Sissejuhatus 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
Arvutada mõõtmistulemuste järgi lahuses oleva NaCl mass ning NaCl protsendiline sisaldus 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
(sellest suurem tihedus tabelis) = 1,0126 g/ 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
Lisan kolbi 3-4 tilka fenoolftaleiini. Valan NaOH püretti täis kuni 0-jooneni. Hakkan vaikselt lisama NaOH-d kolbi nii kaua kuni segu muutub ühe tilga leelise lisamisel punaseks, sel juhul on hape neutraliseeritud. Loen büretilt palju leelist lisasin. Puhastan kolvi destileeritud veega. Kordan kastset nii kaua kuni tiitrimiseks kulunud NaOH lahuse vahe ei ületa 0,1 cm3 ( vähemalt 3 korda). Saadud tulemusest võtan aritmeetilise keskmise ja arvutan välja happe molaarsuse. B) Kontroll-lahuse kontsendratsioon on leelis (NaOH). Pipeti loputan läbi leelise lahusega ja täidan pipeti 10 cm3 kontroll-lahusega ja tühjendan selle puhtasse kolbi. Lisan kolbi metüülpunast mis muudab lahuse kollaseks. Täidan HCl-le mõeldud püreti HCl-iga 0-jooneni. Hakkan vaikselt püretist lisama HCl-i kolvis olevasse lahusesse. Lisan hapet nii kaua kuni kollane lahus muutub ühe tilga lisamisel punaseks. Kordan katset kolm korda. Saadud tulemusest leian artmeetilise keskmise
NaCl=¿ = =3,78375 g 100 100 m¿ Leian NaCl protsendilise sisalduse liiva ja soola segus 3,78375 g∗100 %= =63,0625 6g Liivasoolasegu B tegelik protsendiline sisaldus oli 70% 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
C%(otsitav massiprotsent)=1,2916% (massiprotsent, mis vastab väiksemale tihedusele)=1,00% (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%
Teine katseklaas (dest.vesi + Na2SO3) Temperatuur tõuses Max t°=28°C Sellel katsel tegemist on eksotermilise reaktsiooniga. Reakstiooni käigus energia eraldub ja sellepärast temperatuur katseklassis tõuses. Katse 6. Valmistada 50 mL mõõtkolbi 0,20 M kaaliumkromaadi K2CrO4 või kaaliumheksatsüanoferraadi K3[Fe(CN)6] lahust (õppejõu valikul). 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. 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
· 2 mõõdetud tihedusest suurem tihedus tabelis. · C otsitav massiprotsent. C = C1 + (C2 - C1)( - 1) / ( 2 - 1)= = 1,00% + (1,50% - 1,00%) / (1,0050 g/cm3 - 1,0054 g/cm3) * (1,006 g/cm3 - 1,0054 g/cm3) = 0,999925% 5. Arvutan NaCl'i massiprotsendi soola ja liiva segus. CNaCl = mNaCl / msegu = (1,006 g/cm3 * 250 cm3 * (0,999925% /100%)) / 5,01 g 50,1% 6. Liiva ja keedusoola segu molaalsus, molaarsus, moolimurd, normaalsus ja tihedus. Molaarsuse arvutamise lihtsustamiseks viin andmed üle 1L ekvivalendile. mNaCl = Vlahus * lahus * C% / 100% = 1 ,006g/cm3 * 250 cm3 * (0,999925% / 100%)= 2,51 g mNaCl = 2,51 * 4 = 10,04 g Vlahus = 0,250cm3 * 4 = 1 dm3 Cm molaalsus: Cm = naine /mlahusti = (10,04 g / 58,5 g/mol) / 1 kg 0,172 mol/kg CM molaarsus: CM = naine / Vlahus = (10,04 g / 58,5 g/mol) / 0,25 l 0,69 M naine = maine /Maine = 10,04 g / 58,5 g/mol 0,172 mol
𝑚(𝑁𝑎𝐶𝑙) 6,674 𝑔 𝑃𝑁𝑎𝐶𝑙 = ∗ 100% = ∗ 100% = 94,9% 𝑚(𝑠𝑒𝑔𝑢) 7,03 𝑔 Arvutan veaprotsendi: |90 − 94,9| ∆% = ∗ 100% = 5,4% 90 2 Lahuse molaarsuse: 𝑔 𝑚 6,674 𝑔 𝑀(𝑁𝑎𝐶𝑙) = 23 + 35,5 = 58,5 𝑛= = = 0,11 𝑚𝑜𝑙 𝑚𝑜𝑙 𝑀 58,5 𝑔/𝑚𝑜𝑙 𝑛 0,11 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑀 = = = 0,44 𝑚𝑜𝑙/𝑙 𝑉 0,25 𝑙
Soolhappe tiheduse sõltuvus lahuse protsendilisusest on toodud tabelis õppejõu poolt antud tabelis. 4. Lähtanmed Valmistava lahuse massiprotsent = 2,2% Valmistava lahuse molaarsus Kontsentreeritud soolhappe(HCl) tihedus Kontsentreeritud soolhappe massiprotsent = 36,0% Vaja on võtta kontsentreeritud hapet = 5,23 ml Vaja võtta vett = 94,9 ml 5. Katseandmete töötlus ja analüüs Leian molaarsuse: M(HCl) = 26,45 g/mol m(HCl) = 2,22 g Määran HCl kontsentratsiooni tiitrimise abil. Märgin 5 katse alusel NaOH tulemuse büretis: a) 13,3 ml 6 b) 13,7 ml c) 13,5 ml d) 13,35 ml e) 13,3 ml Võtan kokkulangevate kontsentratsoonide keskmise 13,3ml Korrutan selle arvu 5-ga, sest tegime 5x lahuse. Leian suhtelise vea, teades, et õige vastus on 0,61mol/. 6. Järeldus
(sellest suurem tihedus tabelis)=1,0126 g/ 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
juurde (mitte enam suhtes 100:5-le), kuigi tegelt ei tohiks minu arust see lahuse külmumist mõjutada). Samuti oli lahuse temperatuur vahepeal alla -6 oC ja siis temperatuur jälle tõusis ning pool tundi peale katse alustamist otsustad lahus ka lõpuks jäätuda, seda temperatuuril -4oC. Tegelik külmumistemperatuur olekspidanud umbes -2,5oC olema. Töö nr 9: Lahuste molaarne konsentratsioon ja selle määramine Katse 1: Naatriumhüdroksiidi lahuse molaarsuse määramine Reaktiivid: NaOH, metüülpunane, HCl Töö eesmärk : Katseliselt ning arvutuslikult leida kasutatud NaOH molaarne konsentratsioon Töö käik: Tahkest NaOH-st kaaluda 100 cm3 katseklaasi nii palju ainet, kui palju vajatakse 0,25 dm3 0,1 M lahuse valmistamiseks. NaOH kaalutis lahustada ca 50 cm 3 destilleeritu vees jajahtunult kallata saadud lahus 0,25 dm3 mahuga möötekolbi. Lahus lahjendada mõõtjooneni, sulgeda korgiga ning loksutada lahus hoolikalt läbi
sõltuvuse kohta lisatud mõõtelahuse mahust. Graafikule kantud punktid ühendatakse sirgetega, mille lõikepunkt annab mõõtelahuse koguse ekvivalentpunktis. Graafiku töötlemisel kasutada hästi täpse ja tiheda jaotusega telgesid, abijooni (vt. lisatud joonist) ja määrata lõikepunktid täpsusega 0,05...0,1 mL. Selleks teha graafik piisavalt suures mõõtkavas. Ekvivalentpunktile vastava mõõtelahuse ruumala ja tema molaarsuse (normaalsuse) alusel arvutatakse tiitritavas lahuses olev happe hulk millimoolides või milligrammekvivalentides (üheprootoniliste hapete puhul numbriliselt samad). Tabel 1. Tugeva happe lahus Kasutatud mõõtelahus 0,1150 M NaOH Lisatud mõõtelahus Mõõdetud erijuhtivus ml , S/m 0 475 0,5 432 1 392 1,5 351 2 310
Katseandmete põhjal joonestatakse mõnes tabelarvutusprogrammis graafik erijuhtivuse sõltuvuse kohta lisatud mõõtelahuse mahust. Graafikule kantud punktid ühendatakse sirgetega, mille lõikepunkt annab mõõtelahuse koguse ekvivalentpunktis. Graafiku töötlemisel kasutada hästi täpse ja tiheda jaotusega telgesid, abijooni ja määrata lõikepunktid täpsusega 0,05...0,1 mL. Selleks teha graafik piisavalt suures mõõtkavas. Ekvivalentpunktile vastava mõõtelahuse ruumala ja tema molaarsuse (normaalsuse) alusel arvutatakse tiitritavas lahuses olev happe hulk millimoolides või milligrammekvivalentides (üheprootoniliste hapete puhul numbriliselt samad). Teoreetiline põhjendus, valemid. Konduktomeetrilisel tiitrimisel määratakse ekvivalentpunkt elektrijuhtivuse muutuse järgi, mis on tingitud ühtede ioonide asendumisest teistega. Soolhappe tiitrimisel naatriumhüdroksiidiga asendatakse hüdroksooniumioonid (0H3O+ = 349,8 S cm2 mol1) vähem
Massiprotsent, mis vastab tihedusele ρ1 C%1=1,00% 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
tasakaalu olukorras mõõdetud produktide ja lähteainete aktiivsuste kaudu: aCH 3COOC2 H 5 a H 2O CCH 3COOC2 H 5 CH 3COOC2 H 5 C H 2O H 2O Ka = = a CH 3COOH aC2 H 2OH CCH 3COOH CH 3COOH CC2 H 5OH C2 H 5OH kus ai komponendi aktiivsus lahuses Ci komponendi tasakaalne molaarne kontsentratsioon, mol/L i komponendi aktiivsustegur lahuses molaarsuse järgi 1 Aktiivsustegureid on võimalik määrata aururõhu mõõtmise teel ja elektrokeemiliste meetoditega. Kui puuduvad andmed komponentide aktiivsustegurite kohta, on sobiv kasutada näilist tasakaalukonstanti K'C, mis avaldatakse molaarsete kontsentratsioonide Ci kaudu: CCH 3COOC2 H5 C H 2O K C = CCH 3COOH CC2H5OH Termodünaamiline ja näiline tasakaalukonstant on omavahel seotud järgmiselt: CH 3COOC2 H 5 H 2O
tasakaalu olukorras mõõdetud produktide ja lähteainete aktiivsuste kaudu: aCH 3COOC2 H 5 a H 2O CCH 3COOC2 H 5 CH 3COOC2 H 5 C H 2O H 2O Ka = = aCH 3COOH a C2 H 2OH CCH 3COOH CH 3COOH CC2 H 5OH C2 H 5OH kus ai komponendi aktiivsus lahuses Ci komponendi tasakaalne molaarne kontsentratsioon, mol/L i komponendi aktiivsustegur lahuses molaarsuse järgi 1 Aktiivsustegureid on võimalik määrata aururõhu mõõtmise teel ja elektrokeemiliste meetoditega. Kui puuduvad andmed komponentide aktiivsustegurite kohta, on sobiv kasutada näilist tasakaalukonstanti K'C, mis avaldatakse molaarsete kontsentratsioonide Ci kaudu: CCH 3COOC2 H5 C H 2O K C = CCH3COOH CC2 H5OH Termodünaamiline ja näiline tasakaalukonstant on omavahel seotud järgmiselt: CH 3COOC2 H5 H 2O
CM HCl = 1 = = 3 3 0,349392 M = = 0,116464 M 3 Korrutades saadud tulemuse viiega, saan tõmbe all valmistatud soolhappe lahuse molaarse kontsentratsiooni. CM HCl = 0,116464 M 5 = 0, 58232 M Järgnevate arvutustega leian tõmbe all valmistatud soolhappe lause teoreetilise molaarsuse. Tean varasemast, et soolhappe mass mHCl = 1, 915 g M HCl = 1 + 35, 5 = 36,5 g / mol mHCl 1,915 g nHCl = = = 0, 0525 mol M HCl 36,5 g / mol nHCl 0, 0525 mol CM HCl = = = 0,525 M VHCl lahus 0,1 dm3 Arvutan katse suhtelise vea. | arvutatud - teoreetiline | 100%
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
aCH COOC H a H O CCH COOC H CH COOC H C H O H O Ka = 3 2 5 = 2 3 2 5 3 2 5 2 2 a CH COOH aC H OH CCH COOH CH COOH CC H OH C H OH 3 2 2 3 3 2 5 2 5 kus ai komponendi aktiivsus lahuses Ci komponendi tasakaalne molaarne kontsentratsioon, mol/L i komponendi aktiivsustegur lahuses molaarsuse järgi1 Aktiivsustegureid on võimalik määrata aururõhu mõõtmise teel ja elektrokeemiliste meetoditega. Kui puuduvad andmed komponentide aktiivsustegurite kohta, on sobiv kasutada näilist tasakaalukonstanti K'C, mis avaldatakse molaarsete kontsentratsioonide Ci kaudu: CCH 3COOC2 H5 C H 2O K C = CCH 3COOH CC2 H5OH Termodünaamiline ja näiline tasakaalukonstant on omavahel seotud järgmiselt: CH 3COOC2H 5 H 2O K a = K C
Saadi lahus tihedusega = 1,063 g/cm 3 . Arvutage KCl massiprotsent, molaarsus, molaalsus ja moolimurd selles lahuses. Lahendus a) KCl massiprotsendi P arvutame seosest m(lah. aine) m(lah. aine) P= 100% = 100% . m(lahus) m(lah. aine) + m(lahusti) 7,46 g P= 100% = 10,0% (7,46 + 67,14) g b) Molaarsuse arvutame seosest n(lah. aine) (mol) c= . V(lahus) (dm 3 ) Leiame KCl moolide arvu (n) ja lahuse ruumala (V): M(KCl) = 74,6 g/mol , m (g) 7,46 g n= . n(KCl) = = 0,100 mol M (g/mol) 74,6 g/mol m(lahus) (g) V(lahus) = ; (lahus)(g/cm 3 )
(tihedus 1 g/ml) (segunemisel vesilahuste ruumalad ei vähene) Lahendus: Teisendame kõik kontsentratsioonid molaarseteks. 21.6 massi% Na2CO3 lahus sisaldab 21.6g Na2CO3 100g lahuses, võttes arvesse tiheduse, saame, et 21.6 g Na2CO3 sisaldub 100/1.019=98.1 ml lahuses. Na2CO3 molaarmass on 105.99g/mol Arvutame Na2CO3 moolide arvu: 21.6/105.99 = 0.204 mol Na2CO3 0.204 mol Na2CO3 on 98.1ml lahuses, seega avaldame molaarsuse MNa2CO3= 0.204×1000/98.1= 2.08 M 21.6massi% Na2CO3 lahus on 2.08 molaarne Nüüd tuleb lahendada lahjendamise ülesanne. Te tunnete lahjendamise üldkasutatavat valemit (tuletatud selle põhjal, et moolide arv mõlemal pool võrrandit peab olema sama) MxVx = MyVy Meie ülesandes koosneb üks võrrandipool veel omakorda 2 lahuse summast, seega MaVa+ MbVb = MyVy
Protsent – lahustunud aine mass sajas massiosas lahuses C%=(lahustunud aine mass/lahuse mass)*100% Molaarsus – lahustunud aine moolide arv ühes kuupdetsimeetris lahuses C M=naine/Vlahus Molaalsus – lahustunud aine moolide arv 1 kg-s lahustis Cm=naine/mlahusti Moolimurd – lahustunud aine moolide arvu suhe lahusti ja kõikide lahustunud ainete moolide arvu summasse. Cx=naine/(naine+nlahusti) Normaalsus – lahustunud aine grammekvivalentide arvu ühes liitris lahuses. Lahuse normaalsuse molaarsuse c kaudu: N = z•c = z•n/V = n/V•feq, kus c – molaarne kontsentratsioon (mol/l); n – ainehulk (mol, see on aine massi ja molaarmassi suhe); V – lahuse ruumala (l); z –aine ekvivalent; feq –ekvivalentsusfaktor (feq= 1/z) 62. Kolloidlahused. - lahused, kus lahustunud aine osakesed on palju suuremad (d osake ~2-200 nm). Need osakesed on tekkinud paljude molekulide või aatomite liitumisel ja nad on suhteliselt ebapüsivad. 63. Gaaside lahustuvus vedelikes (Henry-Daltoni seadus).
annaabi.ee 
