Süsinikdioksiidi molaarmassi määramine (0)

Eksperimentaalne töö 1
Süsinikdioksiidi molaarmassi määramine
Töö ülesanne ja eesmärk: gaaside saamine laboratooriumis, seosed gaasiliste ainete mahu, temperatuuri ja rõhu vahel, gaasiliste ainete molaarmassi leidmine.
Töövahendid: Süsinikdioksiidi balloon , 300 ml korgiga varustatud seisukolb, tehnilised kaalud, 250 ml mõõtesilinder, termomeeter , baromeeter .
Kasutatud ained: CO2, õhk, vesi.
Teooria: Gaasilises olekus aine molekulid täidavad ühtlaselt kogu ruumi. Erinevalt tahketest ainetest ja vedelikest sõltub gaaside maht oluliselt temperatuurist ning rõhust. Kõikide gaaside võrdsed ruumalad sisaldavad ühesugusel temperatuuril ja rõhul võrdse arvu molekule (Avogadro seadus).

Töö käik: Kaalusin tehnilistel kaaludel korgiga varustatud 300 ml kuiva kolvi (mass m1). Kolvi kaelale oli tehtud viltpliiatsiga märge korgi alumise serva kohale. Juhtisin balloonist 7...8 minuti vältel kolbi süsinikdioksiidi. Sulgesin selle kiiresti korgiga ja kaalusin uuesti. Juhtisin kolbi 1...2 minuti vältel täiendavalt süsinikdioksiidi, sulgesin korgiga ning kaalusin veelkord . Kolvi täitmist jätkasin konstantse massi (mass m2) saavutamiseni. Kolvi mahu (seega ka temas sisalduva gaasi mahu) määramiseks täitsin kolvi märgini toatemperatuuril oleva veega ja vee mahu mõõtsin mõõtesilindri abil. Fikseerisin katse sooritamise momendil termomeetri ja baromeetri abil õhutemperatuuri ja õhurõhu laboris.
Katseandmed :
Gaasi molaarruumala tavatingimustel Vm = 22,4 dm3/mol
Normaaltemperatuur To= 273,15 K (0°C)
Normaalrõhk Po= 101325 Pa (1,0 atm; 760 mm Hg)
Õhu keskmine molaarmass 29g/mol
Mass m1 ( kolb , kork , õhk kolvis) m1= 150,26 g
Mass m2 (kolb, kork, CO2 kolvis) m2= 150, 37 g
Kolvi maht(õhu maht, CO2 maht) V= 318 ml = 0,318 dm3
Õhutemperatuur to= 21 oC = 294,15 K
Õhurõhk P = 101600 Pa
Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs:
Arvutasin, milline oleks õhu (CO2) maht kolvis normaaltingimustel (V0). Kasutades gaaside tiheduse valemit ja teades õhu keskmist molaarmassi, leidsin õhu tiheduse normaaltingimustel ning selle kaudu õhu massi kolvis (mõhk)
Gaasi maht kolvis normaaltingimustel :

Vo=
=0,296 dm3

Õhu tihedus normaaltingimustel:
Õhu mass kolvis: mõhk = ρ0õhk ⋅V0
mõhk = 1,295 * 0,296 = 0,38332 g
Kolvi ning korgi mass:
m3= 150,26 – 0,38332 = 149,87668
Süsinikdioksiidi mass :
mco2 = 150,37 – 149,87668 = 0,49332
Leitud süsinikdioksiidi ning õhu massidest mco2 ja mõhk arvutan süsinikdioksiidi suhtelise
tiheduse (D) õhu suhtes ning selle kaudu süsinikdioksiidi molaarmassi Mco2.
Arvutan katse süstemaatilise vea, lähtudes CO2 tegelikust molaarmassist 44,0 g/mol ja katseliselt määratud molaarmassist Mco2.
CO2 suhteline tihedus õhu suhtes:
D =
= 1,2869
Süsinikdioksiidi molaarmass Mco2 :
Arvutan katse süstemaatilise vea, lähtudes CO2 tegelikust molaarmassist (44,0g/mol) ja katseliselt määratud molaarmassist (Mco2):
Δ = Mco2 – 44,0 g/mol = 37,322 – 44,0 = - 6,678 g/mol
ja suhtelise vea
15,17%

Kokkuvõte
Süsihappegaasi molaarmass tuli katseliselt erinev teoreetilisest molaarmassist. See võib olla põhjustatud ebatäpsetest mõõtmistest , liigsetest ümardamistest arvutustel või ka sellest, et CO2 ei olnud piisavalt puhas.