Süsinikdioksiidi molaarmass, metalli mass (0)

 
Sissejuhatus:  
Ideaalgaasis täidavad aine molekulid ühtlaselt kogu ruumi, need on pidevas korrapäratus 
soojusliikumises ja molekulidevahelised kaugused on suured, mistõttu jõud nende vahel on väikesed 
ja jäetakse sageli arvestamata. 
Gaaside maht sõltub oluliselt temperatuurist ning rõhust. Gaasiliste ainete mahtu väljendatakse 
tavaliselt normaaltingimustel:  
temperatuur 273,15 K (0 °C)  
rõhk 101 325 Pa (1,0 atm; 760 mm/Hg)  
Gaaside mahu väljendamiseks on võimalik ka kasutada standardtingimusi: 
temperatuur 273,15 K (0 °C)  
rõhk 100 000 Pa (0,987 atm; 750 mm Hg)  
Avogadro  seaduse kohaselt sisaldavad kõikide gaaside võrdsed ruumalad ühesugusel temperatuuril 
ja rõhul võrdse arvu molekule (väärisgaaside korral aatomeid).  
Kui normaaltingimustel on 1,0 mooli gaasi maht ehk  molaarruumala  V
4
22 dm3

/ mol , siis 
m
standardtingimustel V
7
22 dm3

/ mol  
m
 
Põhilised ideaalgaaside seadused:  
Boyle’i seadus: Konstantsel temperatuuril on kindla koguse gaasi maht (V) pöördvõrdelises 
P
V
sõltuvuses rõhuga (P).  1
2

 
P
V
2
1
Charles'i seadus: Konstantsel rõhul on kindla koguse gaasi maht võrdelises sõltuvuses 
temperatuuriga. Kombineerides saame seose, mida kasutatakse mahu viimiseks ühtedelt tingimustelt 
teistele, sh. ka  normaal - ja standardtingimustele:  
0 
0 
0
P V T 0
V 
, kus V on gaasi maht normaal- või standardtingimustel, P normaal- või 
p0 T
0 
standardtingimustele vastav rõhk, T normaal- ja standardtingimustele vastav temperatuur kelvinites 
(mõlemal juhul 273 K), P ja T rõhk ning temperatuur, mille juures maht V on antud või mõõdetud.  
P V
Ühe mooli  gaasilise  aine korral: 
 R  , R on universaalne  gaasikonstant .  
T
 
n mooli gaasi kohta kehtib seos: 
m
P V  n R T      ehk      P V 
R T      Clapeyroni  võrrand 
M
3
Järgmiste ühikute korral – rõhk P [Pa]; mass m [g]; moolide arv n [mol]; maht V [m ]; temperatuur T 
*K+ on universaalse gaasikonstandi väärtus   R  314
8
J / mol  K                                             
Daltoni  seadus. Keemiliselt inaktiivsete gaaside segu üldrõhk võrdub segu moodustavate gaaside 
osarõhkude  summaga . Osarõhk on rõhk, mida avaldaks gaas , kui teisi  gaase  segus poleks.  
Näiteks sisaldab õhk mahuliselt 21% hapnikku ja 79% lämmastikku. Kui üldrõhk on 1,0 atm, siis 
hapniku osarõhk pO = 0,21 atm ja lämmastiku osarõhk pN = 0,79 atm. Üldrõhu 750 mm Hg korral 
2 
2 
saame aga hapniku osarõhuks pO = 0,21⋅750 = 157,5 mm Hg. Osarõhk sõltub seega nii üldrõhust kui 
2 
gaasi sisaldusest segus. 
Moolimurd on segu ühe komponendi moolide arv jagatud kõikide segus olevate komponentide 
moolide arvu summaga. 
Difusioon . Aineosakeste soojusliikumisest tingitud protsess, mis viib kontsentratsioonide 
ühtlustumisele süsteemis.  
Gaasi suhteline tihedus. Ühe gaasi massi suhe teise gaasi massi samadel tingimustel (V, P, T). Gaasi 
suhteline tihedus on ühikuta suurus ja näitab, mitu korda on antud  gaas  teisest raskem või kergem. 
 
m
M
1
1
D 

 
m
M
2
2
Suhtelist tihedust väljendatakse tavaliselt õhu suhtes (õhu keskmine  molaarmass , arvestades 
lämmastiku ja hapniku massivahekorda õhus on 28,96 ≈ 29,0 g/mol) või vesiniku 
( M
 0
2
g / mol )   
H2
M gaas
D

  
õhk
0
29
Gaasi absoluutne tihedus normaaltingimustel ehk 1  kuupdetsimeetri gaasi mass normaaltingimustel 
M
[g / mol]
0
3
p
gaas

g / dm  
3
3
22 [dm / mol]
 
 
 
1. Süsinikdioksiidi molaarmassi määramine 
Töö ülesanne ja eesmärk:   
Seosed gaasiliste ainete mahu, temperatuuri ja rõhu vahel, gaasiliste ainete molaarmassi leidmine. 
Kasutatud mõõteseadmed: 
250 ml mõõtesilinder, termomeeter,  baromeeter , tehnilised kaalud 
Kasutatud töövahendid:  
300 ml korgiga  varustatud seisukolb, CO2  balloon , 
Kasutatud ained:  
Süsihappegaas (CO₂) 
Kasutatud uurimis - ja analüüsimeetodid ning metoodikad: 
Kaalusin tehnilistel kaaludel korgiga varustatud 300 ml kuiv  kolb  (mass m ). Kolvi kaelale tegin 
1
viltpliiatsiga märge korgi alumise serva kohale. Juhtisin balloonist 7...8 minuti vältel kolbi 
süsinikdioksiidi. Jälgisin, et vooliku ots ulatuks peaaegu kolvi põhjani, aga ei oleks tihedalt vastu 
põhja. Kolvi sulgesin kiiresti korgiga ja kaalusin uuesti. Juhtisin kolbi 1...2 minuti vältel täiendavalt 
süsinikdioksiidi, sulgesin kolvi korgiga ning kaalusin  veelkord . Jätkasin kolvi täitmist konstantse massi 
(mass m ) saavutamiseni. Kolvi mahu (seega ka temas sisalduva gaasi mahu)  määramiseks  täitsin 
2
kolvi märgini toatemperatuuril oleva veega ja vee maht mõõta mõõtesilindri abil. Fikseerisin katse 
sooritamise  momendil  termomeetri ja baromeetri abil  õhutemperatuur ja õhurõhk laboris. 
Katseandmed :  
m₁ = 141,01 g                                                      kuiva kolbi mass 
m₂ = 141,17 g                                                      kolvi mass koos CO2 
V = 321 ml                                                           kolvi maht 
t: = 21: =› 294,15 K                                           laboriruumi temperatuur 
P = 100400 Pa                                                     labori õhurõhk 
Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs:  
0
Arvutada, milline oleks õhu (CO ) maht kolvis normaaltingimustel (V ). Kasutades gaaside tiheduse 
2
valemit ja teades õhu keskmist molaarmassi, leida õhu tihedus normaaltingimustel ning selle kaudu 
õhu mass kolvis (m )  
õhk
3
100400 Pa  321
0
dm 
15
294
K
0
3
V 
 318
0
dm  
101325 Pa 
15
294
K
 
0
3
p
 29
1
g / dm  
õhk
0
0
m
 p
V  
õhk
õhk
m
 p0 V 0  295
1
g / dm3  318
0
dm3 
41
0
g  
õhk
õhk
 
Arvutada kolvi ning korgi mass (m ) vahest  
3
m  m  m

01
141
g 
41
0

6
140
g  
3
1
õhk
ja CO mass (mCO ) vahest  m
 m  m 
17
141
g 
6
140
g 
57
0
g  
2 
2
CO
2
3
2
Leitud süsinikdioksiidi ning õhu massidest mCO ja mõhk arvutada süsinikdioksiidi suhteline tihedus (D) 
2 
õhu suhtes ning selle kaudu süsinikdioksiidi molaarmass MCO   
2 
Arvutada katse süstemaatiline viga, lähtudes CO tegelikust molaarmassist 44,0 g/mol ja katseliselt 
2 
määratud molaarmassist MCO .  
2
mCO
57
0
g
2
D 

 39
1
 
m
41
0
g
õhk
M
 D  M
 39
1

0
29
g / mol 
3
40
g / mol
CO
õhk
2
  M

0
44
g / mol 
3
40
g / mol 
0
44
g / mol   7
3
g / mol  
CO2
 7
3
g / mol 
100
ning suhteline viga 
% 

4
8
 
0
44
g / mol
 
Kokkuvõte või järeldused:  
Katse eesmärgiks oli hinnata kui palju erineb katses mõõdetava süsinikdioksiidi molaarmass 
tegelikust molaarmassist, milleks on 44,0 g/mol. lSüsihappegaasi molaarmass tuli katseliselt 
suhteliselt lähedane tegelikule molaarmassile (erines vaid 4 g/mol võrra), erinevus võis tuleneda CO2 
liiga vähesest kogunemisest kolbi, mille võis põhjustada vooliku vale asend kolvis või arutuskäigus 
ümardamise ebatäpsusest. Kuna arvutuskäigu tulemus oli suhteliselt sarnane päris molaarmassiga, 
saab sellist katseviisi kasutada gaaside molaarmasside arvutamiseks. 
2) Metalli massi määramine reaktsioonis eralduva gaasi mahu järgi 
Töö ülesanne ja eesmärk:   
Mõõta gaasiliste ainete maht, gaaside  segud  ja gaasi osarõhk, arvutused gaasidega 
reaktsioonivõrrandi põhjal. 
Kasutatud mõõteseadmed: 
Seade gaasi mahu mõõtmiseks, väike mõõtesilinder, termomeeter, baromeeter. 
Kasutatud töövahendid:  
filterpaber 
Kasutatud ained:  
10%-ne soolhappelahus, 5,0...10,0 mg metallitükk (Mg või Al). 
Kasutatud uurimis- ja analüüsimeetodid ning metoodikad:   
Katses leitakse magneesiumi või alumiiniumi mass reaktsioonis soolhappega eralduva vesiniku mahu 
põhjal  
Mg + 2HCl →  MgCl  + H  
2 
2 
2Al + 6HCl → 2AlCl + 3H  
3 
2 
Selles katses kogutakse eralduv  vesinik  vee kohale, mistõttu vesinik sisaldab ka veeauru ja vastavalt 
Daltoni seadusele  
Püld = pH + pH   , millest pH = Püld – pH O   
2 
2
2 
2
Püld – gaasisegu rõhk süsteemis (büretis), mis võrdub õhurõhuga mõõtmishetkel  
tuleb vesiniku mahu viimiseks normaaltingimustele viimiseks kasutada järgmist seost: 
( p
 p
) V  T 0
V 0
üld
H O

2
 
p0  T
Katseseadeldis koosneb kahest kummivoolikuga ühendatud büretist mis on täidetud veega. Üks 
bürett on ühendatud katseklaasiga, milles  metall  reageerib  happega .  
 
 
 
Esiteks valmistasin ette katseseadeldise ning  kontrollisin , kas see on hermeetiline. Katse algas 
metallitüki keeramisega filterpaberi sisse. Mõõtsin väikese mõõtesilindriga 5...6 ml 10%-st 
soolhappelahust ja valasin happe läbi lehtri katseklaasi, nii et katseklaasi ülaosa  ei puutunud happega 
kokku. Kinnitasin metallitüki, mis oli filterpaberi sees, katseklaasi külge ning pärast katseklaasi 
sulgemist kukutasin metallitüki lahusesse. Märkisin ülesse büreti näidud, mis pärast vabanenud gaasi 
muutusid. Katse lõpus asetasin büretid samale tasapinnale ning fikseerisin katse aegse 
õhutemperatuuri ja õhurõhu.  
 
 
Katseandmed:  
V  = 13,1 ml                                                       vee nivoo büretil enne reaktsiooni 
V₂ = 6,5 ml                                                          vee nivoo peale reaktsiooni 
t: = 21: =› 294,15 K                                          temperatuur 
P = 100,4 =› 100400 Pa                                    õhurõhk 
V = |V₂ - V₁| = 6,6 ml                                        eraldunud vesiniku maht 
pH₂O = 18,7 mm/Hg =› 2493,13 Pa                  veeauru osarõhk temperatuuril 
 
Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs:  
Leida vesiniku maht normaaltingimustel. 
( p
 p
) V  T 0
V 0
üld
H O

2
 
p0  T
T⁰ = 273,15 K                   temperatuur normaaltingimustel 
P0 = 101325 Pa                rõhk normaaltingimustel 
Püld = gaasisegu rõhk süsteemis = õhurõhk mõõtmishetkel 
3

3
( 100400 Pa 
13
2493
Pa)  6
6 10
dm 
15
273
K
0
3
3
V 
 1
6 10
dm  
101325 Pa 
15
294
K
Leida reaktsioonivõrrandi põhjal magneesiumi moolide arvu. 
Mg  2HCl  MgCl  H  
2
2
V
6
6 
3
10
dm3
n


 29
0
 3
10
mol  n
 
H2
3
Mg
V
4
22
dm / mol
m
m
 M  n 
3
24
g / mol  29
0
10 3
 mol  047
7
10 3
 g  047
7
mg  
Mg
Tegelik mass magneesiumitükil oli: m=6,3 mg  
  047
7
mg  3
6 mg 
75
0
mg  
Suhteline viga on seega: 
75
0

mg
% 

100

9
11
 
3
6
mg
 
Kokkuvõte või järeldused:  
Katse eesmärgiks oli leida magneesiumi tükikese mass katses eralduva vesiniku hulga järgi. 
Magneesiumitüki kaal oli suhteliselt  lähedane teoreetilisele kaalule, järelikult katse õnnestus. Vea 
tekke põhjuseks võib olla silmaga  sooritatud  vaatluste ebatäpsus või ebatäpsused ümardamise 
tulemusena