Ideaalgaaside seadused (0)

Sissejuhatus
Gaasiliste ainete mahtu väljendatakse kokkuleppelisel nn normaaltingimustel:
temperatuur 273,15K (0⁰C)
rõhk 101 325 Pa (1,0 atm; 760 mm Hg)
Viimasel ajal soovitatakse kasutada nn standardtingimusi:
temperatuur 273,15K (0⁰C)
rõhk 100 000 Pa (0,987 atm; 750 mm Hg)
Avogadro seadus:
Normaaltingimustel:
Standardtingimustel:
Põhilised ideaalgaaside seadused:
Boyle’i seadus:
Charles’i seadus:
Kaks eelmist kombineerides saab:
Ühe mooli gaasilise aine korral:
R- universaalne gaasi konstant; R=8,314 J/mol·K
Clapeyroni võrrand:
Difusioon on aine osakeste soojusliikumisest tingitud protsess, mis viib konsentratsioonide ühtlustumisele süsteemis.
Gaasi suhteline tihedus on ühe gaasi massi suhe teise gaasi massi samadel tingimustel.
Õhu keskmine molaarmass on 28,96 ≈ 29,0 g/mol.
Gaasi absoluutne tihedus normaaltingimustel ehk 1 kuupdetsimeetri gaasi mass normaaltingimustel:
Eksperimentaalne töö nr 1
Töö ülesanded ja eesmärk
Ülesanne: Süsinikdioksiidi molaarmassi määramine.
Eesmärk: Gaaside saamine laboratooriumis, seosed gaasiliste ainete mahu, temperatuuri ja rõhu vahel, gaasiliste ainete molaarmassi leidmine.
Töö käik:

Kaaluda korgiga varustatud ~300 ml kuiv kolb (mass m1).

Juhtida balloonist 7…8 minuti vältel kolbi süsinikdioksiidi

Kolb kaaluda uuesti.

Juhtida 1…2 minuti vältel täiendavalt süsinikdioksiidi, sulgeda kolb ja kaaluda veelkord . (Kolvi täitmist jätkata konstantse massi (m₂) saavutamiseni.)
5. Kolvi mahu määramine: (V)
6. Leida õhu maht kolvis normaaltingimustel:
7. Leida õhu mass kolvis:
8. Leida kolvi ning korgi mass:

Leida CO2 mass:

Leida CO2 suhtelise tihedus:

Suhtelise tiheduse kaudu leida CO2 molaarmass:

Arvutada katse süstemaatiline viga: ∆ = – 44,0 g/ mol

Ja suhteline viga:

Leida süsinikdioksiidi molaarmass moolide arvu kaudu:

Leida süsinikdioksiidi molaarmass kasutades Clapeyroni võrrandit:
=> (R=8,314 J/mol·mol)
Kasutatud mõõteseadmed, töövahendid ja kemikaalid
Töövahendid: CO₂ balloon , 300 ml korgiga varustatud seisukolb, tehnilised kaalus, 250 ml mõõtesilinder, termomeeter , baromeeter .
Kasutatud ained: CO₂.
Katseandmed
m₁= 143,20 g
m₂= 143,35 g
T ˚ = 20 ˚C = 293,15 K
P = 99,9 · 1000 Pa
V= 326 ml= 0,326 l
Katseandmete töötlus
Õhu maht kolvis normaaltingimustel:
Õhu mass kolvis: mõhk = 1,29 · 0,299 = 0,386 g
Kolvi ning korgi mass: m3= 143,20 – 0,386 = 142,8 g
CO2 mass: = 143,35 – 142,8= 0,55 g
CO2 suhtelise tihedus:
Suhtelise tiheduse kaudu leian CO2 molaarmassi: M(CO2)= 1,42 · 29= 41,18 g/mol
Süstemaatiline viga: ∆ = 41,18 – 44,0 = – 2,82
Suhteline viga: ∆%=
Süsinikdioksiidi molaarmass moolide arvu kaudu:
Süsinikdioksiidi molaarmass kasutades Clapeyroni võrrandit (R = 8,314 J/mol· mol):
Kokkuvõte
Töö ülesandeks oli CO2 molaarmassi määramine erinevaid meetodeid kasutades. Esiteks määrasime molaarmassi kasutades mahu, temperatuuri ja rõhu vahelisi seoseid , teiseks moolide järgi ning kolmandaks Clayperoni võrrandit kasutades. Kõik saadud vastused erinesid teineteisest veidi arvatavasti ümardamisvigade tõttu.
Eksperimentaalne töö nr 2
Töö ülesanded ja eesmärk
Ülesanne: Metalli (Mg) massi määramine reaktsioonis eralduva gaasi mahu järgi.
Mg + 2HCl —> MgCl2 + H2
Eesmärk: Gaasiliste ainete mahu mõõtmine, gaaside segus ja gaasi osarõhk, arvutused gaasidega reaktsioonivõrrandi põhjal.
Töö käik:
Viia vee tase bürettides ühele joonele.

Metallitükk mähkida märja filterpaberi sisse.

5…6 ml soolhappelahust valada katseklaasi.

Asetada metallitükk filterpaberiga katseklaasi seinale u. 1 cm allapoole avaust.

Sulgeda katseklaas hermeetiliselt .

Märkida üles näit ühelt büretilt (V1).

Katseklaasi liigutades kukutada metallitükk happesse.

Oodata kuni reaktsioon on lõppenud ja lasta vesinikul 2..3 minutit jahtuda.

Liigutada vee nivood taas ühele tasapinnale ning märkida üles näit samalt büretilt.

Fikseerida õhurõhk ja temperatuur.

Arvutada reaktsiooni võrrandi alusel eraldunud vesiniku mahu (V=| V2- V1|) järgi katseks antud metallitüki mass. Vesiniku mahu viimisel normaaltingimustele.

Selleks tuleb viia vesiniku ruumala normaaltingimustele:

Leida vesiniku moolide arv:

Kuna vesinikku ja magneesiumi kulub reaktsiooniks ühepalju st. sama arv moole, siis saame vesiniku moolide arvu järgi arvutada kui palju kulus reaktsiooniks magneesiumi:

Suhteline viga:
Kasutatud mõõteseadmed, töövahendid ja kemikaalid
Töövahendid: Seade gaasi mahu mõõtmiseks, väike mõõtesilinder, filterpaber, termomeeter, baromeeter.
Kasutatud ained: 10%-ne soolhappelahus (HCl), 5,0...10,0 mg metallitükk (Mg).
Katseandmed

V1= 5,2 ml

V2= -3,3 ml

V= 8,5 ml

Püld= 99,9·1000 Pa

T°= 293,15 K

Veeauru osarõhk PH2O= 17,5 mm Hg =2364,25Pa
Katseandmete töötlus

Eraldunud vesiniku maht V= |-3,3 – 5,2|=|-8,5|=8,5ml=0,0085l

Viin vesiniku ruumala normaaltingimustele:

Leian vesiniku moolide arvu:

Palju kulus reaktsiooniks magneesiumi: m= 24,3 =0,008238 g= 8,24mg

Suhteline viga: ∆%= =7,86%
Kokkuvõte
Töö ülesandeks oli metallitüki (magneesiumi) massi määramine reaktsioonivõrrandi põhjal. Selleks tuli leida magneesiumi ja vesinikkloriidi vahelises reaktsioonis eraldunud vesiniku maht seeläbi moolide arv ja sealt üle minna magneesiumi moolide arvule. Lihtsaid tehteid tehes saimegi reaktsioonis kulunud magneesiumi massi.
Suhteline viga tuleneb reaktsiooni ebatäpsest läbiviimisest.
9