Laboratorní práce

 

 Cíl práce: Potvrzení závislosti vodivosti roztoku NaCl na koncentraci NaCl a na teplotě

  

Úkol: 1) Zjistit vliv

                                       a) koncentrace NaCl na vodivost roztoku NaCl

                                        b) teploty na vodivost roztoku NaCl

             2) Stanovit koncentraci neznámých roztoků NaCl zadaných vyučujícím

Princip: Ionty Na+, které jsou přítomny v roztoku NaCl, umožňují průchod střídavého elektrického proudu tímto roztokem (snižují odpor R roztoku). Hodnota 1/R je opakem odporu a při určitém zjednodušení se označuje jako jeho vodivost. Přípravou sady roztoků o stoupající koncentraci NaCl a proměřením jejich vodivosti lze zjistit vliv koncentrace na vodivost roztoku NaCl (podklady pro vznik grafu č.1). Změřením vodivosti roztoků NaCl při různých teplotách lze potvrdit vliv teploty na vodivost.

Proměřením neznámých vzorků obdržených od vyučujícího a odečtením naměřených hodnot vodivosti proti hodnotám koncentrace z grafu č.1 (kalibrační křivky) se lze vyrovnat s úkolem č. 2 této laborat. práce.

Vlastní měření lze realizovat dvojím způsobem. Při prvním se použije konduktometr, tj. přístroj určený k měření vodivosti roztoků. Není-li k dispozici konduktometr, jako je tomu v tomto případě, lze úkol splnit měřením proudu procházejícího roztokem, pomocí mA metru (viz oddíl Postup). Naměřené hodnoty proudu se podle Ohmova zákona (I = U/R) na vodivost přepočítají. Jednotkou vodivosti je Siemens.

Pomůcky: mA metr, spojovací dráty, vodivostní čidlo, 25 ml odměrné baňky, 25 ml kádinky, temperovatelná vodní lázeň, 10 ml dělená pipeta , odměrná baňka na 100 ml, rychlováhy, střička s destilovanou (redestilovanou) vodou

Chemikálie a roztoky: pevný NaCl, p.a.

Postup:  Postup si několikrát  C E L Ý !!  přečti a osvoj si jej tak, abys měl (a)  vždy přehled o tom, v které fázi pokusu se nalézáš a jaký krok bude následovat

V rámci domácí přípravy vypočítej, kolik gramů NaCl navážíš, abys po jeho rozpuštění v 100 ml odměrné baňce na získal 1% roztok. Po kontrole výpočtu vyučujícím roztok připrav. Obsah baňky pak přelij do lahve označené zásobní roztok NaCl.

Ad 1a) vliv koncentrace: (sestrojení kalibrační křivky (grafu č. 1)). Ze zásobního roztoku do očíslovaných 25 ml odměrných baněk odpipetuj pomocí dělené 10 ml pipety 1, 2, 3, 4, 5 , 7,5 a 10 ml NaCl. Baňky doplň po značku destilovanou vodou, zazátkuj a několikerým překlopením obsah promíchej. Do 25 ml kádinky vlij obsah baňky č.1 a ponoř do ní vodivostní čidlo, spojené s mA metrem podle schéma na obrázku vedle. mA metr smíš zapnout až po kontrole zapojení vyučujícím !! Na displeji odečti s přesností na 1 desetinné místo proud, který protéká roztokem a naměřenou hodnotu v mA zapiš do tabulky č. 1, jejíž formu si sám zvolíš. Čidlo vytáhni, opláchni destilovanou vodou, osuš papírem a ponoř do kádinky č. 2, do níž jsi před tím nalil roztok z baňky č. 2. Naměřenou hodnotu odečti a zapiš. Analogickým způsobem proměř  zbývající roztoky.  Zjištěné hodnoty použiješ k přepočtu proudu na vodivost. Za hodnotu U dosaď do Ohmova zákona napětí o velikosti U=6,3 V. Vodivost vyjádři v hodnotách milisiemens (mS).

Ad 1b) vliv teploty: Obsah kádinek č. 1-7 vytemperuj na vodní lázni na 40o C a tak jako v bodě ad 1a) proveď měření proudu protékajícího roztokem. Zapisuj do tabulky č.2. Přepočet hodnot naměřeného proudu na vodivost proveď analogicky jako v bodě ad 1a).

Ad 2) stanovení koncentrace NaCl: Odměrné baňky s roztokem NaCl, které obdržíš od vyučujícího a v nichž máš zjistit koncentraci NaCl, doplň po značku destilovanou vodou, zazátkuj, promíchej a postupem jako shora, změř proud protékající přísl. roztokem a přepočti na vodivost. I tato měření prováděj na 1 desetinné místo. Postupem popsaným níže pak v rámci zpracování protokolu zjistíš koncentraci NaCl obdržených roztoků.

 

Výsledky a závěry:

1) Pomocí tabulkového kalkulátoru (např. Excel (příp. jiný)) vytiskni na tiskárně na samostatný list papíru rozměrově co největší bodový graf typu Y/X, tj. závislost vodivosti roztoku v mS na zvyšující se koncentraci NaCl v mililitrech. Současně s touto závislostí vytiskni i její spojnici trendu, tj. regresní křivku.  Do grafu  vytiskni i regresní rovnici. Závislost představuje graf č.1 (tzv. kalibrační křivku)

2) Na základě zjištěné závislosti v grafu č. 1 se písemně  vyjádři o vlivu koncentrace na vodivost roztoku NaCl

3) Z regresní křivky, tj.  grafu č. 1 u vzorků od vyučujícího odečti koncentrace roztoků NaCl v ml  a uveď do protokolu: Vzorek č. 1 obsahoval ….ml NaCl, vzorek č. 2 obsahoval ….. ml NaCl, vzorek č. …. atd. Pokud jsi matematicky na výši, vypočítej koncentraci neznámých vzorků v mg, příp.  v molech či milimolech

4)  Dosazením  experimentálně zjištěných hodnot  neznámých vzorků za hodnoty  y    do regresní rovnice ( v podstatě rovnice přímky typu Y = kX + q (viz analytická geometrie)), vypočítej  koncentraci (hodnoty  x ) neznámých vzorků. Tyto vypočtené hodnoty srovnej s hodnotami, které jsi uvedl do závěru do bodu  3). Napiš, které výsledky jsou přesnější a proč

5) Pomocí téhož kalkulátoru vytiskni společný bodový graf závislosti vodivosti na koncentraci roztoků NaCl při laboratorní teplotě (podle postupu ad 1a) a při 40o C (podle postupu ad 2) (graf č. 2)). Písemně se vyjádři o vlivu teploty na vodivost roztoku a své závěry zdůvodni.

6) Obě tabulky a oba grafy přilož k protokolu

7) Do protokolu napiš, proč se při konduktometrii vkládá na elektrody střídavý a ne stejnosměrný elektrický proud

 

Poznámka:

1.       Uvědom si, že hlavním (a klasifikovatelným) výstupem z této lab. práce je splnění úkolu ad 2). Plněním úkolu ad 1) sestrojuješ kalibrační křivku potřebnou pro zjištění koncentrace NaCl v neznámém vzorku

2.       V rámci přípravy do cvičení se m.j.  bezpodmínečně seznam s problematikou konduktometrie na Související stránce 5 !

3.       Nemáš-li možnost grafy vytisknout na počítači, k jejich konstrukci použij  milimetrový papír (nutno zakoupit v obchodě s papírnickými potřebami) !

4.       Uvědom si, že i banální chyba na konci cvičení může mít za následek, že budeš muset úlohu opakovat v náhradním termínu !!

Související stránka 1

Bezpečnost práce v laboratoři

Související stránka 2

Laboratorní řád

Související stránka 3

Příprava studentů do cvičení

Související stránka 4

Protokol

Související stránka 5

Konduktometrie 

Související stránka 6

Laboratorní průvodce

Poslední úprava : 29.12.2005