Krystalizace.
Dobrý den, mám tu problém s tímto příkladem, koukal jsem, že tu jeden stejný byl, ovšem s jinými hodnotami.
Pro syntézu potřebujete čistý Cu(NO3)2.3H2O. Firma Aldrich nabízí 500 g za 1270 Kc, ale vy jste zjistili, že lze tuto sůl koupit levněji, 500 g za 800 Kc jenže je znečištěná NaNO3, údajně 1-5%. Odhadli jste, že se vám to vyplatí, koupili a pustili se do rekrystalizace:
Nejprve jste navážili 200 g nečisté soli a rozpustili jste ji v takovém množství vody, kolik by bylo potřeba pro přípravu roztoku čistého Cu(NO3)2.3H2O nasyceného při 60 °C. Vše se krásně rozpustilo, roztok jste ochladili na 20 °C, vypadlo 90.08 g čistých krystalů Cu(NO3)2.3H2O.
Z výtěžku jste zjistili, že výchozí materiál opravdu není čistý Cu(NO3)2.3H2O. Zkusíte tedy z matečného roztoku získat co nejvíc čisté látky. Spočítáte obsah NaNO3 a z matečného roztoku odpaříte vodu tak, aby jí zbylo právě tolik, kolik je potřeba na nasycený roztok NaNO3 (při 20 °C). Získáte druhý podíl krystalů Cu(NO3)2·3H2O.
Předpokládejte, že rozpustnosti solí na sobě nezávisejí, takže hodnoty pro rozpustnost čistých látek ve vodě můžete použít i pro směsi.
Vypočítejte:
a) Kolik % NaNO3 obsahuje výchozí materiál? (výsledek 1)
b) Kolik ml vody musíte odpařit pro získání druhého podílu krystalů? (výsledek 2)
c) Kolik jste celkem získali krystalů Cu(NO3)2.3H2O? (výsledek 3) Kolik vás nakonec stál přečištěný Cu(NO3)2·3H2O, bez započítání nákladů na jeho rekrystalizaci (Kc za 500g)? (výsledek 4)
Už jen úvaha mi nedává vůběc žádný smysl. Je to ořísek, ale musí to nějak jít.
Díky :-)
Pro syntézu potřebujete čistý Cu(NO3)2.3H2O. Firma Aldrich nabízí 500 g za 1270 Kc, ale vy jste zjistili, že lze tuto sůl koupit levněji, 500 g za 800 Kc jenže je znečištěná NaNO3, údajně 1-5%. Odhadli jste, že se vám to vyplatí, koupili a pustili se do rekrystalizace:
Nejprve jste navážili 200 g nečisté soli a rozpustili jste ji v takovém množství vody, kolik by bylo potřeba pro přípravu roztoku čistého Cu(NO3)2.3H2O nasyceného při 60 °C. Vše se krásně rozpustilo, roztok jste ochladili na 20 °C, vypadlo 90.08 g čistých krystalů Cu(NO3)2.3H2O.
Z výtěžku jste zjistili, že výchozí materiál opravdu není čistý Cu(NO3)2.3H2O. Zkusíte tedy z matečného roztoku získat co nejvíc čisté látky. Spočítáte obsah NaNO3 a z matečného roztoku odpaříte vodu tak, aby jí zbylo právě tolik, kolik je potřeba na nasycený roztok NaNO3 (při 20 °C). Získáte druhý podíl krystalů Cu(NO3)2·3H2O.
Předpokládejte, že rozpustnosti solí na sobě nezávisejí, takže hodnoty pro rozpustnost čistých látek ve vodě můžete použít i pro směsi.
Vypočítejte:
a) Kolik % NaNO3 obsahuje výchozí materiál? (výsledek 1)
b) Kolik ml vody musíte odpařit pro získání druhého podílu krystalů? (výsledek 2)
c) Kolik jste celkem získali krystalů Cu(NO3)2.3H2O? (výsledek 3) Kolik vás nakonec stál přečištěný Cu(NO3)2·3H2O, bez započítání nákladů na jeho rekrystalizaci (Kc za 500g)? (výsledek 4)
Už jen úvaha mi nedává vůběc žádný smysl. Je to ořísek, ale musí to nějak jít.
Díky :-)
Odpovědi
Diskuze
Cu(NO3)2.3H2O: 20°C = 252g; 60°C = 475,1g ve 100g vody. NaNO3: 87,22g/100g vody při 20°C.
Mějme tedy nasycený roztok ve 100g vody. Při 60°C v něm bude rozpuštěno 475,1g, při 20°C 252g a ochlezením z 60na 20°takového roztoku získáme 475,1-252 = 223,1g krystalů trihydrátu.
Našich 90,08g krystalů tedy pocházelo z m(trih.) = 475,1*90,08/223,1 = 191,829g trihydrátu. Zbytek do 200g byl tedy NaNO3: m(NaNO3) = 200-191,829 = 8,171g; %NaNO3 = 100*8,171/200 = 4,086% (1).
Hmotnost vody byla 100*191,829/475,1 = 40,376g H2O. V matečném roztoku bude obsaženo 8,171g NaNO3.
Aby při 20°C nedocházelo ke krystalizaci NaNO3 , musí být množství vody nejméně
n(H2Omin.) = 100*8,171/87,22 = 9,368. Musíme odpařit m(H2Oodp.) = 40,376-9,368 = 31,01g vody. (2)
V matečném roztoku bylo původně obsaženo 252*40,376/100 = 101,748g Cu(NO3)2.3H2O. PO vypočítaném odpaření vody zůstane v roztoku m(ztr.) = 252*9,368/100 = 23,607g.
celkem jsme tedy získali 90,08 + 101,748 - 23,607 = 168,221g přečištěného Cu(NO3)2.3H2O. (3)
Cena 200g znčištěného trihydrátu byla 320Kč, takže 500g by přišlo na 500*320/168,221 = 951,13 Kč (4).
OK?
Ještě jsem nad příkladem přemýšlel a zasekávám se na formulací:"nejprve jste navážili 200g nečisté soli a rozpustili v takovém množství vody, kolik by bylo potřeba pro přípravu nasyceného roztoku čistého Cu(NO3)2.3H2O..."
Pochopil bych to tak, že mám brát, jakože je je látka čistá a je jí 200 g. Potom by se množství vody lišilo a by úloha nenít ak jednoduše řešitelná. Jak by to bylo v tomto případě?