KEMIRAPPORT

PIA JENSEN, 3.X
FREDAG DEN 1. SEPTEMBER 2006
ØVELSERNE ER UDFØRT MAJ 2006 I SAMARBEJDE MED ANN MAI
KEMIRAPPORT
BESTEMMELSE AF OPLØSELIGHEDSPRODUKTET FOR
CALCIUMHYDROXID
Side 1 af 12

KEMIRAPPORT
BESTEMMELSE AF OPLØSELIGHEDSPRODUKTET FOR
CALCIUMHYDROXID
FORORD OG INDHOLDSFORTEGNELSE
Denne rapport omhandler stoffet calciumhydroxid, Ca(OH) 2, som vi vil måle
opløselighedsproduktet på. Jeg vil komme ind på hvad opløselighedsproduktet egentlig er,
og selvfølgelig hvordan vi finder det. Indholdet i rapporten er bygget op på denne måde:
1. Formål Side 3
2. Teori Side 3
3. Forsøgsopstilling og beskrivelse af øvelsens udførelse Side 5
4. Måleresultater og behandling af disse Side 6
5. Fejlkilder Side 8
6. Svar på spørgsmål Side 9
7. Konklusion Side 11
8. Appendix I – udregninger af ionprodukter Side 12
Side 2 af 12

FORMÅL
Formålet med øvelsen var at finde opløselighedsproduktet for stoffet calciumhydroxid.
Dette skulle vi gøre ved at opløse et overskud af calciumhydroxid i vand og tage målinger af
koncentrationen mens ligevægten af bundfaldet Ca(OH) 2 og det opløste stof blev stabil. Når
først koncentrationen af calciumhydroxid i vandet blev konstant kunne vi ud fra denne værdi
finde opløselighedsproduktet.
TEORI
Når vi putter en bunke calciumhydroxid, der er et helt hvidt pulver der også kaldes for
melkalk, i demineraliseret vand vil der indstille sig følgende ligevægt mellem stoffet, der
falder ned på bunden, og vandet der omgiver det:
Ca
2+
−
( OH)
( s)
Ca ( aq)
+ 2OH
( aq)
2
↔ (2.1)
Efter noget tid vil ligevægten indstille sig så den passer med opløselighedsproduktet, der er
det samme som ionproduktet:
2+
− 2
[ Ca ] ⋅[
OH ] = Kop
I vores forsøg måler vi koncentrationen af OH - ioner ved at titrere med en stærk syre, ved
dette vil der ske følgende reaktion mellem H 3O + (fra syren) og OH - (fra basen i vandet):
+
−
H3O ( aq)
+ OH ( aq)
→ 2H
2O(
l)
Men hvis vi skal kunne omregne dette til mængden af Ca 2+ ioner bliver vi nødt til at finde
forholdet mellem calciumioner og OH - ioner. Denne kan jeg finde ud fra ligevægten i punkt
2.1, da jeg herfra ved at der er dobbelt så meget OH - som Ca 2+ , hvorfor forholdet imellem
dem må blive:
n
n
1
2 +
Ca = ⇔ 2 ⋅ n 2 + = n − ⇔ n 2 + = ⋅ n −
Ca OH Ca
OH
− 2
2
OH
Da jeg ved dette kan jeg nu sætte ind i opløselighedsproduktet i punkt 2.2 og se følgende
sammenhæng:
K
op
[ ] [ ] [ ] 3
2
− − 1 −
OH ⋅ OH = OH
Side 3 af 12
1
(2.2)
(2.3)
(2.4)
1
= (2.5)
2
2
Dette betyder altså at jeg ved at finde koncentrationen af OH - i min opløsning kan finde
direkte til opløselighedsproduktet K op for calciumhydroxid.

Som indikator vil vi bruge bromthymolblåt. Denne skifter farve fra blå til gul når den
er i pH-intervallet fra 6,0 til 7,6. Den er altså gul ved lave pH-værdier (i syrer) og blå ved høje
(i baser), så når vi når vores ækvivalens bliver opløsningen gul i stedet for blå.
I vores forsøg ville vi måle koncentrationen af OH - og derved finde selve
opløselighedsproduktet, men for at kunne gøre det skal vi
først være sikre på at ligevægten har indstillet sig. Dette
gør vi i praksis ved at vi allerede helt fra efter vi har
blandet stoffet i vandet begynder på at titrere en lille
delmængde af vores opløsning. Vi laver simpelthen en
stor portion opløsning og lader den stå med en
magnetomrører og blive mættet, da vi har tilsat overskud
af calciumhydroxid. Calciumhydroxiden der ligger på
bunden af vores opløsning vil så stille og roligt blive
opløst, altså frigive Ca 2+ og OH - ioner til vandet, som man
kan se det her ved siden af på figur 2.6. Når vi så tager en
lille mængde af opløsningen fra filtrerer vi den for at
slippe af med eventuelt bundfald der kan være kommet
med da vi hældte det over, og så titrerer vi med en stærk
syre, her saltsyre følgende punkt 2.3. Vi noterer den
brugte mængde syre til ækvivalens, og gentager så forsøget
med en ny prøveudtagning fra opløsningen, som vi endnu
engang filtrerer osv. Dette bliver vi ved med til vi får et
par målinger efter hinanden der har brugt omtrent den samme mængde syre for at nå
ækvivalens. Vi må der gå ud fra at opløsningen er kommet i ligevægt.
Denne sidste værdi vi får for koncentrationen af OH - ioner kan vi så bruge til at finde
opløselighedsproduktet efter punkt 2.5.
Side 4 af 12
(2.6) Man kan her på billedet se
hvordan ligevægten indstilles fra
Ca(OH)2 i bunden af vores opløsning
der, når det bliver opløst, er i vandet
som Ca 2+ og OH - .

FORSØGSOPSTILLING OG BESKRIVELSE AF ØVELSENS UDFØRELSE
Jeg har forklaret lidt om øvelsen, men jeg vil her gå lidt mere i dybden med hvad det
egentlig var vi lavede. Først og fremmest afvejede vi cirka 3 g calciumhydroxid (Ca(OH) 2) i
en vejebåd og hældte det i en 500 mL konisk kolbe. Vi hældte så 400 mL demineraliseret
vand ned i kolben til calciumhydroxidet, og smed desuden en magnet til en magnetomrører
ned i kolben. Derefter satte vi kolben på magnetomrøreren og satte den i gang så den kunne
få så meget som muligt af calciumhydroxiden opløst i vandet (den skulle jo gerne være
mættet for at vi kunne finde opløselighedsproduktet). Vi lod den stå i cirka fem minutter
med magnetomrøreren i gang, og i mellemtiden opsatte vi et bægerglas med en tragt med
filterpapir i op.
(3.1) Man kan her se vores opstilling som den er igennem en enkelt omgang af titreringen. Vi starter med at
lave selve opløsningen af calciumhydroxid på en magnetomrører, filtrerer så lidt af opløsningen ned i et
bægerglas og hælder 50 mL af dette over til en titrering med saltsyre.
Efter de cirka fem minutter filtrerede vi 10-15 mL af opløsningen over i bægerglasset
og smed det ud, og tog så 50 mL på samme måde ned i bægerglasset. Opløsningen stillede vi
tilbage på magnetomrøreren. De 50 mL prøve vi tog fra hældte vi over i en 250 mL konisk
kolbe og titrerede det med 0,100 M saltsyre med bromthymolblåt som indikator. Vi noterede
hvor meget syre vi brugte til ækvivalens. Så rensede vi bægerglasset og den koniske kolbe vi
havde titreret ned i, og tog en ny 50 mL prøve op, igen ved at filtrere det ned i bægerglasset.
Endnu engang titrerede vi med saltsyre til ækvivalens, og noterede den brugte mængde syre.
Side 5 af 12

MÅLERESULTATER OG BEHANDLING AF DISSE
Vores målinger her jeg sat op i et skema for de målinger vi lavede, afhængigt af hvor
mange gange vi titrerede opløsningen. Man kan i første kolonne se nummeret på titreringen,
vi lavede 6 titreringer til vi var tilfredse, i anden kolonne ser man det tilsatte volumen af
saltsyre, V HCl, hvor vores saltsyre havde en koncentration på 0,100 M, i tredje kolonne har jeg
udregnet koncentrationen af OH - , der må være givet ved:
n
OH
−
[ OH ]
= n
HCl
= c
opløsning
HCl
Side 6 af 12
⋅ V
HCl
n − −
OH
(4.1)
=
V
I fjerde kolonne er så koncentrationen af Ca 2+ , der må være det halve af koncentrationen af
OH - ud fra punkt 2.4. I sidste kolonne finder jeg ionproduktet, der er givet ved:
[ ] [ ] 2
2+ −
Ca ⋅ OH
Y = (4.2)
Denne vil, når målingerne når en asymptote med to målepunkter efter hinanden der er cirka
lige store, være lig opløselighedsproduktet K op, som er givet i punkt 2.2.
Nr. Tilsat volumen HCl under titrering
V HCl hvor c HCl = 0,100 M
Koncentration af
OH - - [OH - ]
Koncentration af
Ca 2+ - [Ca 2+ ]
Ionprodukt Y
1. 16,3 mL 0,0326 M 0,0163 M 1,732 10 -5 M 3
2. 17,3 mL 0,0346 M 0,0173 M 2,071 10 -5 M 3
3. 18,5 mL 0,0370 M 0,0185 M 2,533 10 -5 M 3
4. 18,5 mL 0,0370 M 0,0185 M 2,533 10 -5 M 3
5. 17,2 mL 0,0344 M 0,0172 M 2,035 10 -5 M 3
6. 17,4 mL 0,0348 M 0,0174 M 2,107 10 -5 M 3
Hvis jeg som eksempel bruger titrering 1 kan jeg vise hvordan jeg udregner de
forskellige kolonner. Først og fremmest ved jeg at volumen af den tilsatte mængde saltsyre
er 16,3 mL, og herfra kan jeg finde koncentrationen af OH - til at være:
−3
VHCl
⋅ c HCl 16,
3 ⋅10
L ⋅ 0,
100M
− = =
= 0,
0326M
−
(4.3)
V
50 ⋅10
L
cOH 3
opløsning
Herfra kan jeg nu finde koncentrationen af Ca 2+ , da jeg jo ved at denne er halvdelen af
koncentrationen af OH - :
−3
1 1 16,
3⋅
10 L ⋅ 0,
100M
= ⋅ c = ⋅
= 0,
0163M
(4.4)
+ −
OH
−
2 2 50 ⋅10
L
c 3
Ca 2

Og nu kan jeg så finde ionproduktet ud fra punkt 4.2:
⎛ 1
Y = ⎜ ⋅
⎝ 2
−3
−3
16,
3⋅
10 L ⋅ 0,
100M
⎞ ⎛ 16,
3⋅
10 L ⋅ 0,
100M
⎞
= 1,
732 ⋅10
−3
−3
50 10 L
⎟ ⋅ ⎜
50 10 L
⎟
⋅ ⎠ ⎝ ⋅ ⎠
Det samme har jeg gjort med alle mine målinger. Jeg har vedlagt alle udregninger til det
ovenstående skema i appendix nummer 1, hvor man kan se at jeg definerer V som volumen
af den tilsatte mænge saltsyre, for derefter at udregne koncentrationen af OH - og Ca 2+ , og til
sidst ionproduktet Y.
Side 7 af 12
2
−5
M
3
(4.5)
Ud fra de fire sidste værdier må jeg kunne sige at opløselighedsproduktet for
calciumhydroxid ligger på 2,302 10 -5 M 3 . Dette finder jeg ved at bruge gennemsnittet af de
fire sidste, hvor målingerne fladede nogenlunde ud:
⋅
+
⋅
+
4
⋅
−5
−5
−5
−5
2, 533 10 2,
533 10 2,
035 10 2,
107 10 3
−5
+
⋅
M
= 2,
302 ⋅10
Kigger jeg i min databog (databog fra 2005) kan jeg finde værdien 5,5 10 -6 M 3 . Dette betyder
altså at jeg har en fejlprocent på hele 318,545 %, hvilket jeg finder på denne måde:
−5
3
2,
302 ⋅10
M − 5,
5 ⋅10
−6
3
5,
5 ⋅10
M
−6
M
3
=
318,
545%
M
3
(4.6)
(4.7)
Hvis jeg i stedet for kun kigger på den bedste af værdierne, i stedet for et gennemsnit,
kan jeg få et bedre resultat, ved for eksempel at kigge på værdien ved titrering 5, hvor jeg
regner med at ligevægten er indtrådt eftersom denne titrering er EFTER to titreringer
følgende efter hinanden med samme forbrug af titrator. Ved titrering 5 er ionproduktet
2,035 10 -5 M 3 , hvilket giver en fejlprocent på:
−5
3
2,
035⋅
10 M − 5,
5⋅
10
−6
3
5,
5⋅
10 M
−6
M
3
=
270%
Dette er en del bedre end det forrige resultat, men det er stadig langt fra databogsværdien,
hvilket er en gåde for mig hvordan er sket. Jeg har dog stadig nogle fejlkilder i næste afsnit
der kan forklare hvad der kan være sket.
(4.8)

FEJLKILDER
Af fejlkilder var der er del forskellige. Jeg vil her skrive dem op på punktform sammen
med de ting de forskellige fejlkilder kan resultere i samt hvorfor de gør det. Jeg vil desuden
lige kommentere om den specifikke fejlkilde er relevant for vores forsøg og om man kan se
det på resultaterne.
◊ Den vigtigste af fejlkilderne var databogsopslaget. I min databog fra 2005 (og også i
en databog fra 1994) stod der at opløselighedsproduktet for calciumhydroxid var på
5,5 10 -5 M 3 , men jeg fik også fat i en gammel databog fra 1987, hvor der stod noget
helt andet. Der var først og fremmest to værdier, en for Ca(OH) 2 i en grovkornet
udgave, og en i en finkornet udgave. Den grovkornede udgave havde et
opløselighedsprodukt på 3,2 10 -5 M 3 , men den finkornede havde et
opløselighedsprodukt på 4,9 10 -5 M 3 . De er begge to MEGET langt fra den værdi
jeg fandt i de nyere databøger, men noget tyder altså på at opløselighedsproduktet
stiger meget når calciumhydroxiden er finkornet. Ud fra denne antagelse må jeg gå
ud fra at de nyere databøger har værdier for calciumhydroxid der er meget
grovkornet, og at den calciumhydroxid jeg har arbejdet med egentlig passer fint ind
på den gamle databogs værdi for grovkornet Ca(OH) 2 med en fejlprocent på:
−5
3
2,
302 ⋅10
M − 3,
2 ⋅10
−5
3
3,
2 ⋅10
M
−5
M
3
Side 8 af 12
⋅100%
=
−28,
062%
(5.1)
Dette er altså kun en fejlprocent på 28,062 %, og der er ret langt mellem 318,545 %
og 28,062! Dette har ikke indvirket på vores forsøgsresultat, men det har indvirket på
vurderingen af om resultatet er korrekt eller ej.
◊ En anden fejlkilde kan være noget så simpelt som måleinstrumenterne. Vi kan have
vejet forkert da vi tilsatte Ca(OH) 2, og måske puttet for lidt i opløsningen så den slet
ikke er blevet mættet, hvorved vi har fået et alt for småt opløselighedsprodukt, hvis
man kigger på punkt 5.1 kan dette være tilfældet her, men i forhold til at jeg vurderer
ud fra værdien for opløselighedsproduktet fra den nye databog kan dette ikke passe
ind. Vi kan også have taget for lidt eller for meget af opløsningen fra til hver
titrering. Vi skulle optimalt have målt 50 mL af for at titrere dette, men det er ikke
altid lige nemt at gøre når man bare bruger et bægerglas, da denne skal stå i vatter og
aflæses korrekt før den er god at måle ting op i. Hvis vi nu er kommet til at tage for
meget af opløsningen har vi været nødsaget til at bruge mere syre i titreringen, og

derved har vi fået indtryk af at opløselighedsproduktet er større end det i
virkeligheden er, dette kan sagtens være hvad der er sket med vores forsøg. Den
anden vej kan vi også have taget for lidt af opløsningen og derefter titreret på denne,
hvilket ville have resulteret i at vi brugte mindre syre for at nå ækvivalens, og derved
til opfattelsen at opløselighedsproduktet var mindre end det er, det kan være hvad
der er sket hvis jeg vurderer resultatet i forhold til den gamle databogsværdi.
◊ Selvfølgelig kan der også have været andre stoffer i vores burette, denne kan have
været beskidt, for eksempel kan den være blevet forurenet af en base så
koncentrationen af H 3O + er mindre end forventet i titratoren. Det modsatte kan også
være sket, og buretten kan have været forurenet af en stærkere opløsning af en syre
end den 0,100 M HCl vi brugte. Og igen kan selve de kolber vi har arbejdet med
også være forurenet med andre stoffer. Alt sammen har det kunnet indvirke på
hvordan vores opfattelse af opløselighedsproduktet for Ca(OH) 2 er.
SVAR PÅ SPØRGSMÅL
Jeg vil her til sidst lige svare på de enkelte spørgsmål og opgavekrav der direkte stod i
opgavebeskrivelsen:
◊ Beregn [OH - ] ud fra titreringen af de enkelte prøver.
Dette har jeg gjort i mit skema i afsnittet om måleresultater og behandlingen af dem.
◊ Beregn [Ca 2+ ] og derefter ionproduktet i de enkelte forsøg.
Også dette er i skemaet i afsnittet om måleresultater og behandlingen af dem.
◊ Når ligevægten at indstille sig under forsøget?
Jeg vil ud fra måleresultaterne mene at ligevægten indstiller sig. Der er tre-fire
målinger til sidst der ligger nogenlunde lige efter hinanden, og jeg kan derfor sige at
pH (eller koncentrationen af OH - ) er konstant, hvilket betyder at ligevægten har
indstillet sig. Der er dog en smule usikkerhed i forsøget, da vi efter titration 3 og 4
igen ser et fald i brugt titrator, men dette har højest sandsynligt kun noget at gøre
med vores måleevner.
◊ Hvad mener du er en rimelig værdi for opløselighedsproduktet? Sammenlign med
databogen.
En rimelig værdi for opløselighedsproduktet ligger på omkring 2-4 10 -5 M 3 , eftersom
jeg har kigget på mange af de andres forsøg, der har fået cirka deromkring. Da den
Side 9 af 12

gamle databog også siger dette må jeg gå ud fra at der er noget om det, men det
forvirrer mig at de nyere databøger siger noget helt andet der er så langt fra de
resultater vi har fået.
◊ Angiv opløseligheden af calciumhydroxid i mol per liter opløsning og gram per 100
mL.
Jeg kender koncentrationen af Ca 2+ i opløsningen ved at finde gennemsnittet af
koncentrationerne for de sidste fire titreringer:
0,
0185
+
0,
0185
+ 0,
0172 + 0,
0174
M = 0,
0179M
4
Dette er det samme som koncentrationen af Ca(OH) 2 i opløsningen, og altså
opløseligheden af calciumhydroxid i mol per liter opløsning. For at finde
opløseligheden i gram per 100 mL opløsning bruger jeg at jeg kender
sammenhængen m = M n. Jeg kender M til at være 74,096 g/mol for Ca(OH) 2 og n
finder jeg ved at tage gennemsnittet af de fire sidste titreringer igen. Jeg tager altså
koncentrationen af Ca 2+ (der jo svarer til koncentrationen af Ca(OH) 2), og ganger
den med volumen af opløsningen, der er 50 mL:
n
Ca(
OH
⎛ 0,
0185 +
⎜
⎝
)
2
= c 2 + ⋅ V
Ca
opløsning
=
0,
0185 + 0,
0172 + 0,
0174 ⎞ −
M⎟
⋅50
⋅10
4
⎠
Side 10 af 12
3
−
L = 8,
95⋅
10
Ud fra dette kan jeg nu finde koncentrationen i først mol per 100 mL (6.3) og så
gram per 100 mL (6.4):
0,
0179M
4
mol
(6.1)
(6.2)
mol
−3
mol
= 0,
0179 = 0,
0179 ⋅10
(6.3)
L
mL
g
−3
−3
m = M ⋅ n = 74,
096 ⋅ 0,
0179 ⋅10
mol = 1,
326 ⋅10
g (6.4)
mol
Så opløseligheden for calciumhydroxid i vand er altså 0,0179 mol per liter eller M, og
1,326 10 -3 gram per 100 mL. I databogen står der at opløseligheden af
calciumhydroxid ved 20 o C er 0,118 gram per 100 mL, hvilket jo er fint i forhold til
vores værdi.
◊ Hvorfor filtreres opløsningen?
Da vi laver en overmættet opløsning (overskud af Ca(OH) 2) kan der komme for
meget stof med i de 50 mL som vi vil titrere i. Men da calciumhydroxid er
tungtopløseligt vil størstedelen af den ekstra del af stoffet ikke komme forbi filteret.

◊ Hvorfor smides de første 10-15 mL ud?
Når vi filtrerer vores opløsning skal vi bliver ved med at bruge det samme filter.
Dette er der en grund til. Når vi filtrerer opløsningen igennem filteret vil de ikke-
opløste molekyler af Ca(OH) 2 sætte sig fast i filteret og derved gøre filterets ”huller”
endnu bedre til at filtrere overskydende stof fra. Således vil de første 10-15 mL af
opløsningen ikke være lige så godt filtreret som de følgende mL til blive.
KONKLUSION
Jeg kan konkludere at vores forsøg gik lidt i ged i forhold til at vurdere om vi havde
fået den rigtige værdi eller ej for opløselighedsproduktet, men derimod fik jeg fundet denne,
og understøttet den ved at jeg lavede en tjekrunde ved nogle af de andre folk fra klassen, der
åbenbart også havde fået noget lignende. Jeg fandt altså opløselighedsproduktet til at være
2,
302
opgaven.
−5
3
⋅ 10 M (punkt 4.6), og jeg har desuden svaret på alle de spørgsmål der stod i
Side 11 af 12

APPENDIX I – UDREGNINGER AF IONPRODUKTER
Jeg viser her hvordan jeg har lavet udregningerne til tabellen jeg har i afsnittet om
målebehandling og udregninger. Jeg bruger følgende opbygning af udregningerne:
Nr. Tilsat volumen HCl, V HCl Koncentration af OH - , [OH - ]
Koncentration af Ca 2+ , [Ca 2+ ] Ionprodukt, Y
1 V 16.3 10 3 −
:= ⋅ L
V⋅0.1 ⋅M
50mL⋅2 =
0.0163 M
2 V 17.3 10 3 − := ⋅ L
V⋅0.1 ⋅M
50mL⋅2 =
0.0173 M
3 V 18.5 10 3 −
:= ⋅ L
V⋅0.1 ⋅M
50mL⋅2 =
0.0185 M
4 V 18.5 10 3 −
:= ⋅ L
V⋅0.1 ⋅M
50mL⋅2 =
0.0185 M
5 V 17.2 10 3 −
:= ⋅ L
V⋅0.1 ⋅M
50mL⋅2 =
0.0172 M
6 V 17.4 10 3 −
:= ⋅ L
V⋅0.1 ⋅M
50mL⋅2 =
0.0174 M
Side 12 af 12
V⋅0.1 ⋅M
50mL
=
0.0326 M
2
V⋅0.1 ⋅M
V⋅0.1 ⋅M
⋅
⎛ ⎞
⎜ ⎟ 1.732 10
50mL⋅2 50mL
5 −
× M 3
=
V⋅0.1 ⋅M
50mL
⎝
=
⎠
0.0346 M
2
V⋅0.1 ⋅M
V⋅0.1 ⋅M
⋅
⎛ ⎞
⎜ ⎟ 2.071 10
50mL⋅2 50mL
5 −
× M 3
=
V⋅0.1 ⋅M
50mL
⎝
=
0.037 M
⎠
2
V⋅0.1 ⋅M
V⋅0.1 ⋅M
⋅
⎛ ⎞
⎜ ⎟ 2.533 10
50mL⋅2 50mL
5 −
× M 3
=
V⋅0.1 ⋅M
50mL
⎝
=
0.037 M
⎠
2
V⋅0.1 ⋅M
V⋅0.1 ⋅M
⋅
⎛ ⎞
⎜ ⎟ 2.533 10
50mL⋅2 50mL
5 −
× M 3
=
V⋅0.1 ⋅M
50mL
⎝
=
⎠
0.0344 M
2
V⋅0.1 ⋅M
V⋅0.1 ⋅M
⋅
⎛ ⎞
⎜ ⎟ 2.035 10
50mL⋅2 50mL
5 −
× M 3
=
V⋅0.1 ⋅M
50mL
⎝
=
⎠
0.0348 M
2
V⋅0.1 ⋅M
V⋅0.1 ⋅M
⋅
⎛ ⎞
⎜ ⎟ 2.107 10
50mL⋅2 50mL
5 −
× M 3
=
⎝
⎠