Forsøksdato: 4. november 2009

Klasse: 2STF, Kongsbakken VGS

Forsøk 4.1 i ”Kjemien Stemmer - Studiebok”

 

Utstyrsliste:

• <bilde>
  
  , natriumsulfat-dekahydratet
• Vekt
• Reagensglass
• Gassbrenner
• Glassvatt
• Treklype
• Briller

Hensikt

Hensikten med forsøket var å varme natriumsulfat-dekahydrat (

) til krystallvannet fordampet og vi får ett rent salt uten krystallvann ( ). Vi skulle observere forandringer i stoffet under utførelsen av forsøket. Deretter skulle vi beregne de forskjellige attributtene til saltet før og etter (e.g., masse, mol, etc.).

 

Teori

Ioneforbindelsen

binder seg sammen med vannmolekyler (derav ). Vi kaller ioneforbindelser som binder seg med vannmolekyler for hydrater og vannmolekylene som binder seg kaller vi krystallvann. Når vi varmer stoffet slik at vannet fordamper, endrer krystallformen seg, noe som gjør at vi kan observere forandringen.

 

(Lagd ved hjelp av ChemSketch)

 

Utførelse

• Vi puttet en propp av glassvatt i toppen av reagensglasset (se figur).
  
  <bilde>
  
• Vi veide reagensglasset med glassvatten.
  
  <bilde>
  
• Deretter overførte vi 2 g natriumsulfat dekahydrat til reagensglasset og noterte utseendet på hydratet.
  
  <bilde>
  
• Vi veide så reagensglasset med hydratet oppi.
  
  <bilde>
  
• Vi holdt reagensglasset med saltet oppi over gassbrenneren og observerte det som skjedde, helt til alt vannet var fordampet.
  
  <bilde>
  
• Etter det veide vi reagensglasset med gjenværende stoff.
  
  <bilde>
  

Resultat

Massen av reagensglasset og glassvattet: 23,79g
Massen av reagensglasset, glassvattet og hydratet: 25,62g
Massen av reagensglasset og gjenværende stoff: 24,59g

 

Massen av stoff før oppvarming: 25,62g-23,79g=1,83g ≈2g
Massen av stoff etter oppvarming: 25,62g-24,59g=1,03≈1g
Her kan oppstå feil ved både målingen av hvor mye stoff vi skal putte oppi og målingen av massen til reagensglasset og stoffet, derfor de grove avrundingene.

 

Vi noterte at natriumsulfat dekahydrat hadde en krystallinsk konsistens og en hvit farge. Når vi hadde holdt reagensglasset med hydratet over gassbrenneren så vi at dampen så og føltes ut som helt vanlig vanndamp. Etter at alt vannet var dampet vekk, så vi at stoffet gikk til å være mer som et pulver.

 

 

Konklusjon og svar på oppgaver

 

Oppgave a: Beskriv det som skjer når du varmer opp reagensglasset med hydratet.)

 

Når temperaturen stiger øker farten (den indre kinetiske energien) til partiklene som i dette tilfellet er både krystallvannet i hydratet og natriumsulfatet i hydratet. Bindingene mellom natriumsulfatet og krystallvannet avhenger av at de er lenge nokk i nærheten av hverandre, og når de farer forbi hverandre i stadig høyere fart, blir da tiden de får til å danne bindinger mellom seg mindre. Dersom temperaturen blir for høy, skilles krystallvannet og natriumsulfatet seg og krystallvannet blir til vanndamp på grunn av samme prinsipp og stiger til værs. Noe som gjør at bare natriumsulfatet blir igjen i reagensglasset.

 

Oppgave b) 

 

- Regn ut massen av salt med krystallvann.

 

Massen til 

 er:

  23u×2+32u+16u×4+1u×2×10+16u×10=322u

En u er lik 1,66×10^-24 g

322u=322×1,66×10^-24=5,35×10^-22 g

 

Den molare massen (g/mol=g×mol^-1) er hvor mange gram partikler det er i en mol (6,022×10²³) av partikler. Man finner den molare massen ved å gange massen av partikkelen med antall partikler (6,022×10²³ partikler). Derfor blir den molare massen m×N_A, der m er massen av partikkelen og N_A er Avogadros konstant (6,022×10²³).

 

Den molare massen av

 blir derfor m×N_A:

 

m×N_A=5,35×10^-22 g×6,022×10²³=321,9g/mol≈322g/mol

Derfor kan man forkorte det til: 322u=322g/mol

 

- Regn ut hvor mange mol det er av salt med krystallvann.

Skal finne: mol
Vi vet: 2g natriumsulfat dekahydrat og molare massen til nevnt stoff er 322 g/mol

Formel for mol er g/(g/mol)

 

- Regn ut massen av vannet som er spaltet av ved oppvarming.

Vi dampet vekk alt vannet i

Vi hadde 0,0062mol, noe som betyr at vi har 0,062mol H₂O.

Molare massen til H₂O er 18 g/mol

Formel for m målt i gram er g/mol × mol

g/mol×mol=18g/mol×0,062mol= 1,1g H₂O

 

- Regn ut hvor mange mol vann som er fordampet.

Vi har fordampet 1,1g H₂O.

Den molare massen til H₂O er 18 g/mol

Formel for mol er g/(g/mol)

 

- Regn ut hvor mange mol vann som er fordampet per mol natriumsulfat-dekahydrat. Rund svaret av til nærmeste hele tall.

 

Vi har fordampet 0,061mol H₂O.
Vi har 0,0062mol Na₂SO₄∙10H₂O.

 

0,061mol/0,0062mol=9,8≈ 10

 

Oppgave c: Hva blir formelen for natriumsulfat med krystallvann ut fra de bestemmelsene du har gjort? Hvordan stemmer ditt resultat med den oppgitte formelen for saltet? Diskuter eventuelle feilkilder.)

 

Vi har ca. 10  H₂O per Na₂SO₄.
Dette betyr formelen for hydratet ut fra forsøket blir: Na₂SO₄∙10H₂O.
Noe som stemmer helt med den oppgitte formelen Na₂SO₄∙10H₂O.

 

 

Feilkilder kan være når vi målte opp hvor mye stoff vi skulle ha, når vi målte vekten til reagensglasset med glassvatt og når vi målte reagensglasset med glassvatt og stoff. Det kan også være at natriumsulfat-dekahydratet vi brukte, ikke var helt nøyaktig proporsjonert, altså at det ikke var nøyaktig 10  H₂O per Na₂SO₄. Vi kan også ikke greid å fordampe alt vannet i hydratet.

 

Oppgave d: Forklar hvorfor vannfritt natriumsulfat kan brukes som tørkemiddel.)

Natriumsulfat (Na₂SO₄) binder seg veldig lett til vannmolekyler. Den trekker til seg opptil 10 vannmolekyler fra nærområdet, noe som omdanner flytende vann + pulver av natriumsulfat til ett krystallinsk stoff kalt natriumsulfat-dekahydrat. Siden den omgjør flytende vann til noe som går å børste vekk, blir den brukt som tørkemiddel.

 

 

Kilder:

Bilder lagd av Timo med Paint.NET og ChemSketch.