شیمی و دیگر هیچ

برخی آدم ها برخلاف اتم های عناصر شیمیایی با تشکیل پیوند به پایداری نمی رسند

 

 مقدمه:هیدرولیز هالیدهای بور با  هیبریداسیون  sp2 به دست می آید. این اسید به صورت بلورهای سفید سوزنی شکل است که در آن واحدهای B(OH)2 از طریق پیوند های هیدروژنی به یکدیگر متصل شده اند و لایه های نامحدودی با فاصله  18/3 انگستروم و با تقارن تقریبا شش ضلعی تشکیل می دهند.

اسید بوریک در آب تا حدودی حل شده و انحلال پذیری آن با افزایش دما زیاد می شود. این اسید تک بازی است.بور به مقدار جزئی در آبهای زیر زمینی است. گیاهان عنصر شیمیایی بور را از زمین دریافت می کنند و بر اثر استفاده جانوران از گیاهان مقدار بور در زنجیره غذایی به پایان می رسد. زمانیکه بدن جانوران مقدار زیادی بور در مدت زمان طولانی از طریق غذا و آب آشامیدنی جذب می کند اندام های تولید مثلی جانوران نر تحت تاثیر قرار میگیرد . اگر جانوران ماده طی بارداری مقدار زیادی بور دریافت میکنند تولد موجود جدید با مشکل همراه خواهد بود و ممکن است به تاخیر بیفتد یا موجود جدید ناقص به دنیا بیاید به علاوه اگر جانوران گاز بور را تنفس کنند از آسیبهای شنوایی رنج خواهند بورد.

 

 

هدف از انجام اين آزمايش تهيه اسيد بوريک از بوراکس می باشد. ابتدا بوراکس را در آب گرم حل کرده و در مرحله بعد عمل خنثی سازی را با استفاده از اسيد کلريدريک انجام دهيد.

اسيد بوريک (اسيد ارتوبوريک) اسيدی بسيار ضعيف است که از بورات ها و يا هيدروليز هاليد های بور با هيبريداسيون sp2 به دست می آيد. اين اسيد به صورت بلور های سفيد سوزنی شکل است که در آن واحد های B(OH)3  از طريق پيوند های هيدروژنی به يکديگر متصل شده اند و لايه های نامحدودی (با فاصله 3.18Å) با تقارن تقريباً شش ضلعی تشکيل می دهند. این امر سهولت متورق شدن بلور ها را توجیه می کند.

 

B2O3  یک اکسید اسیدی است. زیرا اغلب اکسید نافلزات با آب واکنش می دهند و اکسی اسید تولید می کنند:

 

B2O3  +  H2O  →  H3BO3

 

اسيد بوريک در آب تا حدودی حل شده و انحلال پذيری آن با افزايش دما زياد می شود. اين اسيد تک بازی و ضعیف است و به عنوان پروتون دهنده عمل نمی کند بلکه به عنوان اسید لوییس (پذیرنده یون هیدروکسید) عمل می کند.

 

B(OH)3 + H2O  ↔  B(OH)4-  +  H+ (aq)               pk = 9.25

B(OH)4-  در غلظت های کمتر از M 025/0 فقط به صورت نمونه های يک هسته ای B(OH)3  و  B(OH)4- وجود دارند ولی در غلظت های بالاتر قدرت اسيدی افزايش می يابد و اندازه گيری pH مويد تشکيل نمونه های بسپار مانند است.

 

3 B(OH)3  →  B3O3(OH)4-  +  H+  +  2 H2O         pk = 6.84

 

در محلول های مختلف اسيد بوريک و بورات ها بسپار هايی مانند B3O3(OH)4-   را طبق معادله زير می دهند.

 

2 B(OH)3  + B(OH)4-  ↔   B3O3(OH)4- + 3H2O       pk = 110

 

به نظر می رسد که بسپار اصلی حلقوی باشد و وجود چنين حلقه هايی در بورات های متبلور مانند 2B2O3 و Cs2O محرز است.

 

از تعادل سريعی که بين اسيد بوريک نشان دار شده با اکسیژن - 18 و بورات ها انجام می شود، می توان نتيجه گرفت که در محلول تعادل به سرعت روی می دهد. اين ترکيب ها با پلی اولها مانند گليسرول و α  - هيدروکسی کربوکسيليک اسيد ها کمپلکس هايی به نسبت 1:1 تشکيل داده، قدرت اسيدی اسيد بوريک افزايش يافته و اندازه گيری مستقيم آن با سود (NaOH) امکان پذير می شود. گلیسرول یک ماده کمپلکس دهنده که اگر غلظت آن را کمتر کنیم تعداد کمپلکس های پایدار کمتر می شود و در نتیجه قدرت اسیدی بوریک اسید کمتر افزایش می یابد در نتیجه با حجم کمتری از سدیم هیدروکسید (NaOH) تیتر می شود.

 

بورات ها مشتق از سه اسید می شوند. اسید اورتوبوریک(H3BO3)  اسید پیروبوریک(H2B4O7)  اسید متابوریک(HBO2).

در اثر گرما در 100 تا 140 درجه سلسیوس اسيد بوريک به ترتیب به صورت زير تجزيه می گردد و در حرارت های بالاتر  B2O3  بدست می آید:

 

H3BO3   ↔   HBO2   ↔   H2B4O7   ↔   B2O3

 

 

وسايل مورد نياز:

قيف بوخنر، لوله آزمايش، کاغذ صافی،  اسپاتول، ، بشر250 ميلی ليتری،

 

مواد مورد نياز:

بوراکس.آب مقطر.اسد سولفوریک.

  

 

روش کار:

3.6 گرم بوراکس را با 12 میلی لیتر آب جوش در ارلن ریخته و 1.2 گرم اسید سولفوریک به آن می افزاییم سپس محلول را هم زده تا تمام بوراکس حل شود. اگر حل نشد در حمام آبی قرار داده تا ضمن تبخیر سطحی بلورهای سوزنی شکل سفید رنگ اسید بوریک حاصل شوند. سپس آنرا صاف می کنیم . قبل از صاف کردن کاغذ صافی را وزن کرده و آنرا  مینامیم. بعد از خشک شدن محتویات کاغذ صافی دوباره وزن کرده و آنرا  مینامیم.فرمول حاصل:

 

Na2B4O7. 10H2O + H2SO4  →  4B(OH)3 (s) + Na2SO4+ 5H2O 

 

شناسايی

1- مقداری از بلور های اسيد بوريک را در آب گرم حل کرده و محلول را به سه لوله آزمايش منتقل نمائيد. سپس به داخل يکی از لوله آزمايش ها 5-3  قطره محلول تورنسل خنثی اضافه کنيد و تغيير رنگ محلول را مشاهده نمائيد. تکه ای از کاغذ يونيورسال را در داخل لوله آزمايش دیگر به مدت چند ثانيه نگهداريد. رنگ آن را با رنگ استاندارد مقايسه کنيد و pH  اسيد بوريک را حدس بزنيد. 

2- ميله ای شيشه ای و يا از جنس چينی را در شعله حرارت دهيد. ميله داغ را در پودر اسيد بوريک وارد کنيد و مجدداً روی شعله بگيريد و تغيير رنگ شعله را به دقت مشاهده کنيد  . 

3- چند عدد از بلور بوراکس، Na2B4O  را در داخل يک بوته چينی قرار داده و روی آن 3-2 قطره اسيد سولفوريک غليظ بريزيد. سپس 6-5  قطره متيل الکل به مخلوط اضافه کنيد و مخلوط را با يک ميله شيشه ای خوب بهم بزنيد و ميله شيشه ای را روی شعله بگيريد. نور حاصل از تری متيل بورات B(OCH3)3  و همچنين رنگ شعله را مشاهده کنيد. 

4- چند قطره از محلول اشباع بوراکس را در سه لوله آزمايش بريزيد. در لوله آزمايش اول محلول نيترات نقره، در دومی محلول سولفات مس و در سومی محلول سولفات آلومينيم بريزيد. به رنگ رسوب ها توجه کنيد. رسوب های حاصل به ترتيب متابورات نقره، نمک مس Cu(OH)BO2 و هيدروکسيد آلومينيم است

 محاسبات:

 

Na2B4O7. 10H2O + H2SO4  →  4B(OH)3 (s) + Na2SO4+ 5H2O

                             

                                  

M                      4M

3.6g                    X                                                                         

:x مقدارتئوری

 

=M2-M1 مقدار عملی

 

 

R مقدار تئوری/مقدار عملی=×100

 

/2.33×100 =

 

Na2B4O7. 10H2O جرم مولکولی=381.2

4B(OH)3جرم مولکولی=247.2

X­­=247.2×3.6/381.2

 

x=2.33g        مقدار تئوری

پرسشها

 

1-راندمان  عمل را بدست آورید؟در بالا بدست آوردیم.

2-با وجود اینکه اسید بوریک دارای سه هیدروزن می باشد چرا آنرا یک اسید یک ظرفیتی می نامیم؟ چون

آزاد كند چون قدرت و H + اسيد بوريك اسيد ضعيفي است و فقط مي تواند يك پروتون يا

خاصيت الكترونگاتيوي اتم بور در اسيد بوريك بسيار پايين است و تبعا مي تواند يك ابر

الكتروني هيدروژني را به سمت خود جذب نمايد و هيدروژن آنرا آزاد نمايد به خاطر همين

چون يك هيدروژن آزاد مي كند يك ظرفيتي است

 

3-آیا اسید بوریک به جزئ H3BO3فرمول دیگری هم دارد؟بله. B(OH)3با نام تری هیدروکسید بور

4-فرمول گسترده بوراکس را رسم کنید. نام شیمیایی بوراکس چیست؟

Na2B4O7. 10H2O:سدیم تترا بورات دکا هیدرات

 

 

 

 

 

 

5-بور با سایر عناصر خانواده خود چه اختلافی دارد؟بور هم خاصیت فلزی دارد هم غیر فلزی اما بقیه عناصر گروه سوم فقط خاصیت فلزی دارند.

بور اولین عضو گروه سوم است که تفاوت زیادی با هم گروهی های خود دارد آلومینیم و عناصر پایین تر از آن به طور قابل ملاحظه ای بزرگتر از بور بوده و از این رو خیلی بیشتر دارای خاصیت فلزی و یونی می باشد. بور در ترکیباتش خاصیت اسیدی ایجاد میکند اما بقیه عناصر گروه سوم در ترکیبات خود خاصیت بازی ایجاد می کنند تفاوت بیشتر بور با بقیه عناصر این گروه بیشتر در قابلیت تشکیل پیوند های چند گانه در فلزت تا اند ازه ای که کم است عناصر سنگین تر میتوانند اعداد کوئوردیناسیون بزرگتر از 4 اغلب 6 داشته باشند. کلیه هالید های بور مونومراند.در صورتی که هالیدهای دیگر این گروه دیمر هستند ودر اخر بارزترین اختلاف بور با سایر عناصر گروه در عناصر فلزی شیمی کاتیونی کاملا مشخصی دارند که در بور امکان وجود ندارد.

6-موارد استفاده اسید بوریک را ذکر کنید؟

به عنوان ماده نگهدارنده در مخلوط های شیشه و به عنوان ضد عفونی کننده و یا بازدارنده در کارخانه های انرزی هسته ای برای کنترل سرعت شکافت در لعابهای شیشه ای و سرامیک در صنعت جواهر سازی در حشره کش ها برای از بین بردن موریانه ها و سوسک و... به کار میرود.

7- در این آزمایش بعضی مواقع راندمان بیشتر از 100 درصد می باشد علت را بنویسید؟

اين است كه بعضي مواقع اسيد بوريك توليد شده همراه کاغذ صافي كه بوسيله آن اسيدع

بوريك صاف شده است كاملالا خشك نمي شود يا اينكه بعد از خشك شدن بصورت گرم

توزين مي شود بنابراين جرم آن كمي بيشتر از جرم واقعي شده و راندمان بيشتر از 100

درصد مي شود..

 

 

 منابع:

http://chemicalyazd.blogfa.com

 

http://olympiad.roshd.ir

 

http://88geccr.blogfa.com

 

http://blackwearing.blogfa.com

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+نوشته شده در جمعه بیستم اسفند 1389ساعت12:44توسط آرزو @ | |