Keedusoola määramine liiva-soola segus (0)

Microsoft Word - lab4.docx



Töö ülesanne ja eesmärk  Lahuse valmistamine tahketest ainetest, ainete eraldamine segust, kasutades nende eri- nevat  lahustuvust, keedusoola protsendilisuse määramine liiva–soola segus.   Sissejuhatus  Tahkete ainete segude analüüsil on sageli sobivaks meetodiks vedelikes lahustuva(te)  komponentide väljalahustamine. Seejuures määratakse kas komponentide sisaldus vedelas  lahuses või määratakse vedelikes lahustumatute ainete kogus.   Lahus on kahest või enamast komponendist (lahustunud ained, lahusti) koosnev homogeenne  süsteem. Kui üks aine lahustub teises, jaotuvad lahustunud aine osakesed (aatomid,  molekulid või ioonid) ühtlaselt kogu lahusti mahus.   Lahusti — mittevesilahuste korral aine, mida on lahuses rohkem ja/või mis ei muuda oma  agregaatolekut (vesilahuste korral alati vesi).   60% etanooli + 40% atsetooni lahustiks etanool   98%-ne väävelhappelahus lahustiks vesi   Lahustuvus — aine omadus lahustuda mingis lahustis — puhta aine mass, mis lahus- tub  antud temperatuuril 100 grammis lahustis. Tahkete ainete ja vedelike lahustuvus temperatuuri  tõusuga üldjuhul suureneb, gaaside lahustuvus aga väheneb. Lahusti osa- keste eemaldamisel  lahusest jääb alles sama lahustunud aine.   Kasutatavamad lahuse koostise väljendusviisid on järgmised:   1.  Massiprotsent (ehk protsendilisus) (C%)   Lahuse protsendiline koostis näitab lahustunud aine massi sajas massiosas lahuses:   C% =   lahustunud aine mass [g] × 100% lahuse mass [g] =   m6789 × 100% m:6;<= , %  Lahuse massi ja mahtu seob lahuse tihedus. Lahuse tihedus näitab lahuse ühe  ruumalaühiku massi 


ρ:6;<= = m:6;<= V:6;<= , A g cmC D  Lahustunud aine massi leidmiseks saab valemitest tuletada seose   m6789 =   m:6;<= × C% 100% =   V:6;<= × ρ:6;<= × C% 100%   2.  Molaarne kontsentratsioon (ehk molaarsus) (CM )  Molaarne kontsentratsioon näitab lahustunud aine moolide arvu ühes liitris lahuses   𝐶F = 𝑛HIJK 𝑉MHNOP , Q 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑚C V  𝑛HIJK = 𝑚HIJK[𝑔] 𝑀HIJKA 𝑔 𝑚𝑜𝑙 Y D =   𝑉Z,[HHP[𝑑𝑚C] 22,4 A𝑑𝑚 C 𝑚𝑜𝑙 Y D , [𝑚𝑜𝑙]  Avaldame ka nendest valemitest lahustunud aine massi lahuses   𝑚HIJK =   𝑉MHNOP × 𝐶F × 𝑀HIJK  3.  Molaalne kontsentratsioon (ehk molaalsus) (Cm)  Molaalne kontsentratsioon näitab lahustunud aine moolide arvu ühes kilogrammis  lahustis   𝐶F = 𝑛HIJK 𝑚MHNOP^I , Q 𝑚𝑜𝑙 𝑘𝑔 V  4.  Moolimurd (Cx)  Moolimurd näitab lahustunud aine moolide arvu suhet lahusti ja kõikide lahustunud  ainete moolide arvu summasse. Kui lahus koosneb lahustist ja vaid ühest lahustunud  ainest, siis   𝐶` = 𝑛HIJK 𝑛HIJK + 𝑛MHNOP^I  


5.  Normaalne kontsentratsioon (ehk normaalsus) (Cn)  Normaalne kontsentratsioon näitab lahustunud aine gramm-ekvivalentide arvu ües  liitris   𝐶J =   𝑛HIJK 𝑉MHNOP , Q 𝑔 − 𝑒𝑘𝑣 𝑑𝑚C V  𝑛HIJK =   𝑚HIJK[𝑔] 𝐸HIJK A 𝑔 𝑔 − 𝑒𝑘𝑣 Y D , [𝑔 − 𝑒𝑘𝑣]  Lahuse massiprotsendi ja molaarse kontsentratsiooni omavaheline seos  (CM ↔ C%)   Kasutatakse kombinatsiooni valemitest. Kuna lahustunud aine mass (maine ) on sellisel  teisendamisel muutumatu suurus, saab valemite paremad pooled võrdsustada:   1000 × 𝜌MHNOP × 𝐶% 100% = 1 × 𝐶F × 𝑀HIJK  Esimesest valemist saab leida kas CM või C%, kui kõik ülejäänud suurused on olemas.  Lahuse maht 1000 cm3 (ehk 1 dm3) antakse ette.     Kasutatud mõõteseadmed, töövahendid ja kemikaalid.  Tahke naatriumkloriid segus liivaga, kuivatatud 105 ◦C juures konstantse kaaluni.  Keeduklaas, klaaspulk, lehter, kooniline kolb, mõõtesilinder (250 cm3), areomeeter,  filterpaber ja tehnilised kaalud.   Töö käik  1.  Kaaluda kuiva keeduklaasi 5 ... 9 g liiva ja soolasegu (täpsusega 0,01 g). Lahustada  eelnevalt keeduklaasi kaalutud liiva-soola segus sisalduv NaCl. Selleks lisada segule  ∼50 cm3 destilleeritud vett. Lahust segada klaaspulgaga ja see- järel filtreerida. Kuna  NaCl lahustuvus temperatuurist peaaegu ei olene, siis pole lahustuvuse tõstmiseks  lahust vaja soojendada. Paljude ainete puhul on soojendamine aga vajalik nii 


lahustuvuse suurendamiseks kui lahustumisprot- sessi kiirendamiseks.   Filtreerimiseks murda filterpaber keskelt kokku ja siis veel üks kord keskelt kokku. Et  filterpaber liibuks ühtlaselt lehtri seintele, selleks rebida tal üks nurk ära.  Filterpaber asetada lehtrisse, niisutada destilleeritud veega ja suruda tihedalt vastu  lehtri seina. Filtrimisel jätta võimalikult palju lahustumatut jääki keeduklaasi. Lahust  valada filtrile mööda klaaspulka. Valamisel hoitakse kee- duklaasi tila vastu  klaaspulka nii, et ükski lahuse piisk ei voolaks mööda keeduklaasi seina alla.  Klaaspulk peab olema veidi kaldu ega tohi puutuda vastu filtri põhja, mis võib  kergesti puruneda. Jälgida, et klaaspulk oleks kogu aeg lahuses mitte laual. Lehtri alla  asetatakse kooniline kolb selliselt, et lehtri äravoolutoru pikem serv oleks vastu  koonilise kolbi seina. Viimane tagab filtraadi pideva voolamise mööda koonilise kolbi  seina ning on välditud lahuse pisema piisa kaotsiminek.   Korraga täidetakse filtrist  C
h  ning klaaspulk tõstetakse kohe keeduklaasi tagasi.  2.  NaCltäielikuksväljapesemiseksliivastlisadakeeduklaasisolevalejäägileuuesti 50 cm3  destilleeritud vett ja filtreerida läbi sama filterpaberi koonilisse kolbi. Korrata katset  veel üks kord. Lõpuks pesta filter, et viia kogu lahustunud sool lahusesse. Selleks täita  filter destilleeritud veega, lastes ta lõpuni tühjaks tilkuda.  Liiv keeduklaasist loputada  kraaniveega liivakogumisnõusse.   3.  Selge filtraat valada koonilisest kolbist mõõtesilindrisse ja seejärel täita mõõte-  silinder 250 cm3-ni destilleeritud veega. Lahust mõõtesilindris segada hoolikalt.  Selleks valada lahus korraks uuesti koonilisse kolbi ja seejärel mõõtesilindrisse tagasi.   4.  Areomeetri abil määrata lahuse tihedus. Jälgida, et mõõtmisel areomeeter ei puutuks  vastu mõõtesilindri seina. Peale mõõtmist pesta areomeeter kraaniveega, loputada  destilleeritud veega ning kindlasti kuivatada.   Katse arvutused  1.  Areomeetri abil määrata lahuse tihedus. Jälgida, et mõõtmisel areomeeter ei puutuks  vastu mõõtesilindri seina. Peale mõõtmist pesta areomeeter kraaniveega, loputada  destilleeritud veega ning kindlasti kuivatada.    


𝐶% = 𝐶%i + 𝐶%j − 𝐶%i 𝜌j − 𝜌i × (𝜌 − 𝜌i)  Segu B  m = 8,16 g  r = 1,015  [ mno   r1 = 1,0126  [ mno   r2 = 1,0161  [ mno   C%1 = 2,00%  C%2 = 2,50%  𝐶% = 2,00% + 2,50% − 2,00% 1,0161 − 1,0126 × (1,015 − 1,0126) = 2,34%     2.  Arvutada lahuses oleva naatriumkloriidi mass mNaCl, kasutades mõõtmistulemusi.  𝑚HIJK =   𝑉MHNOP × 𝜌MHNOP × 𝐶% 100%   𝑚sHtM = 250 𝑐𝑚C ×  1,015 × 2,34% 100% = 5,938 𝑔  3.  Leida NaCl lahuse molaarne kontsentratsioon. NaCl molaarmass on 58,5 g/mol  𝐶F = 𝑛HIJK 𝑉MHNOP , Q 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑚C V =>   𝑛HIJK =   𝑚HIJK
𝑀HIJK , [𝑚𝑜𝑙]  𝑛HIJK =   5,938 58,5 = 0,1015 𝑚𝑜𝑙  𝐶F = 0,1015 𝑚𝑜𝑙 0,25 𝑑𝑚C   ≈ 0,406  𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑚C   4.  Arvutada NaCl protsendiline sisaldus liiva ja soola segus.   𝐶%PK[O =   𝑚sHtM × 100% 𝑚PK[O   𝐶%PK[O =   5,938𝑔 × 100% 8,16𝑔   ≈ 72,8%  5.  Arvutadanaatriumkloriidisisalduslahusesjärgmistessisalduseväljendusviisides:  molaarsus, molaalsus, moolimurd ja normaalsus.  a)  Molaarsus  𝐶F =   𝑛HIJK 𝑉MHNOP , Q 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑚C V  nNaCl = 0,1015 mol 


𝐶F =   0,1015𝑚𝑜𝑙 0,25𝑑𝑚C = 0,406 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑚C   b)  Molaalsus  𝐶n =   𝑛HIJK 𝑚MHNOP^I , Q 𝑚𝑜𝑙 𝑘𝑔 V  𝑚MHNOP = 250 𝑐𝑚C ×  1,015  𝑔 𝑐𝑚C = 253,75 𝑔  𝑚MHNOP^I = 253,75𝑔 −  5,938 𝑔 = 247,812 𝑔 = 0,2478 𝑘𝑔  𝐶F =   0,1015 𝑚𝑜𝑙 0,2478 𝑘𝑔 = 0,410  𝑚𝑜𝑙 𝑘𝑔   c)  Moolimurd  𝐶{ = 𝑛HIJK 𝑛HIJK + 𝑛MHNOP^I   𝑛MHNOP^I = 247,812 𝑔 18 𝑔 𝑚𝑜𝑙 = 13,77 𝑚𝑜𝑙  𝑀MHNOP^I = 18  𝑔 𝑚𝑜𝑙   𝐶{ =   0,1015 𝑚𝑜𝑙 0,1015𝑚𝑜𝑙 + 13,77𝑚𝑜𝑙 = 0,0073 𝑚𝑜𝑙  d)  Normaalsus  𝐶J =   𝑛HIJK 𝑉MHNOP , Q 𝑔 − 𝑒𝑘𝑣 𝑑𝑚C V  𝑛HIJK =   𝑚HIJK[𝑔] 𝐸HIJK Q 𝑔 𝑔 − 𝑒𝑘𝑣V , [𝑔 − 𝑒𝑘𝑣]  𝑛HIJK =   5,938𝑔 58,5 𝑔 𝑔 − 𝑒𝑘𝑣 = 0,1015 [𝑔 − 𝑒𝑘𝑣]  𝐶J =   0,1015 𝑔 − 𝑒𝑘𝑣 0,25 𝑑𝑚C = 0,406  Q 𝑔 − 𝑒𝑘𝑣 𝑑𝑚C V  6.  Arvutada katse suhteline viga, lähtudes NaCl tegelikust massist (mõõdetudühikutes)  liiva–soola segus:   ∆% = |𝑠𝑎𝑎𝑑𝑢𝑑 𝑚sHtM − 𝑡𝑒𝑔𝑒𝑙𝑖𝑘 𝑚sHtM| 𝑡𝑒𝑔𝑒𝑙𝑖𝑘 𝑚sHtM × 100% =   |𝑠𝑎𝑎𝑑𝑢𝑑 𝐶% − 𝑡𝑒𝑔𝑒𝑙𝑖𝑘 𝐶%| 𝑡𝑒𝑔𝑒𝑙𝑖𝑘 𝐶% × 100%    ∆% = |ƒj,„%…ƒZ%| ƒZ% × 100% = 4% 


  Kokkuvõtte  Katse tulemusena on soolasisaldus liiva-soola sisaldus B segus 72,8%. Tegelik sisaldus on  70%. Erinevus on 2,8% ja suhteline viga on 4%. Erinevus ei ole suur ja võib olla seotud  sellega, et klaasnõud ei olnud täiesti puhas ja seal võib olla teised soola kristallid.