Lahuse valmistamine ja omadused (0)

Töö ülesanne ja eesmärk Lahuse valmistamine tahkest ainest, lahuste omaduste uurimine, üleküllastatud lahused.  Sissejuhatus Lahusteks nimetatakse homogeenseid ühefaasilisi süsteeme, mis tekivad kahe või enama aine segunemisel. Lahust moodustavate komponentide vahel pole kindlaid stöhhiomeetrilisi  vahekordi. Komponenti, mille agregaatolek ei muutu, nimetatakse lahustiks. Kui aga  komponendid on samas agregaatolekus, siis loetakse lahustiks liias olevat komponenti.  Lahustuvuseks nimetatakse aine omadust lahustuda selles või teises lahustis. Lahustumine  sõltub aine ja lahusti omadustest ja temperatuurist. Lahustuvust väljendatakse tavaliselt aine  maksimaalse kaalulise hulgana, mis antud tingimustel on võimeline lahustuma 100 kaaluosas  lahustis.  Temperatuuri tõustes tahkete ainete lahustuvus enamasti suureneb. Tavaliselt esitatakse  selline sõltuvus graafiliselt, kusjuures ordinaatteljele kantakse aine lahustuvus, abstsissteljele  aga temperatuur. Saadud kõveraid nimetatakse lahustuvuskõverateks. Gaaside lahustuvus  vedelikes on võrdeline rõhuga, temperatuuri tõustes lahustuvus väheneb.  Ruumala muutuse ja soojusefekti esinemine lahustumisel näitab, et lahuseid ei saa vaadelda  mehaanilise seguna. Lahustunud aine osakesed on neid ümbritsevate lahusti osakestega  seotud, moodustades suhteliselt ebapüsivaid, muutuva koostisega ühendeid – solvaate (vee  korral hüdraate). Solvaatide teke põhjustab soojuse eraldumist lahustumisel ning mõnel juhul  ka värvuse muutust.  Vee molekulid on aine osakestega mõnel juhul nii tugevasti seotud, et aine kristalliseerumisel lahusest jääb vesi kristallide koostisse, moodustades kristallhüdraate.  Lahuste kontsentratsioon  Lahustunud aine hulka kindlas lahuse või lahusti koguses (reeglipäraselt mahus) nimetatakse  lahuse kontsentratsiooniks. 


Molaarne kontsentratsioon (CM) Molaarne kontsentratsioon näitab lahustunud aine moolide arvu ühes kuupdetsimeetris (ühes  liitris) lahuses  CM= n aine [ mol ] V lahus [ dm 3 ] , mol
dm 3 naine= m aine [ g ] M aine [ g / mol] , mol Lahustunud aine massi saab leida  m aine=V lahus × C M × M aine Kasutatud mõõteseadmed, töövahendid ja kemikaalid. Tolueen, etanool, destilleeritud vesi, Tahked ained: kristallhüdraat CoCl2·6H2O, jood, NaCl,  NH4NO3, Na2SO3 ja kaaliumkromaat K2CrO4 või kaaliumheksatsüanoferraat(III)  K3[Fe(CN)6] . Katseklaasid, gradueeritud katseklaas (20mL), mõõtsilindrid (10mL, 25mL,  100 mL), mõõtkolb (50 mL), keeduklaasid (50 mL), klaaspulk, spaatel, tehnilised kaalud ja  lehter.  Katse tulemused Katse 1.  Kolme kuiva katseklaasi panna mõni joodi kristallike. Ühte katseklaasi lisada 1mL tolueeni ja teise katseklaasi lisada  1mL destilleeritud vett. Kolmas katseklaas panna vesivanni, et  vaadelda joodi värvust gaasilises olekus.   Millised on saadud lahuste värvused?  Esimene katseklaas – tumepunane värvus Teine katseklaas – kollane värvus  Milline on joodi värvus gaasilises olekus?  Kolmas katseklaas – roosa värviline gaas


 Selgitada katse tulemusi.  Erinevate lahustite lisamisel ja soojendamisel toimub solventide teke, mis põhjustab  värvuse muutust.  Katse 2.  Kuiva katseklaasi panna mõned CoCl2·6H2O kristallid. Lahustada need  ̴1 mL etanoolis.   Milline on lahuse värvus? Sinine värvus Saadud lahusele lisada mõni milliliiter destilleeritud vett.   Milliseks muutub lahuse värvus?  Hele roosa värvus  Selgitada katse tulemusi.  Erinevate lahustite lisamisel toimub solvaatide teke, mis põhjustab värvuse muutust. Ruumala muutus lahustumisel  Katse 3.  Gradueeritud katseklaasi (20 mL) valada 10 mL vett ja lisada 10 mL etanooli. Loksutada.  Pärast lahuse jahtumist määrata selle ruumala. Katseklaasi jahutamiseks hoida seda külma  kraanivee all.   Selgitada toimunud nähtust.  Vee ja etanooli segamisel eraldub soojus. Saadud lahuse ruumala on väiksem, kui  peab olema 10 ml vee ja 10 ml etanooli segamisel. See nähtus nimetatakse  kontraktsiooniks.  Kas Vlahus = Vvesi +Vetanool ?  Ei ole, Vlahus = 18,0 ml, mis on vähem kui Vvesi +Vetanool = 20 ml.  Katse lõpetamisel valada tehtud lahus selle hoidmiseks ettenähtud pudelisse.  Katse 4. 


Tehnilistel kaaludel kaaluda 20 g NaCl. Teades, et NaCl tihedus ρ = 2,16 g/cm3, arvutada  selle ruumala. Mõõtsilindrisse (100 mL) valada 90 mL destilleeritud vett. Fikseerida vee  nivoo asend ja temperatuur silindris. Puistata sool silindrisse nii, et see ei satuks seintele, ning segada klaaspulgaga soola täieliku lahustumiseni.   Kui lahus omandab esialgse temperatuuri, fikseerida vedeliku ruumala.     Esialgne temperatuur t0 = 19 оC  Vedeliku ruumala Vlahus = 90 cm3  Kas Vlahus = Vvesi +Vsool ?  V sool = 20 g 2,16 g cm 3 = 9 , 26 cm 3 Ei, Vlahus on väiksem, kui Vvesi + Vsool = 95 ml  Selgitada toimunud nähtust.  Lahuse valmistames muutus temperatuur 1o võrra allapoole. Saadus lahuse ruumala  on väiksem, kui vee ruumala ja NaCl ruumala summa. Seda nähtust nimetatakse  kontraktsiooniks. Soojusefekt aine lahustumisel  Katse 5  Kahte katseklaasi valada ̴ 5 mL destilleeritud vett ja mõõta selle temperatuur. Ühte  katseklaasi lisada 3 g ammooniumnitraati (NH4NO3) ja teise niisama palju naatriumsulfitit  (Na2SO3). Ainete kogused kaaluda tehnilistel kaaludel.   Jälgida aine lahustumisel toimuvat muutust ja märkida algtemperatuur ning suurim  erinevus algtemperatuurist.  Vee algtemperatuur to= 19 oC NH4NO3 lahuse väiksem temperatuur t1 = 4 oC, erinevus 15 oC Na2SO3 lahuse suurim temperatuur t2 = 28 oC, erinevus 9 oC  Katsest teha järeldus.  Esimene reaktsioon (NH4NO3 + H2O) on endotermiline, selle käigus neeldub soojust. 


Teine reaktsioon (Na2SO3 + H2O) on eksetemiline, selle käigus energia eraldub.  Mõlemas reaktsioonis esineb soojesefekt.  Lahuse valmistamine  Katse 6  Valmistada 50 mL mõõtkolbi 0,20 vasksulfaadi CuSO4 lahust.  Kõigepealt arvutada lahuse valmistamiseks vajaliku tahke aine mass, lähtudes molaarsuse  definitsioonist ja kasutades valemit 3.3. Protokolli kirjutada reaktiivi purgilt aine nimetus,  puhtus ja tootja. Arvutus näidata õppejõule.  CuSO4 vaskusulfaat Tootja: UniChem Ltd. Puhtus: mitte vähem kui 98% m aine=V lahus × C M × M aineM(CuSO4  5H2O) = 249,55 g/ml Cm = 0,3 mol/dm3 Vlahus = 50 ml = 50cm3 =0,05 dm3 m aine=0,05 dm 3 ×0,3 mol dm 3 × 24 9,55 g mol = 3, 74 g Lahuse valmistamiseks kaaluda puhas kuiv 50 mL keeduklaas tehnilistel kaaludel, seejärel  võtta spaatliga reaktiivi sinna samasse keeduklaasi niipalju, et saadakse täpselt vajaminev  kogus. Tahke reaktiiv lahustada väheses hulgas destilleeritud vees sealsamas keeduklaasis ja  lahustumise kiirendamiseks segada klaaspulgaga. Järgnevalt viiakse saadud lahus  kvantitatiivselt üle 50 mL mõõtkolbi, asetades mõõtkolvile lehtri ja seejärel valades mööda  klaaspulka lahust kolbi. Keeduklaasi loputada 3 kuni 5 korda väikeste koguste destilleeritud  veega (üldjuhul kuni pesuvesi on muutunud värvituks). Kõik loputusvee kogused kanda  samuti samasse mõõtkolbi. Destilleeritud veega loputada ka klaaspulk ja viimasena lehter.  Kolb täita kriipsuni destilleeritud veega ja segada. Kolvile kirjutada klaasipliiatsiga aine  valem, kontsentratsioon ning valmistamise kuupäev. Kolb lahusega näidata õppejõule. 


Töö lõpetamisel valada tehtud lahus selle hoidmiseks ettenähtud pudelisse. Kokkuvõtte Labaratoorse töö käigus olid uuritud erinevate lahuste omadused ja vaadeldud nähtuste  põhjused. Olid valmistatud lahused erinevatest tahketest ainetest.