Hensikt:

• Korrekt forsøksutførelse
• Regne ut ulike stoffers kjemiske formel

Utstyr:

• Kobberplater
• Svovelpulver
• Vernebriller
• Digel med lokk
• Triangel
• Trefot
• Digeltang
• Gassbrenner
• Saks
• Vekt med 0,001 grams nøyaktighet
• Avtrekksskap

Fremgangsmåte:

• Brenne digelen og lokket for sterilisering; å fjerne eventuelle stoffrester som kan gi ekstra vekt eller gi en annet stoff enn ønsket.
• Ta avkjølte digel og veie den.
• Veie opp omtrent 1,5 gram kobber og omtrent 0,7 svovel.
• Varme kraftig opp i avtrekkskap, ca 5 minutter, så ta av lokket og la blandingen avkjøles.
• Veie blandingen.

Hypotese:

Kobber er et metall, og svovel er et ikke-metall, altså er den trolig en salt, med ionebinding. Ut ifra periodesystemet, kan vi lese at kobberatomet har ett valenselektron og at svovelatomet har to. Derfor kan man gå ut ifra at:

 

Problemet er at metallene som ikke tilhører hovedgruppene, har en tendens til å frigi flere elektroner enn det er valenselektroner, altså kan kobberionet også ha formelen Cu²⁺, som forandrer formelen. I heftet ”Tabeller og formler i kjemi” står det at kobber i oksidert form er Cu²⁺.

 

Et annet alternativ er å regne ut stoffmengden av hvert stoff vi bruker:

 

 

Siden de har omtrentlig lik stoffmengde, kunne vi antatt at forholdet i mellom kobber og svovel i kobbersulfid er 1: 1, og at formelen da er CuS.

 

Men dessverre, siden forsøket inneholder brenning, vil det si at også noe av svovelet vil reagere med oksygen, og danne svoveloksider, SO_x. Samtidig kan vi få små mengder av kobberoksid, dvs. at kobber og oksygen reagerer. Den egentlige likningen i forsøket er da:

 

Cu + S₂ + O₂ --> kobbersulfid + SO_x (+ CuO)

 

Svoveloksider er svovel som reagerer med oksygen, og danner svoveldioksid og svoveltrioksid:

 

2S₂ + O₂ --> SO₂

2SO₂ + O₂ --> SO₃

 

I tillegg er det vanskelig å regne svært nøyaktig, dersom man skal ta hensyn til renhet. Svovelet, som sikkert har blitt brukt en stund, er blitt eksponert i luft, som inneholder diverse stoffer, bl. a, oksygen eller vann. Dette kan påvirke forsøket. På samme måte kan kobberet også inneholde svært små mengder av rust. ( Cu + O₂ --> Cu₂O)

 

Men siden dette ikke er at svært komplisert forsøk, så kan vi se bort fra slike små feilmarginer.

Observasjon:

Forsøket ble utført sammen med Fredrik og Erik.

 

Alt utstyr og reagenser ble behandlet med ytterst forsiktighet, for å ikke påføre dem ekstra stoffer som vil påvirke massen eller reaksjonen. –Vi pusset kobberet, steriliserte digelen og behandlet alt med digeltang.

 

I løpet av reaksjonen sev det gul, illeluktende røyk at av digelen; som kan karakteriseres som svoveldioksid, SO_x. Produktet vi endte opp med var et rødbrunt salt, uten synlige spor av de opprinnelige reagensene.

 

Cu + S₂ + O₂ --> kobbersulfid + SO_x

 

Skål:                                                                            13,181 g

Lokk:                                                                            12,296 g

Skål + lokk:                                                                   25,480 g

Kobber:                                                                         1,500 g

Svovel:                                                                          0,703 g

Totalvekt før reaksjon:                                                27,683 g

Skål + lokk         

+svovel + kobber:                                                       27,680 g

Luft:                                                                                0,003 g

 

Totalvekt etter reaksjon:                                            27,380 g

Totalvekt etter reaksjon  

uten luft:                                                                      27,377 g

 

Differanse før/etter uten luft:                                       0,303 g

 

Produktet kobbersulfid uten luft:                                 1,900 g

 

Kobber er et edelmetall, som tilsier at den har ikke lett for å reagere med andre stoffer. Eksponert i luft kan den ha pådratt seg minimalt med rust, men dette ser vi bort fra. Edle metaller som brenner i ren luft vil ikke reagere med gassene i lufta, men bare smelte. Siden vi ikke så noen synlige rester av kobberet, kan vi gå ut ifra at all kobberet er reagert.

 

Vi ser at noe av produktet ikke lenger befinner seg i digelen. Sammen med at vi så gul gass sive ut, kan vi trekke konklusjonen om at det er skapt svoveloksider. Ergo er det kun svovelen som det har blitt mindre av i digelen.

 

Hvis vi deretter trekker kobberets masse fra produktets masse, får vi svovelmassen som har inngått i reaksjonen:

 

Produktet kobbersulfid uten luft:                                  1,900 g

 

Kobberandel i produktet:                                                1,500 g

Svovelandel i produktet:                                                   0,400 g

 

Nå kan vi regne ut stoffmengden av de forskjellige ionene:

 

 

Konklusjon:

Den empiriske formelen for kobbersulfid Cu2S. Siden kobbersulfid er et salt, tilsvarer den empiriske formelen den kjemiske formelen og formelenheten.

 

Feilkilder:

• Stoffenes renhet
• Utstyrets renhet
• Luft som påvirker måling av masse.

 

Kilder:

• http://en.wikipedia.org/wiki/Copper(I)_oxide
• http://en.wikipedia.org/wiki/Copper(II)_oxide
• http://en.wikipedia.org/wiki/Copper(II)_sulfate
• Kjemi 2KJ
• Tabeller og formler i kjemi

 

Ekstra kommentarer:

Slik jeg ser det, er resultatet jeg kom fram til kun delvis korrekt, og jeg ser det som nødvendig å legge fram andre mulige svar.

 

1. Når svovel oksidet oksiderer, danner den ionet Cu²⁺, og ville da reagert med S^2- og dannet CuS. Dette tror jeg i midlertidig ikke skjedde pga av vi ikke hadde like mengder av stoffet og fordi at forsøket foregikk i et rom fylt med luft; dersom vi hadde tatt forsøket i vakuum med nøyaktig lik mengde av begge reagensene hadde vi trolig endt opp med CuS.

 

Cu --> Cu²⁺ + 2e-

S + 2e- --> S^2-

 

Cu + S --> CuS

 

2. Når svoveloksider er i lufta, kan den reagere med vann og danne svovelsyre:

 

SO₃ + H₂O --> H₂SO₄

 

Det eksisterer en mulighet for at kobberet reagerer med oksygenet og danner kobberoksid:

 

Cu + O --> CuO

 

Svovelsyren kunne ha reagert med eventuell kobberoksid og dannet kobbersulfat:

 

H₂SO₄ + CuO --> CuSO₄ + H₂O

 

Jeg lurer på om temperaturforholdene i digelen er gode nok til å danne svovelsyre.