Podstawowe pomiary w mineralurgii


Serwik Justyna

Nr 126619

Grupa: piątek 14-16

Temat ćwiczenia:

Podstawowe pomiary w mineralurgii

Wrocław, 15.10.2004r.

Doświadczenie 1 - Orientacyjne określenie gęstości ciała stałego.

  1. Przebieg ćwiczenia

Kawałek węgla o średnicy kilku centymetrów zważono na wadze elektronicznej. Następnie zmierzono jego objętość poprzez określenie objętości wody wypartej przez badany kawałek węgla po całkowitym zanurzeniu w wodzie. Podobne oznaczenie wykonano dla kwarcu i pirytu.

  1. Sprzęt laboratoryjny

Wykorzystany sprzęt:

  1. Wyniki

Węgiel

Kwarc

Piryt

Masa m [g]

0,983

2,453

5,363

Objętość wypartej wody V [cm3]

1,0

1,25

0,9

Gęstość substancji m / V [g/cm3]

0,983

1,9624

5,96

  1. Wnioski

Otrzymana gęstość węgla jest niższa od gęstości wody, zatem można by stwierdzić iż źle zostały wykonane pomiary bądź bryłka węgla zawierała dużą ilość powietrza w swej strukturze, które nie zostało wyparte przez wodę po zanurzeniu (np. bryłka węgla była węglem drzewnym). Pozostałe gęstości obliczone na podstawie doświadczenia tylko nieznacznie różnią się od gęstości wyliczonych na podstawie mas atomowych i wzorów chemicznych tych związków w czystej postaci.

Doświadczenie 2 - Określenie gęstości zawiesiny i zawartości w niej części stałych.

  1. Przebieg ćwiczenia

Zważono określoną ilość rozdrobnionego węgla i sporządzono z niego zawiesinę z dokładnie odmierzoną ilością wody. W naszym przypadku odważono 8g węgla i 16 g wody. Po sporządzeniu zawiesiny odczytano jej objętość - 21,9 cm3.

Ze sporządzonej zawiesiny pobrano trzy próbki, umieszczono je na szkiełku zegarkowym (o znanej masie), zważono i wysuszono w suszarce w temperaturze 105°C do sucha. Określono suchą masę próbki.

  1. Sprzęt laboratoryjny

  1. Wyniki

Gęstość uzyskanej zawiesiny

ρ = m / V

m = 24 [g]

V = 21,9 [cm3]

ρ = 24 / 21,9 [g / cm3]

ρ =1,096 [g / cm3]

Sucha masa:

Numer próbki

Masa szkiełka

ms[g]

Masa szkiełka i zawiesiny

mz [g]

Masa próbki przed suszeniem [g]

mp = mz-ms

Masa szkiełka i zawiesiny po suszeniu mzs

[g]

Sucha masa próbki

m = mzs-ms

[g]

Zawartość

części stałych w zawiesinie [%]

1

34,94

37,786

2,846

35,193

0,253

8,89

2

26,182

29,422

3,24

26,595

0,413

12,75

3

25,160

29,929

4,769

25,967

0,807

16,92

Śr: 12,85

Obliczenie zawartości części stałych w zawiesinie:

Xi = m *100/(mp) [%], i - numer próbki

i

Xi

1

8,89

2

12,75

3

16,92

śr

Śr: 12,85

Średnia zawartość części stałych w zawiesinie:

Xśr = (X1+X2+X3) / 3

Rzeczywista zawartość części stałych w zawiesinie:

Xrz=8*100/(8+16) = 33,33 [%]

  1. Wnioski

Jak nietrudno zauważyć otrzymane wyniki obliczeń zawartości części stałych w zawiesinie silnie różnią się od stanu rzeczywistego. Powodem może być zawilgocony węgiel, który na skutek osuszania oddał wilgoć, przez co jego masa rzeczywista w stosunku do wejściowej spadła. Natomiast wzrost zawartości w kolejnych próbkach może mieć przyczynę w czasie osuszania: kolejne próbki były osuszane coraz krócej w stosunku do swojej masy na skutek czego czas osuszania powinien zostać odpowiednio wydłużony. Jeśli węgiel był zawilgocony może to oznaczać iż jest on substancją higroskopijną (wchłaniającą wilgoć z otoczenia) lub został po prostu zawilgocony inną drogą.

Doświadczenie 3 - Pomiar pH.

  1. Przebieg ćwiczenia

Sporządzono zawiesinę węgla w wodzie poprzez umieszczenie w probówce 2g węgla i 25 cm3 wody. Całość dobrze wymieszano i zmierzono pH zawiesiny. Taki sam pomiar wykonano dla zawiesiny z węgla wysuszonego w suszarce (węgiel utleniony).

  1. Sprzęt laboratoryjny

Wykorzystany sprzęta laboratoryjny:

  1. Wyniki

pH

Węgiel utleniony

7,33

Węgiel nieutleniony

8,53

Stężenie jonów wodorowych w zawiesinie węgla utlenionego: 46,77 * 10-9 [mol/dm3]

Stężenie jonów wodorowych w zawiesinie węgla nieutlenionego: 2,95 * 10-9 [mol/dm3]

  1. Wnioski

Odnosząc się z otrzymanymi wynikami do akwarystyki morskiej, można wnioskować iż są one poprawne. W akwarystyce morskiej z powodu małego ruchu wody CO2 akumuluje się obniżając jej pH. Tak więc jeśli węgiel jest częściowo utleniony można wnioskować, iż zawiesina sporządzona z wody i węgla nieutlenionego powinna mieć wyższe pH w stosunku do zawiesiny z węgla utlenionego. Ma to związek z wiązaniem się tlenków węgla z cząsteczkami wody tworząc kwas węglowy. Jeśli węgiel jest słabo utleniony to obniża się zawartość wolnych jonów H+ a tym samym powoduje wzrost wskaźnika pH według wzoru pH = -log(H+).

Doświadczenie 4 - Pomiar przewodnictwa.

  1. Przebieg ćwiczenia

Sporządzono zawiesinę z węgla nieutlenionego i zmierzono jej przewodnictwo. Podobnie postąpiono w przypadku zawiesiny z węgla utlenionego. Pomiaru przewodnictwa dokonano również dla trzech roztworów NaCl o różnym stężeniu. Wykreślono krzywą kalibracyjną dla przewodnictwa roztworów NaCl. Z krzywej kalibracyjnej odczytano równoważną zawartość soli kuchennej w obu zawiesinach.

Reakcje chemiczne:

4FeS2 + 15O2 + 8H2O 2Fe2O3 + 8H2SO4

2FeS2 + 4H2O + 7O2 4H2SO4 + 2FeO

C + H2O + O2 H2CO3

  1. Sprzęt laboratoryjny

  1. Wyniki

Przewodnictwo [mS/m]

Zawiesina z węgla utlenionego

0,54

Zawiesina z węgla nieutlenionego

0,78

Roztwór NaCl 10-1 [kmol/dm3]

17

Roztwór NaCl 10-2 [kmol/dm3]

14

Roztwór NaCl 10-3 [kmol/dm3]

2

Równoważna zawartość NaCl w zawiesinie z:

  1. Wnioski

W tym doświadczeniu prawdopodobnie otrzymane wyniki zostały zamienione ze sobą, ponieważ im więcej wolnych jonów (dodatnich i ujemnych) tym przewodnictwo cieczy powinno być większe (jony stają się nośnikami prądu tak jak elektrony w metalu). Zawiesina na węglu utlenionym wykazuje niższe przewodnictwo (niższa przewodność -> większa rezystywność) bynajmniej nie na skutek niższej zawartości ogólnej jonów. W poprzednim doświadczeniu stwierdzono że zawiesina z węglem utlenionym ma niższe pH (więcej jonów dodatnich wodoru) ale zarazem więcej jonów ujemnych zawierających węgiel. Przewodność wynika z dysocjacji jonów wodorowych i węglowo-tlenowych na skutek powstania kwasu węglowego z utlenionego węgla i wody. Powstały kwas rozpuszczony jest w wodzie, która też częściowo ulega dysocjacji tworząc dodatkowe jony dodatnie (wodorowe) i ujemne (wodorotlenowe). Stają się one dodatkowymi nośnikami prądu. Dlatego też jeśli rozumowanie moje jest poprawne stwierdzam iż wyniki zostały zamienione ze sobą.

Doświadczenie 5 - Pomiar hydrofobowości.

  1. Przebieg ćwiczenia

Kawałek węgla został wypolerowany papierem ściernym. Na wypolerowanej powierzchni została umieszczona kropla wody. Oszacowano kąt zwilżania poprzez odwzorowanie na kratkowanym papierze. Następnie kroplę usunięto, a powierzchnię węgla zabrudzono kilkoma kroplami oleju napędowego. Na tak przygotowanej powierzchni umieszczono kroplę wody, i podobnie jak poprzednio oszacowano kąt zwilżania.

  1. Sprzęt laboratoryjny

W tym doświadczeniu wykorzystano: