Синтез.Малахит

Цель работы.
Синтезировать 3 г. малахита, рассчитать практический выход продукта и представить полученный результат.

Немного истории:
Малахит, являющийся одним из соединений меди, один из красивейших минералов.
Окраска малахита очень богата оттенками от светло-зеленого, почти голубого, до темного, густо-зеленого тона с характерным черноватым отливом.

Яркая красота уральского камня произвела большое впечатление. Малахит быстро завоевал общие симпатии, стал модным камнем, сравнявшись в цене с дорогими самоцветами. Наряду с лучшими драгоценными камнями он употреблялся на мелкие изделия - бусы, броши, серьги, вставки для колец.

Из маленьких кусков малахита изготовлялись великолепные краски. Этот красивый камень служил для человека, прежде всего медной рудой, а также краской и химической добавкой в стекло.

Этот минерал издавна привлекал внимание людей. Древние греки украшали малахитом нарядные здания и залы. В Древнем Египте из малахита изготовляли амулеты и украшения.

Основная информация:
Малахит - водный карбонат меди всех оттенков зеленого цвета, вплоть до черно-зеленого.
Номенклатура:
Русское - дегидроксид-карбонат димеди.
UPAK- гидроксокарбонат меди (II)
Тривиальное название –малахит
Стехиометрическая формула малахита: (CuOH)2CO3

Классификация:
По составу - сложное кислородосодержащее вещество, основная соль двухвалентной меди.
По растворимости воде(в г/100г) - нерастворимо
Плотность - 4 г/см3
Внешний вид - зеленые кристаллы.
По летучести - нелетучее.
По окислительно-восстановительным свойствам - слабый окислитель, слабый восстановитель.

Физико-химические свойства:
Встречается в виде зелёных, сросшихся кристаллов, но чаще всего в виде плотной зелёной массы. При нагревании свыше 200 С˚ он чернеет и превращается в черный порошок оксида меди. Не растворяется в холодной воде, разлагается кипящей водой, кислотами; реагирует с цианидом калия, солями аммония.

Способы получения:
В лаборатории можно получить вещество, по своему составу напоминающее малахит, можно следующим образом:
1. Пропускание углекислоты через суспензиюгидроксида меди:
2Cu(OH)2 + CO2 = (CuOH)2CO3 + H2O
2. Реакция сульфата меди и гидрокарбоната натрия:
2CuSO4 + 4NaHCO3 = (CuOH)2CO3 + 2Na2SO4 + CO2+ H2O

Необходимое оборудование и реагенты:
1)Фарфоровая ступкаcпестиком,
2) термический стакан - 250 мл,
3)стеклянная палочка - 1,
4) фильтровальная бумага,
5) пробирка - 1,
6) воронка – 1,
7)электрическая плита,
8)СuSO4 – 4,08,
9)NaHCO3 – 4,368 г,
10) H2O (дист.) – 100 мл

Ход работы:
1) В ступке смешали сухую соль CuSO4 с гидрокарбонатом натрия.
2) В стакане нагрели воду (дист.) до кипения.
3) Смесь высыпали небольшими порциями в кипящую воду, быстро перемешивая. При этом наблюдается вспенивание.
4) Следующую порцию смеси вносили после прекращения вспенивания. Содержимое стакана кипятили 10-15 мин. В результате реакции образуется гидроксокарбонат меди.
5) Осадку дали отстояться, затем промывали.
6) Оставшийся раствор мы оставили в шкафу и сушили в течение недели.

А теперь, что у нас получилось…

Проверка на ионы:
После двух промываний взяли пробу на полноту промывания от иона SO4: для этого в пробирку наливали небольшое количество данного раствора и приливали несколько капель хлорида бария. Белый осадок, характерный для иона SO4 не образовался. Так же делали проверку на ионы Cu2+c помощью раствора аммиака.

Наши расчёты:
Исходя из наших расчетов для получения 3 грамм малахита нам понадобилось 4,08 г. CuSO4 и NaHCO3 4,368 г.
Но в ходе данного эксперимента мы получили соль массой 2,7 г.
Выход продукта составил 90 %.

Термодинамические расчеты:
∆Н°:
В нашем примере, конечный результат получился равным -10 620,2 кДж/моль. Перед значением энтальпии отрицательный знак, а это означает, что реакция экзотермическая.
∆S°:
Энтропия составила : 484,3 Дж/моль•К
∆G°:
Энергия Гиббса равна: -2771 кДж/моль
В нашем случае ΔH < 0 и ΔS > 0, следовательно, ΔG < 0 и реакция возможна при любой температуре.

Вывод:
В ходе нашей работы мы использовали 4, 08 грамм медного купороса и 4,368 грамм гидрокарбоната натрия. В итоге образовался 2,7 грамм малахита. выход нашего продукта составил 90 %. Рассчитаем абсолютную и относительную ошибки () соответственно.
Синтез проводился 4 раза. В первый раз в нашем веществе образовалась не та дисперсность. Во второй и третий раз мы перегрели наш продукт и он почернел. В четвертый раз опыт был проведен успешно.