Laboratoorne töö 2 - Lahuste valmistamine, kontsentratsiooni määramine Sissejuhatus (0)

Lahuste valmistamine, kontsentratsiooni määramine
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.
Tõelised lahused – lahused, milles on lahustunud aine jaotunud molekulideks, aatomiteks või ioonideks. Sellised lahused on termodünaamiliselt püsivad süsteemid. Kolloidlahused on erinevalt tõelistest lahustest heterogeensed (mitmefaasilised) süsteemid, kus lahuses oleva aine osakesed on palju suuremad. Need osakesed on tekkinud paljude molekulide või aatomite liitumisel ja sellised lahused on suhteliselt ebapüsivad.
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 lahustub antud temperatuuril 100 grammis lahustis. Tahkete ainete ja vedelike lahustuvus temperatuuri tõusuga üldjuhul suureneb, gaaside lahustuvus aga väheneb.
Lahustunud aine sisalduse põhjal eristatakse:
Küllastumata lahust – lahus, milles ainet antud temperatuuril ja rõhul veel lahustub;
Küllastunud lahust – lahus, mis sisaldab antud temperatuuril ja rõhul maksimaalse koguse lahustunud ainet ( tasakaaluolek );
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.
Lahustunud aine eraldumist lahusest nimetatakse väljasadenemiseks (sademe tekkeks), tahke kristallilise aine puhul ka kristallisatsiooniks.
Sarnane lahustub sarnases. Ioonvõrega ja polaarsed ühendid lahustuvad üldjuhul paremini polaarsetes lahustites (soolad, alused, happed vees), mittepolaarsed ühendid mittepolaarsetes lahustites (benseenis, tetraklorometaanis CCl4).
Kui nii lahusti kui lahustunud aine on vedelikud, kasutatakse mõisteid segunevad ja mittesegunevad vedelikud.
Lahustumise ja hüdraatide tekkega võib kaasneda kas ekso - või endotermiline soojusefekt . Näiteks väävelhappe valamisel vette tõuseb lahuse temperatuur oluliselt, mistõttu seda protseduuri tuleb läbi viia suure ettevaatlikkusega, valades väävelhapet peene joana vette lahust pidevalt segades. Kindlasti kasutada kaitseprille ning happekindlaid kindaid.
Kui energia, mis on vajalik kristallvõre lagundamiseks, on suurem kui energia, mis eraldub lahustunud aine osakeste hüdratatsioonil (hüdratatsioonienergia), siis on lahustumisprotsess endotermiline (soojust neeldub – lahus jahtub). Kui aga energia, mis eraldub hüdratatsioonil, on suurem, siis on protsess eksotermiline (soojust eraldub – lahus soojeneb).
Soojushulka, mis eraldub või neeldub teatud koguse lahustatava aine (1 mol) lahustumisel teatud koguses lahustis nimetatakse lahustumissoojuseks.
Gaaside lahustuvus - 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

• Massiprotsent
  
• Molaarne konsentratsioon (CM)
  

• Molaalsus (Cm)
  

• Moolimurd (Cx)
  

• Normaalne konsentratsioon
  

Eksperimentaalne töö 1
NaCl sisalduse määramine liiva ja soola segus
Töö eesmärk
Lahuste valmistamine tahketest ainetest, kontsentratsiooni määramine tiheduse kaudu, ainete eraldamine segust , kasutades nende erinevat lahustuvust.
Kasutatavad ained
Naatriumkloriid segus liivaga.
Töövahendid
Kaalud, kuiv keeduklaas, klaaspulk , lehter, kooniline kolb, mõõtesilinder areomeeter, filterpaber .
Kasutatud uurimis - ja analüüsimeetodid ning metoodikad
Kaalusin kuiva keeduklaasi 6,42 g liiva ja soolasegu (C). Lahustasin NaCl klaaspulgaga segades 50ml destilleerutud veega. Kuna NaCl lahustuvus temperatuurist praegu ei olene, siis pole lahustuvuse tõstmiseks lahust vaja soojendada. Pärast seda filtreerisin lahuse. Selleks valmistasin filterpaberist kurdfiltri, asetasin selle klaaslehtrisse ning niisutasin selle vähese hulga destilleeritud veega. Lehtri koos filterpaberiga asetasin statiivi abil keeduklaasi kohale nii, et lehtri ots puutub vastu keeduklaasi seina. Lahuse valasin filtrile mööda klaaspulka. Valamisel hoidsin keeduklaasi tila vastu klaaspulka nii, et ükski lahuse piisk ei voolaks mööda keeduklaasi seina alla. Keeduklaasi hoidsin natukene kaldu ning see ei tohtinud puutuda vastu filtri põhja, mis oleks võinud kergesti puruneda. Filtrist täitsin ¾ ning klaaspulga tõstsin kohe keeduklaasi tagasi, püüdes igati vältida pisemagi piisa kaotsiminekut. Samas jälgisin, et suurem kogus liiva filtrile ei satuks, mis oleks võinud filtri ummistada ja oluliselt filtrimist aeglustada. Jäägile keeduklaasis lisasin NaCl täielikuks väljapesemiseks liivast veel 40ml destilleeritud vett, segasin ja seejärel filtrisin selle keeduklaasi läbi sama filtri. Pesin keeduklaasi ja liiva jääki keeduklaasis paar korda vähese destilleeritud veega (15 ml), samas jälgisin, et keeduklaasi seinad saaksid puhtaks. Ka pesuvee filtrisin läbi sama filtri koonilisse kolbi. NaCl täielikuks väljapesemiseks filtri pooridest täitsin filtri destilleeritud veega ja lasin ta lõpuks tühjaks tilkuda. Keeduklaasis oleva liiva loputasin kraaniveega ning panin liivakogumisnõusse. Seejärel valasin lahuse keeduklaasist mõõtesilidrisse. Lisasin mõõtesilidrisse nii palju destilleeritud vett, et lahust oleks täpselt 250ml. Mõõtesilidris olevat lahust segasin hoolikalt. Selleks valasin lahuse korraks uuesti keeduklaasi ja seejärel mõõtesilidrisse tagasi. Siis mõõtsin areomeetriga lahuse tiheduse.Viisin selle lahusesse ettevaatlikult, laskmata sel kõrgelt kukkuda. Peale mõõtmist pesin areomeetrit destilleeritud veega ning kuivatasin.
Katseandmed :
Mõõdetud tihedus ρ = 1,013 g/ml
Sellest väiksem tihedus tabelis ρ1 = 1,0126 g/ml
Sellest suurem tihedus tabelis ρ2 = 1,0161 g/ml
Massiprotsent, mis vastab ρ1 C%1= 2%
Massiprotsent, mis vastab ρ2 C%2=2,5%

Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs

Leida on vaja massiprotsent (C%):
Leian NaCl massi:
Arvutan NaCl protsendilise sisalduse liiva ja soola segus:
6,42 – 100%
5,22 – X
Riskorrutisega saan, et X = 85,3%
Arvutan NaCl sisalduse lahuses järgmisteskonsentratsiooni väljendusviisidena:

Molaarsus

Molaalsus
m lahusti= m lahus- m aine = 253,25 – 5,22 = 248,03 g = 0, 2480 kg

Moolimurd

Normaalsus
Kokkuvõte
Tegelik NaCl sisalduse protsent liiva ja soola segus on 90%. (SeguC). Katsetulemusel sain NaCl sisalduseks 85,3%. Viga 90%-85,3%=4,7%. Eksperimentaalselt saadud NaCl sisaldus soola ja liiva segus erineb väga vähe tegelikust sisaldusest. Seetõttu võib lugeda katse õnnestunuks.

Eksperimentaalne töö 2
Soolhappelahuse valmistamine ja kontsentratsiooni määramine

Töö eesmärk
Lahuse valmistamine kontsentreeritud happe lahusest, lahjuste lahjendamine, kontsentratsiooni määramine tiirimisega.
Kasutatavad ained
Kontsentreeritud HCl lahus /tõmbe all), täpse kontsentratsiooniga NaOH lahus, indikaator fenoolftaleiin .
Töövahendid
Koonilises kolvid (250ml), mõõtelsilindrid (10 ml, 100ml ), mõõtekolb(100ml), bürett, pipetid (10 ml, 20ml), klaaspulk.
Kasutatud uurimis- ja analüüsimeetodid ning metoodikad
On vaja valmistada 100ml etteantud protsendilisusega ( 2%) HCl lahust.
Teada on, et:
Valmistatava lahuse protsent on 2%
Valmistava lahuse molaarsus 0,5530 M
Konsentreeritud soolhappe tihedus on 1,179g/cm3
Kontsentreeritud soolhappe massiprotsent on 36,0 %
Vaja on võtta konts. hapet 4,75 mL
Vaja on võtta vett 95,2 mL
Valmistava lahuse tihedus on 1,0083 g/ cm3
HCl mass lahuses on 2,02 g

• Leian valmistava lahuse molaarsuse:
  

• Leian lahjendatud HCl lahuse massi
  

• HCl mass lahuses
  

• Leian konts. soolhappe massi
  

• Leian konts. soolhappe mahu
  

• Leian valmistava vee mahu
  

Kui olin vajalikud arvutused teinud, siis alustasin katset. Mõõtsin mõõtesilidriga 250 ml koonilisse kolbi 95,2ml vett ja lisasin tõmbe all väikese mõõtesilindriga 4,75 ml konsentreeritud soolhapet. Tõmbe all sulgesin kolvi korgiga ja segasin lahuse ringikujuliste liigutustega .Saadud soolhappest tegin viie kordse lahjenduse. Selleks pipeteerisin destilleeritud veega loputatud 100ml mõõtekolbi 20ml lahust, lisasin vett kriipsuni,sulgesin korgi ning loksutasin intensiivselt. Pipetid ja büreti loputasin eelnevalt töölahusega. Seega 20 ml pipett tõmbe all valmistatud HCl lahusega, bürett NaOH lahusega. Pipeteerisin destilleeritud veega loputatud kolbi 10 ml viie kordse lahjendusega HCl lahust ja lisasin 3 tilka fenoolftaleiinilahust.Büreti täitsin nullini täpse konsentratsiooniga NaOH lahusega ja püüdsin seda tiitrida ühe tilga täpsusega, kuni roosa värvus jääb viimase tilga lisamisel püsima. Tiitrimist kordasin kolm korda, kuni saavutasin kolm ligilähedast tulemust NaOH mahtude erinevusega 0,1...0,15 ml.
Esimesel katsel sain mahuks 12,1 ml, 2. korral 12,15 ml ning 3. kord 12,2 ml.
Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs
Arvestades viiekordset lahjendust, arvutasin tõmbe all algse soolhappelahuse molaarse kontsentratsiooni ning massiprotsendi.
NaOH molaarne kontesntratsioon on 0,1004 M
1. C(HCl) =
2. C(HCl) =
3. C(HCl) =
Leian keskmise:
(0, 1215 *0,1220*0,1225)/3 = 0,1220 M
Korrutan keskmise viiega :
0,1220* 5 = 0, 6100 M
Leian vea:
Kokkuvõte
Andmete põhjal arvutades sain molaarseks kontsentratsiooniks 0,5530 M-i, oma katse andmete põhjal sain 0,6100 M-i. Viga oli suhteliselt väike, nii et katse oli põhimõtteliselt õnnestunud.