Uuritav molaarmass arvutatakse sellest võrrandist arvestades, et lahuse molaalne kontsentratsioon g × 1000 Cm = M ×G (11) kus g lahustunud aine mass, g M lahustunud aine molaarmass, g/mol G võetud lahusti mass, g Kui katseks võeti valmislahus ja teada on selle protsentkontsentratsioon (C%), siis saab molaalsuse avaldada protsentkontsentratsiooni ja molaarmassi kaudu. Katseliselt leitud Tk alusel1 saab uuritava lahuse molaalsuse Cm Tk Cm = Kk (12) Teisest küljest on teada lahusti ja lahustunud aine massid või uuritava lahuse kontsentratsioon massiprotsentides. Viies need massid molaalsuse avaldisse või avaldades molaalsuse protsentkontsentratsiooni kaudu, saab leida
Materjaliteaduse instituut TTÜ Füüsikalise keemia õppetool Töö 19 Töö pealkiri KONTSENTRATSIOONIELEMENDI UURIMINE nr (FK) Üliõpilane MIHKEL HEINMAA Õpperühm YAGB41 Töö teostatud 04/04/2011 Arvestatud TÖÖ ÜLESANNE Töös valmistatakse kontsentratsioonielement, mille üks elektrood on asetatud vähelahustuva soola (AgCl, AgBr, AgI jt.) küllastatud lahusesse. Mõõdetakse elemendi elektromotoorjõud ja selle põhjal arvutatakse vähelahustuva soola lahustuvuskorrutis. Näiteks AgCl lahustuvuskorrutise määramiseks valmistatakse element Ag /AgCl / KCl // KNO3 // AgNO3 / Ag. küllast a1 aCl- a2 mille elektromotoorjõud kus + a2 on Ag -ioonide aktiivsus positiivse elektroodi juures, - aCl- Cl -iooni...
C% (otsitav massiprotsent) = 1,5% (massiprotsent, mis vastab väiksemale tihedusele) = 1,00% (massiprotsent, mis vastab suuremale tihedusele) = 2,00% Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs: a. Leian NaCl massi lahuses Leian NaCl protsendilise sisalduse liiva ja soola segus %= Liivasoolasegu B tegelik protsendiline sisaldus oli 70% Katse suhteline viga: %== 1,45% b. Leian NaCl sisalduse lahuses molaarsuse kaudu: c. Leian NaCl sisalduse lahuses molaalsuse kaudu d. Leian NaCl sisalduse lahuses moolimurru kaudu e. Leian NaCl sisalduse lahuses normaalse kontsentratsiooni kaudu Kokkuvõte ja järeldused Lahustunud aine kogust lahuses saab määrata mitmel erineval viisil, sõltuvalt sellest, mis on kõige mugavam või mida edaspidises töös vaja läheb. Punktis a saadud katsetulemuse väike erinevus tegelikust protsendilisest sisaldusest võis olla tingitud ligikaudsetest arvudest ja ebatäpsetest mõõtmistulemustest.
Massiprotsendi leidmine C 2 −C 1 C = C%1 + · (ρ – ρ1) ρ2−ρ1 NaCl massi leidmine lahuses C mNaCl =ρlahus ∙V lahus ∙ 100 Katse suhtelise vea leidmine, arvestades, et õige tulemus on 70% |C −70 | ES = ∙ 100 70 Lahuse molaarsuse leidmine naine C M= V lahus Lahuse molaalsuse leidmine naine Cm = mlahusti Moolmurru leidmine lahuses naine C x= naine +nlahusti Normaalsuse leidmine lahuses naine ( ekv ) Cn = V lahus ( dm 3 ) Kasutatud mõõteseadmed, töövahendid ja kemikaalid Kasutatud mõõteseadmed: tehniline kaal, 250 ml mõõtesilinder, areomeeter Kasutatud töövahendid: kuiv keeduklaas, klaaspulk, lehter, kooniline kolb, filterpaber
Katse suhteline viga: |63,0625−70|∗100 ∆%= 70 = 1,45% b. Leian NaCl sisalduse lahuses molaarsuse kaudu: m 3,78375 g naine= = =0,06468 mol M 58,5 g/mol naine 0,06468 mol M NaCl =58,5 g/mol C M = = =0,25872 mol /d m3 V lahus 0,25 dm3 c. Leian NaCl sisalduse lahuses molaalsuse kaudu mlahusti=250 g−3,78372 g=246,22=0,246 kg naine 0,06468 Cm = = =0,263 mol /kg mlahusti 0,246 kg d. Leian NaCl sisalduse lahuses moolimurru kaudu 246,22 g nlahusti = =13,68 mol 18 g /mol naine 0,06468 mol C x= = =0,0047
a± 1 Cd/Cd+2 0,1 0,1 0,206 0,0206 -0,403 -0,4527 2 Cu/Cu+2 0,05 0,079 0,577 0,0456 0,337 0,2974 Aktiivsustegurid, normaalpotentsiaalid ja Ag/AgCl/KCl on pärit käsiraamatust. Keskmise molaalsuse, aktiivsuse ja teoreetilise potentsiaali leidmiseks kasutasin valemeid: JÄRELDUSED Leidsin 3 emj väärtust: Emõõdetud, E´arvutatud ja E´´arvutatud(teoreetiline). Ideaalis peaksid kõik kolm kokku langema ning ka mul satuvad nad üksteisele üsna lähedale. Need arvud on vastavalt: 0,716 , 0,714 ja 0,750 Arvutan katsevea! Võrdlen mõõdetud E teoreetilise E-ga. Sellest võib järeldada, et katse õnnestus.
sellest tingituna on tabelis B elektroodi potentsiaali avaldis mõõdet = Ag/AgCl/KCl ± Emõõdet Pärast mõõtmist arvutatakse teoreetilised suurused, mida võrreldakse katselistega. Potentsiaali ja emj. teoreetilised väärtused arvutatakse Nernsti valemi põhjal, kusjuures normaalpotentsiaalid ja aktiivsustegurid võetakse vastavatest tabelitest. Katseandmed ja arvutused: Element: Zn|ZnSO4||KCl||CuCl2|Cu 0,2 m 0,1m Ioonide keskmise molaalsuse arvutus aktiivsuste arvutamiseks: v+ ja v- on katioonide ja anioonide arv Ioonide üldine valem v=v++v- Ioonide molaarsused m+=mv+ ja m-=mv2 Keskmine ioonne aktiivsus Ioonide aktiivsused ja m m C: Leian Zn ja Cu aktiivsused ja seejärel teoreetilised potentsiaalid elektroodidele Nernsti võrrandi järgi. *Aktiivsustegurid ja standartpotentsiaalid on võetud käsiraamatust. V V B: Leian elektroodidele mõõdetud potentsiaalid (+)mõõdet ja (-)mõõdet
liiva ja soola segus. Katseandmed Segu mass m=6,30 g NaCl lahuse tihedus =1,011 g/cm3 Vlahus=250 ml Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs Leian NaCl protsendilise sisalduse vesilahuses, kasutades lineaarset interpoleerimist Leian NaCl massi lahuses Leian NaCl protsendilise sisalduse liiva ja soola segus Leian katse suhtelise vea, arvestades, et õige tulemus on 70% Arvutan NaCl molaarsuse lahuses M(NaCl)=58,5 g/mol Arvutan NaCl molaalsuse lahuses m(lahusti) = m(lahus) - m(aine) = 252,75 4,49920 = 248,251 g Arvutan NaCl moolimurru lahuses Arvutan NaCl normaalsuse lahuses Arvutan NaCl sisalduse lahuses g/dm3 ja kg/m3 Kokkuvõte Katse eesmärk sai täidetud, leitud massisuhte suhteline viga on 2,0181%, mille põhjuseks võis olla mõningane NaCl kadu filtrimisel. Eksperimentaalne töö 2: Soolhappelahuse valmistamine ja kontsentratsiooni määramine Töö ülesanne ja eesmärk
Lahuse külmumistemperatuuri a) 4,8 K b) 4,79 K langus Tk = T0 T Keskmine külmumistemperatuuri 4,795 K langus Tk Lahustatud aine mass g Lahusti mass G või Lahuse protsentkontsentratsioon 10 % C% ARVUTUSED Katseliselt leitud molaalsus Tk 4,795 K Cm = = 1,86 K * kg / mol = 2,578mol / kg Kk Molaarmassi avaldis molaalsuse kaudu (esitada valemid ja arvutus) C % ×1000 Cm = M × (100 - C %) Siit avaldan M-i: C % ×1000 10 ×1000 M = = = 43,10 g / mol Cm × (100 - C %) 2,578 × (100 - 10 ) Arvutatud molaarmass M = 43,10 g/mol etanooli. GRAAFIKUD JÄRELDUSED Määrasime etanooli molaarmassi krüoskoopilisel meetodil ning lahuse külmumis- temperatuure. Etanooli tegelik molaarmass on 46,07 g/mol. Eksperimentaalselt saadud väärtus
C%(otsitav massiprotsent)=1,77% (massiprotsent, mis vastab väiksemale tihedusele)=1,50% (massiprotsent, mis vastab suuremale tihedusele)=2,00% Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs a. Leian NaCl massi lahuses Leian NaCl protsendilise sisalduse liiva ja soola segus %= Liivasoolasegu B tegelik protsendiline sisaldus oli 70% Katse süstemaatiline viga: %==1,45% b. Leian NaCl sisalduse lahuses molaarsuse kaudu: c. Leian NaCl sisalduse lahuses molaalsuse kaudu d. Leian NaCl sisalduse lahuses moolimurru kaudu e. Leian NaCl sisalduse lahuses normaalse kontsentratsiooni kaudu Kokkuvõte ja järeldused Lahustunud aine kogust lahuses saab määrata mitmel erineval viisil, sõltuvalt sellest, mis on kõige mugavam või mida edaspidises töös vaja läheb. Punktis a. Saadud katsetulemuse väike erinevus tegelikust protsendilisest sisaldusest võis olla tingitud ligikaudsetest arvutdest ja ebatäpsetest mõõtmistulemustest.
Massiprotsent, mis vastab tihedusele ρ2 C%2=2,00% Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs C% (NaCl protsendiline sisaldus lahuses): NaCl mass lahuses: 5 NaCl protsendiline sisaldus liiva ja soola segus: Segu B tegelik protsendiline sisaldus oli 70%. Suhteline viga: NaCl sisaldus lahuses molaarsuse kaudu: M(NaCl)=23+35,5=58,5 g/mol NaCl sisaldus lahuses molaalsuse kaudu: 248,47 g= 0,248 kg NaCl sisaldus lahuses moolimurru kaudu: M(H2O)=12+16=18 g/mol NaCl sisaldus lahuses normaalse kontsentratsiooni kaudu: 6 NaCl sisaldus g/dm3 ja kg/dm3 kaudu: =0,0151 kg/dm3 Kokkuvõte või järeldused
sioonid, massid ja ruumalad on antud täpsete arvudena. Seega ülesannete vastuse täpsus on määratud eksperimentaalselt saadud suuruste lahuste tiheduse, molaarmassi vms. täpsusega. Kui molaarmass on võetud kolme tüvenumbriga ja lahuse tihedus on antud ka vähemalt kolme tüvenumbriga, võib ka vastuse esitada kolme tüvenumbriga. KCl molaarsus on 8 0,100 mol c= = 1,42 M . 0,07018 dm 3 c) Molaalsuse arvutame seosest n(lah. aine) (mol) . cm = m(lahusti) (kg) Seega 0,100 mol mol cm = = 1,49 . 0,06714 kg H 2 O kg d) KCl moolimurru X(KCl) arvutame seosest n ( KCl) X(KCl) = . n(KCl) + n(H 2 O) 67,14 g n(H 2 O) = = 3,73 mol 18,0 g/mol
(massiprotsent, mis vastab suuremale tihedusele)=1,50 % Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs Leian C% Leian NaCl massi lahuses Leian NaCl protsendilise sisalduse liiva ja soola segus %= Liivasoolasegu A tegelik protsendiline sisaldus oli 50% Katse süstemaatiline viga: %==3,26% Leian NaCl sisalduse lahuses molaarsuse kaudu: Leian NaCl sisalduse lahuses molaalsuse kaudu Leian NaCl sisalduse lahuses moolimurru kaudu Leian NaCl sisalduse lahuses normaalse kontsentratsiooni kaudu g/ dm³ ja kg/ dm³: Kokkuvõte ja järeldused Töö ülesandeks oli lahuste valmistamine tahketest ainetest, kontsentratsiooni määramine tiheduse kaudu, ainete eraldamine segust. Minu segu oli A, mis oli 50%, vastuse sain 51,36 % . Eksimus 3,26% . See võis tuleneda mitmest asjaolust- silma järgi
annaabi.ee 
