Titel: OPLØSELIGHEDEN AF KOBBER(II)SULFAT. Litteratur: Klasse: Dato: Ark 1 af. Helge Mygind, Kemi 2000 A-niveau 1, s /9-2008/OV

Transkript

1 Fag: KEMI Journal nr. Titel: OPLØSELIGHEDEN AF KOBBER(II)SULFAT Navn: Litteratur: Klasse: Dato: Ark 1 af Helge Mygind, Kemi 2000 A-niveau 1, s /9-2008/OV Formålet er at bestemme opløseligheden af CuSO 4 5H 2 O i vand. Teori: Forskellige stoffer absorberer i større eller mindre grad lys. For et stof i opløsning gælder Lambert-Beers lov: A = ε λ l [farvestof] hvor A er absorbansen ved en given bølgelængde, ε λ er ekstinktionskoefficienten ved den pågældende bølgelængde, l er væsketykkelsen, og [farvestof] er naturligvis koncentrationen af det absorberende stof. Lambert-Beers lov gælder ikke ved store koncentrationer. Opløseligheden for CuSO 4 5H 2 O, kobber(ii)sulfat pentahydrat, kan bestemmes ved måling af koncentrationen af Cu 2+ i en mættet opløsning af stoffet. Med et spektrofotometer måles absorbansen for Cu(NH 3 ) 4 2+ i fire standardopløsninger med kendte koncentrationer. Forinden er et absorptionsspektrum optaget, og stoffets absorptionsmaksimum er fundet. Ved at afbilde absorbansen mod koncentrationen i et koordinatsystem skal man ifølge Lambert- Beers lov få en ret linie, såfremt der hele tiden måles ved samme bølgelængde og med samme væsketykkelse. Denne rette linie bruges som standardkurve. Endvidere måles absorbansen for en 100 gange fortyndet mættet kobbersulfatopløsning tilsat NH 3. Ved at sammenholde denne absorbans med standardkurven kan man finde [Cu 2+ ] i den mættede opløsning. Apparatur: Spektrofotometer SPRT-VIS USB 650 (og programmet Logger Pro) samt kuvetter målekolber, 25 ml, 7 stk. mikropipette, 1-5 ml dråbepipetter etiketter termometer små bægerglas linsepapir. Kemikalier: Mættet CuSO 4, er fremstillet på forhånd 0,100 M CuSO 4 2 M NH 3. Procedure: Tilslut spektrofotometeret til en tændt computer, og start Logger Pro. En række 25 ml målekolber skal benyttes se skemaet på næste side. I 7 25 ml målekolber afmåles med mikropipette 0,100 M CuSO 4 -opløsning se skemaet. Der afmåles 4,00 ml 2 M NH 3 -opløsning i nogle af målekolberne se skemaet. 1

2 Der fyldes op til stregen med demineraliseret vand. Omrystning V(0,100 M CuSO 4 ) / ml 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 5,00 0 V(2 M NH 3 ) / ml 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 0 4,00 V(demi. vand) / ml til stregen efterfulgt af omrystning Opløsningerne 1 5 er standardopløsninger. Opløsning 8: Fra den mættede opløsning af CuSO 4 udtages med pipette 2,50 ml, som overføres til en 25 ml målekolbe, og der fortyndes op til stregen med demineraliseret vand. Omrystning. Opløsning 9: Af opløsning 8 udtages med pipette 2,50 ml, som overføres til en ny 25 ml målekolbe. Der tilsættes 4,00 ml 2 M NH 3 -opløsning, og der fortyndes til stregen med demineraliseret vand. Omrystning. Vigtigt: Placer kuvetterne helt lige i spektrofotometeret. Måling med spektrofotometer: Valg af bølgelængde: 1) Kuvetternes blanke sider må kun aftørres vha. linsepapir. Kalibrer spektrofotometeret med opl. 7. 2) Optag absorptionsspektre af opl. 5 hhv. opl 6. Gen spektrene. I de to opløsninger er koncentrationen af Cu 2+ ens. Hvorfor vælger man at måle på opløsningerne indeholdende ammoniak? Se også efterbehandlingsspørgsmål E). Standardkurve: 3) Valg af bølgelængde for de videre målinger. Man skal lige have optaget et absorptionsspektrum af den rigtige type opløsning først. Vælg derpå Configure Spectrometer. Afmærk Abs. vs Concentration. Udfyld Column Name, Short Name og Unit. Hvis forvalget ikke giver en bølgelængde ved den maksimale absorbans, kan man vælge om i kolonnen til højre i dialogboksen. Afslut med OK. Hvorfor vælger man netop bølgelængden, hvor der er maksimal absorbans? Der er flere grunde. Se også spørgsmålene til spørgsmål F). Det kan være en god ide, at få lavet en midling af absorbanserne (det er dog ikke strengt nødvendigt). Vælges Data Collection. Vælg Events With Entry, og sæt flueben ved Use 10 s Average (se billedet på næste side). 2

3 5) Der måles på opløsning 1, klik på. Når absorbansen er konstant (10-30 sekunder) se lige under menubjælken øverst til venstre klikkes på Keep. I den nye dialogboks indtastes koncentrationen. Afslut med OK. Gentag med opløsningerne med opløsningerne 2 5. Afslut måleserien med. Gem resultaterne. 6) Mål absorbansen for opløsning 9. Densitetsbestemmelse af den mættede opløsning: 7) Mål temperaturen nøjagtigt i den mættede opløsning af CuSO 4. 8) Vej et lille, tomt bægerglas. Overfør med en tør pipette 1,00 ml mættet opløsning af CuSO 4 til bægerglasset, og vej igen. Kemikalierester: 9) Alle de kobberholdige opløsninger skal opsamles. Pga. ammoniakken må affaldet ikke komme i en beholder, der indeholder Ag +. Måleresultater: Bølgelængden, hvor absorbansen er størst: λ = Opløsning A Tabel fra Logger Pro Temperatur, mættet opl. af CuSO 4 : Masse, 1,00 ml mættet opl. af CuSO 4 : 3

4 Bearbejdning af målingerne og spørgsmål: A) Forklar, hvorledes [Cu 2+ ] er beregnet for hver af standardopløsningerne 1-5. B) Standardopløsninger: Tegn graf overvej hvilken type, der skal benyttes, og om det vil være rimeligt at lade grafen passerer gennem (0,0). Gælder Lambert-Beers lov? C) Ved hjælp af standardkurven findes [Cu 2+ ] for den ukendte opløsning 9 og dermed den formelle koncentration c(cuso 4 ) for den mættede opløsning. D) Beregn opløseligheden (g/100 ml opløsning) for CuSO 4 5H 2 O, og sammenlign med en tabelværdi se Databogen. Tabelværdierne i Databogen kan desværre ikke helt sammenlignes med den beregnede opløseliged. Der er dog hjælp at hente i Databogen. Her kan man bl.a. finde opløseligheden for CuSO 4 5H 2 O ved forskellige temperaturer. Angivelserne er indsat i diagrammet på sidste side. Bemærk, at opløseligheden er angivet i g stof/100 g vand! Desuden og temmelig specielt er opløseligheden angivet i gram stof (uden krystalvand), dvs. at krystalvandet er indregnet i det vand, der bruges som opløsningsmidlet! Fra C) har du koncentrationen c(cuso 4 ) i den mættede opløsning. Beregn opløseligheden af CuSO 4 (uden krystalvand) i g/l opløsning. Beregn densiteten ρ for den mættede opløsning af CuSO 4 (se måleresultaterne). Beregn massen af 1000 ml mættet opløsning. Beregn opløseligheden af CuSO 4 i g/1000 g opløsning. Beregn massen af vand i de 1000 g opløsning. Beregn opløseligheden af CuSO 4 i g/1000 g vand. Beregn endelig opløseligheden af CuSO 4 i g/100 g vand. Sammenlign resultatet med Databogens angivelser (se diagrammet næste side). E) Vedrørende kompleksdannelsen mellem Cu 2+ og NH 3 : gør reaktionsskemaet færdigt: Cu(H 2 O) 4 2+ (aq) + NH 3 (aq) Angiv farverne for de to kobber(ii)komplekser, der indgår i reaktionsskemaet. Hvorfor måler man absorptionen for den vandige opløsning af Cu(NH 3 ) 4 2+ og ikke den med Cu(H 2 O) 4 2+? F) Lambert-Beers lov gælder ved alle bølgelængder. Du skal overveje: 1) Hvorfor vælger man at måle ved den bølgelængde, hvor absorptionsspektret har maksimum? 2) Hvorfor måler man ikke ved bølgelængder, hvor absorbansen er lille? Det er der sådan set ikke noget i vejen for, da Lambert-Beers lov gælder ved alle bølgelængder. 3) Hvorfor er det en dårlig idé at måle absorbansen ved de bølgelængder, hvor absorbansen er kraftigt stigende/faldende? G) Hvorfor justeres absorbansen A til at være nul for det rene opløsningsmiddel (det er det, som sker ved kalibreringen)? 4

5 5