Paweł Tecmer

ĆWICZENIE NUMER 11

6. Opis wykonania ćwiczenia:

• Wlewam do czystej i suchej erlenmayerki około 100 cm³destylowanej i ważę ją na wadze technicznej ( waga ta waży z dokładnością do 0,01g).

• Zamykam dolny wylot ebuliometru, odłączam chłodnicę od ebuliometru i napełniam go wodą do poziomu na równi z czarną kreską.

• Ważę erlenmayerkę z resztą wody na wadze technicznej.

• Podłączam do sieci elektrycznej autotransformator, czekam na rozpoczęcie wrzenia roztworu.

• Od momentu rozpoczęcia wrzenia odczytuję i notuję temperaturę co 30 sekund( w momencie odczytu uderzam lekko w rurkę termometru bagietką z gumową końcówką, odczytu dokonuje przy pomocy lupy). Pomiary wykonuję do ustalenia się stałej temperatury (przez okres 5 minut).Wyniki umieszczam w tabeli numer 1:

Tabela numer 1

czas[s]	temperatura [K]
		pomiar 1 (woda)	pomiar 2 (1g )	pomiar 3 ( 2 g)	pomiar 4 ( 3 g)	pomiar 5 ( 4 g)
30	0,510	0,590	0,620	0,845	0,945
60	0,510	0,600	0,650	0,848	0,945
90	0,510	0,605	0,675	0,848	0,945
120	0,512	0,605	0,690	0,850	0,945
150	0,512	0,610	0,700	0,850	0,945
180	0,512	0,610	0,710	0,850	0,945
210	0,512	0,612	0,715	0,850	0,945
240	0,512	0,615	0,720	0,850	0,945
270	0,512	0,618	0,725	0,850	0,945
300	0,512	0,618	0,730	0,850	0,945
330	0,512	0,620	0,738	0,850	0,945
360	0,512	0,620	0,738	0,850
390	0,512	0,620	0,738	0,850
420	0,512	0,620	0,738	0,850
450		0,620	0,738
480		0,620	0,738
510		0,620	0,738
540		0,620	0,738
570		0,620	0,738
600		0,620	0,738
630		0,620	0,738
660		0,620	0,738

• Temperaturę tą przyjmuję jako temperaturę wrzenia wody.

• Wyłączam ogrzewanie, po upływie 5 minut wsypuję do ebuliometru około 1 grama substancji zwarzonej wcześniej na wadze analitycznej. Masy uzyskane podczas ważenia zestawiam w tabeli numer 2.

Tabela numer 2

	m1	m2	m3	m4
masy naczyńka z substancją badaną[g]	15,5067	15,5503	15,5075	15,5482
masa naczyńka po wsypaniu substancji[g]	14,4502	14,4503	14,4671	14,5061
masa substancji[g]	1,0565	1,1000	1,0404	1,0421

• Wyznaczam temperaturę wrzenia roztworu w sposób analogiczny jak dla wody destylowanej.

• W międzyczasie odczytuję ciśnienie atmosferyczne z barometru, który znajduje się na pracowni chemii fizycznej. Wynosi ono 1016,4hPa.

• Po wyznaczeniu temperatury wrzenia, dokonuję kolejnych pomiarów dodając około 1g substancji. W ten sposób wykonuję 4 pomiary temperatury wrzenia( po dodaniu 1, 2, 3, 4 gram substancji). Wyniki zamieszczone są w tabeli numer 1.

• Po zakończeniu pomiarów spuszczam z ebuliometru badany roztwór i przemywam go wodą destylowaną.

7. Obliczenia:

Dane podane przez prowadzącego:

Badaną substancją jest tiomocznik, jest on nieelektrolitem.

M t- masa molowa tiomocznika[g]
76,1160
wzór tiomocznika
H2N-CS-NH2
masa molowa pierw.
H	1,0079
N	14,0067
C	12,0110
S	32,0600

Dokonuję statystycznej oceny wyników:

I. Szukam błędu grubego, porównując otrzymaną wartość Q z wartością podaną w tabeli Dixona dla 4 pomiarów. Wynik odrzucam wtedy, gdy obliczona wartość Q jest większa od podanej w tabeli.

m1	0,083824492		Q1	0,2320447	OK
m2	0,086486093		Q2	0,1170491	OK
m3	0,087828671		Q3	0,6509062	OK
m4	0,0952947
	rozstęp R		Q tabl.
	0,011470208		0,76

II. obliczam odchylenie pojedynczego pomiaru e_j:

e1	0,004534004
e2	0,001872404
e3	0,000529826
e4	0,006936203

III. Średnie odchylenie pojedynczego pomiaru:

d=	0,003468109

VI. Odchylenie standardowe:

s=	0,004914425

V. Względne odchylenie standardowe:

s_r = 0,055619156

VI. Średnie odchylenie standardowe:

s_śr=0,002457213

VII. Przedział ufności:

0,0883585
0,007819954

Obliczam molarność roztworów uzyskanych po dodaniu kolejnych naważek badanej substancji, zgodnie ze wzorem:

, gdzie a - masa substancji rozpuszczonej [kg], b - masa wody [kg], M_t - teoretyczna masa molowa badanej substancji [kg/mol], obliczona na podstawie jej wzoru stechiometrycznego.

Masę molową obliczam za pomocą wzoru:

, gdzie a - masa substancji rozpuszczonej [kg], b - masa wody [kg], K -stała ebulioskopowa wody ( K =0,521[K*kg/mol]), T_{w -} podwyższenie temperatury wrzenia [K]

Uzyskane wyniki zestawiam w tabeli numer 3:

Tabela numer 3

Nr roztworu	a [kg]	m [mol/kg]	Tw [K]	M [kg/mol]
m1	0,0010565	0,24790374	0,11	0,0878287
m2	0,0011000	0,25811085	0,12	0,0838245
m3	0,0010404	0,2441142	0,11	0,0864861
m4	0,0010421	0,00024452	0,1	0,0952947
			Mśr	0,0883585
K	0,512	[K*kg/mol]
masa kolby z wodą[g]		209,06
masa wody pozostała po wlaniu do ebuliometru[g]		153,07
masa wody w abuliom.[abuliom]		55,99

8. Wnioski:

Wprowadzając do roztworu kolejne naważki widzimy, że temperatura wrzenia roztworu wzrasta. Po dodaniu każdej z nich temperatura ta podnosi się o około 0,11K, czyli wzrost temperatury jest proporcjonalny do wielkości naważki. Podwyższenie temperatury wrzenia jest spowodowane zmniejszeniem prężności pary nad roztworem, co jest zgodne z prawem Raoulta.

Średnia wartość obliczonej masy cząsteczkowej tiomocznika wynosi
0,0883585
0,007819954 kg. Jeśli masę tą zamienimy na gramy, to okaże się, że wynosi ona 88,3538
7,812 g i błąd popełniany podczas pomiaru jest bardzo duży. Obliczona wartość znacznie odbiega od wartości teoretycznej, która wynosi 76.1160g. Wynika z tego, że błąd popełniony podczas wykonywania tego ćwiczenia wyniósł około 15%. Dlatego też metodę wyznaczania masy molowej nieelektrolitu za pomocą ebuliometru można uznać za mało dokładną. Przyczyną tak dużego błędu jest zapewne przegrzewanie się cieczy w ebuliometrze, które trudno jest wyeliminować. Aby pomiar był bardziej poprawny, należałoby zwiększyć dokładność pomiaru temperatury. Na wyniki wykonywanych pomiarów nie miało wpływu ciśnienie atmosferyczne, którego wartość była zbliżona do standardowego i wynosiła 1016,4 hPa.

Zakładając, że otrzymany roztwór jest roztworem idealnym, można obliczyć masę molową substancji, korzystając z następującego wzoru:

, gdzie w - to stężenie wagowe, a pozostałe wielkości oznaczają to samo, co wcześniej

Wówczas otrzymamy następujące masy molowe:

w1	0,018519979		M1	0,0862021
w2	0,019267823		M2	0,0822094
w3	0,018242041		M3	0,0849084
w4	0,018272166		M4	0,0935534
			Mśr	0,0867183

Otrzymana masa molowa tiomocznika jest nieco mniejsza, niż poprzednio i wynosi 86,72g/mol. Błąd popełniony podczas pomiaru jest jednak nadal duży, a otrzymana masa molowa znacznie odbiega od teoretycznej.

Ważenie wykonuję w następujący sposób: na wadze technicznej ważę puste naczyńko i odważam w nim około 1g badanej substancji. Ważę naczyńko z substancją na wadze analitycznej, wsypuję odważkę do ebuliometru i ważę na wadze analitycznej puste naczyńko.

4

---