[scheikunde] Massapercentage calciumcarbonaat van schelpen bepalen

ilse.saxofoon

Hallo,

Ik moet voor school een practicum uitvoeren, a.s. maandag en heb geen idee waar ik moet beginnen.
Ik moet een werkplan maken, maar heb geen idee hoe je het massapercentage calciumcarbonaat van schelpen kan bepalen....
Ik heb de volgende gegevens tot mijn beschikking:

" Je voert eerst twee gidsexperimenten uit.

Gidsexperimenten:

1. Voeg aan een schepje gemalen mosselschelpen in een bekerglas 10 mL 0,10 M zoutzuur toe. Verklaar je waarnemingen.

2. Weeg in een bekerglas van 100 mL een klein schepje gemalen mosselschelpen af. Voeg 40 mL water toe en drie druppels methylrood. Druppel met behulp van een injectiespuit 0,50 M zoutzuur in het bekerglas totdat de kleur blijvend verandert. Schrijf je waarnemingen op en verklaar ze.

Nou, bij gidsexperiment 1 verwacht ik een borrelend iets te zien, omdat een base met een zuur zich volvreet. Er ontstaat dan CO2, als ik uitga van de volgende reactievergelijking:

CaCO3 (s) + 2H+(aq) + 2 Cl- (aq) --> H2O(l) + CO2 (g) + Ca 2+ (aq) + 2 Cl- (aq).

Omdat de base CO3 zich volvreet tot H2CO3, maar dat is erg instabiel en ontleedt zich direct in H2O en CO2.

Maarja.... Nu weet ik nog niet wat voor werkwijze ik moet toepassen om erachter te komen hoeveel massaprocent calciumcarbonaat in deze schelpen aanwezig is. Ik dacht, misschien kan ik iets met het gewichtsverschil doen door het CO2 wat eruit vrij komt, maar ik weet niet precies hoe en weet ook dat dan een deel van het CO2 oplost in de oplossing waardoor mijn gegevens niet meer nauwkeurig zullen zijn.

Kan iemand mij alsjeblieft helpen met dit probleem? Ik weet echt niet meer waar ik moet beginnen.....

Groetjes,
Ilse

mathfreak

Hoeveel gram mosselschelpen heb je gebruikt? Hoeveel mL zoutzuuroplossing heb je toegevoegd totdat er een kleurverandering optrad? Hoeveel mol zoutzuuroplossing heb je dus toegevoegd? Wat is dus het aantal mol calciumcarbonaat dat daarmee reageerde? Hoeveel gram calciumcarbonaat is dat in totaal, dus wat is dan het gevraagde massapercentage?

Wdeb

Tsja, maar het experiment moet nog uitgevoerd worden.... Wat is trouwens een "gidsexperiment"?

Maar proef 2 geeft inderdaad een redelijke waarde af voor het percentage. Echter, moet je rekenen volgens de stappen die mathfreak je voorschotelt. Dus ook van te voren goed bedenken wat je allemaal weten wilt.

Het helpt hierbij soms als je terug denkt, liefst met tekeningen. Dus begin bij het toevoegen van het zuur en redeneer terug in je proces totdat je weer bij de schelpen aangekomen bent, zoals mathfreak voorstelt.

Heb je een mogelijke uitwerking??? Je mag hiervoor getallen die je meten moet ook gewoon logisch verzinnen. Dan geven wij wel aan of het goed gaat.

Wdeb

ilse.saxofoon

Hallo mathfreak en Wdeb,

Enorm bedankt voor jullie adviezen!

Ik ga er morgen meteen mee aan de slag en zal het resultaat laten horen.

Nogmaals bedankt!

Ilse

ilse.saxofoon

Hallo

Ik kom er nog niet helemaal uit.
Eerder in mijn vraagstuk nam ik al aan dat de volgende reactievergelijking optreedt:

CaCO3 (s) + 2H+(aq) + 2 Cl- (aq) --> H2O(l) + CO2 (g) + Ca 2+ (aq) + 2 Cl- (aq).

Omdat de base CO3 zich volvreet tot H2CO3, maar dat is erg instabiel en ontleedt zich direct in H2O en CO2.

Maar nu vraag ik me af of dat wel klopt. Want in gidsexperiment 2 staat dat je bij het afgewogen schepje gemalen mosselschelp eerst 40 mL water moet toevoegen en daarna pas zoutzuur moet toevoegen totdat een kleurverandering blijvend optreedt.

Nu weet ik dat een base in water 1 H⁺ ion opneemt, maar een base met een zuur vreet zich vol. Wat is hier nu van toepassing? Want het calciumcarbonaat komt eerst in aanmerking met water, en daarna met zoutzuur. Maar kalk lost toch slecht op in water? Heeft het water toevoegen dan helemaal geen invloed op het calciumcarbonaat?

mathfreak

Stel dat je aan de 40 mL water V mL zoutzuuroplossing toevoegt. Hoeveel mol H⁺ levert dit, dus met hoeveel mol CaCO₃ kan dit reageren?

Margriet

De reactievergelijking is goed.

ilse.saxofoon schreef: Want het calciumcarbonaat komt eerst in aanmerking met water, en daarna met zoutzuur. Maar kalk lost toch slecht op in water? Heeft het water toevoegen dan helemaal geen invloed op het calciumcarbonaat?

Inderdaad, water heeft geen invloed op het calciumcarbonaat. Calciumcarbonaat lost er niet in op en het reageert er niet mee.
Dat je water toevoegt is om het contactoppervlak te vergroten zodat het zuur overal bij kan en om de indicator op te lossen.

ilse.saxofoon

Ik heb nu het volgende verhaaltje als verwachting en verklaring van mijn waarnemingen bij gidsexperiment 2:

- Gidsexperiment 2:
Ik verwacht dat de inhoud van het bekerglas eerst geel zal kleuren, omdat calciumcarbonaat niet oplost in water en omdat water een pH heeft van 7. Methylrood kleurt geel bij een pH-waarde van 6,0 of hoger.

Als ik 0,50 M zoutzuur ga toevoegen, verwacht ik een borrelende inhoud te zien (zie de verklaring verwachte waarneming van gidsexperiment 1) en kleurverandering van geel naar oranje en vervolgens een blijvende kleurverandering naar rood (deze kleurveranderingen zullen doorzetten als ik zoutzuur blijf toevoegen). De H⁺ ionen reageren met de carbonaationen volgens de volgende reactievergelijking:
CaCO₃ (s) + 2H⁺ (aq) + 2Cl^- (aq) --> H₂O (l) + CO₂ (g) + Ca²⁺ (aq) + 2Cl^- (aq)
Deze reactievergelijking zal plaatsvinden, omdat een base met een zuur zich volvreet. De aanwezige base CO₃^2- zal zich dus volvreten tot H₂CO₃. Deze stof is echter zeer instabiel en zal direct ontleden in H₂O(l) en CO₂ (l).
De blijvende kleurverandering treedt dus op als alle aanwezige carbonaat ionen gereageerd zijn met de H⁺ ionen uit het zoutzuur. De kleurverandering geeft dus aan dat de oplossing zuurder wordt doordat de H⁺ ionen uit het zoutzuur niet meer reageren met carbonaationen, maar los voorkomen in de oplossing.

Moet ik dan stoppen met het experiment als de oplossing oranje blijft en niet meer geel wordt, of pas als de oplossing rood kleurt? Maar als de oplossing rood kleurt, betekent het dat de pH-waarde onder de 4,8 ligt. Is er dan al niet een overmaat zoutzuur toegevoegd?

ilse.saxofoon

Vb. (met verzonnen getallen voor het begin aantal gram gemalen mosselschelpen en het aantal mL 0,50 M zoutzuur dat is toegevoegd)
begin: 3,62 gram gemalen mosselschelpen

40 mL water toevoegen

3 druppels methylrood toevoegen

25,5 mL 0,50 M zoutzuur toevoegen totdat de kleur blijvend verandert

In dat geval zou ik de volgende berekeningen toepassen:
25,5 mL 0,50 M zoutzuur:

25,5 * 10^-3 L

X mol

1 L

0,50 mol

X = ((25,5* 10^-3) * 0,5)/1 = 0,01275 mol Zoutzuur
CaCO₃ (s) + 2H⁺ (aq) + 2Cl^- (aq) --> H₂O (l) + CO₂ (g) + Ca²⁺ (aq) + 2Cl^- (aq)
Dus CaCO₃ : H⁺ = 1 : 2
Dus er is 0,01275/2 = 0,006375 mol calciumcarbonaat gereageerd.
Molaire massa van calciumcarbonaat is: 100,09 g/mol

100,09 gram

1 mol

X gram

0,006375 mol

X = 0,006375 * 100,09 / 1 = 0,638073… gram
En dat is

0,638073… / 3,62 * 100% = 17,626346….. % ≈ 17,6 massa% calciumcarbonaat

Klopt deze berekening? Of moet ik nog een andere handeling doen om van mol zoutzuur naar mol calciumcarbonaat te komen? Ik was er namelijk vanuit gegaan dat het aantal mol zoutzuur gelijk is aan het aantal mol H⁺ ionen.

Margriet

ilse.saxofoon schreef: De blijvende kleurverandering treedt dus op als alle aanwezige carbonaat ionen gereageerd zijn met de H⁺ ionen uit het zoutzuur. De kleurverandering geeft dus aan dat de oplossing zuurder wordt doordat de H⁺ ionen uit het zoutzuur niet meer reageren met carbonaationen, maar los voorkomen in de oplossing.

Moet ik dan stoppen met het experiment als de oplossing oranje blijft en niet meer geel wordt, of pas als de oplossing rood kleurt? Maar als de oplossing rood kleurt, betekent het dat de pH-waarde onder de 4,8 ligt. Is er dan al niet een overmaat zoutzuur toegevoegd?

Methylrood slaat om van geel naar rood. Als het rood kleurt is de pH<4,8 Je hebt dan inderdaad teveel H⁺verbruikt. Maar hoeveel teveel is dat?
Bereken daarom eens hoeveel ml HCl 0,5M je nodig hebt om bv 100 ml oplossing te maken met pH=4,8 of makkelijker met pH=4,0.

Wat de indicator betreft. Methylrood kleurt rood bij pH<4,8. Een oplossing van CO₂ heeft een pH van bijna 4 en kleurt dus methylrood al rood. Je kunt dus beter de indicator methyloranje nemen.

De berekening: 17,6 massa% klopt.

ilse.saxofoon

Maar ik heb alleen methylrood tot mijn beschikking. Ik moet de twee gidsexperimenten uit mijn vraagstuk uitvoeren en daaruit het massapercentage calciumcarbonaat uit opmaken. Maar als ik gidsexperiment 2 uitvoer, dan moet ik dus stoppen als de oplossing oranje blijft, toch? En niet doorgaan totdat de oplossing rood wordt.

Margriet

ilse.saxofoon schreef: Maar ik heb alleen methylrood tot mijn beschikking. Ik moet de twee gidsexperimenten uit mijn vraagstuk uitvoeren en daaruit het massapercentage calciumcarbonaat uit opmaken. Maar als ik gidsexperiment 2 uitvoer, dan moet ik dus stoppen als de oplossing oranje blijft, toch? En niet doorgaan totdat de oplossing rood wordt.

Als je normaal gesproken een base tireert met HCl en methylrood als indicator neemt dan zal aan het eind van de titratie als al de base gereageerd heeft, de kleur omslaan van geel naar rood. Voor die omslag is minder dan een druppel nodig.

Ik weet niet hoever je bent met scheikunde maar als je pH-berekeningen hebt gehad kun je zelf uitrekenen dat voor die pH-sprong maar erg weinig zuur nodig is, minder dan een druppel.

Het kan echter zijn dat de oplossing al rood wordt voor het einde van de titratie door het CO₂ wat ontstaat. Misschien kun je, als dat is toegestaan, de rode oplossing even opkoken om te zien of de gele kleur dan terugkomt.

ilse.saxofoon

Oké, heel erg bedankt!
Ik zal vragen of dat mag en anders dus gewoon stoppen met zoutzuur toevoegen als de oplossing rood kleurt. In principe kunnen de leraren toch niet controleren of ik een druppeltje meer of minder heb toegevoegd

, dus als ik het niet mag opkoken, dan komt het ook wel goed.

Iedereen heel erg bedankt voor jullie hulp!

Margriet

Toch voor alle zekerheid: je hebt minder dan een druppeltje (te veel) HCl nodig voor de omslag geel naar rood. Maar door het storend effect van het CO₂ kan het verbruik wel veel meer afwijken (minder zijn) dan één druppel.

ilse.saxofoon

Oké, bedankt! Maar ik snap alleen nog niet helemaal hoe ik dat kan voorkomen zonder van stoffen te veranderen (dus geen methyloranje gebruiken, maar gewoon methylrood). Als je het opkookt, trekt de CO₂ er dan uit?

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[scheikunde] Massapercentage calciumcarbonaat van schelpen bepalen

Massapercentage calciumcarbonaat van schelpen bepalen

Re: Massapercentage calciumcarbonaat van schelpen bepalen

Re: Massapercentage calciumcarbonaat van schelpen bepalen

Re: Massapercentage calciumcarbonaat van schelpen bepalen

Re: Massapercentage calciumcarbonaat van schelpen bepalen

Re: Massapercentage calciumcarbonaat van schelpen bepalen

Re: Massapercentage calciumcarbonaat van schelpen bepalen

Re: Massapercentage calciumcarbonaat van schelpen bepalen

Re: Massapercentage calciumcarbonaat van schelpen bepalen

Re: Massapercentage calciumcarbonaat van schelpen bepalen

Re: Massapercentage calciumcarbonaat van schelpen bepalen

Re: Massapercentage calciumcarbonaat van schelpen bepalen

Re: Massapercentage calciumcarbonaat van schelpen bepalen

Re: Massapercentage calciumcarbonaat van schelpen bepalen

Re: Massapercentage calciumcarbonaat van schelpen bepalen