Numer i tytuł ćwiczenia: 2-1 Wyznaczanie gęstości pary i masy molowej metodą Meyera

Imię i nazwisko osoby prowadzącej zajęcia: Ewa Więckowska-Bryłka

Data wykonania ćwiczenia:

05.11.2011

Uwagi prowadzącego:

Sprawozdanie z ćwiczeń chemii fizycznej

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie masy molowej oraz gęstości pary 2 próbek substancji metodą Meyera.

Wstęp teoretyczny:

Aby obliczyć masę molową substancji o nieznanym składzie chemicznym możemy posłużyć się metodą Meyera, która polega na przeprowadzeniu ściśle określonej ilości badanej substancji w stan gazowy i pomiarze objętości, jaką ona tworzy w danych warunkach ciśnienia i temperatury. Z metody Meyera możemy jednak skorzystać wyłącznie wtedy, gdy badamy substancję o niezbyt wysokiej temperaturze wrzenia z uwagi na fakt rozkładu chemicznego. Do obliczania masy molowej oraz gęstości pary możemy posłużyć się równaniem dla gazu doskonałego (równaniem Clapeyron’a), które z wystarczającym przybliżeniem opisuje zależności gazów rzeczywistych:

gdzie,

p [Pa] – jest ciśnieniem atmosferycznym

V [m³] – objętością pary badanej substancji

M [g∙mol^-1] – masą molową badanej substancji

m [g] – masą próbki badanej substancji

R – stała gazowa

T [K]- temperatura

Wykonanie ćwiczenia:

Aparat użyty do doświadczenia składa się z: łaźni ogrzewającej, cylindrycznego naczynia, w którym umieszczamy próbkę badanej substancji, oraz eudiometru który mierzy objętość wydzielonego gazu. Niezbędny jest także termometr oraz barometr.

1. Przy otwartym zestawie ogrzewamy wodę w łaźni do wrzenia około 15 minut tak, aby układ znalazł się w stanie równowagi

2. Następnie umieszczamy ampułkę zatkaną korkiem z odważoną substancją w cylindrycznym naczyniu, po uprzednim zważeniu pustej oraz napełnionej ampułki na wadze analitycznej.

3. Zatykamy korkiem aparat tak, aby gaz nie ulatniał się na zewnątrz. Po ustaleniu się równowagi mierzymy objętość gazu, jaką zajmuje badana substancja w temperaturze otoczenia odczytując ją na skali eudiometru po wyrównani poziomów z naczyniem połączonym (tak aby zachować stałe warunki cieśnienia).

4. Znając masę odważonej substancji, ciśnienie obliczamy masę molową substancji

5. Opróżniamy eudiometr, a następnie powtarzamy całe doświadczenie analogicznie dla drugiej próbki substancji – obliczmy M oraz d.

próbka nr. 2
Masa ampułki
Masa ampułki z zawatrością
Masa substancji
Ciśnienie
Temperatura
Prężność pary wodnej w temp. 296 K

próbka nr. 1
Masa ampułki
Masa ampułki z zawatrością
Masa substancji
Ciśnienie
Temperatura
Prężność pary wodnej w temp. 296 K

Obliczenia:

Średnia objętość ₁=27,1+26,2+25,7+25,6+25,5+24,8+24,2+24,0/8=25,39 cm³=0,00002539 m³

Średnia objętość₂=18,6+18,7+18,8/3=18,7 cm³=0,0000187 m³

M₁=(0,009439*8,31433*296)/(101600-2780,84)*0,00002539= 92,60 g/mol

M₂=(0,0792*8,31433*296)/(101600-2780,84)*0,0000187= 105,48 g/mol

d₁=(101600-2780,84)*0,09057/8,31433*296=3,717 g/m³

d₂=(101600-2780,84)*0,0792/8,31433*296=3,180 g/m³

Wnioski i obserwacje:

Metoda Meyera w prosty i mało pracochłonny sposób pozwala nam wyznaczyć przybliżoną masę molową oraz gęstość par badaniej sobstancji. Metodę tą jednak możemy zastosować tylko dla substancji, które w warunkach doświadczenia nie ulegają przemianom chemicznym (nie rozkładają się).

Błąd pomiaru może być wynikiem:

1. błędnego odczytu wydzielonego gazu, gdyż w trakcie doświadczenia jego wartość ulegała zmianie ( nie byliśmy w stanie zaobserwować stanu, w którym układ osiąga równowagę) – oscylacje były dosyć duże.

2. temperatura , którą braliśmy do obliczeń odczytana była na termometrze znajdującym się w sporej odległości od układu doświadczalnego i mogłą się zmieniać,

3. Ciśnienie, jakie braliśmy do obliczeń odczytane było z barometru, który znajdował się w znacznej odległości od układu.