مهندسی اپتیک و لیزر لاهیجان

تعيين تعداد آب تبلور موجود در سولفات مس متبلور 

مقدمه:

مهترين نکته در اين آزمايش اين است که بدانيم يون آب پوشي شده چيست؟ 

به يوني آب پوشي شده گويند که با تعداد معييني از مولکول هاي آب متبلور شده باشد به عبارت ساده تر يوني که مولکول هاي آب آن را به دام انداخته باشند. يعني با  آرايشي خاص آن را محصور کرده اند، ولي با دادن گرما(حرارت دادن توسط شعله) مي توان مولکول هاي آب را از طريق تبخير از ماده جامد جدا کرد. 

لازم به ذکر است که تعدادي از پيوندهاي بين سولفات مس و مولکول هاي آب ازنوع کووالانسي کوئوردينانسي و پيوند ديگر از نوع هيدروژني مي باشد.

زماني که به CuSO4 . nH2O حرارت مي دهيم، به سهولت مولکول هاي آبي که به يون Cu+2 متصل هستند خارج شده ولي براي خارج کردن مولکول آبي که به يون SO4-2  متصل است، به دماي بيشتري نياز است. 

CuSO4.nH2O (S)?CuSO4 (S) + n H2O (g)

در ضمن بهترين و مهمترين شناسه براي اين آزمايش رنگ ماده است، چون سولفات مس با از دست دادن آب از رنگ آبي به رنگ سفيد در مي آيد متوجه مي شويم که آب تبلور خود را ازدست داده است. 

هدف آزمايش: 

تعيين تعداد آب تبلور سولفات مس 

مواد و وسايل مورد نياز: 

سولفات مس متبلور 

بوته چيني(کروزه) ، قاشقک(اسپاتول) ، همزن شيشه اي ، ترازوي ديجيتالي ، شعله گاز ، دسيکاتور(خشک کننده)

روش کار:

در ابتدا بايد کروزه را وزن کنيم(در آزمايش ما 30.05g)، حال به مقدار 0.5g سولفات مس را با قاشقک در کروزه ريخته، وزن مجموع آن ها را بدست مي آوريم(30.55g). 

کروزه را روي شعله حرارت مي دهيم و به طور مداوم با هم زن شيشه اي سولفات مس موجود در آن را هم مي زنيم. پس از مشاهده تغيير رنگ، کروزه را از روي شعله برداشته، در دسيکاتور قرار مي دهيم تا خنک شود، سپس  دوباره وزنش مي کنيم. که در سنجش ما حدود 30.36g محاسبه شد. 

اکنون وزن کروزه را از وزن کل مي کنيم تا وزن CuSO4(S)بدست آيد، که معادل0.31g مي باشد. 

محاسبات:

حال مي توانيم با استفاده از فرمول زير تعداد مولکول هاي آب تبلور را بدست آوريم:

n =

وزن نمک خشک=b                                    وزن نمک بلورين=a                                          تعداد آب تبلور=n

جرم مولکولي H2O=18                          جرم مولکولي CuSO4=160

n ===5.448

از مقدار عددي بدست آمده تنها عدد صحيح آن قابل قبول است. پس n=5 است.

CuSO4.5H2O (S)?CuSO4(S) + 5H2O (g) 

نکات:

1)n _تعداد آب تبلور_بايد يک عدد صحيح باشد.

2)زماني که مولکول هاي آب وارد ساختمان بلوري جامد يوني مي شوند در اين حالت مي گويند، ترکيب يک هيدرات تشکيل داده است. به طور کلي جامداتي را که شامل بلور يک ترکيب، همراه با مولکول هاي آب باشد، اصطلاحا جامدات هيدراته مي نامند.

3)مولکول هاي آب به عنوان ليگاند زوج الکترون به يون هاي فلز که کمبود الکترون دارند (داراي اوربيتال هاي خالي هستند) اعطاء مي کند. تعداد ليگاندهائي که مستقيما به يون فلز مرکزي متصل مي شوند را عدد کوئورديناسيون آن يون مرکزي مي گويند، به عنوان مثال عدد کوئورديناسيون روي در ZnSO4.7H2O ، 6 است، زيرا 6 مولکول آب در اطراف يون روي به صورت هشت وجهي کوئوردينه شده اند و يک مولکول آب به وسيله پيوند هيدروژني به آنيون سولفات متصل است.

4)هنگام حرارت دادن سولفات مس بايستي توجه داشت که دماي بيش از حد(بالاتر از 640 درجه سانتيگراد) موجب تجزيه آن به اکسيد سياه مس (نمک قليايي) و نيز گاز SO3 خواهد شد.

CuSO4(S) ?CuO(S) + SO3(g)

5)نام هاي ديگر سولفات مس 5آبه، کات کبوديا زاج آبي(Blue vitriol) نيز مي باشد.