نمودار سه جزيي
ش محلول
|
تولوءن
|
اب
|
اسيد استيك
|
1
|
13
|
13
|
3
|
2
|
13
|
10
|
6
|
9
|
8
|
7
|
6
|
5
|
4
|
3
|
2
|
1
|
اب
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
تولوين
|
18.2
|
21.8
|
24.2
|
24.4
|
23
|
19.9
|
18.3
|
13.9
|
9.5
|
اسيد
(بدست امده از تيتر)
|
حجم سود(بدست امده از تيتر)(cc)
|
نوع و شماره محلول
|
10.9
|
الي ش 1
|
35.6
|
ابي ش1
|
3.8
|
الي ش2
|
17.2
|
ابي ش2
|
9
|
8
|
7
|
6
|
5
|
4
|
3
|
2
|
1
|
حجم اب
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
9
|
8
|
7
|
6
|
5
|
4
|
3
|
2
|
1
|
جرم اب
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0.5
|
0.44
|
0.38
|
0.33
|
0.27
|
0.22
|
0.16
|
0.11
|
0.05
|
مول اب
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
27.7
|
15.7
|
10.10
|
7.02
|
4.8
|
3.38
|
2.16
|
1.33
|
0.49
|
درصد مولي
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
31.03
|
24.54
|
20
|
17.14
|
14.92
|
13.33
|
10.6
|
ارسال توسط ارسال توسط رومینا به نام خدا مواد به دو دسته : 1-خالص 2- مخلوط تقسیم می شوند.
مواد خالص : عناصر و ترکیبات
مخلوط : مخلوط های همگن و نا همگن
۞ مخلوط های ناهمگن محلول های چند فازی هستند که می توان انها را با روش های ساده فیزیکی مانند صاف کردن و الک کردن از هم جدا کرد .
۞ مخلوط های همگن محلول تک فازی هستند مانند محلول آب و شکرو آب و نمک .
محلول ها از دو جز حلال و حل شونده تشکیل می شوند.
انواع محلول ها :
1-جامد –مایع : اب و نمک
2-مایع- مایع :اب و الکل
3-گاز – مایع :نوشابه های گاز دار
4-گاز – گاز :هوا
5-جامد – جامد : آ لیاژ
۞ محلول سازی جامد در مایع :
ابتدا باید غلظت را معلوم نماییم. غلظت در واقع میزان ماده حل شونده در مقدار معلومی حلال می با شد . انواع غلظت ها :
1-غلظت معمولی یا گرم در لیتر ( g/litr )
مقدار گرم ماده حل شونده در یک لیتر محلول
C=m /v
2-غلظت مولار یا مولاریته (mol / litr )
مقدار مول ماده حل شونده در یک لیتر محلول
M = no.of mol / V
3-غلظت مولالیته ( ( mol / g
مقدار مول ماده حل شونده در 1000 گرم حلال
m = no . of mol / 1000 g hallal
4-غلظت در صدی ( محلول /ماده حل شونده × 100 )
(w / w – w / v - v/ v )
در محلول سازی جامد در مایع ابتدا باید ماده مورد نظر را وزن کنیم و سپس مقداری حلال به ان اضافه کرده و سپس به حجم می رسانیم .
مثلا در تهیه 50 میلی لیتر 0/5 Nacl مولار :
ابتدا با استفاده از محاسبات, مول ماده را به دست اورده و سپس به گرم تبدیل می کنیم
0,05 mol 0.5 = x /
58.5 /1mol×0.025 =1 / 46 g
g
۞ محلول سازی مایع در مایع :
در این نوع از محلول سازی اگر حجمی ماده را برداریم بهتر است.ابتدا در بالن ژوژه کمی اب ربخته و بعد اسید را اضافه می کنیم و بعد ان را حل کرده و بعد به حجم می رسانیم
در این قسمت رابطه دانسیته (d=m /v وv2 m2=v1m1) به کار خواهند امد .
مثلا تهیه محلول 0.5 مولار به حجم 100 میلی لیتر از H2SO4 با درصد خلوص 98 و دانسیته 1.96 :
M= 10×98×1.96 /98 =19.6
0.5 × 100 = 19.6 × v1
V1 =2.55
ارسال توسط
محلول سازی یکی از متداولترین و در عین حال دقیق ترین کارهایی است که در آزمایشگاه انجام میشود. محلول سازی به معنای ساختن محلول مورد نظر و لازم از محلولهای استاندارد میباشد.
محلولی را استاندارد می گویند که در آن ، رابطه بین مقادیر ماده حلشده و محلول یا رابطه بین مقدار ماده حلشده و حلال بنحوی معلوم باشد. با معلوم بودن مقدار ماده حلشونده و مقدار حلال تشکیل دهنده محلول ، غلظت محلول مشخص میگردد. بسیاری از واکنشها در حالت محلول انجام میشوند و محاسبههای کمی برای اینگونه واکنشها بر مبنای غلظت آنها صورت میگیرد. برای بیان غلظت ، روشهای گوناگونی وجود دارد و محلولهای استاندارد را براساس غلظت بیان میکند.
محلولهای استاندارد کاربردهای زیادی دارند، از جمله در تجزیه های تیترسنجی (تیتراسیون شدن و واکنشهای اکسیداسیون واکنشهای خنثی -احیا و...
برای محلول سازی باید ابتدا با واحدها و روش های بیان غلظت یک محلول آشنا باشیم که در ادامه به آنها می پردازیم. مخلوط را می توان به دو گونه همگن یا ناهمگن نام گذاری کرد.در مخلوط همگن، تمامی مواد به صورت یکسان با یکدیگر ترکیب می شوند و مخلوطی یکدست و غیر قابل تشخیص (به صورت چشمی) به دست می آید. اما در مخلوط ناهمگن نوع مواد و ترکیباتی که در آن استفاده شده است را به راحتی می توان مشخص کرد و در آن، مواد به صورت کامل با یکدیگر مخلوط نشده اند.
عناصر و موادی که باعث ایجاد مخلوط همگن می شوند عبارتند از: مخلوط اکسیژن و نیتروژن، شکر، نمک، و بسیاری از مواد حل شونده در آب، مخلوطی همگن هستند به گونه ای که مواد به صورت یکدست در آن حل می شوند.
هدف آزمایش : تهیه ی محلول با غلظت مشخص توسط نمونه ی جامد و مایع
مقدمه و تئوری :
محلول ها، مخلوط های همگن اند. محلول ها را اغلب بر اساس حالت فیزیکی آنها طبقه بندی می کنند ؛ محلول های جامد، گازی، و مایع
معمولاً جزئی از یک محلول را که از لحاظ مقدار بیش از اجزای دیگر است را حلال می نامند. البته کاربرد این واژه اختیاری است و دقت چندانی ندارد. گاهی آسانتر است که جزئی از محلول را با آنکه مقدارش کم است حلال بنامیم. در توصیف محلول های گازی کاربرد واژه های حلال و حل شونده اهمیت چندانی ندارد.
معمولاً جزئی از یک محلول که از لحاظ مقدار کمتر از اجزای دیگر است را حل شونده می نامند.
مقدار ماده ی حل شده در مقدار مشخصی حلال یا محلول را گویند.
محلول رقیق: محلولی که غلظت ماده ی حل شده در آن نسبتاً کم باشد.
محلول غلیظ: محلولی که غلظت ماده ی حل شده در آن نسبتاً زیاد باشد.
انحلال پذیری:بیشترین مقدار از یک ماده که در مقدار معینی حلال حل می شود و سیستم پایداری به وجود می آورد.
محلول سیر شده ( اشباع شده ) : محلولی که در آن سرعت حل شدن ماده ی حل شونده ی خالص برابر با سرعت خارج شدن ماده ی حل شده از محلول است. که در نتیجه غلظت ماده ی حل شده، در حال تعادل، ثابت می ماند.
محلول سیر نشده : در این محلول، غلظت ماده ی حل شده، کمتر از غلظت آن در یک محلول سیر شده است.
محلول فوق سیر ( فوق اشباع ) : فقط در صورتی که ماده ی حل شونده جامد باشد، میتوان محلولی تهیه کرد که غلظت ماده ی حل شده در آن بیشتر از غلظت یک محلول سیر شده است. این نوع محلول ها نیم پایدارند و اگر مقدار بسیار کمی از حل شونده به آن افزوده شود، مقدار اضافی رسوب می کند.
○غلظت یک ماده ی حل شده در یک محلول را به شیوه های گوناگون می توان بیان کرد.
تعداد مول های ماده ی حل شده در یک لیتر از محلول.
مولاریته یکی از پرکاربرد ترین مفاهیم غلظت در شیمی تجزیه می باشد.
این تعریف بر اساس حجم کل محلول استوار است. وقتی غلظت محلول بر حسب مولاریته بیان میشود، محاسبه مقدار ماده حل شده موجود در یک نمونه معین از محلول آسان است. تعداد مولهای جسم حل شده از تقسیم کردن وزن آن بر حسب gr به وزن فرمولی آن (وزن مولکولی ، وزن اتمی ، وزن یونی) بدست میآید.
این غلظت برای بیان ترکیب محلولهای آبی رقیق و واکنشگرهای جامد به کار می رود بنابراین یک محلول آبی 5% از نیترات نقره محلولی می باشد که ازحل کردن 5 گرم نیترات نقره درمقدارکافی آب مقطر برای تولید 100 میلی لیتر محلول استفاده شده است.
وزن ماده ی حل شده به گرم
100× ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ = W/V %
حجم محلول به میلی لیتر
تعداد هم ارز گرم های ( اکی والان های ) ماده ی حل شده در یک لیتر محلول.
نرمالیته ی یک محلول مانند مولاریته با تغییر دما اندکی تغییر میکند.
عبارت است از مقدارگرمهای جسم حل شده دریک لیترمحلول.
گرم جسم حل شده
ـــــــــــــــــــــ = C
لیترمحلول
تعداد مول های ماده ی حل شونده در یک کیلوگرم حلال
تعداد مول های ماده ی حل شونده
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ = مولالیته ( m)
وزن حلال بر حسب کیلوگرم
مولالیته یک محلول عبارت است از عدد مولهای حل شده در 1000 گرم حلال. مولالیته یک محلول آبی بسیار رقیق همان مولاریته آن محلول است زیرا 1000 گرم آب تقریبا 1000 گرم حجم اشغال می کند.
کسر مولی یک جزء از محلول برابر با نسبت عدّه ی مول های آن جزء بر کل مول های تمام موارد موجود در محلول است.
که در آن کسر مولی A و ,... عده ی مول های C , B , A و ... است. مجموع کسر مولی تمام اجزای موجود در محلول باید 1 باشد.
درصد وزنی یک ماده حل شده دریک محلول عبارتست از:
گرم های جسم حل شده
100× ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ%W =
گرم های حلال + گرم های جسم حل شده
وسایل مورد نیاز:
دو عدد بالن ژوژه 100 میلی لیتری و 50 میلی لیتری - بشر50 میلی لیتری - همزن شیشه ای - ترازو با دقت 0.1 گرم - قیف شیشه ای - آبفشان(پیست)
مواد مورد نیاز:
آزمایش 1:
تهیه 50 میلی لیتر محلول 0.5مولار Nacl.
مراحل آزمایش:
ابتدا بشر را بر روی ترازو قرار میدهیم و ترازو را صفر می کنیم سپس با قاشقک مقداری از Nacl را داخل بشر می ریزیم تا طبق محاسبات انجام شده ترازو عدد 1.46 را نشان دهد؛بشر را از روی ترازو برداشته سپس با پیست کمی آب مقطر به آن اضافه میکنیم و با همزن آن را هم میزنیم تا Nacl درون آب مقطر حل شود؛سپس یک بالن ژوژه 50 میلی لیتری را بر می داریم وابتدا آن را شسته و با آب مقطر آب کشی میکنیم سپس توسط قیف شیشه ای محلول Nacl را از بشر به درون بالن ژوژه منتقل می کنیم وآن را به حجم میرسانیم؛ برای این کار پیست را برداشته و آب مقطر را به بالن اضافه میکنیم تا زمانی که محلول به خط نشانه بالن برسد(خط نشانه ی ظرف باید مماس بر گود ترین نقطه ی سطح هلالی محلول باشد)سپس در بالن را بسته و آن را تکان میدهیم تا محلول به طور کامل همگن شود.
برای بدست آوردن مقدار گرم Nacl؛ محاسبات زیر را انجام میدهیم:
آزمایش 2:
تهیه 100 میلی لیتر محلول 0.1 مولار Na2co3.
مراحل آزمایش:
ابتدا بشر را بر روی ترازو قرار میدهیم و ترازو را صفر می کنیم سپس با قاشقک مقداری از Na2co3 را داخل بشر می ریزیم تا ترازو عدد 1.06 را نشان دهد؛بشر را از روی ترازو برداشته سپس با پیست کمی آب مقطر به آن اضافه میکنیم و با همزن آن را هم میزنیم تا Na2co3 درون آب مقطر حل شود؛سپس یک بالن ژوژه 100 میلی لیتری را بر می داریم وابتدا آن را شسته و با آب مقطر آب کشی میکنیم سپس توسط قیف شیشه ای محلولNa2co3 را از بشر به درون بالن ژوژه منتقل می کنیم وآن را به حجم میرسانیم؛ برای این کار پیست را برداشته و آب مقطر را به بالن اضافه میکنیم تا زمانی که محلول به خط نشانه بالن برسد(خط نشانه ی ظرف باید مماس بر گود ترین نقطه ی سطح هلالی محلول باشد)سپس در بالن را بسته و آن را تکان میدهیم تا محلول به طور کامل همگن شود.
برای بدست آوردن مقدار گرم Na2co3 محاسبات زیر را انجام میدهیم:
بالون حجمی 100 میلی لیتری – بالون حجمی 50 میلی لیتری - پیپت مدرج – آبفشان(پیست)
مواد مورد نیاز:
محلول H2SO4 با غلظت 98% - محلول HCl با غلظت 37%
آزمایش3:
تهیه 100 میلی لیتر محلول 5/0 مولار H2SO4 با غلظت 98 درصد و چگالی 96/1
مراحل آزمایش:
در ابتدا بالون ژوژه 100 میلی لیتری را با آب مقطر شستشو میدهیم. باید دقت شود که همیشه اسید در آب ریخته شود نه آب در اسید, زیرا اگر آب روی اسید ریخته شود تولید حرارت نموده که با ایجاد حباب های هوا ذرات اسید را شدیدا به اطراف پخش می کند و خطرناک است. به همین دلیل ابتدا در بالون 100 میلی لیتر مقداری آب مقطر میریزیم . حال طبق محاسبات انجام شده باید 55/2 میلی لیتر از محلول 5/0 مولار اسید سولفوریک برداریم . بدین منظور پیپت را برداشته و در ظرف اسید مورد نظر وارد میکنیم و با نگه داشتن انگشت سبابه روی دهانه بالایی پیپت حجم حدودی 50/2 میلی لیتر از اسید سولفوریک را بر میداریم و به آرامی با برداشتن انگشت سبابه؛ اسید را در بالون ژوژه ای که از قبل کمی در آن آب مقطر ریخته بودیم ؛می ریزیم و سپس با اضافه نمودن آب مقطر تا خط نشانه به بالون , محلول را به حجم می رسانیم.
محاسبات مربوط به تهیه 100 میلی لیتر محلول 5/0 مولار H2SO4 با غلظت 98 درصد و چگالی 96/1 :
دانسیتهd= 1.96
درصد خلوصa= 98
جرم مولیMw =98
حجم اسید غلیظ اولیه = V1 حجم اسید رقیق ساخته شده = V2
d = m / v
mol = mol
CM * V = m * (1 / Mw ) * (a / 100)
CM = ( m(gr) / v(cm3) ) * 1000 ( Kg / m3 ) * ( 1 / Mw ) * ( a / 100)
( Kg / Lit ) * ( mol / gr ) * ( 1000(g) / 1 (Kg) ) * ( a / 100 ) = ( mol / Lit ) * 10 * a
CM = ( (10 * a * d) / Mw )
CM 1 = ( 10 * a * d / Mw ) cM 1 = ( (10 * 98 * 1.96) / (98) ) = 19.6
CM 1 * V1 = CM 2 * V2 19.6 * V1 = 100 * 0.5
V1 = 2.55
تهیه 50 میلی لیتر محلول 1/0 مولار HCl با غلظت 37 درصد و چگالی 19/1
مراحل آزمایش:
در ابتدا بالون ژوژه 50 میلی لیتری را با آب مقطر شستشو میدهیم. در اینجا نیز همانند آزمایش قبل باید دقت شود که همیشه اسید در آب ریخته شود نه آب در اسید, زیرا اگر آب روی اسید ریخته شود تولید حرارت نموده که با ایجاد حباب های هوا ذرات اسید را شدیدا به اطراف پخش می کند و خطرناک است. به همین دلیل ابتدا در بالون 50 میلی لیتر مقداری آب مقطر میریزیم . حال طبق محاسبات انجام شده باید 414/0 میلی لیتر از محلول 1/0 مولار اسید کلریدریک برداریم . بدین منظور پیپت را برداشته و در ظرف اسید مورد نظر وارد میکنیم و با نگه داشتن انگشت سبابه روی دهانه بالایی پیپت حجم حدودی 4/0 میلی لیتر از اسید کلریدریک را بر میداریم و به آرامی با برداشتن انگشت سبابه؛اسید را در بالون ژوژه ای که از قبل کمی در آن آب مقطر ریخته بودیم ؛می ریزیم و سپس با اضافه نمودن آب مقطر تا خط نشانه به بالون , محلول را به حجم می رسانیم.
محاسبات مربوط به تهیه 50 میلی لیتر محلول 1/0 مولار HCl با غلظت 37 درصد و چگالی 19/1:
دانسیته d = 1.19
درصد خلوصa = 37
جرم مولی Mw = 36.5
حجم اسید غلیظ اولیه = V1 حجم اسید رقیق ساخته شده = V2
CM 1 = ( (10 * a * d) / Mw ) CM 1 = ( (10 * 37 * 1.19 ) / 36.5) = 12.06
CM 1 * V1 = CM 2 * V2 12.06 * V1 = 50 * 0.1
V1 = 0.414
ارسال توسط دانشجویان گرامی گزارش های کامل تایید ودر وبلاگ قرار گرفت. بقیه گزارش های فرستاده شده کامل نبوده یا کامل اپلود نشده بوده اند. لطفا دوباره مرور کنید.
ارسال توسط رومینا
بسم الله الرحمن الرحیم
نام استاد : سرکار خانم رومینا شکیبا زاده نام دانشجویان : مهان خسروی 890180812 یاسمن یعسوبی 890181084
رشته تحصیلی: مهندسی پلیمر سال تحصیلی 90-91 نیمسال دوم
شماره ی گروه : 2 جذب سطحی Surface Adsorption of Acetic Acid ارسال توسط رومینا
بسمه تعالی
گزارش کار آزمایشگاه شیمی عمومی
عنوان گزارش: محلول سازی
نام استاد: سرکار خانم دکتر شکیبا زاده
نام اعضای گروه: زهرا حق مرادخانی - مینا رودکی
شماره گروه : گروه سوم
تاریخ انجام آزمایش:13/12/1390
ارسال توسط بسم الله الرحمن الرحیم نام استاد : دکتر شکیبا زاده محمد حسینی ( مهندسی نفت)
نظریه جنبشی گازها: قوانين مكانيك را ميتوان بطور آماري در دو سطح مختلف به مجموعهاي از اتمها اعمال كرد در سطحي كه نظريه جنبشي گازها ناميده ميشود. به طريقي كم و بيش فيزيكي و با استفاده از روشهاي نسبتا ساده ميانگين گيري رياضي ، عمل ميكنيم. براي فهم نظريه جنبشي گاز را در فشار ، دما ، گرماي ويژه و انرژي داخلي اين روش را كه در سطح بكار برده ميشود. نگاه اجمالي: در ترموديناميك فقط با متغيرهاي ماكروسكوپيك ، مانند فشار و دما و حجم سر و كار داريم. قوانين اصلي ترموديناميكها بر حسب چنين كميتهايي بيان ميشوند. ابدا درباره اين امر كه ماده از اتمها ساخته شده است صحبتي نميكنند. ليكن مكانيك آماري ، كه با همان حيطهاي از علم سر و كار دارد كه ترموديناميك از آن بحث ميكند و وجود اتمها را از پيش مفروض ميداند. قوانين اصلي مكانيك آماري حامي قوانين مكانيكاند كه در حدود اتمهاي تشكيل دهنده سيسنم بكار ميروند. تاريخچه : نظريه جنبشي توسط رابرت بويل (Rabert Boyle) (1627 – 1691) ، دانيل بونولي (1700 – 1782) ، جيمز ژول(1818-1889) ، كرونيگ (1822 – 1874) ، رودولف كلاوسيوس (1822 – 1888) و كلرك ماكسول ( 1831 – 1879 ) و عدهاي ديگر تكوين يافته است. در اينجا نظريه جنبشي را فقط در مورد گازها بكار ميبريم، زيرا برهم كنشهاي بين اتمها ، در گازها به مراتب متغيرترند تا در مايعات. و اين امر مشكلات رياضي را خيلي آسانتر ميكند. در سطح ديگر ميتوان قوانين مكانيك را بطور آماري و با استفاده از روشهايي كه صوريتر و انتزاعيتر از روشهاي نظريه جنبشي هستند بكار برد. اين رهيافت كه توسط جي ويلارد گيبس (J.willard Gibbs) و لودويگ بولتز ماني (Ludwig Boltz manni) (1844 – 1906) و ديگران تكامل يافته است، مكانيك آماري ناميده ميشود، كه نظريه جنبشي را به عنوان يكي از شاخههاي فرعي در بر ميگيرد. با استفاده از اين روشها ميتوان قوانين ترموديناميك را به دست آورد. بدين ترتيب معلوم ميشود كه ترموديناميك شاخهاي از علم مكانيك است. محاسبه فشار بر پايه نظريه جنبشي : فشار يك گاز ايدهآل را با استفاده از نظريه جنبشي محاسبه ميكنند. براي ساده كردن مطلب ، گازي را در يك ظرف مكعب شكل با ديوارههاي كاملا كشسان در نظر ميگيريم. فرض ميكنيم طول هر ضلع مكعب L باشد. سطحهاي عمود بر محور X را كه مساحت هر كدام e2 است. A1 و A2 ميناميم. مولكولي را در نظر ميگيريم كه داراي سرعت V باشد. سرعت V را ميتوان در راستاي يالهاي مولفههاي Vx و Vy و Vz تجزيه كرد. اگر اين ذره با A1 برخورد كند در بازگشت مولفه X سرعت آن معكوس مي شود. اين برخورد اثري رو ي مولفه Vy و يا Vy ندارد در نتيجه متغير اندازه حركت عبارت خواهد بود : ( 2mvx=(-mvx-mvxاندازه حرکت اولیه - اندازه حرکت نهایی كه بر A1 عمود است. بنابراين اندازه حركتي e به A1 داده ميشود برابر با m Vx2 خواهد بود زيرا اندازه حركت كل پايسته است. زمان لازم براي طي كردن مكعب برابر خواهد بود با Vx/L. در A2 دوباره مولفه y سرعت معكوس ميشود و ذره به طرف A1 باز ميگردد. با اين فرض كه در اين ميان برخوردي صورت نميگيرد مدت رفت و برگشت برابر با 2 e Vx خواهد بود. به طوري كه آهنگ انتقال اندازه حركت از ذره به A1 عبارت است: mVx2/e = Vx/2e . 2 mVx ، براي به دست آوردن نيروي كل وارد بر سطح A1 ، يعني آهنگ انتقال اندازه حركتي از طرف تمام مولكولهاي گاز به A1 داده ميشود. (P = M/e(Vx12 + Vx22 + Vx32 ) P = 1/2eV2 تعبير دما از ديدگاه نظريه جنبشي : با توجه به فرمول RT 2/3 = 1/2 MV2يعني انرژي كل انتقال هر مول از مولكولهاي يك گاز ايدهآل ، با دما متناسب است. ميتوان گفت كه اين نتيجه با توجه به معادله بالا براي جور در آمدن نظريه جنبشي با معادله حالت يك گاز ايدهآل لازم است. و يا اينكه ميتوان معادله بالا را به عنوان تعريفي از دما بر پايه نظريه جنبشي يا بر مبناي ميكروسكوبيك در نظر گرفت. هر دو مورد بينشي از مفهوم دماي گاز به ما ميدهد. دماي يك گاز مربوط است به انرژي جنبشي انتقال كل نسبت به مركز جرم گاز اندازه گيري ميشود. انرژي جنبشي مربوط به حركت مركز جرم گاز ربطي به دماي گاز ندارد. حركت كاتورهاي را به عنوان بخشي از تعريف آماري يك گاز ايدهآل در نظر گرفت. V2 را بر اين اساس ميتوان محاسبه كرد. در يك توزيع كاتورهاي سرعتهاي مولكولي ، مركز جرم در حال سكون خواهد بود. بنابراين ما بايد چارچوب مرجعي را بكار ببريم كه در آن مركز جرم گاز در حال سكون باشد. در چارچوبهاي ديگر ، سرعت هر يك از مولكولها به اندازه U (سرعت مركز جرم در آن چارچوب) از سرعت آنها در چارچوب مركز جرم بيشتر است. در اينصورت حركتها ديگر كترهاي نخواهد بود و براي V2 مقادير متفاوتي بدست ميآيد. پس دماي گاز داخل يك ظرف در يك قطار متحرك افزايش مييابد. ميدانيم كه M V2 1/2 ميانگين انرژي جنبشي انتقالي هر مولكول است. اين كميت در يك دماي معين كه در اين مورد صفر درجه سلسيوس است، براي همه گازها مقدار تقريبا يكساني دارد. پس نتيجه ميگيريم كه در دماي T ، نسبت جذر ميانگين مربعي سرعتهاي مولكولهاي دو گاز مختلف مساوي است با ريشه دماي عكس نسبت به مربعهاي آنها. T=2/3k m1 V12/2= 2/3k m2 V22/2
مسافت آزاد ميانگين : در فاصله برخوردهاي پيدرپي ، هر مولكول از گاز با سرعت ثابتي در طول يك خط راست حركت ميكند. فاصله متوسط بين اين برخوردهاي پيدرپي را مسافت آزاد ميانگين مينامند. اگر مولكولها به شكل نقطه بودند، اصلا با هم برخورد نميكردند. و مسافت آزاد ميانگين بينهايت ميشد. اما مولكولها نقطهاي نيستند و بدين جهت برخوردهايي روي ميدهد. اگر تعداد مولكولها آنقدر زياد بود كه ميتوانستند فضايي را كه در اختيار دارند كاملا پر كنند و ديگر جايي براي حركت انتقالي آنها باقي نميماند. آن وقت مسافت آزاد ميانگين صفر ميشد. بنابراين مسافت آزاد ميانگين بستگي دارد به اندازه مولكولها و تعداد واحد آنها در واحد حجم. و به قطر d و مولكولهاي گاز به صورت كروي هستند در اين صورت مقطع براي برخورد برابر با лd2 خواهد بود. مولكولي با قطر 2d را در نظر ميگيريم كه با سرعت V در داخل گازي از ذرات نقطهاي هم ارز حركت ميكند. اين مولكول در مدت t استوانهاي با سطح مقطع лd2 و طول Vt را ميروبد. اگر nv تعداد مولكولها در واحد حجم باشد استوانه شامل (лd2 Vt ) nv ذره خواهد بود. مسافت آزاد ميانگين ، L ، فاصله متوسط بين دو برخورد پيدرپي است بنابراين ، L ، عبارت است از كل مسافتي كه مولكول در مدت t ميپيمايد. (Vt) تقسيم بر تعداد برخوردهايي كه در اين مدت انجام ميدهد. يعني : I = Vt/πd2nv =1/√2πnd2 I=1/√2πnd2 اين ميانگين بر مبناي تصويري است كه در آن يك مولكول با هدفهاي ساكن برخورد ميكند. در واقع ، برخوردهاي مولكول با هدف دماي متحرك انجام ميگيرد در نتيجه تعداد برخورد دما از اين مقدار بيشتر است. توزيع سرعتهاي مولكولي : با توجه به سرعت جذر ميانگين مربعي مولكولهاي گاز ، اما گستره سرعتهاي تكتك مولكولها بسيار وسيع است. بطوري كه براي هر گازي منحنياي از سرعتها مولكولي وجود دارد كه به دما وابسته است. اگر سرعتهاي تمام مولكولهاي يك گاز يكسان باشند اين وضعيت نميتواند مدت زياد دوام بياورد. زيرا سرعتهاي مولكولي به علت برخوردها تغيير خواهند كرد. با وجود اين انتظار نداريم كه سرعت تعداد زيادي از مولكولها بسيار كمتر از Vrms (يعني نزديك صفر) يا بسيار بيشتر از Vrms ، زيرا وجود چنين سرعتهايي مستلزم آن است كه يك رشته برخوردهايي نامحتمل و موجي صورت بگيرد. مسئله محتملترين توزيع سرعتها در مورد تعداد زيادي از مولكولهاي يك گاز را ابتدا كلوك ماكسول حل كرد. قانوني كه او ارائه كرد در مورد نمونهاي از گاز كه N مولكول را شامل ميشد چنين است : N(V)=4πN(m/2πKt)3/2V2e-mv2/2kt در اين معادله N(V)dV تعداد مولكولهايي است كه سرعت بين V و V+3v است، T دماي مطلق ، K ثابت بولتزمن ، m جرم هر مولكول است. تعداد كل مولكولهاي گاز (N) را ، با جمع كردن (يعني انتگرالگيري) تعداد موجود در هر بازه ديفرانسيلي سرعت از صفر تا بينهايت به دست ميآيد. واحد (N(V ميتواند مثلا مولكول برا سانتيمتر بر ثانيه باشد. N =∫∞0N(V)dv توزيع سرعتهاي مولكولي در مايعات : توزيع سرعتهاي مولكولي در مايعات شبيه گاز است. اما بعضي از مولكولهاي مايع (آنهايي كه سريعترند) ميتوانند در دماهايي كاملا پايينتر از نقطه جوش عادي از سطح مايع بگريزند. (يعني تبخير شوند). فقط اين مولكولها هستند كه ميتوانند بر جاذبه مولكولهاي سطح فائق آيند. و در اثر تبخير فرار كنند. بنابراين انرژي جنبشي ميانگين مولكولهاي باقيمانده نيز كاهش مييابد در نتيجه دماي مايع پايين ميآيد. اين امر روشن ميكند كه چرا تبخير فرايند سرمايشي است. مثال واقعي در مورد توزيع سرعتهاي مولكولي: با توجه به فرمول N(V)= Σ410N(M/2πkT)3/2 توزيع سرعتهاي مولكولي هم به جرم مولكول و هم به دما بستگي دارد هرچه جرم كمتر باشد نسبت مولكولهاي سريع در يك دماي معين بيشتر است. بنابراين احتمال اينكه هيدروژن در ارتفاعات زياد از جو فرار كند بيشتر است، تا اكسيژن و ازت. كره ماه داراي جو رقيقي است. براي آنكه مولكولهاي اين جو احتمال زيادي براي فرار از كشش گرانشي ضعيف ماه ، حتي در دماهاي پايين آنجا نداشته باشند، انتظار ميرود كه اين مولكولها يا اتمها متعلق به عناصر سنگينتر باشند. طبق شواهدي ، در اين جو گازهاي بي اثر سنگين مانند كريپتون و گزنون وجود دارند كه براثر واپاشي پرتوزا در تاريخ گذشته ماه توليد شدهاند. فشار جو ماه در حدود 10 برابر فشار جو زمين است. توزيع ماكسولي: ماكسول قانون توزيع سرعتهاي مولكولي را در سال 1859 ميلادي به دست آورد. در آن زمان بررسي اين قانون به كمك اندازه گيري مستقيم ممكن نبود و در حقيقت تا سال 1920 كه اولين كوشش جدي در اين راه توسط اشترن (Stern) به عمل آمد، هيچ اقدامي صورت نگرفته بود. افراد مختلفي تكنيكهاي اين كار را به سرعت بهبود بخشيدند. تا اينكه در سال 1955 يك بررسي تجربي بسيار دقيق در تائيد اين قانون (در مورد مولكولهاي گاز توسط ميلر (Miller) و كاش (Kusch) از دانشگاه كلمبيا صورت گرفت. اسبابي كه اين دو نفر بكار بردند در مجموعهاي از آزمايشها مقداري تاليوم در كوره قرار ميدادند و ديوارههاي كوره O را تا دماي يكنواخت 80±4K گرم كردند. در اين دما تاليوم بخار ميشود و با فشار 3.2x10-3 ميليمتر جيوه ، كوره را پر ميكند. بعضي از مولكولهاي بخار تاليوم از شكاف s به فضاي كاملا تخليه شده خارج كوره فرار ميكند و روي استوانه چرخان R ميافتند در اين صورت استوانه كه طولش L است تعدادي شيار به صورت مورب تعبيه شده كه فقط يكي از آنها را ميتوان ديد. به ازاي يك سرعت زاويهاي معين استوانه (W) فقط مولكولهايي كه داراي سرعت كاملا مشخص V هستند ميتوانند بدون برخورد با ديوارهها از شيارها عبور كنند. سرعت V را ميتوان از رابطه زير بدست آورد: V=LW/qو L/V= φ/W = زمان عبور مولكول از شيار φ:تغيير مكان زاويهاي بين ورودي و خروجي يك شيار مورب است. استوانه چرخان يك سرعت گزين است، سرعت انتخاب شده با سرعت زاويهاي (قابل كنترل) W متناسب است. نقص توزيع سرعت ماكسولي : با نظريه جنبشي اگرچه توزيع ماكسولي سرعت براي گازها در شرايط عادي سازگاري بسيار خوبي با مشاهدات دارد. ولي در چگاليهاي بالا ، كه فرضهاي اساسي نظريه جنبشي كلاسيك صادق نيستند. اين سازگاري نيز به هم ميخورد. در اين شرايط بايد از توزيعهاي سرعت مبتني بر اصول مكانيك كوانتومي ، يعني توزيع فرمي - ديراك (Fermi Dirac) بوز – انيشتين (Bose Einstein) استفاده كرد. اين توزيعهاي كوانتمي در ناحيه كلاسيك ( چگالي كم ) با توزيع ماكسولي توافق نزديك دارند و در جايي كه توزيع كلاسيك با شكست مواجه ميشود با نتايج تجربي سازگارند. بنابراين در كاربرد توزيع ماكسولي محدوديتهايي وجود دارد. همانگونه كه در واقع براي هر نظريهاي چنين است.
تاریخ: 23 اسفند 1390برچسب:نظریه جنبشی گازها,محاسبه فشار بر پايه نظريه جنبشي,تعبير دما از ديدگاه نظريه جنبشي, ارسال توسط نام دانشکده : فنی و مهندسی – دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات نام آزمایشگاه : مجتمع آزمایشگاهی موضوع آزمایش : تعیین و ترسیم دیاگرام سیستم های سه فازی آب – تولوئن – استیک اسید نویسنده : سعیده علیپور لمه اسلام تاریخ آزمایش : 15/12/1390 سال تحصیلی : 91-90 هدف ؛ هدف از انجام این آزمایش ، تعیین و ترسیم دیاگرام فازی برای سیستم سه جزئی شامل آب تولوئن و اسید استیک است ، می باشد . این مواد در فاصله ی تغییرات قابل توجهی از غلظت سیستم مایع تولید یک فاز می کند . ) در مواردی که غلظت اسید استیک کم باشد ، سیستم تولید دو فاز می کند ) . تئوری ؛ ترکیب مخلوط های دوجزئی را می توان روی یکی از محور های مختلف رسم کرد و محور دیگر را برای نشان دادن یک متغیر دیگری مانند درجه حرارت اختصاص داد. در مورد سیستم های سه جزئی خواهیم دید که به کاربردن دیاگرام مثلثی متساوی الااضلاع وسیله بسیار خوبی برای نشان دادن غلظت ها خواهد بود . اکنون طریقه ی رسم نتایج بدست آمده از آزمایش را برروی یک مثلث متساوی الاضلاع بررسی می کنیم . هر ضلع مثلث برای نشان دادن مخلوط دو جزء به کار می رود و می توان آن را به فاصله های مناسب و دلخواه تقسیم کرد که برای مثال در شکل (1) نشان داده شده است ومی توان مشاهده نمود که هر راس مثلث نشان دهنده غلظت صد در صد یکی از اجزاء می باشد . اکنون اگر بخواهیم نقطه ای را که نماینده یک مخلوط با 25% از A و 25% از B و 50% از C باشد پیداکنیم ، باید ابتدا نقطه a را روی ضلع AB تعیین کرده ، بطوریکه نشانه غلظت 25% از A باشد . نقطه a یک خط چین به موازات BC رسم می کنیم تا ضلع مقابل را در C قطع کند . تمام مخلوط هایی که دارای 25% از A هستند در روی این خط قرر دارند . حال نقطه b را که نشانه 50% از C است را روی ضلع AC معین می کنیم و از b یک نقطه چین به موازات AB رسم تا ضلع مقابل را قطع کند . به همین ترتیب روی ضلع AB نقطه نشانه 25% از B را معین می کنیم و خط نقطه چین مربوطه را رسم می کنیم . محل تقاطع این سه خط نقطه چین نقطه ای است که نشان دهنده ترکیب مخلوط است و این نقطه با حرف d در شکل زیر نشان داده شده است . البته واضح است که فقط دو تا از خطوط نقطه چین مذکور برای بدست آوردن نقطه d کافی هستند . روشی که در بالا ذکر شد روش ترسیم بر اضلاع نام دارد . ( شکل (1) ) در مورد ترسیم تولوئن و اسید استیک و آب این نوع دیاگرام را می توان به کار برد . دو تا از اجزاء یعنی آب و تولوئن در هم مخلوط نمی شوند . تولوئن و اسید استیک و از طرف دیگر آب و اسید استیک در هم به هر نسبتی مخلوط می شوند . ابتدا مخلوطی از آب و تولوئن را در نظر می گیریم . این مخلوط شامل دو لایه است . یک لایه از آب که در پایین و یک لایه از تولوئن که در بالا قرار دارد . حال اگر مقدار بیشتری استیک اسید اضافه کنیم ، ترکیب دو لایه تغییر خواهد کرد که به وسیله ی نقاط c و d نشان داده شده است خطی که این دو نقطه را به هم وصل می کند ، خط رابط نامیده می شود . اگر به اضافه کردن استیک اسید ادامه دهیم ، ترکیب دو لایه تغییر کرده و به هم نردیک می شوند ولی نکته ی مهم آن است که مقدار یک فاز مرتبا زیاد و دیگری مرتبا کم می شود ، به طوریکه بالاخره فقط یک لایه باقی می ماند . این لایه در صورت اضافه کردن مقدار بیشتری از اسید هم چنان باقی خواهد ماند . ترکیب درصد ها را در روی یک منحنی که بنام منحنی حلالیت معروف است ، رسم می کنند . ( شکل (2) ) ملاحظه می شود که این منحنی از تولوئن خالص به سمت آب خالص ادامه می یابد . هر مخلوطی که در خارج این سطح باشد ، فقط یک لایه تشکیل خواهد داد و باید دانست که مسیر منحنی با تغییر دادن دما تغییر خواهد کرد و اکنون به مطالعه محلول های a و b که در شکل (2) نشان داده شده و خطی که آن ها را به هم وصل می کند می پردازیم . هر ترکیب کلی که روی این خط باشد تشکیل سیستمی با دو فاز خواهد داد که دارای ترکیب a و b می باشند و مقادیر نسبی دوفاز بستگی به ترکیب کلی دارد . اگر مخلوط کلی دارای آب زیاد باشد ترکیب حاصله روی نقطه ای نزدیک b می افتد ودر این حالت مقدار فاز b از فاز a خیلی بیشتر خواهدبود . برعکس اگر مخلوط کلی دارای مقدار زیاد تولوئن باشد ، ترکیب حاصل در روی خط رابط نزدیک نقطه ی a خواهد بود . این خطوط نه با قاعده و آب موازی هستند و نه با یکدیگر . وقتی که درصد اسید استیک زیاد تر شود ترکیب دو فاز به هم نزدیک می شود و خطوط رابط کوتاهتر می گردند و بالاخره در نقطه ای به نام نقطه ی plait با هم برابر می شوند .
وسایل مود نیاز : 4عدد بورت 50 میلی لیتری برای تولوئن و آب و اسید استیک ، گیره ی بورت ، پایه ی بورت ، 2 عدد قیف جدا کنده ( ( دکانتور) استوانه ای 125 میلی لیتری ، 9 عدد بالون50میلی لیتری ، 4 عدد ارلن 25میلی لیتری ، فنل فتالئین ، سدیم هیدروکسید ( سود) 1نرمال
روش آزمایش : محلول هایی از تولوئن و آب که دارای حجم های 1,2,3,4,5,6,7,8,9 میلی لیتری از آب و تولوئن به صورت جداگانه باشند تهیه می کنیم . حجم کلی هر محلول باید حدود 10 میلی لیتر باشد . این مخلوط را می توان با محاسبه ی مقدار میلی لیترهای لازم مربوط به هر جزء و ریختن آن ها توسط بورت تهیه کرد . این مخلوط ها دو لایه تشکیل می دهند که لایه آب در پایین و تولوئن در بالا قرار دارد و وقتی آن ها را تکان دهیم ، یک دیسپرسیون (معنی) کدر بدست می آید که بلافاصله پس از پایان تکان دادن ، تبدیل به دو فاز اولیه می گردد . اکنون باید این محلول ها را با اسید استیک تیتر کرد تا موقعی که کدری حاصل از تکان دادن از بین برود و در موقع تکان دادن دیگر کدری بوجود نیاید . ترکیب هر محلول را در پایان تیتراسیون محاسبه کنید و دو رشته اعداد بدست آمده را روی دیاگرام های مثلثی رسم می کنیم .
برای دو دکانتور مورد نظر محلول های زیررا تهیه می کنیم :
و بعد از تکان دادن دکانتور ها به مدت 2 دقیقه ، آن ها را یک ساعت به وسیله ی گیره ی بورت آویزان می کنیم . دو لایه تشکیل خواهد شد که لایه ی زیرین آب است که می توان به وسیله ی بازکردن قیف ، از لایه ی بالایی که تولوئن جدا کرد و بعد از جدا کردن ، درصد استیک اسید را در هر لایه به وسیله ی تیتراسیون با سود 1 نرمال تعیین کرد . که برای این کار باید از فاز پایین ( فاز آبی ) حدود 5 گرم را وزن کرده و بقیه را داخل یک بشر جداگانه ریخت و کل فاز بالایی ( فاز آلی ) را دقیقا وزن کرده و هر دو رابا سود 1نرمال تیتر کنید . به کمک اعداد حاصله از تیتراسیون ووزن نمونه ها می توان درصد وزنی استیک اسید را در هر لایه معلوم کرد .
نتایج ؛ حاصل از 9تابالون :
حجم سود مصرفی برای تیترکردن 4تا رارلن حاصل از دو دکانتور : 35.6cc = VNaoH فاز آبی (1) A) 17.2cc = VNaoH فاز آبی (2) B) 10.9cc = VNaoH فاز آلی (1) C) 3.8cc = VNaoH فاز آلی (2) D) 4.96gr = وزن فاز آبی (2) و 4.98 gr = وزن فاز آبی (1) 4.99gr = وزن فاز آلی(2) و 4.97 gr = وزن فاز آلی (1) محاسبات
تاریخ: 23 اسفند 1390برچسب:سیستم های سه فازی, ارسال توسط
محلولهای استاندارد مورد کاربرد
محلول درصد جرمی
محلولی است که در آن مقداری ماده حلشونده در 100 گرم محلول ، حل شده باشد.
100*جرم محلول/جرم ماده حل شونده = درصد جرمی
در صورت و مخرج باید از یک نوع یکای جرم استفاده شود. یعنی هر دو باید برحسب میلیگرم ، گرم یا کیلوگرم بیان شوند. مثلا ، بر روی بر چسب محلول شست وشوی دهان نوشته می شود: "محلول استریل سدیم کلرید 9/0 درصد برای شستشو". عبارت "سدیم کلرید 9/0 درصد" یعنی در 100 گرم از این محلول 9/0 گرم سدیم کلرید وجود دارد و بقیه آن آب است. برای محلولهای بسیار رقیق ، معمولا غلظت بر حسب قسمت در میلیون (ppm) بیان میشود. 106*جرم محلول/جرم ماده حل شونده ppm=
اگر حلال ، آب باشد و مقدار ماده حلشونده چنان کم باشد که چگالی محلول همچنان g.mL-1 1,0 باقی بماند، در اینصورت رابطه به قرار زیر خواهد بود: لیتر محلول/میلی گرم ماده حل شونده=ppm
از ppm برای بیان مقادیر بسیار کم کاتیونها و آنیونها در آب دریا ، بدن جانداران ، بافتهای گیاهی و میزان آلایندههای هوا و بطور کلی ، در مواردی که مقدار ماده حلشونده خیلی جزئی باشد، استفاده میشود.
محلول گرم در لیتر (غلظت معمولیC)
در این محلولها ، مقداری ماده حلشونده در یک لیتر محلول وجود دارد.
حجم محلول به لیتر/مقدار ماده حل شونده به گرمC=
برای مثال ، اگر در 200 میلیلیتر از محلولی به اندازه 4 گرم پتاسیم کلرید حلشده باشد، غلظت معمولی این محلول ، 20 گرم در لیتر خواهد بود. 200ml*1 L / 1000 ml=0,2 L لیتر محلول
C=4g / 0,2 L=20 g.L-1
محلول مول در لیتر (مولار CM)
غلظت مولار رایجترین روش برای بیان غلظت است و محلول مولار ، محلولی است که در هر لیتر آن ، به اندازه یک مول ماده حلشونده ، حل شده باشد. مانند محلول یک مول بر لیتر لیتیم کلرید که در آن ، یک لیتر محلول دارای یک مول لیتیم کلرید است.
حجم محلول (لیتر)/مقدار ماده حل شونده (مول)=غلظت مولار (M)
محلول مولال (Cm)
محلولی که در آن یک مول ماده حلشونده در یک کیلوگرم حلال شده باشد، محلول مولال نامیده میشود خواص کولیگاتیو محلولها بکار میرود. غلظت مولال برای مطالعه ی
مقدار ماده حل شونده (مول)/کیلوگرم حلال= غلظت مولال (Cm)
برای مثال ، اگر در 200 گرم آب خالص ، 0,03 مول کلرید پتاسیم حل شده باشد، مولالیته محلول عبارت خواهد بود: 200g*1 Kg/1000 g=0,2 Kg کیلوگرم حلال
مولال m=0,03(mol)/0,2Kg=0,15
روابط بین محلول های استاندارد
CM=C/M
C=NE
N=CM*n
تاریخ: 22 اسفند 1390برچسب:محلول های استاندارد, ارسال توسط آخرین مطالب
|