي شود،همواره برابرند. به طور كلي در هيچ تغييري ،جرم ماده از بين نمي رود يا به وجود نمي آيد، به طوري كه جرم كل جهان ، همواره ثابت باقي ميماند. ياداوري مي شود كه برخي ، در واقع لامونوسف را كاشف قانون بقاي جرم معرفي كردند . در هر حال قانون بقاي جرم ، يكي از قانونهاي زير بنايي بسيار مهم در شيمي است ، كه در پيشرفت دنش شيمي و راه گشايي شيمي دانها در زمان خود ، نقش اساسي داشت. بعد ها كه نظريه ي اتمي دالتون ،در سال 1807 ارائه شد، مفهوم تازه اي يعني بقاي اتم ، از آن نتيجه گيري شد. بدين معني كه در واكنش هاي شيميايي معمولي ، اتم ها از بين نميروند. تعداد آنها كم يا زياد نمي شود ،بلكه از جسمي به جسم ديگر منتقل مي شوند . اصولا بر اين اساس ، موازنه معادله هاي شيميايي و نوشتن درست اين نوع معادله ها ، متداول شد . وگامي اساسي در اصلاح و پيشبرد محاسبه ها و بحث ها ي كمي (چندي يا مقداري ) در شيمي برداشته شد . بايد توجه داشت كه در زمانهاي بسيار قديم ،حتي حدود سده ي پنجم پيش از ميلاد مسيح(ع) نيز برخي از فلاسفه ي يونان باستان،به مفهوم اين قانون ،يعني اين كه جرم كل جهان مقدار ثابتي است ،اشاره اي داشتند.البته بعد ها در سده هاي هفدهم و هجدهم ميلادي ،نيز دانشمنداني چون هلمونت و…به مفهوم اين قانون پي برده بودند .اما درباره ي آن ،آزمايش دقيق و پژوهش پيگير انجام ندادند .قابل توجه است كه اين قانون تنها درباره ي واكنشهاي شيميايي صادق است .در واكنشهاي هسته اي كه مقدار بسيار زيادي انرژي آزاد مي شود پذیره اینشتاین درباره هم ارز بودن جرم وانرژی ،تبدیل مقدار کمی از جرم به انرژی را به طور رضایت بخش بیان میکنددر واقع باید قانون بقا را به صورت قانون بقای جرم _ انرژی بیان کنیم . تغییرات انرژی در واکنش های شیمیایی معمولی ممکن است در نتیجه تغییرجرم باشد ولی این گونه تغییرات جرمی بسیار کمتر از آن است که از طریق آزمایش قابل تشخیص باشد از این رو قانون بقای جرم همان طوری که بیان شد، برای تمام واکنش ها معتبر است به استثناء واکنش هایی که با تغییرات هسته ای هم راه باشند

هدف آزمایش :تحقیق این قانون که در یک آزمایش شیمیایی جرم کلی مواد وارد در واکنش با جرم کلی مواد حاصل برابر است

مواد و وسایل مورد نیاز: مس نیتریک اسید 6 نرمال نیتریک اسید غلیظ سدیم هیدروکسیدغلیظسدیم کربنات اشباع آب مقطر کلریدریک اسید1.2نرمال سدیم هیدروکسید6 نرمال سولفوریک اسید 6 نرمال سولفوریک اسید یک سوم حجمی روی ارلنبشر پیپت استوانه مدرج بالون ژوژهپوار گیره قیف کاغذ صافی چراغ گاز بونزن ترازو

تئوری آزمایش:قانون بقای جرم درواکنش های شیمایی بیان می دارد که طی یک سلسله فرایندهای شیمیایی هیچ مقداری ازمواد اولیه یا محصولات خلق یا نابود نمی گردد بلکه از گونه ای به گونه دیگر با حالات فیزیکی وشیمیایی متفاوت تبدیل شده وجرم کل مواد ثابت باقی نمی ماند.

شرح آزمایش :

I- تهیه مس نیترات
کد:
4Cu(s) + 2 HNO3(aq) + H2O(l) → Cu(No3)2(aq) + 2 No(g)
NO + O2→NO2
0.506 گرم مس را داخل ارلن ریخته وسپس 10mlنیتریک اسید 6 نرمال به ان افزوده وروی شعله حرارت می دهیم تا تمام فلز مس با نیتریک اسید ترکیب شود .سپس ان را به دلیل تولید
گاز NO2 خرمایی رنگ وسمی به زیر هود منتقل میکنیم .برای کامل شدن واکنش مس ونیتریک اسید به آن چند قطرهنیتریک اسید غلیظ اضافه میکنیم سپس برای اطمینان از کامل شدن واکنش چند قطره از محلول Cu(NO3)2که ابی مایل به سبز است را در آب مقطر حل می نماییم مشاهده میکنیم که به رنگ آبی کمرنگی در می آید.

II- تهیه مس کربنات
کد:
Cu(NO3)2(aq) + 2 NaOH(l) → Cu(OH)2(I) +2NaNO3(aq)
محلول مس نیترات تهیه شده در مرحله اول حاوی مقدار نیتریک اسید اضافی است و چون مس کربنات به وسیله اسید تجزیه میشود به محلول سرد شده مس نیترات قطره قطره NaOHرقیق اضافه میکنیم تا اسید آن خنثی شودبا این کار به تدریج رسوب آبی رنگی تشکیل میشود محلول آبی رنگحاوی رسوب را هم میزنیم تا رسوب حل شود اینکار را انقدر ادامه می دهیم تا رسوب کم وثابت شود.

کد:
Cu(OH)2(I) + 2HNO3(l) → Cu(NO3)2(aq) + 2H2O(l)
قطره ای اسید نیتریک اسید اضافه میکنیم تا ان رسوب نیز حل شود

کد:
Cu(NO3)2(aq) +Na2CO3(aq)→CuCO3(S) + 2NaNO3(aq)
حال قطره قطره محلول سدیم کربنات اشباع اضافه میکنیم ومرتب ارلن را با تکان دادن هم می زنیم اینکار را تاجایی ادامه می دهیم که رسوب تشکیل شده دیگر حل نشود سپس 10mlدیگر سدیم کربنات اضافه میکنیم وبا آب مقطر حجم ان را به نصف می رسانیم . محلول را هم میزنیم و می گذاریم رسوب ته نشین شود آنگاه بدون هم زدن یک قطره سدیم کربنات دیگر اضافه میکنیم تا مطمئن شویم که دیگر رسوبی تشکیل نمی شود و واکنش کامل است محلول را بار دیگر هم زده و از کاغذ صافی عبور میدهیم ارلن را با آب مقطر شسته ودر کاغذ صافی ریخته تا مس کربنات جامد ابی رنگ هدر نرود و میگذاریم تاخشک شود …مس کربنات خشک شده برابر با1.5 گرم بود

III- تهیه مس کلرید

کد:
CuCO3(aq) + 2HCl(aq) → CuCl2(aq) + H2CO3(g)

IV- مس کربنات جامد وآبی رنگ حاصل از مرحله قبل را با آب مقطر شسته وبه داخل ارلن هدایت میکنیم سپس قطره قطره اسید کلریدریک 1.2 نرمال اضافه میکنیم تا تمام رسوب حل شود ارلن را به ملایمت تکان می دهیم و بعد حرارت می دهیم رنگ آبی محلول به سبز تغییر می کند. قطره ای از محلول را روی شیشه ساعتی ریخته و حرارت می دهیم تا حلال آن تبخیر شود و جامد مس کلرید بماند که رنگ آن قهوه ای می باشد.

V- تهیه مس هیدروکسید و مس اکسید

کد:
CuCl2(aq) + 2NaOH(aq) → Cu(OH)2(s) + 2NaCl(aq)
به محلول مس کلرید حاصل از مرحله قبل قطره قطره سدیم هیدروکسید 6 نرمال اضافه وبه ارلن آب مقطر افزوده تا نیمه پرشود محتویات ارلن را هم زده و صبر میکنیم تا رسوب ته نشین شود .

کد:
Cu(OH)2→ CuO + H2O
پس از کامل شدن رسوب محلول که آبی رنگ است را می جوشانیم رسوب CuO سیاه رنگ به تدریج تشکیل می شود پس از ثابت شدن رنگ رسوب انرا برداشته تا رسوب ته نشین شود و محلول بی رنگ روی آن را خالی میکنیم .

VI- تهیه مس سولفات و مس اولیه
کد:
CuO +2H2SO4 →2H2O + CuSO4(aq)
ارلن محتوی رسوب مس اکسید را حرارت داده تا کمی گرم شود سپس به ان 8ml محلول 6 نرمال سولفوریک اسید اضافه میکنیم که گرمازا است و بعد 10mlآب مقطر اضافه میکنیم و حرارت می دهیم تا تمام رسوب حل شود محلول شفاف وآبی رنگی حاصل می شود محلول حاصل مس سولفات است .

کد:
CuSO4 + 2Zn + 2H2SO4→2ZnSO4 + Cu + SO2(g) + 2H2O

اکنون به محلول یک گرم Zn اضافه می کنیم ارلن را تکان می دهیم تا رنگ آبی محلول از بین برود سپس 2cc سولفریک اسید رقیق (یک سوم حجمی ) به ان اضافه میکنیم و به ملایمت حرارت می دهیم تا بجوشد سپس ارلن محتوی محلول که در حال تولید گازاست را به زیر هود منتقل میکنیم تا تمام گازهای آن از جمله SO2که گازی سمی است خارج شود و واکنش مس کامل شود . در اینجا رسوبی به رنگ قرمز تیره ایجاد شد . محلول روی مس را که تقریبا بی رنگ است را میریزیم و3بار با اب مقطر میشوییم تا محلول روی ان کاملا بی رنگ شود برای اطمینان از کامل شدن واکنش و اینکه تمام یون مس به فلز مس تبدیل شده چند قطره از محلول روی مس را در لوله آزمایشی ریخته وبه ان یک قطره آمونیاک اضافه می کنیم این کار باید زیر هود انجام شود زیرا آمونیاک نیز سمی است .از آنجا که محلول تغییر رنگی نداد وابی رنگ نشد در می یابیم که تمام یون مس به فلز مس تبدیل شده است در نهایت ارلن حاوی فلز مس را در کاغذ صافی ریخته و باقی مواد داخل ارلن را نیز به وسیله اب مقطر شسته تا فلز مس هدر نرود و هم اینکه خطا ی کمتری داشته باشیم فلز مس خشک شده را اندازه میگیریم و مشاهده میکنیم جرمی برابر با 0.36 گرم دارد

شرح آزمایش:

نمونه مجهول مس خود را از مسئول آزمایشگاه دریافت کنید و بلافاصله شماره مجهول خود را که روی بشر نوشته شده یادداشت نمایید . وزن این پودر مس قرمز رنگ برای شما مجهول است که باید با انجام بسیار دقیق ودرست تکنیک ها در مراحل مختلف بالاخره درمرحله آخر آنرا به صورت توده ای قرمز رنگ بازیابی ،خشک وبعد توزین نمایید. این آزمایش در دو جلسه انجام خواهد شد .

توجه باید داشت که درکلیه مراحل نباید هیچ مقداری از مس ونمک های محلول یا رسوب آن را درحین انتقال محلول ،شستشو ،هم زدن ،صاف کردن ،دکانته کردن و… از دست بدهید .درتمام آزمایش کلیه محلول های مورد نیاز خود را می توانید از قفسه روی میز خود پیدا کنید وپس از استفاده بلافاصله به جای خودش برگردانید وازنگه داشتن آن روی میز خودداری کنید.

I- تهیه نیترات مس:

فقط پتری حاوی نمونه مس مجهول خود را داخل اتاقک هود ببرید وهود را روشن کنید از شیشه قطره چکان حاوی اسید نیتریک (6 مولار) غلیظ قطره قطره اسید به آن بیافزایید وپتری را با تکان دادن هم بزنید . این کار را آن قدر ادامه دهید تاذرات مس کاملا ناپدید شود . از این لحظه از افزودن اسید خودداری کنید . درطول افزایش اسید ،پتری را به هیچ وجه از هود خارج نکنید . گاز خرمایی رنگ NO2 سمی وناراحت کننده است از بو کشیدن وتنفس این گاز یا پراکنده کردن آن درفضای آزمایشگاه جدا خودداری کنید. هنگامی که مطمئن هستید هیچ ذره جامدی ته پتری باقی نمانده است محلول آبی مایل به سبز را زیر هود برای 5 دقیقه به حال خود بگذارید در طول این مدت وسایل خودرا با آب معمولی بشویید . یک پی ست برداشته آن را از تانک آب مقطر پر کنید .محتویات پتری را به کمک کمی آب مقطر با احتیاط به داخل یک بشر بزرگ منتقل کنید.

3Cu(s) + 8HNO3 (aq) 12�ˆ†’> 3Cu(NO3)2(aq) + 4H2O(l) + 2NO(g)

II- تهیه هیدروکسید مس:

به بشر حاوی محلول نیترات مس خود به وسیله استوانه مدرج حدود 20ml آب مقطر بیافزایید . با میله همزن شیشه ای به آهستگی محلو ل را کمی هم بزنید کاغذ تورنسل را روی یک کاغذ معمولی قرار دهید . آهسته وهم راه با هم زدن ارام و مدام محلول به بشر قطره قطره محلول سود 8 مولار (NaOH 8M) بیافزایید . به تدریج رسوب آبی رنگ تشکیل می شود.

درحین افزایش سود هر چند لحظه یک بار نوک هم زن را با مادر آب تماس داده وبه کاغذ تورنسل که روی کاغذ معمولی قرار داده اید بزنید . همزمان افزایش سود را آهسته ادامه دهید تا هنگامی که کاغذ تورنسل آبی رنگ شود. چنان چه از کاغذ PH زرد به جای کاغذ تورنسل قرمز استفاده می کنید باید رنگ کاغذ مثل رنگ مربوط به PH8 گردد. درست در این لحظه از افزودن بیش تر سود خودداری کنید.

دراین مرحله ابتدا اسید اضافی از مرحله قبل خنثی شده وسپس یون مس Cu2+ توسط سود رسوب می کند . 20ml آب مقطر به محلول افزوده به طورآهسته کمی هم بزنید وهمزن را از داخل بشر برداشته وبرای کامل شدن رسوب و ته نشینی شدن کامل آن 5 دقیقه صبرکنید وبشر را جابجا نکنید .

به طوری که هیچ مقداری از رسوب از دست نرود به دقت و آهسته مادر آب را با دکانته کردن دور بریزید . به این ترتیب که بشر را کم کم مایل کنید تا محلول روی سرب سرریز شود .بهتر است ما در آب رابه داخل یک بشر بزرگ تخلیه کنید تا درصورت خارج شدن رسوب بتوانید رسوب از دست رفته را به رسوب اصلی باز گردانید .

هنگام دکانته کردن آخرین قسمت های مادر آب چنان چه احتمال از دست رفتن رسوب وجود داشت از ادامه دکانته کردن صرف نظر کنید.

در این مرحله از چرخه مس NaOH با HNO3 اضافی موجود در بشر واکنشی گرما زا می دهد وچنان چه در اثر عجله سود به سرعت به محلول نیترات مس حاوی اسید نیتریک باقی مانده اضافه شود گرمای تولید شده می تواند مقداری از رسوب هیدرو کسید مس آبی رنگ تولید شده را به رسوب اکسید مس سیاه رنگ تجزیه نماید اما چون درمرحله بعدی باقیمانده هیدروکسید مس به اکسید تبدیل می شود مشکلی به وجود نمی آید وکار باید مطابق معمول دنبال شود.

1- NaOH(l) + HNO3(l) → H2O(l) + NaNO3(aq)

2- Cu(NO3)2(aq) + 2 NaOH(l) → Cu(OH)2(I) +2NaNO3(aq)

3- Cu(OH)2(I) + 2HNO3(l) → Cu(NO3)2(aq) + H2O(l)

III- تهیه اکسید مس:

15ml آب مقطر به رسوب ابی رنگ هیدروکسی مس بیافزایید و این بشر را روی هیتر برقی حرارت دهید ودر طو ل حرارت دادن گهگاهی خیلی اهسته به هم بزنید . هنگامی که تمام رسوب آبی رنگ هیدروکسید مس به یک رسوب سیاه رنگ تبدیل شد واثری از ذرات آبی رنگ باقی نماند بشر را از روی حرارت بردارید همزن را از داخل بشر بیرون بیاورید.5دقیقه اجازه دهید تا بشر کمی از حرارت خود را از دست داده ورسوب سیاه کاملا ته نشین گردد. درطول این مدت برای مرحله V یک کاغذ صافی ببرید وروی قیف قرار دهید وقیف را به گیره وپایه ببندید . کاغذ صافی را به وسیله جریان آب از پی ست آب مقطر کاملا به قیف بچسبانید طوری که زیر کاغذ حباب هوایی محبوس نشده باشد می تواند از فشار انگشت تمیز خود استفاده کنید . توجه کنید که از این کاغذ صافی فقط برای صاف کردن رسوب فسفات مس درانتهای مرحله V استفاده خواهید کرد.مادر آب روی رسوب سیاه اکسید مس را مثل قبل با دکانته کردن دور بریزید.

Cu(OH)2(aq) → CuO(s) + H2O(l)

IV- تهیه سولفات مس :

با سرعتی تند تر از قبل قطره قطره وهم راه با هم زدن اسید سولفوریک 2 مولار (2M H2SO4) رابه بشر حاوی رسوب بیافزایید .پس از افزایش هر چند قطره اسید محلول را با هم زن خوب هم بزنید وکار افزایش اسید وهم زدن را ادامه دهید تازمانی که تمام رسوب حل شود وهیچ اثری از جسم جامد باقی نماند . در این مرحله رسوب سیاره رنگ اکسید مس تبدیل به محلول شفاف وآبی رنگی از نمک سولفات مس می شود.

CuO(s)+H2So4(l) → H2O(l)+Cu2So4(s)

V- تهیه فسفات مس:

به محلول آبی رنگی که در مرحله قبل به دست آوردید خیلی آهسته وبا دقت همراه با هم زدن آهسته ،قطره قطره 8M NaOH بیافزایید درست تا لحظه ای که فقط یک دانه خیلی ریز آبی رنگ از Cu(OH)2 که دیگر در اثر هم زدن محلول حل نشود در ته بشر ظاهر شود . اگر سود را بیش از حد لازم به محلول اضافه کنید مقدار زیادی رسوب ایجاد می شود ومجبور خواهید بود آن را دوباره توسط H2SO4 کاملا حل کنید وکار مرحله V را تکرار نمایید که این کار کلی از وقت شما را خواهد گرفت . بنابراین مرحله Vراعینا وبا حوصله انجام دهید .

Cu2So4(s) +2 NaOH(l) → Na2SO4(aq) +2 Cu(OH)(I)

استوانه مدرج خود رابه محل میز محلول ها برده مقدار 15ml محلول فسفات سدیم 1M Na3PO4 برداشته ،درب شیشه محلول را بسته واستوانه را به میز کار خود برگردانید.محتوی آنرا کم کم وهم راه با خیلی آهسته هم زدن به مقدار کافی به بشر خود بیافزایید به تدریج توده رسوب آبی رنگ فسفات مس تشکیل می شود. مثل قبل PH محلول را توسط قطعه دیگر کاغذ PH یا تونسل کنترل کنید .چنانچه محیط اسیدی باشد به بشر خیلی آهسته وقطره قطره همرا ه با همزدن آهسته 8M NaOH بیافزایید تاکمی بازی شود ولی چنانچه کاغذ تورنسل آبی شده بود نیازی به افزایش سود نیست .همزن را از داخل بشر برداشته وبشر را برای چند دقیقه به حال خود بگذارید تا تمام رسوب کاملا ته نشین شود .درطول این مدت قیف را روی گیره حلقه ای وبه ارتفاع مناسب تنظیم کنید وزیرقیف یک بشر 250 قرار دهید وکارصاف کردن رسوب را روی کاغذ صافی دقیقا انجام دهید.به این ترتیب که بدون هم زدن بشر ،ابتدا اجازه دهید تا مادر آب رسوب داخل قیف بریزید وبعد رسوب ، به این ترتیب کار صاف کردن سریع تر انجام می شود. به این مسئله مهم توجه داشته باشید که اجازه ندهید سطح رسوب ومحلول روی کاغذ صافی از حدود یک سانتی متری لبه بالایی کاغذ صافی بالاتر بیاید در غیر این صورت مقداری رسوب ومحلول صاف نشده ازلبه کاغذبه داخل بشر وارد می شود وکار صاف کردن باید از ابتدا تکرار گردد . چنانچه صاف کردن به درستی انجام شده باشد مایع زیر صافی کاملا شفاف وعاری از هر گونه ذرات جامد معلق یا ته نشین شده خواهد بود.

باقی مانده رسوب در ته بشر را با فشار حداقل آب لازم به وسیله پی ست آب مقطر روی کاغذ صافی برانید . همزن را هم با مقدار کمی آب مقطر روی صافی آب بکشید . درطول مدتی که رسوب صاف می شود پتری خود را با آب مقطر آب بکشید نیازی به خشک کردن پتری نیست .به کناره پتری برچسب زده نام و شماره مجهول خود را روی آن بنویسید .

Na2SO4(aq) +3 Cu(OH)(I) +2 Na3PO4(aq) → Cu3(PO4)2(l) + H2SO4(l) + NaOH(l)

VI- تهیه کلرید مس:

قیف خود را به گیره حلقه ای متصل کنید . زیر قیف یک بشر 100 تمیز قرار دهید . پتری حاوی کاغذ صافی محتوی رسوب ابی رنگ فسفات مس خود را که جلسه قبل تهیه کرده بودید از داخل کشوی میز خود برداشته با حداقل مقدار آب مقطر آن را کاملا مرطوب کنید وبا احتیاط روی قیف کذاشته مثل قبل به حالت مخروطی پهن کنید . داحل پتری مقدار کمی آب مقطر ریخته روی همان کاغذصافی برگردانید . به وسیله استوانه مدرج خود حدود 20ml محلول 6M HCl از روی میز محلول ها بردارید وسعی کنید از کمترین مقدار HCl استفاده کنید از داخل ان به کمک یک همزن را روی لبه های بالایی رسوب بریزید تا رسوب حل شود . این کاررا آن قدر ادامه دهید تا اثری از رسوب به رنگ آبی روی کاغذ صافی باقی نماند وکاغذ کاملا سفید شود از بکار بردن زیادی اسید خود داری کنید ممکن است به مقادیر بیش تری HCl نیاز پیدا کنید ولی قبل از این که قسمت دیگری اسید بردارید محتوی بشر زیر قیف را دوباره روی کاغذ صافی و درتمام نقاط رنگین آن بریزید . بنابراین لازم است یک بشر 250 تمیز زیر قیف قراردهید . بشر 100 را باحدود 20 قطره اب مقطر بشویید وحاصل شستشو را روی کاغذ صافی بریزید . کاغذ صافی را با حداقل مقدار اب مقطر توسط پی ست شستشو دهید به طوری که لکه های سبز روی کاغذ شسته شده وحاصل شستشو داخل همان بشر 250 بریزد . بشر زیر قیف حاوی محلول آبی رنگ کلرید مس است.

دراین مرحله رسوب آبی رنگ فسفات مس توسط HCl حل شده ومحلولی از نمک کلرید مس بدست آمده است.

Cu3(PO4)2(l) +6HCl(l) →2 H3PO4(aq) +3CuCl2(s)

VII- بازیابی مس :

این مرحله مقداری طولانی است . مقدار کمی پودر منیزیم mg را از روی میز محلول ها برداشته بدون اینکه آنرا قطعه قطعه کنیددرداخل بشر حاوی کلرید مس بیاندازید وبشر را روی یک کاغذ سفید قرار دهید. در طول این مرحله گاز کلر نیز تولید می شود . از تنفس آن خودداری کنید. به تدریج رنگ ابی محلول ازبین رفته ومحلولی بی رنگ به دست می اید .مس قرمز رنگ نیز روی فلز منیزیم می نشیند وسطح آنرا می پوشاند. بانوک همزن مرتبا وآهسته روی نوار فلز ضربه بزنید تاتوده مس از آن جدا شود ودر ته ظرف جمع شود . هرچند لحظه محلول را کمی هم بزنید وتوجه داشته باشید که چنانچه همزدن سریع وشدید باشد مس به ذرات خیلی ریز تبدیل شده ،خیلی دیر ته نشین گردیده ودر دکانته کردن به احتمال زیاد مقداری از آن را از دست خواهید داد.

3CuCl2(s) + Mg(s) → MgCl2(s) + 3Cu(s) +2 Cl2(g)↑

پس از این که رنگ آبی یا سبز محلول از بین رفت وتا حدودی تولید حباب های گازی متوقف یا خیلی کند شد چنان چه نوار روی باقی مانده نسبتا بزرگ بود با نوک همزن آن را از محلول بیرون کشیده وبه دقت با حداقل مقدار آب مقطر آن را داخل همان بشربشویید ونوار روی باقی مانده را درظرف مخصوص قرار دهید . چنانچه قطعه روی باقی مانده خیلی کم بود یا درداخل محلول ذرات ریزر پراکنده وسیاه رنگ منیزیم مشاهده شد باید همراه با همزدن خیلی اهسته محلول رسوب قطره قطره اسید کلرید ریک غلیظ (conc.HCl) بیافزایید تا این ذرات ازبین برود . سعی کنید از حداقل مقدار اسید کلریدریک استفاده کنید.درنهایت باید محلولی کاملا شفاف وبی رنگ عاری از هر گونه ذرات سیاه رنگ ودارای توده های مس قرمز رنگ وبراق درته آن بدست اورید.

همزن را بردارید واجازه دهید رسوب مس کاملا ته نشین شود. مادر آب را مثل قبل با دکانته کردن دور بریزید به طوریکه مس از دست نرود . حدود 20-30mlآب مقطر توسط استوانه مدرج داخل این بشر بریزید وبا همزدن خیلی آهسته رسوب را با آب شستشو دهید .همزن را بیرون اورده اجازه دهید مس کاملا ته نشین گردد ومادر اب را با دکانته کردن دور بریزید .

این طریقه شستشو مس را سه بار دیگر با مقادیردیگری آب مقطر تکرار کنید . درهنگامی که منتظر ته نشین شدن ذرات مس هستید پتری خود را کاملا شسته وبا آب مقطر خوب آب بکشید نیازی به خشک کردن پتری نیست . ذرات مس شسته شده را با استفاده از جریان آب مقطر داخل پتری منتقل کنید . جداره بشر را هم داخل پتری بشویید ممکن است مجبور شوید چند بار آب اضافی داخل پتری را با دکانته کردن دور بریزید ،پس مراقب باشید ذرات مس خوب ته نشین شده و از دست نرود . تاجایی که می توانید آب اضافی را با سر ریز کردن خارج کنید . پتری را در کشوی نمونه های میز خود قراردهید . مقدار جزئی آب باقی مانده در پتری تا جلسه بعد خشک می شود.

MgCl2(s) + 3Cu(s) + HCl(l) + H2O(l) →MgOH(i) + 3Cu�(s) + Cl2(g)↑

سوالات :

1) با توجه به جدول ومشاهدات خود کلیه واکنش های شیمیایی مراحل مختلف را بنویسید وتوجه داشته باشید که موادی نظیر نمک های محلول ،اسید ها یا بازهای قوی راکه درمحیط عمل به صورت محلول هستند به صورت یونی بنویسید مثلا سولفات آلومینوم در یک واکنش به صورت …+ 2Al3+(aq)+3SO4(aq)= +… نوشته می شود وموادی که به صورت گاز ،جامد یا حلال غیر یونی هستند به صور ت ملکولی نوشته شود .مثلا هریک واکنش آمونیاک گازی را به صورت …+NH3(g)+… ویا اب را به شکل …+ H2O(l) درحالت مایع (Liquid)ویا رسوب کربنات کلسیم را به صورت جامد

(solid) … + CaCO3(s) +… می نویسند .

2) با داشتن وزن مس اولیه و وزن مس بازیابی شده محاسبه نمایید که چند درصد از مس اولیه را باز یابی نموده اید.

3) چه علت هایی برای اختلاف جرم (کم یا زیاد) می تواند وجود داشته باشد؟

4) غیراز فلز روی به وسیله چه فلزاتی می توانید مرحله بازیابی مس را انجام دهید؟چرا؟

پاسخ نامه

1) مرحله I :

3Cu(s) + 8HNO3 (aq) →3Cu(NO3)2(aq) + 4H2O(l) + 2NO(g)

مرحله II:

1- NaOH(l) + HNO3(l) → H2O(l) + NaNO3(aq)

2- Cu(NO3)2(aq) + 2 NaOH(l) → Cu(OH)2(I) +2NaNO3(aq)

3- Cu(OH)2(I) + 2HNO3(l) → Cu(NO3)2(aq) + H2O(l)

مرحله III:

Cu(OH)2(aq) → CuO(s) + H2O(l)

مرحله IV:

CuO(s)+H2So4(l) → H2O(l)+Cu2So4(s)

مرحله V:

1- Cu2So4(s) +2 NaOH(l) → Na2SO4(aq) +2 Cu(OH)(I)

2- Na2SO4(aq) +3 Cu(OH)(I) +2 Na3PO4(aq) → Cu3(PO4)2(l) + H2SO4(l) + NaOH(l)

مرحله VI:

Cu3(PO4)2(l) +6HCl(l) →2 H3PO4(aq) +3CuCl2(s)

مرحله VII:

1- 3CuCl2(s) + Mg(s) → MgCl2(s) + 3Cu(s) +2 Cl2(g)↑

2- MgCl2(s) + 3Cu(s) + HCl(l) + H2O(l) →MgOH(i) + 3Cu�(s) + Cl2(g)↑

2)

3) 1- درمرحله اخر بازیابی مس ممکن است درحین دکانته کردن مقادیری از فلز منیزیم به همراه مس باقی مانده باشد.

2- درحین دکانته کردن مس درمرحله بازیابی مس ممکن است مقادیری از مس از طریق شستشوی غیر اصولی به همراه آب از ظرف خارج شود.

3- اگر در طی مراحل مختلف آزمایش اسید بیش ازحد ریخته شود باعث ریز تر شدن رسوبات مس و سخت تر شدن بازیابی و توام با اشتباه وخطا در نتیجه ی نهایی خواهد شد.

4- درمرحله بازیابی مس اگر رسوب درون کاغذ صافی به خوبی حل نشود ومقداری از رسوب در کاغذ باقی بماند نیز درصد خطا را می تواند تحت شعاع خود قراردهد.

5-عدم شستشو دقیق واصولی پتری وسایر وسایل در حین آزمایش نیز می تواند تاثیر زیادی بر خطا در نتیجه ی نهایی بگذارد.

و…

4) کلیه ی فلزات در جدول مندلیف به شرطی که این فلزات از قدرت کاهندگی بالاوازقابلیت واکنش با مس برخوردار باشندمانند:Ag,Mg,Zn,Ni,Au,