Борная кислота

Борная кислота, прежде всего, необходима для нормального роста и развития растительного организма в качестве удобрения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2 Экспериментальная  часть

2.1 Методика синтеза и исходные вещества

 

Борную кислоту мы получали по реакции тетрабората натрия с хлористоводородной кислотой, так как это оказался наиболее подходящий синтез.

Синтез проводится под тягой!

Исходные вещества:

-тетраборат натрия (Na2B4O7, бура);

-хлористоводородная  кислота (HCI);

-дистиллированная вода (H2O).

Оборудование

-химический стакан, емкостью 50-100мл;

-высокоточные весы;

-мерный цилиндр;

-фильтр под вакуумом.

Методика синтеза

1. В предварительно взвешенном стакане, емкостью 50-100 мл. взвесили 4-6 г. буры, прилили 25 мл. дистиллированной воды и при постоянном перемешивании стеклянной палочкой и небольшом нагревании растворили буру.
2. По уравнению реакции рассчитали объем хлористоводородной кислоты (для полноты прохождения реакции следует брать 20%-ный избыток кислоты).
3. Мерным цилиндром отмерили объем хлористоводородной кислоты.
4. Разбавили ее в 2 раза дистиллированной водой и вылили в стакан с раствором буры.
5. Для полного осаждения борной кислоты стакан с реакционной смесью поместили в кристаллизатор со снегом минут на 20.
6. Выпавший осадок отфильтровали под вакуумом и промыли дистиллированной водой.
7. Просушили и взвесили

 

2.2 Техника безопасности при выполнении синтеза:

 

1.  Все работы по неорганическому синтезу опасны для здоровья.  Но при их точном выполнении,  при понимании происходящих химических и физических процессов,  отдельных операций и принятии необходимых мер

предосторожности проведение таких работ не представляет какой-либо опасности.  Необходимо хорошо знать физические,  химические свойства исходных, промежуточных и конечных веществ, их ядовитость.

2.  Пренебрежение техникой безопасности,  отступление от методики синтеза по каким-либо причинам и обстоятельствам недопустимы.  Все отступления от методов синтеза должны согласовываться с преподавателем.

3. Работать можно только в халатах.

4. На столах должны находиться необходимые реактивы для проведения данной работы.  Нужно помнить,  что все вещества в определенных концентрациях вызывают отравления.

5. Запрещается хранить и принимать пищу в лаборатории.

6. Запрещается в лаборатории работать одному.

7. Студенты и лаборант должны знать приемы доврачебной помощи и уметь их применять,

8. В лаборатории должны находиться средства огнетушения: одеяла, песок, совок, огнетушитель.

9. Работы с хлором, бромом, концентрированной азотной кислотой и легковоспламеняющимися жидкостями следует проводить только под тягой.

10. Под тягой или на столах не должны совместно храниться реактивы, при ошибочном   использовании   которых   возможны   несчастные   случаи. Например, при получении хлора действием соляной кислоты на перманганат калия серная кислота не должна находиться на столе,  т.к.  при ошибочном использовании ее (вместо соляной) возможен взрыв.

11. При использовании водорода всегда нужно проверять его на чистоту, используя общепринятую методику.

12. При   проведении   металлотермических   реакций,   восстановлении оксидов водородом, переливании концентрированных кислот или щелочей работать без очков категорически запрещается.

13. Не путать пробки от склянок, а также пипетки для взятия реактивов.

14. Не уносить приборы, посуду, реактивы общего пользования на свое рабочее место. Принять за правило: каждый предмет или реактив возвращать на место немедленно после использования.

15. При окончании работы вымыть химическую посуду, тщательно убрать рабочее место, выключить воду, электричество.

16. Вести   запись   проведенных   лабораторных   работ   в   рабочем журнале.

 

2.3 Синтез

 

Синтез проводился по указанной методике в химической лаборатории, под наблюдением преподавателя. Сначала, мы насыпали необходимое количество тетрабората натрия в огнеустойчивый стакан, объемом 100 мл. предварительно все взвесив прилили необходимый объем дистиллированной воды.

Затем, стали растворять буру при небольшом нагревании, постоянно  помешивая стеклянной палочкой. Этот процесс занял около 30 минут.

После, рассчитав необходимый объем хлористоводородной кислоты (брали концентрированную хлористоводородную кислоту) и отмерив его мерным цилиндром, добавили в растворенную буру.

Все операции с хлористоводородной кислотой проводили под тягой! Для осаждения борной кислоты стакан с реакционной смесью поместили в кристаллизатор со снегом, который был заранее приготовлен.

Оставили реакционную  смесь на 20 минут в кристаллизаторе. Борная кислота осаждалась неактивно, поэтому пришлось подкислить смесь хлористоводородной кислотой, после чего заметно повысилась активность осаждения борной кислоты.

После проведения синтеза  отфильтровали под вакуумом осадок борной кислоты, затем, промыли его  дистиллированной водой от примесей. Оставили на 2 дня для просушивания, а после - взвесили.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 3 Результаты эксперимента и их обсуждение

 

3.1 Расчет выхода продукта и его идентификация

 

Расчет делали на 10 грамм  борной кислоты:

 

Na2B4O7+2HCI+5H2O=2NaCI+4H3BO3

M (Na2B4O7) =201,18г.

M (4H3BO3) =247,2г.

Х(Na2B4O7)        10г

201,18г             247,2г

Х(Na2B4O7) =8,14г.

 

 

M (2HCI) =73г.

Х(2HCI)        10г

         73 г            247,2г

Х(2HCI) =2,95г. (V =2,5 мл. объем =масса/плотность)

 

Хлористоводородную кислоту  брали в избытке (3,5 мл.)

H2O = 6мл      25г

         8,14г     х

 

 

Х =34мл.

По результатам синтеза было получено 4,9 грамма борной кислоты.

4.9

W= 10г   *100%=49%

 

Предполагаемые  потери:

-при переливании;

-при нагревании;

-при фильтрации.

                    

                       3.2 Исследование свойств соединения

 

Была проведена стандартная качественная реакция на присутствие бора:

Несколько грамм вещества насыпали в фарфоровую чашечку, прилили 2 мл серной кислоты и 2 мл этилового спирта, смесь перемешали и подожгли. Пламя  окрасилось в зеленый цвет, что доказывает наличие бора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вывод:

 

По результатам  проделанной работы можно сделать  следующие выводы:

 

1. Были рассмотрены основные методы получения борной кислоты. Наиболее подходящим методом получения борной кислоты в лабораторных условиях оказалась реакция тетрабората натрия с хлористоводородной кислотой, так как этот метод не требует использования достаточно дорогих средств и является точным способ ее получения.
2. Вполне удачно проведен синтез, так как желаемое вещество было получено. Выход продукта составил 49%.
3. Были изучены химические и физические свойства борной кислоты, а так же ее применение во всех отраслях.
4. Борная кислота широко применима в медицине, в качестве борного удобрения, в пищевой промышленности, в быту, также на основе борной кислоты производятся различные комбинированные препараты, в ювелирном деле - как основа флюсов для пайки золотосодержащих сплавов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы:

 

1) Лабораторные и семинарские занятия по неорганической химии: Учеб. Пособие для химико-технологческих вузов/ Под ред. Н.С. Ахметова-Изд. 2-е перераб. И доп-М.:Высшей Шк., 1988.

2) Практикум о неорганической химии, под ред академика Ю.Д. Третьякова/Москва, ACADEMIA. 2004.

3) Химическая энциклопедиа-М.:Сов энцикл 1988.-Т.З.-С.5-6

4) Интернет ресурсы.