príprava podvojných solí

Protokol č.

Téma: Príprava podvojných solí

Úlohy: Príprava síranu amónneho z amónnych vôd

Príprava podvojných solí

Príprava hexahydrátu síranu amónno-železnatého (Mohrova soľ)

Príprava dodekahydrátu síranu amónno-železitého (kamenec železito-amonný)

Cieľ práce:
Síran amónny je biela kryštalická látka veľmi dobre rozpustná vo vode. Pripravuje sa
neutralizáciou amoniaku s kyselinou chlorovodíkovou poprípade sírovou za vzniku
príslušných solí. Reakciu prípravy môžeme napísať:

2 NH3(g) + H

2SO4(aq) -+ (HN4)2SO4 (s)

Kamence pripravujeme:

1. jednoduchou kryštalizáciou zložiek
2. redoxnými reakciami

Kamenec železito-amónny pripravíme v laboratóriu oxidáciou zmesi Mohrovej soli a
FeSO4 kyselinou dusičnou. V prvom kroku pripravíme hexahydrát síranu amónno-
železnatého (Mohrova soľ) a následne kamenec železito-amónny.

Hexahydrát síranu amónno-železnatého Fe(NH4)2SO4 . 6H2O , tzv. Mohrova soľ, patrí
do skupiny podvojných solí typu schônitov. Vznikajú zmiešaním roztokov síranu
železnatého s roztokom síranu alkalického kovu, prípadne síranu amónneho v
stechiometrickom pomere. Pripravíme ju na základe reakcie:

(NH

4)2S04(aq) + FeS04(aq) + 6H20(l) → Fe(NH4)2(S04)2 6H20(s)

Kamenec železito-amonný patrí do skupiny kamencov, je izomorfný s KCr(SO

4)2

12H

2O či KAl(SO4)2 12H2O. Síran železitoamonný sa môže pripraviť reakciou:

FeSO

4 + (NH4)2Fe(SO4)2 + H2SO4 + 2HNO3 → 2NH4Fe(SO4)2 + 2NO2 + 2H2O

Z uvedeného vyplýva, že v kryštále kamenca možno stabilizovať i katióny v
neobvyklých oxidačných číslach. Napríklad katión Co3+, ktorý nie je viazaný v
komplexe, vo vodnom roztoku ihneď podlieha redukcii na Co2+ za uvoľnenia kyslíka z
vody. Pritom kamenec kobaltito-cézny je stabilný počas niekoľko hodín.
Tvorbu zmesných kryštálov kamencov možno úspešne využiť na kryštalizáciu
kamencov, ktoré kryštalizujú pomaly alebo obtiažne

.

Jaroslav Mandzák

1.CHb 02

29.04.2008

Nákres aparatúry:

Postup práce:

Sí

ran am

ó nny priprav

í me

destiláciou amónnych vôd, pričom uvoľnený amoniak budeme

zachytávať do zriedenej kyseliny sírovej.

1. Najprv si zostavíme aparatúru podľa Obrázku.
2. Na stojan upevníme železný kruh vo vhodnej výške, dáme na ňu azbestovú sieťku a

banku so zábrusom o objeme 250 ml s plochým dnom. Banka obsahuje amónne vody
(30 ml 25 % amoniaku, 70 ml vody a niekoľko kvapiek roztoku fenolftaleinu), ktoré

sme pripravili v digestore. Na varnú banku pripojíme spätný guličkový chladič, pričom
použijeme vodu ako chladiace médium. Úlohou chladiča bude oddeľovať vodné pary

od pár amoniaku; vodné pary skondenzujú, kým pary amoniaku pomocou alonže,
gumenej hadice a malého lievika budú prichádzať do kyseliny sírovej (25 ml zriedenej

v pomere 1:1). Túto dáme do malej kadičky o objeme 100 ml. Lievik má byť ponorený
do roztoku kyseliny tesne pod hladinou. Kadičku počas reakcie je potrebné chladiť

(neutralizačné teplo), preto ju umiestnime do misky s jemne rozdrveným ľadom.
Roztopený ľad v priebehu reakcie nahradzujeme novým.

3. Po skontrolovaní aparatúry začneme zohrievať obsah banky. V kadičke s kyselinou sa

začne vylučovať kryštalický (NH4)2SO4, najprv na povrchu lievika a potom v celom

objeme roztoku. Koniec destilácie nám indikuje odfarbenie amónnych vôd. Vtedy

prerušíme ohrev a aparatúru necháme vychladnúť. Vylúčený síran amónny odsajeme,

premyjeme malým množstvom studenej vody, aby sme vymyli zbytky kyseliny a

vysušíme pri 105°C v sušiarni na hodinovom sklíčku bez papiera. Nakoniec produkt

zvážime.

4. Jednotlivé zložky pripraveného síranu amónneho môžeme dokázať nasledovnými

pokusmi. V 2 ml vody v skúmavke rozpustíme trochu produktu. Pridáme roztok

chloridu alebo dusičnanu barnatého. V prítomnosti síranových aniónov vznikne biely

zákal alebo zrazenina síranu barnatého:

S0

4

2

'(aq) + Ba2+(aq) → BaS0

4(s)

Prítomnosť amónnych katiónov môžeme dokázať pomocou amoniaku, ktorý sa uvoľní

pôsobením silnej zásady na amónne soli. Uvoľnený amoniak dokážeme pomocou

Nesslerovho činidla (alkalický roztok tetrajodoortuťnanu draselného). V 2ml vody v skúmavke

rozpustíme trochu produktu. Pridáme roztok zásady, napr. KOH a potom Nesslerovo činidlo.

V prítomnosti amoniaku pozorujeme vznik oranžovohnedeho zákalu alebo zrazeniny:

NH

4

+

(aq) + OH(aq) → NH

3(g) + H2O(l)

príprava Mohrovej soli:
Vypočítame a odvážime potrebné množstvá (NH

4)2SO4 a FeSO4 . 7H2O na prípravu l0g

Mohrovej soli. Postupne ich rozpustíme v kadičke v takom objeme vody, aby vznikol nasýtený

roztok produktu pri 60°C. Pri výpočte uvažujeme aj množstvo vody, ktoré vznikne v priebehu
reakcie. Roztok okyslímé niekoľkými kvapkami H2SO4, pomocou ktorej potlačíme hydrolýzu.

Teplý roztok prefiltrujeme a necháme vychladnúť v kryštalizačnej miske. Vylúčené zelené
kryštáliky odsajeme, vysušíme medzi filtračnými papiermi, odvážime a vypočítame výťažnosť.

Rozpustnosť Mohrovej soli: s(50°C) = 65g Fe(NH

4)2(S04).6H2O v 100g vody

Vlastnosti

Mohrova soľ tvorí zelenomodré kryštáliky jednoklonnej sústavy, ktoré sú na vzduchu

stále. Mohrova soľ sa využíva v analytickej, pretože železnatý katión je v nej reaktívne stály

voči oxidácii vzdušným kyslíkom, v tuhom stave je zložená z iónov [Fe(H2O)6]2+, NH4+ a SO

4

2-

.

Vo vodnom roztoku je prakticky úplne ionizovaná na svoje iónové zložky. Pri teplote 100°C sa z

Mohrovej soli uvoľňuje voda a pri 170°C amoniak.

Prí

prava dodekahydr

á tu s

í ranu am

ó nno-

ž elezit

é ho

Do Erlenmeyerovej banky vnesieme navážku 10g jemnej práškovej Mohrovej soli a za
zahrievania ju rozpustíme v 29,32 ml 10% kyseliny sírovej . Pridáme 7,088g zelenej skalice a

za varu ju rozpustíme. Do roztoku ochladeného asi na 60°C pridáme v jednej dávke 2,22 ml
konc. HNO3.

Roztok zahrievame v digestore na vodnom kúpeli do ukončenia vývoja oxidu dusíka a úplnej

oxidácii Fe2+ na Fe3+, čo testujeme nasledovne: tyčinkou prenesieme kvapku reakčnej zmesi do

malej skúmavky alebo na hodinové sklíčko a pridáme k nej kvapku vodného roztoku K3[Fe(CN)6]

ktorý je citlivým Činidlom na Fe2+. Ak sú prítomné nezreagované ióny Fe2+, vznikne modrá

zrazenina. V tom prípade do reakčnej zmesi pridáme ďalšiu koncentrovanú HNO3 a

pokračujeme v oxidácii. Ak už nie sú prítomné Fe2+ ióny, vzniká pri skúške len hnedý roztok.

Pripravený roztok necháme voľne kryštalizovať do nasledujúceho cvičenia. Vzniknuté kryštály

prefiltrujeme a vypočítame výťažnosť.

Namerané hodnoty:
hmotnosť pripraveného (NH

4)2S04 = 10,980 g

hmotnosť pripraveného Fe(NH4)2SO4 . 6H2O = 4,86 g
hmotnosť pripraveného NH

4Fe(SO4)2 . 12 H2O : m = 7,833 g

Výpočet výsledných hodnôt:

(NH

4)2S04(aq) + FeS04(aq) + 6H20(l) → Fe(NH4)2(S04)2 . 6H20(s)

Záver: Pripravili sme síran amónny z amónnych vôd, ktorého výťažnosť bola 41,48%.
Pripravili sme hexahydrát síranu amónno železitého, ktorého výťažnosť bola 48,6 %. Pripravili
sme dodekahydrát síranu amónno železitého, ktrorého výťažnosť bola 57,74%. K stratám

výsledných produktov došlo hlavne pri čistiacich a deliacich operáciách.



1=

m

M . 

=

10 g

392,1394 g.mol

−

1 .1

=

0,0255 mol

m NH

4 2 SO 4= .  . M =3,369 g

m FeSO

4= .  . M =151,913 . 0,0255=3,873 g

m FeSO

4 . 7 H 2 O =

m FeSO

4 

M  FeSO

4 

M  FeSO4.7 H 2O 

=

7,088 g

m NH 42 SO4= .. M =3,369 g

m

1 . w 1 . m2 . w 2= m3 . w 3

m

1 . w1 =m3 . w 3 ⇒ m3=

m

1 . w1

w

3

m2=

m

1 . w1

w3

−

m1=8,388 g=8,4 ml H 2 O  vid poznamku



25  NH 3=0,9100 g . cm

−

3

V =30 cm

3

m 25  NH

3 =0,9100 g.cm

−

3 .30cm3=27,3 g

m100  NH 3=27,3 g . 0,25=6,825 g

=

m

M .

=

6,825 g

17,031 g.mol

−

1 .2

=

0,2003 mol

m NH

4 2 SO 4= .  . M = 26,467 g

m NH

4 Fe SO 4 2 = .  . M =0,0255 mol . 2 . 266,0159 g . mol

−

1=13,566 g

Relatívna výťažosť :

RV  NH

42 SO 4 =

10,980 g

26, 467 g

=

0,4148=41,48 

RV  Mohr. sol =

4,86 g

10 g

=

0,486=48,6 

RV  NH 4 Fe  SO42=

7,833 g

13,566 g

=

0,5774=57,74 

poznamka

m1=mMohr. sol  s

m

2=m  H 2 O 

m

3=m  Mohr. sol aq

w1=

M  Fe  NH

42  SO4 2 

M  Fe NH 42SO42. 6 H 2O

=

0,7243

w

2=0

w

3=

65 g

65 g 100 g

=

0,3939