Lahuste valmistamine, kontsentratsiooni määramine (4)

Eksperimentaalne töö 1
NaCl sisalduse määramine liiva ja soola segus
Töö ülesanne ja eesmärk
Töö eesmärgiks oli lahuste valmistamine tahketest ainetest, konsentratsiooni määramine tiheduse kaudu, ainete eraldamine segust , kasutades nende erinevat lahustuvust.
Sissejuhatus
Lahus- kahest või enamast komponendist (lahustunud ained), lahusti) koosnev homogeenne süsteem.
Tõelised lahused - lahused, milles on lahustunud aine jaotunud molekulideks, aatomiteks või ioonideks. Sellised lahused on termodünaamilised püsivad süsteemid.
Kolloidlahused - erinevalt tõelistest lahustest on need 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 agregaalolekut (vesilahuste korral alati vesi).
Lahustuvus - aine omadus lahustab mingis lahustis - puhta aine mass, mis lahustub antud temperatuuril 100 grammis lahustis.
Küllastumata lahus- lahus, milles ainet antud temperatuuril ja rõhul veel lahustub.
Küllastunud lahus- lahus, mis sisaldab antud temperatuuril ja rõdul maksimaalse koguse lahustunud ainet ( tasakaaluolek ).
Üleküllastunud lahus- aeglasel jahtumisel saadud ebapüsiv süsteem, mis sisaldab lahustunud ainet üle lahustuvusega määratud koguse. Vähesel mõjutamisel ( loksutamine, tahke aine kristallikese lisamine) liigne ainehulk eraldub.
Väljasadenemine- lahustunud aine eraldumine lahusest
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
  

Kasutatud mõõteseadmed, töövahendid ja kemikaalid:
Töövahendid: kaalud, kuiv keeduklaas , klaaspulk , lehter, kooniline kolb, mõõtesilinder (250ml), areomeeter , filterpaber.
Kasutatud ained: Naatriumkloriid segus liivaga (liivasegu3).
Kasutatud uurimis - ja analüüsmeetodid ning metoodikat:
Kaalusin kuiva keeduklaasi 7,53g liiva ja soolasegu ( nr3). Lahustasin NaCl klaaspulgaga segades 50ml destileerutud veega. Kuna NaCl lahustuvus temperatuurist praegu ei olene, siis pole lahustuvuse tõstmiseks lahust vaja soojendada. Seejärel 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 veits kaldu ja 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 veega (20ml), samas jälgisin, et keeduklaasi seinad saaksid puhtaks. Ka pesuvee filtrisin läbi sama filtri keeduklaasi.
NaCl täielikuks väljapesemiseks filtri pooridest täitsin filtri destilleeritud veega ja lasin ta lõpuks tühjaks tilkuda.
Nüüd 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.
Katseandmed :
Mõõdetud tihedus ρ = 1,017 g/ml
Sellest väiksem tihedus tabelis ρ1 = 1,0161 g/ml
Sellest suurem tihedus tabelis ρ2 = 1,0197 g/ml
Otsitav massiprotsent C%= (otsitav)
Massiprotsent, mis vastab ρ1 C%1= 2,5%
Massiprotsent, mis vastab ρ2 C%2=3%
Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs:

• Arvutan NaCl massi:
  

• Arvutan NaCl protsendilise sisalduse liiva ja soola segus.
  

• Arvutan NaCl sisalduse lahuses järgmisteskonsentratsiooni väljendusviisidena:
  

1.) Molaarsus
2.)Molaalsus
m= 1,017g/cm3*250cm3=254,25g
vee mass= 254,25g-6,67g=247,58g=0,24758kg
3.) Moolimurd
M(H2O)=18g/mol
4.) Normaalsus
Kokkuvõte ja järeldused
Tegelik NaCl sisalduse protsent liiva ja soola segus on 90%. (SeguC).
Katsetulemusel sain NaCl sisalduseks 88,58%. Viga 90%-88,58%=1,42%
Eksperimentaalselt saadud NaCl sisaldus soola ja liiva segus erineb väga vähe tegelikust sisaldusest. Seetõttu võib lugeda katse õnnestunuks.
Eksperimentaalne töö 2
Soolhappelahuse valmistamine ja konsentratsiooni määramine
Töö ülesanne ja eesmärk:
Lahuse valmistamine konsentreeritud happe lahusest, lahuste lahjendamine, konsentratsiooni määramine tiitrimisega.
Sissejuhatus:
Tiitrimine on protseduur , kus reaktsiooniks kulunud ühe aine täpse kontsentratsiooniga lahuse koguse järgi leitakse teise aine lahuse kontsentratsioon.
HCl+ NaOH →NaCl+H2O
Tiitrimisel lisame lahusele indikaatorit. Kui NaOH lisamisel lahus muudab värvust, siis on saavutatud stöhhiomeetriline punkt, mil kogu soolhape on ära reageerinud , määrame ühetilga täpsusega.
Kasutatavad valemid:
Kasutatud mõõteseadmed, töövahendid ja kemikaalid:
Töövahendid: Koonilised kolvid (250ml), mõõtesilidrid (10ml, 100ml ), mõõtekolb(100ml), bürett, pipetid (10ml, 20ml), klaaspulk.
Kasutatud ained: Konsentreeritud HCl lahus ( tõmbe all), täpse konsentratsiooniga NaOH lahus, indikaator fenoolftaleiin (ff).
Kasutatud uurimis- ja analüüsmeetodid ning metoodikat:
Kõige pealt arvutasin, kui palju on vaja võtta konsentreeritud soolhapet ja vett, et valmistada 100ml etteantud protsendilisusega ( 1,7%) HCl lahust. Soolhappe tiheduse sõltuvuse lahuse protsendilisusest vaatasin tabelist. Arvutades kasutasin vajadusel lineaarset interpoleerimist.
Teada on, et:
Valmistatava lahuse protsent on 1,7%
Konsentreeritud soolhappe tihedus on 1,179g/cm3
Kontsentreeritud soolhappe massiprotsent on 36,0 %
Valmistatava lahuse tihedus on1,0068g/cm3
Lahuse ruumala 100ml

HCl mass lahuses
mHCl =100ml*1,0068g/cm3*0,017%=1,711g

Konsentreeritud happe maht

Vee maht
100ml-4,03ml=95,97ml

Valmistatava lahuse molaarsus
M(HCl)= 36,5g/mol


Katseandmed:
Valmistatava lahuse massiprotsent C1%=1,7%
Valmistatava lahuse molaarsus CM=0,469 mol/l
Konts. Soolhappe tihedus ρ1=1,179g/cm3
Konts. Soolhappe massiprotsent C2%=36,0%
Vaja on võtta konts. Hapet 4,03ml
Vaja on võtta vett 95,97ml
Katse:
Kui arvutused olid tehtud läksin katse juurde. Mõõtsin mõõtesilidriga 250 ml koonilisse kolbi 95,9ml vett ja lisasin tõmbe all väikese mõõtesilindriga 4,03 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. Töötrimist kordasin viis korda, kuni saavutasin kolm ligilähedast tulemust NaOH mahtude erinevusega 0,1...0,15 ml.
Triitimisel kulunud NaOH mahud:
Katse1 7,5ml
Katse2 7,3ml
Katse3 7,45ml
Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs:

• Konsentratsiooni määramine triitimisega
  

V(HCl)=10ml
V(NaOH)=7,42ml
CM(NaOH)=0,1053 mol/l
HCl+NaOH→NaCl+H2O

• Tegelik vastus
  

Kokkuvõte või järeldused
Katse tulemused ei erine arvutatud tulmustes väga palju ja võib öelda, et katse õnnestus.
12