Jeg underviser i kemi til en hjemmelavet 15-årig. Lejlighedsvis udfører vi noget praktisk arbejde, da jeg tror meget stærkt på, at fysikvidenskabelig læring skal have noget rigtigt laboratoriearbejde for at bringe det til live, og også for at lære ting som observationsevner og opmærksomhed på detaljer.
Min baggrund er en ph.d. i organisk kemi, så jeg er bekendt med risikovurderingen, og alt det labarbejde, jeg laver med min studerende, er noget, jeg allerede har gjort selv. Hver gang hun rører ved apparatet, er det under nøje overvågning af mig selv.
Så det praktiske var at tage hydratiseret kobbersulfat, opvarme det for at drive vandet, veje før og efter og dermed beregne antallet af vandmolekyler af krystallisering, baseret på de respektive molekylvægte af vandfrit salt og vand.
Jeg har en porcelænsfordampningsskål til at indeholde hydratet under opvarmning, elektroniske vægte, der vejer op til 300 g i intervaller på 10 mg, og købte kobbersulfat, der angiveligt er 99,5% rent, kommercielt.
Jeg startede med hydratet, opvarmede det i fordampningsskålen over en flamme (ved hjælp af en gaskomfur), indtil det hele var blevet gråhvidt, så lod den afkøle og vejede igen.
Resultaterne var:
Startvægt hydrat: 13,03 g
Wt efter opvarmning: 8,22 g
Vand tabt vand: 4,81 g
Så det er 4,81 / 18 = 0,267 mol vand stærk> og 8,22 / (63,5 + 32 + 64) = 0,0515 mol vandfrit kobbersulfat
Derfor 0,267 / 0,0515 = 5,18 mol vand pr. Mol kobbersulfat.
Så mit spørgsmål: hvorfor ikke 5.0?
De elektroniske skalaer (ganske billige) var en åbenbar første kandidat til en kilde til fejl. Jeg har sammenlignet målingerne ved en vægt på ca. 2, ca. 20 og ca. 50 g med en anden lignende model, og de er enige inden for 10 mg (et ciffer i sidste decimal) i alle vægte.
Jeg kunne måske ikke have opvarmet hydratet nok og ikke kørt alt vandet af - men så ville jeg have mindre end 5, ikke mere, vand pr. mol.
Eller hydratet, som leveres, kunne være lidt våd. Jeg har ikke undersøgt det endnu, men jeg planlægger at veje en prøve før og efter at have været i et varmt luftningsskab natten over.
Hvis du har læst indtil videre, er jeg allerede taknemmelig, men jeg ' d være endnu mere, hvis nogen kunne antyde, hvor forskellen mellem 5 og 5.18 kommer fra.
Jeg gjorde det en anden gang og fik 5,16.
Forskellen mellem 5,00 og 5.16 er en vægtfejl på ca. 200 mg, og jeg var virkelig forsigtig, så dette virker usandsynligt.
Vægten efter afkøling af evap-skålen er konstant.
Har du nogen ideer?
Rediger (2) :
-
Der var intet tegn på $ \ ce {CuO} $ efter opvarmningen. Intet spor af sort, og vi opløste faktisk det vandfrie salt i vand (til dyrkning af nogle frøkrystaller senere), og der var ingen uopløselige rester.
-
Jeg har nu opvarmet skål over en varm blå naturgasflamme i ti minutter. Dens vægt før afkøling var 0,02 g (på mine skalaer) mindre end dens tomme vægt kold.
Rediger (3)
Jeg afvejede noget af hydratet i en anden tør skål, fladede det ud så meget som muligt inden for skålen for at udsætte så meget overfladeareal som muligt og efterlod det i det luftende skab i 24 timer ved 26 grader Celsius . Derefter vejede jeg igen.
Fortørring vægt: 42,68 g
Eftertørring vægt: 41,98 g
Antaget vandindhold: 42,68 - 41,98 = 0,7 g (!!!)
Så forudsat at 26 grader ikke er varme nok til at medføre delvis tab af krystallisationsvand, det tyder på, at mit hydrat i bedste fald kun er 98,36% rent, ikke 99,5 som det står på flasken (tastefejl korrigeret ovenfor).
Så gentager jeg min beregning ovenfor:
Vægt før : 13,03 × 0,9836 = 12,82 g hydrat
Vægt efter: 8,22 g
Vand tabt: 4,60 g
Mol vand: 4,60 / 18 = 0,256
Mol $ \ ce {CuSO4} $: 8.22 / 159/5 = 0.052
Forhold: 4.96
Jeg er meget gladere for det!
Mange tak.