Øvelsesvejledninger til kemi C Københavns VUC Efterår 2015
Kemi C laboratoriekursus efterår 2015 Københavns VUC Vognmagergade 8, 1120 København K Indholdsfortegnelse Side 2 Side 3 Side 4 Sikkerhed i laboratoriet Rapport- og journalskrivning Oversigt over det mest almindelige laboratorieudstyr Øvelsesvejledninger Side 5 1. Fremstilling af nogle tungtopløselige salte (Journal) Side 9 2. Stoffers blandbarhed (Rapport) Side 12 3. Ophedning af natriumhydrogencarbonat (Rapport) Side 15 4. Bestemmelse af chlorid-indholdet i havvand (Rapport) Side 17 5. Heptans reaktion med brom (Rapport) Side 20 6. Fedt i chips/eller andre fedtholdige fødevarer (Journal) Side 23 7. Molarmasse for lightergas (Rapport) Side 26 8. Indholdet af eddikesyre i husholdningseddike (Rapport) Side 28 9. Spændingsrækken (Journal) Side 32 10. Dannelse af ioner ved oxidation af magnesium (Journal) S. 1
Sikkerhed i laboratoriet I laboratoriet gælder et særligt regelsæt: Alle bevægelser - inklusive gang - foregår i rimeligt sikkert og roligt tempo. Af hensyn til giftige eller brandbare kemikalier er rygning, spisning og drikning forbudt. Indtagelse af kaffe eller lignende foregår udenfor laboratoriet, og det er forbudt at drikke af laboratorieudstyr, som for eksempel bægerglas. Af sikkerhedsmæssige grunde skal der bæres kittel og sikkerhedsbriller under alle eksperimenter. Kemieksperimenter kan være risikable. Det kræver omtanke at omgås kemikalier og apparatur. Desuden skal du være opmærksom på, at læreren anviser at nogle af de anvendte kemikalier skal opsamles i affaldsdunke. Efter eksperimenterne skal der ryddes op. Glasvarer vaskes af og sættes i opvaskemaskine. Uheld I tilfælde af uheld: Bevar roen og tilkald hjælp (læreren)! Brand: Brug ikke vand - kvæl ilden. En prop i en brændende kolbe slukker straks ilden. En lidt større brand på et bord eller på gulvet kvæles med et brandtæppe eller evt. med en kittel. Ild i en person kvæles ved at få personen til at lægge sig over ilden. Derefter dækkes personen med et brandtæppe. (Der er dog aldrig gået ild i personer her på stedet, og vi bruger så vidt muligt elkogeplader frem for bunsenbrændere). Brandslukkeren anvendes kun til større brande og aldrig på personer. Skoldninger og forbrændinger: Masser af koldt vand meget længe indtil anden førstehjælp. Husk at tage evt. tøj af ved skylningen. Kemikalier i øjnene: Masser af koldt vand meget længe indtil anden førstehjælp. Hudkontakt med farlige kemikalier: Masser af koldt vand. Snitsår: Masser af koldt vand. Indtagelse af kemikalier: Du skal aldrig putte kemikalier i munden; men sker der uheld er førstehjælpen afhængig af, hvad der er indtaget. Det er vigtigt, at du ved, hvad du har fået i munden. S. 2
Rapport- og journalskrivning Ved eksperimenter i laboratoriet skal der føres en laboratoriejournal, der indeholder præcise notater om eksperimenternes forløb. Her skrives alle relevante oplysninger og observationer ned under eksperimentets udførelse. Det er bedre at tegne og notere for meget end for lidt. Måleresultater kan med fordel nedskrives i tabelform. Laboratoriejournalen er udgangspunktet for udfærdigelsen af journalen eller en egentlig rapport over eksperimentet. Rapporten skal udformes, således at den kan læses og forstås, som en selvstændig enhed. Rapporten skal opbygges efter nedenstående retningslinier. Journalen skrives på det journalark, der er vedlagt de eksperimenter, hvorover der skal skrives journal. Rapporten bør, alt efter hvilket eksperiment der er tale om, indeholde: 1. Forside: med overskrift, navn og dato. 2. Formål: Kortfattet formålsbeskrivelse. 3. Teori: Kort gennemgang af de teoretiske forudsætninger for eksperimentet. Rapporten skal indeholde reaktionsskemaer for samtlige reaktioner i eksperimentet. 4. Apparatur og kemikalier: Liste over det anvendte apparatur og reagenser. 5. Fremgangsmåde: Kort beskrivelse af eksperimentets udførelse samt eventuelt en skitse af opstillingen. Punktet kan eventuelt også indeholde dele af teorigennemgangen. 6. Resultater og beregninger: Skematisk opstilling af registrerede eller målte størrelser (eksempelvis farver, farveskift, lugt og bundfald). Endvidere resultatberegninger. Husk altid at anvende enheder på alle talstørrelser. Gør evt. rede for anvendte formler. Eventuelle spørgsmål fra eksperimentvejledningen besvares. 7. Fejlkilder: Her angives eventuelle årsager til afvigelser fra det forventede resultat i følge teorien. 8. Konklusion: Konklusionen er en vurdering af eksperimentets resultater i forhold til formålsbeskrivelsen. S. 3
Oversigt over det mest almindelige laboratorieudstyr: S. 4
1. Fremstilling af nogle tungtopløselige salte (journal) Formål: At fremstille nogle tungtopløselige salte ved fældningsreaktioner. At opskrive ion- og stofreaktionsskemaer for de udførte forsøg, samt navngive de dannede salte. Teori: Salte er blot et andet ord for ionforbindelser. Ionforbindelser består normalt af en positiv metalion og en negativ ikke-metalion, men der + 2 kan også indgå sammensatte ioner som f.eks. NH, SO, OH 4 4. De positive og negative ioner tiltrækker hinanden og holdes sammen i et iongitter. Er ionforbindelsen tungtopløselig ses den som en uklarhed i opløsningen. De fleste salte er letopløselige i vand, men nogle er (mere eller mindre) tungtopløselige. På nedenstående skema kan man se hvilke ionforbindelser, der er letopløselige og hvilke der er tungtopløselige. L betyder letopløselig, T betyder tungtopløselig. + NH Na + K + Mg 2+ Zn 2+ Cu 2+ Fe 2+ Fe 3+ Ca 2+ Ba 2+ Pb 2+ Ag + 4 NO L L L L L L L L L L L L 3 Cl L L L L L L L L L L T T Br L L L L L L L L L L T T I L L L L L - L - L L T T 2 SO 4 L L L L L L L L T T T T CO L L L T T - T - T T T T 2 3 OH L L L T T T T T T T T T 2 S L L L T T T T T T T T T 3 PO 4 L L L T T T T T T T T T Apparatur og kemikalier: Reagensglas, reagensglasstativ og følgende faste stoffer NaI, Na3PO4, CuSO4, K2SO4, Ca(NO3)2. Vandige opløsninger af AgNO3 og Na2S. Demineraliseret vand på sprøjteflaske. Fremgangsmåde: Sikkerhedsforanstaltninger: Skyl grundigt med vand, hvis der kommer kemikalier på huden eller i øjnene. Slut under alle omstændigheder af med at vaske hænder. S. 5
CuSO4 er sundhedsskadelig, Sølvnitraten AgNO3 kan give (uskadelige) sorte pletter på hud og tøj. Der fremstilles de 5 tungtopløselige salte, der er fremhævet med grå baggrund i skemaet. Når der er valgt et gråt felt er fremgangsmåden som følger: 1) Se hvilke ioner, saltet skal indeholde. Den positive findes øverst i skemaet, den negative yderst til venstre. 2) Vælg blandt de udleverede kemikalier et stof (1), der indeholder den ønskede positive ion og et andet (2), der indeholder den ønskede negative ion. 3) Opløs de to udgangsstoffer i lidt demineraliseret vand i hver sit reagensglas. Dette gøres ved at anbringe lidt stof i et reagensglas, og fylde ca. 1-1½ cm demineraliseret vand oveni. Derefter sættes fingeren for reagensglasset og der rystes til ALT stof er opløst. OBS: Hvis alt stof ikke kan opløses, tilsættes lidt mere vand og der rystes. Hvis stoffet allerede ER i opløsning (fx AgNO3), skal der dryppes blot ca. 1 ml af opløsningen oveni den anden opløsning. 4) Hæld de to opløsninger sammen. 5) Noter bundfaldets udseende og farve. Det kaldes et bundfald, lige så snart væsken bliver uigennemsigtig. Hvis reagensglasset fik lov at stå, ville det faste stof efterhånden falde til bunds. Når alle 5 salte er fremstillet, opsamles opløsningerne i beholder til uorganisk affald og glassene renses med flaskerenser, skylles i demineraliseret vand og sættes med bunden opad i reagensglasstativet, så de kan dryppe af. S. 6
Til aflevering Journalark for Fremstilling af nogle tungtopløselige salte Formål: At fremstille nogle tungtopløselige salte ved fældningsreaktioner. At opskrive ion- og stofreaktionsskemaer for de udførte forsøg, samt navngive de dannede salte. Teori: Hvad er forskellen på simple ioner og sammensatte ioner? Hvad forstår man ved en formelenhed? Eksempel: En ionforbindelse bestående af magnesiumioner og chloridioner placeres i et iongitter. Hvordan vil formelenheden for denne ionforbindelse se ud? Databehandling: 2) Hvad kan du ud fra skemaet slutte om opløseligheden af a) Natrium og kalium ionforbindelser: b) Nitrater: S. 7
c) Phosfater: d) Ionforbindelser med med Cl -, Br -, I - : Pos. ion Opløsning 1 Neg. ion Opløsning 2 Ionreaktionsskema Stofreaktionsskema Farve, formel og navn på bundfaldet 3 Ca 2+ (aq) + 2 PO 4 3- (aq) Ca 3(PO 4) 2(s) Ca 2+ Ca(NO 3) 2 PO 4 3- Na 3PO 4 3 Ca(NO 3) 2(aq) + 2 Na 3PO 4(aq) Ca 3(PO 4) 2(s) + 6 NaNO 3(aq) S. 8
2. Stoffers blandbarhed (rapport) Formål: Der undersøges nogle stoffers opløselighed i vand, ethanol og heptan og på den baggrund vurderes, hvilken af følgende det enkelte stof er: - En ionforbindelse - En polær molekylforbindelse - En upolær molekylforbindelse. Desuden vil vi prøve at finde ud af, om det er muligt at uddrage en generel sammenhæng mellem stoftype og opløselighed på baggrund af forsøgsresultaterne. At bestemme om et stof består af ioner og er et salt, eller om det består af molekyler ud fra dets opløselighed i polære/upolære opløsningsmidler. Teori: Metalioner og ikke-metalioner danner ionforbindelser, mens ikke-metalatomer indbyrdes danner molekylforbindelser. Nogle molekylforbindelser er polære, mens andre er upolære. Dette afhænger af atomernes elektronegativitet. Se eventuelt en tabel for elektronegativitet i din lærebog. Apparatur: Reagensglas + stativ 4 engangspipetter Spatel Kemikalier: Opløsningsmidler: Vand Heptan Ethanol Stoffer: NaCl natriumchlorid CuCl2 2H2O kobber(ii)chlorid dihydrat Sucrose alm. husholdningssukker Glycerin Olivenolie/vegetabilsk olie I2 diiod S. 9
Fremgangsmåde: Stofferne blandes i hver sit reagensglas efter nedenstående skema. Væsker tilføres med en pipette, (ca. 10 dråber). De faste stoffer tilsættes med en spatel. Kom ikke for meget stof i reagensglasset. Kun få korn af de faste stoffer. Sæt fingeren for reagensglasset og ryst grundigt. Noter i skemaet om stofferne blander sig med hinanden eller ej. Det er hensigtsmæssigt kun at arbejde med et opløsningsmiddel af gangen. Bortskaffelse af affald: Væskerne med heptan/ethanol og diiod suges op og kommes i et bægerglas til organisk affald. Resten smides ud i vasken, reagensglassene vaskes af og stilles med bunden i vejret i stativet. Resultater: Stoffets navn Kemisk formel Opløses i vand Opløses i ethanol Opløses i heptan Er der tale om Ionforbindelse Polære molekyler Upolære molekyler Natriumhlorid NaCl kobber(ii)chlorid dihydrat CuCl2 2H2O Diiod I2 Sucrose C12H22O11 Glycerin C3H8O3 Olivenolie triglycerid stort organisk molekyle S. 10
Rapporten Teori: Forklar kort begreberne: elektronegativitet, de tre bindingstyper (ren kovalent binding, polær kovalent binding og ionbinding), polære og upolære molekyler, densitet og faseadskillelse. Giv eksempler på elektronegative atomer og ionforbindelser. Resultater: I denne del af rapporten indsættes det udfyldte skema. Skemaet kommenteres under databehandling. Databehandling: 1. Beskriv iagttagelserne (benyt tabellen) og forklar resultaterne. 2. Prøv at formulere nogle generelle blandbarheds-/opløselighedsprincipper for polære stoffer med ionforbindelser og andre polære forbindelser upolære molekyler med ionforbindelser og andre polære forbindelser upolære molekyler med andre upolære forbindelser S. 11
3. Ophedning af natriumhydrogencarbonat (rapport) Formål: At finde reaktionen for ophedning af natriumhydrogencarbonat ved hjælp af kemisk mængdeberegning. Teori: Natron ( tvekulsurt natron ) hvis kemiske navn er natriumhydrogencarbonat, anvendes i husholdningen som hævemiddel. Stoffet kan fungere som hævemiddel, fordi det afgiver gasser ved ophedning. Ophedningen bevirker en kemisk omdannelse af stoffet. Formlen er NaHCO3. Det er et salt, der består af ionerne Na + og HCO3 -. Man kan påvise, at der dannes carbondioxid (CO2) ved ophedningen af natriumhydrogencarbonat. Der dannes nemlig bundfald, når man leder de dannede gasser gennem kalkvand. Efter ophedningen af natriumhydrogencarbonat ligger der et hvidt stof tilbage. Det er naturligvis en natriumforbindelse, og det kunne være Na2O, NaOH eller Na2CO3. I så fald skulle reaktionen forløbe efter et af følgende tre reaktionsskemaer: 1) NaHCO3 (s) Na2O (s) + H2O (g) + CO2 (g) 2) NaHCO3 (s) NaOH (s) + CO2 (g) 3) NaHCO3 (s) Na2CO3 (s) + H2O (g) + CO2 (g) Reaktionsskemaerne er ikke afstemt. (Skriv kun afstemte reaktionsskemaer i rapporten.) Øvelsens formål er at finde ud af hvilke af de tre reaktionsskemaer, der er det rigtige. Det sker ved at ophede en afvejet portion natriumhydrogencarbonat, hvorefter man måler massen af det faste reaktionsprodukt. Forsøgsresultatet sammenlignes med beregninger på grundlag af hvert af de tre reaktionsskemaer. Apparatur: Digel med låg. Digeltrekant. Trefod. Bunsenbrænder. Vægt. Kemikalier: Natriumhydrogencarbonat Fremgangsmåde: Rens diglen om nødvendigt. Anbring digel med låg i en digeltrekant og ophed den, indtil den er rødglødende i bunden. Sluk for bunsenbrænderen og lad diglen stå til afkøling. Diglen skal være helt kold inden man begynder selve forsøget. Benyt ventetiden til at afstemme reaktionsskemaerne. Nulstil vægten og aflæs massen af digel og låg. Fyld diglen ca. kvart op med natriumhydrogencarbonat og aflæs den nøjagtige masse af digel, låg og natriumhydrogencarbonat. Anbring måleresultaterne i skema. S. 12
Masse af digel og låg Masse af digel, låg og NaHCO3 Masse af NaHCO3 før ophedning Masse efter ophedning Ophed diglen med låg i ca. 5 minutter. Den skal være rødglødende i bunden. I ventetiden kan man påbegynde beregningerne (se efterbehandling). Når ophedningen er færdig, skal diglen afkøle noget, hvorefter den vejes med låg og indhold. Rapporten Skemaerne nedenfor kan benyttes til at løse spørgsmålene fra databehandlingen. Reaktionskema 1: M (g/mol) m (g) n (mol) Reaktionskema 2: M (g/mol) m (g) n (mol) Reaktionsskema 3: M (g/mol) m (g) n (mol) NaHCO3(s) Na2O(s) + H2O (g) + CO2 (g) (ikke afstemt) NaHCO3(s) NaOH(s) + CO2 (g) (ikke afstemt) NaHCO3(s) Na2CO3(s) + H2O (g) + CO2 (g) (ikke afstemt) S. 13
Skema til de beregnede resultater: Massen af NaHCO3 Massen af fast reaktionsprodukt Beregnet masse af Na2O NaOH Na2CO3 Databehandling: 1) Afstem de tre reaktionsskemaer. 2) Beregn stofmængden af natriumhydrogencarbonat og beregn derefter hvor stor massen af reaktionsprodukterne bliver ifølge reaktionsskema 1, 2 og 3. Beregningsgangen skal udføres ved at indsætte molarmassen (M), massen (m) og stofmængden (n) i reaktionsskemaerne (1, 2 og 3) vist på rapporthjælpearket. Beregn efter formlen: n = m/m. 3) Anvend vejeresultaterne fra forsøget til at beregne massen af det faste reaktionsprodukt, der ligger tilbage i diglen og bestem derefter hvilket reaktionsskema, der er det rigtige. Anvend evt. skema fra rapporthjælpearket til at danne dig et overblik over resultaterne (Se Skema til de beregnede resultater ). 4) Hvor præcis blev resultatet af forsøget? Beregn evt. fejlprocent. Fejlprocent beregnes således: Forskellen mellem det opnåede og det forventede resultat divideres med det forventede og ganges med 100%. 5) Hvis det ikke var præcist, hvad var da mulige fejlkilder? S. 14
4. Bestemmelse af chlorid-indholdet i havvand (rapport) Formål At bestemme indholdet af natriumchlorid, NaCl, i en prøve af havvand ved hjælp af Mohrs chloridtitrering. Teori Koncentrationen af chloridioner, Cl, kan bestemmes ved titrering med en opløsning af sølvnitrat. Som indikator benyttes kaliumchromat, K2CrO4. Sølvionerne vil først fælde ud med chloridionerne, og danne et hvidt bundfald af tungt opløseligt sølvchlorid, AgCl : Ag + (aq) + Cl (aq) AgCl (s) Når alle chloridionerne er fældet ud, vil yderligere tilsætning af sølvnitrat give et rødt bundfald af sølvchromat, Ag2CrO4 : 2 Ag + (aq) + CrO4 2- (aq) Ag2CrO4 (s) En svag blivende rødfarvning viser således, at alle chloridionerne er fældet ud og man er nået til ækvivalenspunktet. Under antagelse af, at alle chloridionerne stammer fra natriumchlorid i havvandet, kan saltindholdet i havvand beregnes. Apparatur 100mL målekolbe med prop, 10mL og 20mL fuldpipetter med sugebold, burette i stativ, magnet + magnetomrører, magnetfiskepind og 100mL konisk kolbe med vid hals. Kemikalier Sølvnitratopløsning 0,100M AgNO3, kaliumchromatopløsning 0,1M K2CrO4. Vandprøve. Eksperimentelt Overfør 10,0mL havvand med pipette til en 100mL målekolbe og fyld op med demineraliseret vand til mærket, hvorved havvandet fortyndes 10 gange. Sæt prop på og omryst kolben. Udtag derefter 20,0mL fortyndet havvand og overfør det til en 100mL konisk kolbe. Tilsæt derefter ca. 5 dråber 0,1M kaliumchromat. Kolben tilføres en magnet og stilles på en magnetomrører. Sæt ikke kolben under buretten før buretten er nulstillet! Vær nu meget forsigtig da sølvnitrat kan give sorte pletter på huden og chromforbindelser er kræftfremkaldende. En burette fyldes med 0,100M sølvnitrat og nulstilles. Den fortyndede opløsning af havvand titreres med sølvnitratopløsningen. Titreringen afbrydes og buretten aflæses, når én dråbe fremkalder en svag blivende rødfarvning. Der udtages en ny portion (20,0mL) af det fortyndede havvand og titreringen gentages. Oprydning: pipetterne skylles igennem med demineraliseret vand fra sprøjteflaske og sættes på plads med spidsen opad i stativet. Overskydende sølvnitrat og indholdet af kolben med det titrerede havvand fyldes i beholder til uorganisk affald med tungmetaller. S. 15
Volumen af 0,100 M AgNO3 [Cl - ] i fortyndet havvand [Cl - ] i havvand i masse% (NaCl) Efterbehandling 1. Beregn stofmængden, n, af sølvnitrat i det tilsatte volumen 0,100M AgNO3. 2. Hvor stor er stofmængden, n, af chloridioner i 20,0mL fortyndet havvand? 3. Beregn den aktuelle koncentration af chloridioner i fortyndet havvand. 4. Hvad er den aktuelle koncentration i havvandet? 5. Antag at chloridionerne udelukkende stammer fra natriumchlorid, og beregn massen af natriumchlorid i 1L havvand. 6. Densiteten af havvand sættes til 1 g/ml. Beregn indholdet af natriumchlorid i havvand udtrykt i masseprocent. 7. Sammenlign resultatet med følgende referenceværdier og kommentér: Nordsøen: 3,5% Kattegat: 2,0% Øresund: 1,5% Bælterne: 1,5% Vestlige Østersø: 0,8% Søer på øerne: 0,005% S. 16
5. Heptans reaktion med brom (rapport) Formål: Formålet med forsøget er at vise, at heptan under visse betingelser kan reagere med brom og at identificere et af reaktionsprodukterne. Teori: Heptan C7H16 er en alkan. Alkaner er normalt meget vanskelige at få til at reagere. Det kan dog lade sig gøre hvis man hjælper lidt på vej. Den første substitutionsreaktion hvor vi udskifter hydrogen, H, med brom, Br, i heptanen sættes i gang vha. stærkt lys. Dette kaldes en fotokemisk substitutionsreaktion. Reaktionen kan skrives sådan: (1) Sideproduktet hydrogenbromid,hbr, er en stærk syre som øjeblikkelig vil reagere med vand og danne oxoniumioner og bromidioner: (2) Oxoniumionen kan påvises vha. en ph-måling med universalindikatorpapir (eller phstrips). Bromidionen påvises ved udfældning med sølvioner: (3) Som sidegevinst i dette forsøg kan man iagttage et tofasesystem af vand og heptan. Dette skyldes at vand er polært og heptan er upolært. De to stoffer kan derfor hverken blandes eller opløses i hinanden. Vi kan også observere en ekstrahering (udtrækning) af brom, Br2, fra vandfasen til heptanfasen. Dette skyldes at dibrom er upolært. I begyndelsen af forsøget befinder dibrom sig i den polære vandfase men vandrer over i den upolære heptanfase. Apparatur: - Små reagensglas i stativ - Propper - Spatel - Engangspipette - Alufolie - Kraftig lampe Kemikalier - Heptan - Br2(aq) - AgNO3(aq) - Universalindikatorpapir S. 17
Fremgangsmåde: a) I hvert af to små reagensglas, mærket 1 og 2, anbringes med pipette FØRST ca. 1 cm Br2-opløsning og DEREFTER ca. 2 cm heptan. Glassene lukkes med en prop. Notér udseendet af henholdsvis heptanfasen og vandfasen. b) Reagensglassene rystes. Reagensglas 1 indpakkes i alufolie og placeres evt. et mørkt sted. Reagensglas 2 stilles foran en kraftig lampe. Ryst det let af og til. Notér farverne af de to faser i reagensglas 2 efter ca. 10 minutter. (Gå først derefter videre til næste punkt). c) De to faser fra reagensglas 2 adskilles ved at den øverste fase (heptanfasen) suges op med en engangspipette og overføres til et reagensglas sæt prop på dette reagensglas. Vandfasen (underfasen) skal nu undersøges nærmere. Med en spatel tages et par dråber fra vandfasen, og de anbringes på et stykke universalindikatorpapir. Notér ph-værdien ud fra farven på universalindikatoren efter anbringelse af nogle dråber af vandfasen. d) Resten af vandfasen tilsættes nogle få dråber AgNO3(aq). Notér hvad der sker med vandfasen ved tilsætning af sølvnitrat, AgNO3. e) Reagensglas 1 tages frem i lyset. Notér farverne af de to faser i reagensglasset. Skema til observationer (noter) fra forsøget: Heptanfasens farve Vandfasens farve a) b) e) S. 18
ph-værdien målt med universalindikator c) Udseendet af vandfasen efter tilsat AgNO3 d) Rapporten Skemaet med observationer (noter) fra forsøget indsættes i rapporten under Resultater. Databehandling 1. Hvilken type reaktion kan der efter teorien ske mellem heptan og Br2? 2. På hvilket sted i forsøget blev det bekræftet, at heptan kan reagere med Br2? 3. Opskriv et muligt reaktionskema (med strukturformler) for reaktionen mellem heptan og Br2. 4. Stemmer dette reaktionsskema med den observation, der blev gjort, da vandfasens ph blev bestemt med universalindikatorpapir? 5. Hvilket stof blev påvist, da AgNO3-opløsning blev tilsat til vandfasen. 6. Kommenter forskellen mellem det reagensglas, der stod i lys og det reagensglas, der stod i mørke. S. 19
6. Fedt i chips/eller andre fedtholdige fødevarer (rapport) Formål: Chips er lavet af kartoffelspåner og indeholder fedtstof (planteolie), stivelse og krydderier, herunder salt. Fedtindholdet bestemmes ved en adskillelse af stofferne. Det målte fedtindhold sammenlignes med varedeklarationen. Vi vil ekstrahere fedtstoffet med et velegnet opløsningsmiddel, pentan. Apparatur: Fælles: 1 lille morter med pistil, vægt og vejebåde, vandbad (2-3 hold om et vandbad) og plastikskål til affald i stinkskab. Hvert hold: måleglas, 50 ml, 1 bægerglas 250 ml, konisk kolbe 100 ml, glastragt, glasuld, glasspatel. Kemikalier: Pentan og chips/småkager/nødder Fremgangsmåde: I STINKSKAB Ca. 12-13g chips knuses i morter med pistil. 1) Afvej i vejebåd ca.10 g knust chips nøjagtigt, og overfør dem til et tørt bægerglas. Noter den præcise masse af chips i tabel 1. 2) Vej EN REN konisk kolbe. Massen noteres i tabel 2. 3) Hæld 50 ml pentan op i måleglasset i stinkskab. Alle de efterfølgende punkter foregår i stinkskabet! 4) Hæld det afmålte pentan i bægerglasset med knuste chips, og omrør blandingen grundigt med en spatel. 5) Filtrér blandingen gennem glasuld i tragt over i den koniske kolbe, idet så meget som muligt af chipsmassen holdes tilbage i bægerglasset. For at få alt pentan overført til kolben presses chipsmassen med spatelen. 6) Gentag ekstraktionen med 40 ml pentan, og filtrér også dette over i kolben. Resterne af chipsene anbringes i en skål i stinkskab. 7) Anbring den koniske kolbe med opløsningen af fedt i pentan i vandbadet (ca. 100 C) under udsuget. Giv evt. kolben en blyring på, så den ikke vælter i vandet. Opløsningen inddampes, indtil der kun er en tyktflydende olie tilbage i bægerglasset. 8) Kolben tørres omhyggeligt udvendigt og vejes. Massen noteres i tabel 2. Bortskaffelse: Ingen stoffer kræver speciel opsamling i særlig beholder ved dette forsøg. S. 20
Til aflevering Journalark for 6. Fedt i chips/eller andre fedtholdige fødevarer Formål: Chips er lavet af kartoffelspåner og indeholder fedtstof (planteolie), stivelse og krydderier, herunder salt. Fedtindholdet bestemmes ved en adskillelse af stofferne. Det målte fedtindhold sammenlignes med varedeklarationen. Vi vil ekstrahere fedtstoffet med et velegnet opløsningsmiddel, pentan. Efterbehandling: 1. Angiv hvor meget fedt, du fik ekstraheret i feltet masse af fedtstof i tabel 1. 2. Resultatet sammenlignes med massen af chips, og masseprocenten udregnes og indskrives i feltet Beregnet masseprocent i tabel 3. 3. Sammenlign med varedeklarationen ved at beregne afvigelsen mellem den beregnede masseprocent og den masseprocent, der er angivet på varedeklarationen: 4. Foreslå mulige fejlkilder ved den anvendte metode: Tabel 1 Chips Navn på chips Fedtindhold pr. 100 g Energiindhold pr. 100 g Forventet masse af fedt i 10 g chips Masse af chips m(chip) Tabel 2 Bægerglas Masse af konisk kolbe Masse af kolbe og fedtstof Masse af fedtstof m(fedtstof) Tabel 3 Masseprocent Beregnet masseprocent Masseprocent ifølge varedeklarationen S. 21
Journal-hjælpeark til 6. Fedt i chips Tabel 1 Chips Navn på chips Fedtindhold pr. 100 g Energiindhold pr. 100 g Forventet masse af fedt i 10 g chips Masse af chips m(chip) Tabel 2 Bægerglas Masse af konisk kolbe Masse af kolbe og fedtstof Masse af fedtstof m(fedtstof) Tabel 3 Masseprocent Beregnet masseprocent Masseprocent ifølge varedeklarationen S. 22
7. Molarmasse for lightergas. (Rapport) Formål: At bestemme hvilke(n) gas(ser) lightergas består af. Dette gøres ved at bestemme lightergassens molare masse og sammenligne den med molarmassen for nogle kendte brændbare gasser. Apparatur: 250mL måleglas, stor balje næsten fyldt med vand, vægt, termometer, køkkenrulle og en engangslighter. Fremgangsmåde: Begynd med at veje lighteren med 0,01grams nøjagtighed og noter massen i skemaet på næste side. Fyld vand i baljen og mål vandets temperatur i C. Temperaturen skal være tæt på stuetemperaturen. Noter også temperaturen i skemaet. Læg nu måleglasset helt ned i baljen så det fyldes med vand. Hvis det driller så hold evt. glassets åbne ende lidt opad. Når glasset er helt tømt for luft tager du fat i glassets bund og løfter den op af vandet. Løft kun så glassets kant stadig er 3-4cm under vandoverfladen. Nu holder du lighteren ind under måleglassets åbning og lader gassen strømme ud af lighteren og op i glasset. Se tegningen herunder. Pas på ikke at ramme ved siden af. Når gassens volumen i glasset er nået til ca. 240mL stoppes og lighteren tages op. Nu bevæges måleglasset forsigtigt lidt op eller ned, sådan så vandoverfladerne inden i og uden for glasset flugter med hinanden. Aflæs volumen i ml (husk glasset/skalaen vender på hovedet ) og skriv det ind i skemaet på næste side. Tag måleglasset op og vend det rigtigt. Anbring det i et stinkskab så lightergassen kan slippe ud uden at gøre skade. Tør lighteren meget grundigt. Ryst så meget vand som muligt ud af lighterhovedet, brug dernæst evt. en hårtørrer og vej den igen. Noter den nye masse i skemaet. Aflæs trykket i bar eller mbar på skolens barometer! Figur 1 viser (a) hvordan måleglasset skal holdes, mens der lukkes lightergas ud og (b) hvordan de to vandoverflader er ens, når volumen aflæses. S. 23
Skema til resultater: Masse af lighter Før tømning Efter tømning Masse af lightergassen Vægtforskellen g g g Vandets og gassens Temperatur Gassens Volumen V C ml K L Efterbehandling: Gassens volumen V skal omregnes fra ml til liter der er plads i skemaet til resultatet. Vandets temperatur omregnes til kelvingrader K. Kelvingrader = celsiusgrader + 273 Massen af gassen m fås ved at trække de to vejeresultater fra hinanden. Værdien indsættes i skemaet. For at udregne stofmængden n for lightergassen i måleglasset skal vi bruge idealgasloven: (1) p * V = n * R * T n isoleres og beregnes n = P * V R * T p er trykket i bar eller kpa. Værdien aflæses på skolens barometer eller på www.dmi.dk. Lightergassen i måleglasset er mættet med vanddamp, dvs. at en del af trykket i måleglasset skyldes vanddamp. Mættede vanddampes tryk afhænger af temperaturen. Find trykket af vanddamp efter tabellen nedenfor: Temperatur / 0 C 20 21 22 23 24 Tryk/bar 0,0234 0,0248 0,0264 0,0281 0,0298 Tryk kpa 2,34 2,48 2,64 2,81 2,98 Beregn lightergassens tryk P i måleglasset ved at trække vanddampens tryk fra det tryk, som er målt på barometeret. (Loven om partialtryk). R er gaskonstanten. Hvis trykket p regnes i bar er gaskonstanten: 0,08314 L*bar/(mol*K). S. 24
Nu kan lightergassens molarmasse beregnes ved først at bruge idealgasloven (1) til at finde stofmængden n. Lightergassens molarmasse M findes ud fra følgende formel: (2) m M = n Der er fem mulige stoffer som lightergas kan bestå af, nemlig alkanerne: methan, ethan, propan, butan eller pentan. Find deres kemiske formler i din lærebog og beregn deres molarmasser. Sammenlign dit forsøgsresultat med disse værdier og afgør om lightergas er et af de nævnte stoffer. Det kan også være lightergas er en blanding af to stoffer. Noter hvad du har fundet frem til lightergas består af. Formel Molarmasse Methan Ethan Propan Butan Pentan Kommenter resultatet. S. 25
8. Indholdet af eddikesyre i husholdningseddike (rapport) Formål: At beregne indholdet af ren eddikesyre i husholdningseddike ved hjælp af syre/basetitrering. Teori: Husholdningseddike er en opløsning af eddikesyre i vand. Desuden indeholder husholdningseddike små mængder af andre stoffer (se på deklarationen). Formålet med forsøget er at bestemme indholdet af eddikesyre i husholdningseddike. Det sker ved titrering med en NaOH-opløsning. Titreringsreaktionens reaktionsskema: CH 3 COOH + OH - CH 3 COO - + H2O Vi kan også skrive reaktionsskemaet med stofformler: CH 3 COOH + NaOH CH 3 COONa + H2O Inden titreringen fortyndes eddikesyren med en faktor 10. I forbindelse med fortyndingen måles densiteten af eddiken. Efter titreringen kan man beregne koncentrationen af eddikesyren i enheden (M=mol/L). I deklarationen på en flaske husholdningseddike står eddikesyreindholdet angivet i masse %. Man skal kende densiteten for at kunne beregne masseprocenten. Apparatur: Vægt, målekolbe 250 ml med prop, pipette 25 ml, sugebold, burette, buretteholder, tragt og konisk kolbe 250 ml, magnetomrører og magnet. Kemikalier: Husholdningseddike, 0,100 M NaOH, indikator: phenolphthlaeinopløsning. Fremgangsmåde: Nulstil vægten og vej den tomme 250 ml målekolbe. Overfør med en pipette og sugebold 25,0 ml husholdningseddike til målekolben og vej igen husholdningseddiken og kolben. Masse af tom målekolbe: Masse af målekolbe med husholdningseddike Masse af 25 ml Densitet for Husholdningseddik Husholdningseddik e (beregnes) e (beregnes) Derefter fyldes målekolben med demineraliseret vand til målekolbens streg. Sæt prop i og sørg for en grundig sammenblanding af målekolbens indhold. Overfør 25,0 ml af den fortyndede husholdningseddike fra målekolben til en ren 250 ml konisk kolbe. Tilsæt nogle dråber phenolphthalein til den koniske kolbe. Titrer med 0,100M NaOH fra en nulstillet burette. Titreringen afbrydes, når en enkelt dråbe fra buretten giver en svagt blivende rød opløsning. Aflæs det tilsatte volumen 0,100 M S. 26
NaOH. Gentag titreringen. Volumen 0,100M NaOH Stofmængden af NaOH Koncentrationen af eddikesyre i fortyndet husholdnings - eddike Koncentratione n af eddikesyre i ufortyndet husholdningseddike Eddikesyre - indhold i masse % Deklarationen s masse % Rapporten De to skemaer ovenfor kan indsættes i rapporten, men skal opdeles i resultater og databehandling. Databehandling: 1. Anvend vejeresultaterne til at beregne densiteten af eddike. 2. Beregn den tilsatte stofmængde NaOH. 3. Stofmængden af NaOH er ækvivalent med stofmængden af eddikesyre i den fortyndede husholdningseddike. Betragt titreringsreaktionens reaktionsskema. Hvordan er ækvivalensforholdet? Beregn hvor stor en stofmængde eddikesyre der er i 25,0 ml fortyndet eddikesyre. 4. Beregn koncentrationen af eddikesyre i den fortyndede husholdningseddike. Hvad er koncentrationen i ufortyndet husholdningseddike? 5. Når man skal regne eddikesyreindholdet om til masse %, kan man f.eks. regne på 1 liter husholdningseddike. Hvor stor en stofmængde eddikesyre er der i 1 liter eddike? 6. Beregn dernæst massen af denne stofmængde eddikesyre. 7. Find derefter massen af 1 liter husholdningseddike ved at anvende den målte densitet, hvorefter man kan beregne eddikesyreindholdet i masse %. 8. Studer etiketten på eddikeflasken. Passer resultatet med deklarationen? 9. Kunne man have anvendt methylrødt som indikator ved titreringen? S. 27
Forår 2013 9. Spændingsrækken (journal) Formål: 1) At iagttage reaktionen mellem metalioner og et metal for at fastlægge en spændingsrække for de anvendte metaller. 2) At iagttage metallers reaktion med syre. Teori: Spændingsrækken: Ca, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Sn, Pb, H(syre), Cu, Ag, Au Apparatur: Små reagensglas i reagensglasholder Kemikalier: Magnesiumbånd, sølvtråd, zinkstykker, ståluld, kobbertråd. 0,1 M Cu (NO3)2, 2 M HCl, 0,1 M MgCl2, 0,1 M AgNO3, 0,1 m ZnSO4, Fremgangsmåde: Undersøgelserne udføres efter nedenstående skema. Metallet renses om nødvendigt med ståluld, så overfladen er ren. Metallet anbringes derefter i en opløsning, som indeholder ioner af et andet metal eller hydrogenioner. Reaktionen iagttages og beskrives. Metallet anbringes som vist på figuren og aftørres efter brug. Skema: Skema: Skriv iagttagelserne i rubrikken. + ved reaktion. ved ingen reaktion. (g) ved gas-udvikling. Mg 2+ (aq) --- Mg (s) Zn (s) Cu (s) Ag (s) Zn 2+ (aq) --- H + (aq) Cu 2+ (aq) --- Ag + (aq) --- Noter iagttagelserne. Bemærk også for metaller i syre om reaktionen er hurtig eller langsom. 1) Skriv reaktionsskemaer (delreaktioner og samlet reaktion), hvor der sker en reaktion. 2) Noter metallernes reaktionshastighed med syre, og sammenlign med spændingsrækken. 3) Opskriv de anvendte metaller og syre i en spændingsrække. Opløsninger med kobber og sølv opsamles. Reagensglassene børstes rene, skylles i demineraliseret vand og S. 28
Forår 2013 stilles til tørre omvendt i reagensglasholderne. Til aflevering Journalark for 9. Spændingsrækken Formål: 1) At iagttage reaktionen mellem metal-ioner og et metal for at fastlægge en spændingsrække for de anvendte metaller. 2) At iagttage metallers reaktion med syre. Hvad forstår man ved en oxidation? Hvad forstår man ved en reduktion? Skema: Skriv iagttagelserne i rubrikken. + ved reaktion. ved ingen reaktion. (g) ved gasudvikling. Mg 2+ (aq) ---- Zn 2+ (aq) --- Mg (s) Zn (s) Cu (s) Ag (s) H + (aq) Cu 2+ (aq) --- Ag + (aq) --- Noter metallernes reaktionshastighed med syre, og sammenlign med spændingsrækken. Hvad er sammenhængen? S. 29
Forår 2013 Skriv reaktionsskemaer for de reaktioner der forløber. Hvis der er en sekundær reaktion med vand, angives denne også. Skriv delreaktionerne for at angive hvilket stof der reduceres og hvilket der oxideres. I eksemplet nedenfor oxideres Zn (fordi det går Op i oxidationstal) og Cu reduceres (fordi oxidationstallet reduceres). Eksempel på reaktion og forklaring Zn(s) + Cu 2+ (aq) Zn 2+ (aq) + Cu(s) Eksempel på delreaktioner Oxidation: Zn(s) Zn 2+ (aq) + 2e - Reduktion: Cu 2+ (aq) + 2e - Cu(s) Reaktion og evt. sekundær reaktion Reaktion og evt. sekundær reaktion Delreaktioner Delreaktioner Oxidation: Oxidation: Reduktion: Reduktion: Reaktion og evt. sekundær reaktion Reaktion og evt. sekundær reaktion Delreaktioner Delreaktioner Oxidation: Oxidation: Reduktion: Reduktion: S. 30
Forår 2013 Reaktion og evt. sekundær reaktion Reaktion og evt. sekundær reaktion Delreaktioner Delreaktioner Oxidation: Oxidation: Reduktion: Reduktion: Reaktion og evt. sekundær reaktion Reaktion og evt. sekundær reaktion Delreaktioner Delreaktioner Oxidation: Oxidation: Reduktion: Reduktion: Svarer metallernes reaktion til dét spændingsrækken viser? Skriv de anvendte metaller op i en spændingsrække: S. 31
Forår 2013 10. Dannelse af ioner ved oxidation af magnesium (journal) Formål: Formålet med denne øvelse er at vise, at der dannes ioner når atomer, der gerne afgiver elektroner reagerer med atomer, der gerne optager elektroner. Ved hjælp af mængdeberegning kan det vurderes om oxidationen er fuldstændig. Apparatur: Tang, digel med låg, trefod, trådtrekant og bunsenbrænder. Kemikalier: Magnesium (Mg(s)). Fremgangsmåde: 1. del Et lille stykke magnesiumbånd, 2-3 cm, klippes/knækkes af rullen. Hvordan ser magnesium ud? Magnesiumstykket holdes derefter med tangen, og antændes i flammen fra bunsenbrænderen. Sæt en porcelænsskål under det brændende magnesium ADVARSEL: Se ikke direkte på det brændende magnesium, da det udsender lys der er så kraftigt, at det kan skade øjnene. Hvordan ser forbrændingsproduktet ud? Ved forbrændingen sker der en reaktion mellem magnesium og luftens oxygen. 2. del Forbrændingen af magnesium skal nu foregå under mere kontrollerede forhold. Et stykke magnesium på ca. 5 cm vejes med 3 decimaler. Massen af magnesium: Derefter vejes en digel, også med 3 decimaler. Massen af digel: Massen af digel + massen af magnesium: Magnesiumbåndet rulles sammen og kommes i diglen. Diglen forsynes med låg, og anbringes i en trådtrekant på en trefod over en bunsenbrænder. Bunsenbrænderen tændes, og der varmes kraftigt på diglen. Efter ca. 2 minutter fjernes låget med en tang, og der opvarmes videre ca. 8 minutter. Efter ca. 5 minutters afkøling vejes diglen med indhold. Samlede masse af digel og forbrændingsprodukt : Sammenlign den samlede masse før og efter forbrænding af magnesiumbåndet. S. 32
Forår 2013 Forklar denne forskel? Var oxidationen fuldstændig? Skriv reaktionsskemaet for den kemiske reaktion, som er foregået? Til aflevering Journalark for 10. Dannelse af ioner ved oxidation af magnesium Formål: Formålet med denne øvelse er at vise, at der dannes ioner når atomer, der gerne afgiver elektroner reagerer med atomer, der gerne optager elektroner. 1. del Hvordan ser magnesium ud? Magnesiumstykket holdes derefter med tangen, og antændes i flammen fra bunsenbrænderen. Sæt en porcelænsskål under det brændende magnesium Hvordan ser forbrændingsproduktet ud? 2. del Forbrændingen af magnesium skal nu foregå under mere kontrollerede forhold. Et stykke magnesium på ca. 5 cm vejes med 3 decimaler. Massen af digel Masse af digel + afbrændt magnesium Massen af magnesium Massen af forbrændingsproduktet Vægtforskellen Sammenlign den samlede masse før og efter forbrænding af magnesiumbåndet Hvordan kan denne forskel forklares? S. 33
Forår 2013 Ved forbrændingen sker der en reaktion mellem magnesium og luftens oxygen. Hvilken kemisk reaktion er foregået? Opskriv reaktionsskemaet for denne kemiske reaktion: Var oxidationen fuldstændig? S. 34