Podstawą opisywanej przeze mnie metody analizy ilościowej jest reakcja zachodząca pomiędzy acetylenkiem wapnia CaC₂ a wodą zawartą w badanej próbce. W wyniku tej reakcji powstaje gaz - acetylen oraz wodorotlenek wapnia:

CaC₂ + 2 H₂O ---> C₂H₂ + Ca(OH) ₂

Aby przeprowadzić podana analizę należy zestawić aparaturę:

1. Badana próbka (odważka)
2. Acetylenek wapnia CaC₂ ok. 1 g
3. Biureta (o jak największej pojemności)
4. Lejek

Do probówki wprowadzamy pipetą dokładnie odważoną ilość badanej mieszaniny (ok. 1 g). Probówkę mocno przechylamy i na ściance kładziemy odważoną grudkę CaC₂. Ostrożnie podłączamy probówkę do biurety i do reszty zestawu - grudka CaC₂ w żadnym wypadku nie może wpaść do analizowanej mieszaniny. Za pomoca lejka napełniamy biurete do kreski 0 cm³. Następnie zakręcamy górny zacisk odcinając wnętrze od atmosfery. Probówkę ustawiamy pionowo, tak, aby grudka CaC₂ wpadła do badanej próbki. Zbieramy wydzielający się gaz nad wodą w biurecie. Gdy reakcja się zakończy (tzn. przestanie wydzielać się gaz) wyrównujemy poziomy wody w lejku i biurecie przesuwając lejek do dołu. Notujemy objętość wydzielonego gazu.

Zestaw do analizy po zakończeniu reakcji:

Obliczenie zawartości wody

Reakcja zachodzi wg równania:

CaC₂ + 2 H₂O ---> C₂H₂ + Ca(OH) ₂

Zawartość 1 g wody spowoduje wydzielenie się 620 cm³ gazowego acetylenu (warunki normalne).W związku z tym, że warunki normalne definiowane sa jako ciśnienie  1 atm (1013 hPa), temperatura 0°C (273 K), należy zmierzoną objętość wydzielonego gazu sprowadzić do warunków normalnych.

VT₀p=p₀V₀T

Gdzie:
V - zmierzona objętość gazu w dm³
V₀ - objętość gazu w war. normalnych (22,4 dm³)
T₀ - temperatura normalna 273 K
T - temperatura otoczenia w K
p₀ - ciśnienie normalne 1 atm p - zmierzone ciśnienie w atm

Przykład

W czasie analizy wydzieliło się 100 cm³ acetylenu. Zmierzone ciśnienie  wynosiło 1000 hPa (0,9871 atm), temperatura 20°C (293 K). Po przeliczeniu w warunkach normalnych gaz ten zajął by V₀= VpT₀/p₀T, zatem:
V₀= 0,1 * 0,9871 * 273 / 1 * 293
V₀= 26,94783 / 293
V₀= 0,092 dm³

Odpowiada to 0,0041 mola acetylenu. Ponieważ 1 mol acetylenu reaguje z 2 molami wody, to w reakcji udział wzięło 0,0082 mola wody - jest to 0,1476 g wody. Przyjmując, że badana próbka miała masę 1g, odpowiada to %(H₂O)=0,1476g *100% / 1g = 14,76 % zawartości wody w próbce.

Uwagi

Aby zapewnić dokładność analizy, należy zapewnić, że w probówce znajdzie się nadmiar karbidu, oraz że do probówki nie dostanie się wilgoć z powietrza. Analizę należy wykonać jak najszybciej, by woda z biurety nie spowodowała rozkładu karbidu w probówce (poprzez utrzymywanie wilgotności powietrza), co zafałszowałoby wynik.

Bezpieczeństwo

Podczas analizy zbierany jest acetylen. Tworzy on z powietrzem mieszaninę wybuchową. Podczas wykonywania analizy należy wyłączyć wszystkie źródła otwartego ognia, nie zaleca się działania urządzeń elektrycznych. Powstały w wyniku reakcji wodorotlenek wapnia może powodować podrażnienia skóry i jej oparzenia.

Artykuł napisał
Ethernity