Keemia alused II protokoll (4)

Sissejuhatus
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 . Lahused jagunevad tõelisteks lahusteks ja kolloidlahusteks. Lahustunud aine sisalduse põhjal eristatakse küllastumata lahust (lahus, milles ainet antud temperatuuril ja rõgul veel lahutub), küllastunud lahus (lahus, mis sisaldab antud temperatuuril ja rõhul maksimaalse koguse lahustunud ainet ( tasakaaluolek )) ja üleküllastunud lahust (– aeglasel jahutamisel saadud ebapüsiv
süsteem, mis sisaldab lahustunud ainet üle lahustuvusega määratud koguse. Vähesel mõjutamisel (loksutamine, tahke aine kristallikese lisamine) liigne ainehulk eraldub.). Lahustumise ja hüdraatide tekkega võib kaasneda kas ekso - või endotermiline soojusefekt . Soojushulka, mis eraldub või neeldub teatud koguse lahustatava aine (1 mol) lahustumisel teatud koguses lahustis nimetatakse lahustumissoojuseks. Gaaside lahustuvus väheneb temperatuuri tõusuga ja suureneb rõhu
kasvuga. Gaaside lahustuvus vees väheneb, kui vesi sisaldab lahustunud soolasid.
Henry seadus
Gaasi lahustuvus vedelikus on proportsionaalses sõltuvuses gaasi osarõhuga lahuse kohal.
CM=kh*p
CM – gaasi molaarne kontsentratsioon lahuses mol/dm3
p – gaasi osarõhk lahuse kohal atm
kh – antud gaasile temperatuurist sõltuv konstant
(nn Henry konstant).
Lahustunud aine hulka kindlas lahuse või lahusti koguses nimetatakse lahuse kontsentratsiooniks.
1. Massiprotsent (ehk protsendilisus) (C%)
Massiprotsent näitab lahustunud aine massi sajas massiosas lahuses.
C%=
2. Molaarne kontsentratsioon (CM)
Molaarne kontsentratsioon näitab lahustunud aine moolide arvu ühes kuupdetsimeetris (ühes liitris) lahuses.
CM=
3. Molaalsus (Cm)
Molaalsus näitab lahustunud aine moolide arvu 1 kilogrammis lahustis.
Cm=
4. Moolimurd (CX)
Moolimurd näitab lahustunud aine moolide arvu suhet lahusti ja kõikide lahustunud ainete moolide arvu summasse.
CX=
5. ppm (parts per million)
ppm näitab lahustunud aine massiosade arvu miljonis (106) massiosas lahuses. Kui ppm- ides väljendatavate lahuste kontsentratsioonid on väga madalad (lahuste tihedus ρ ≈ 1,00 g/cm3), siis võib kehtivaks lugeda ka järgmised seosed:
1 ppm====
6. Normaalne kontsentratsioon (Cn)
Näitab lahustunud aine ekvivalentide arvu ühes liitris lahuses. Ekvivalentmass on aine mass, mis keemilistes reaktsioonides vastab 1,008 massiühikule vesinikule või 8,0 massiühikule hapnikule.
Ekvivalentmass sõltub nii ainest kui ka konkreetsest reaktsioonist ja sisaldab sisuliselt moolvahekorrale vastavat informatsiooni.
Cn =
naine =
Konsentratsiooni määramine tiitrimisega
Tiitrimine on protseduur , kus reaktsiooniks kulunud ühe aine täpse kontsentratsiooniga lahuse koguse järgi leitakse teise aine lahuse kontsentratsioon. Büretti kasutades mõõdetakse täpselt ühe lahuse maht,
teist lahust doseeritakse täpse mahuga pipeti abil. Tiitrimisel lisatakse lahusele indikaatorit – ühendit, mille värvus sõltublahuse happesusest. Siin töös kasutatakse indikaatorina fenoolftaleiini, mis on soolhappelahuses värvitu, kuid NaOH aluselises lahuses punane. Stöhhiomeetriline punkt – hetk, mil kogu soolhape on ära reageerinud ja indikaator muudab juba ühest liiaga lisatud NaOH tilgast tekkinud aluselises lahuses värvust, määratakse ühe tilga täpsusega. Tiitrimisel pipeteeritakse koonilisse kolbi täpne kogus soolhapet, lisatakse indikaator ning kolbi ringikujuliste liigutustega pidevalt segades, lisatakse büretist tilkhaaval NaOH lahust kuni värvuse muutuseni.
Eksperimentaalne töö 2
Katse 1
NaCl sisalduse määramine liiva ja soola segus (segu B)
Töö ülesanne ja eesmärk
Lahuste valmistamine tahketest ainetest, kontsentratsiooni määramine tiheduse kaudu, ainete eraldamine segust, kasutades nende erinevat lahustuvust.
Kasutatud mõõteseadmed, töövahendid ja kemikaalid
Naatriumkloriid segus liivaga . Kaalud, kuiv keeduklaas, klaaspulk , lehter, kooniline kolb, mõõtesilinder (250 cm3), areomeeter , filterpaber.
Kasutatud uurimismeetodid
Võetud 6,00 g soola ja liiva segu eraldatakse filtreerimise teel. Sool lahustatakse enne vees ning filtreerimisel lahus jääb keeduklaasi, kuid liiv filtrisse. Filtreerimisel kasutatud nõusi tuleb veel mitu korda täita destilleeritud veega, et kõik võimalikult vähe osakesi läheks kaduma. Katse lõpus mõõdetakse vee tihedus aeromeetriga.
Katseandmed
ρ= 1,011 g/cm3
ρ1=1,0054 g/cm3
ρ2=1,0126 g/cm3
C%1=1,00
C%2=2,00
Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs
C%= C%1+
C%= 1,00+ *(1,011-1,0054)= 1,78%
Naatriumkloriidi mass m(NaCl)= ρ* V= 1,011 g/cm3 * 250 ml = 252,75 mg
252,75 mg * 1,78= 4,49g
6g- 100%
4,49g- x
x= 74, 83%
Molaarsus : CM=3
Molaalsus: Cm=3
Moolimurd: CX=
Normaalsus: Cn= =
3= 0,000988 kg/m3
Kokkuvõte
Katse eesmärgiks oli hinnata naatriumkloriidi konsentratsioon lahuses, kui algselt sool oli segatud liivaga. Ebatäpsus lõpliku NaCl massi määramises oli 4,83% ning viga võis tulla sisse katse käigus mõõtmisel. Kuna viga tuli suhteliselt väike, saab seda meetodit kasutada hästi lahuse konsentratsiooni määramiseks.
Katse 2
Soolhappelahuse valmistamine ja kontsentratsiooni määramine
Töö ülesanne ja eesmärk
Lahuse valmistamine konsentreeritud happe lahusest, lahuste lahjendamine ning uue lahuse kontsentratsiooni määramine tiitrimisega.
Kasutatud mõõteseadmed, töövahendid ja kemikaalid
Koonilised kolvid (250 ml), mõõtesilidrid (10 ml, 250 ml), mõõtekolb (100 ml), bürett, pipetid (10 ml, 20 ml), klaaspulk. Kontsentreeritud HCl lahus, NaOH lahus, indikaatoriks fenoolftaleiin .
Kasutatud uurimismeetodid
Vastavalt antud andmetele valmistatud happelahus, mille konsentratsiooni on vaja leida tiitrimise teel. Tiitrimise jaoks teha happelahusest viiekordne lahjendus ning lisada 2-3 tilka fenoolftaleiinilahust. Bürett täita nullini täpse kontsentratsiooniga NaOH lahusega ja tiitrida ühe tilga täpsusega, kuni roosa värvus jääb viimase tilga lisamisel püsima. Tiitrimist korrata 2...4 korda, kuni saavutatakse kolm tulemust NaOH mahtude erinevusega mitte rohkem kui 0,1...0,15 ml.
Katseandmed
Valmistatava lahuse protsent= 2,6%
Konts. Soolhappe tihedus= 1,0113 g/cm3
m(HCl)= 2,63 g
V(lahus HCl)= 6, 20 ml
V(vesi ml)= 93,8 ml
Uue lahus tihedus= 1,002 g/cm3
NaOH lahuse mahud: I katsel 13,20 ml; II katsel 12,82 ml; III katsel 13,28 ml; IV katsel 13,20 ml
Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs
CM=
I CM(HCl)=
II CM(HCl)=
III CM(HCl)=
Keskmine CM on ~ 0,1326 M (lahjendatud lahuse oma)
0,1326 M *5= 0,6630 M
CM(alguses)=
Δ%=
Kokkuvõte
Katse eesmärgiks oli uue lahuse valmistamine vastavate andmete kohaselt ning saadud lahuse konsentratsiooni mõõtmine. Arvutusviga tuli 8% lähedale. Ebatäpsus võis tulla katse käigus, eriti tiitrimise ajal, kus hetk, millal lahus muutis värvi, sai büretilt valesti maha märgitud (liiga hilja ).