مثير للإعجاب

تقرير تجريبي لعدد أفوجادرو

تقرير تجريبي لعدد أفوجادرو

رقم Avogadro ليس وحدة مشتقة رياضيا. يتم تحديد عدد الجسيمات في الخلد من المواد تجريبيا. تستخدم هذه الطريقة الكيمياء الكهروميكانيكية لتقرير المصير. قد ترغب في مراجعة عمل الخلايا الكهروكيميائية قبل محاولة هذه التجربة.

هدف

الهدف من ذلك هو إجراء قياس تجريبي لعدد أفوجادرو.

المقدمة

يمكن تعريف الخلد على أنه كتلة صيغة الجرام لمادة ما أو الكتلة الذرية لعنصر بالجرام. في هذه التجربة ، يتم قياس تدفق الإلكترون (التيار أو التيار) والوقت من أجل الحصول على عدد الإلكترونات التي تمر عبر الخلية الكهروكيميائية. يرتبط عدد الذرات في العينة الموزونة بتدفق الإلكترون لحساب عدد أفوجادرو.

في هذه الخلية الإلكتروليتية ، يكون كلا القطبين نحاسيين والكهارل 0.5 متر في الساعة2وبالتالي4. أثناء التحليل الكهربائي ، يفقد القطب الكهربائي (الأنود) المتصل بالدبوس الموجب لمصدر الطاقة الكتلة حيث يتم تحويل ذرات النحاس إلى أيونات النحاس. قد يكون فقدان الكتلة مرئيًا مثل تأليب سطح القطب المعدني. وأيضًا ، تمر أيونات النحاس في محلول الماء وتلوينه أزرق. في القطب الآخر (الكاثود) ، يتم تحرير غاز الهيدروجين على السطح من خلال تقليل أيونات الهيدروجين في محلول حمض الكبريتيك المائي. رد الفعل هو:
2 ساعة+(aq) + 2 إلكترون -> H2(ز)
تعتمد هذه التجربة على فقد كتلة أنود النحاس ، لكن من الممكن أيضًا جمع غاز الهيدروجين الذي تم تطويره واستخدامه لحساب عدد Avogadro.

المواد

  • مصدر تيار مباشر (بطارية أو مصدر طاقة)
  • الأسلاك المعزولة وربما مقاطع التمساح لربط الخلايا
  • إلكترودان (على سبيل المثال ، شرائح النحاس أو النيكل أو الزنك أو الحديد)
  • دورق سعة 250 مل من 0.5 م ح2وبالتالي4 (حمض الكبريتيك)
  • ماء
  • الكحول (على سبيل المثال ، الميثانول أو كحول الأيزوبروبيل)
  • كوب صغير من 6 أمتار HNO3 (حمض النيتريك)
  • مقياس التيار الكهربائي أو المتر
  • ساعة التوقيف
  • توازن تحليلي قادر على القياس إلى أقرب 0.0001 غرام

إجراء

الحصول على اثنين من أقطاب النحاس. قم بتنظيف القطب ليتم استخدامه كأنود بواسطة غمره في HNO 6 M3 في غطاء الدخان لمدة 2-3 ثواني. إزالة القطب فورا أو سوف يدمره الحامض. لا تلمس القطب بأصابعك. شطف القطب بالماء الصنبور نظيفة. بعد ذلك ، قم بغمس القطب في دورق من الكحول. ضع القطب على منشفة ورقية. عندما يجف القطب ، قم بتثبيته على توازن تحليلي إلى أقرب 0.0001 جرام.

يبدو الجهاز بشكل سطحي مثل هذا المخطط لخلية التحليل الكهربائي إلا أنك تستخدم كأسين متصلين بواسطة مقياس بدلاً من وجود الأقطاب الكهربائية معًا في محلول. خذ الكأس مع 0.5 م ح2وبالتالي4 (تآكل!) ووضع قطب كهربائي في كل دورق. قبل إجراء أي اتصالات ، تأكد من إيقاف تشغيل مصدر الطاقة وفصله (أو توصيل البطارية أخيرًا). يتم توصيل التيار الكهربائي إلى مقياس التيار الكهربائي في سلسلة مع الأقطاب الكهربائية. يتم توصيل القطب الموجب من مزود الطاقة إلى الأنود. يتم توصيل دبوس السالب من مقياس التيار الكهربائي إلى الأنود (أو ضع دبوس في الحل إذا كنت تشعر بالقلق إزاء التغيير في الكتلة من مقطع التمساح خدش النحاس). يتم توصيل الكاثود إلى دبوس إيجابي من مقياس. أخيرًا ، يتم توصيل كاثود الخلية الكهربيّة بالموضع السلبي للبطارية أو مصدر الطاقة. تذكر أن كتلة الأنود ستبدأ في التغيير بمجرد تشغيل الطاقة، حتى يكون لديك ساعة توقيت جاهزة!

تحتاج قياسات دقيقة الحالية والوقت. يجب أن يتم تسجيل التيار في فواصل زمنية دقيقة (60 ثانية). يجب الانتباه إلى أن التيار الكهربي قد يختلف خلال التجربة بسبب التغيرات في محلول الإلكتروليت ودرجة الحرارة وموضع الأقطاب الكهربائية. يجب أن يكون التيار المستخدم في الحساب متوسط ​​جميع القراءات. اسمح للتيار بالتدفق لمدة لا تقل عن 1020 ثانية (17.00 دقيقة). قياس الوقت إلى أقرب ثانية أو جزء من الثانية. بعد 1020 ثانية (أو أطول) ، أطفئ وحدة التزويد بالطاقة سجل آخر قيمة للوقت والوقت.

الآن يمكنك استرجاع الأنود من الخلية ، وتجفيفه كما كان من قبل عن طريق غمره في الكحول والسماح له بالتجفيف على منشفة ورقية ، ووزنه. إذا قمت بمسح الأنود ، فستقوم بإزالة النحاس من السطح وإبطال عملك!

إذا كنت تستطيع ، كرر التجربة باستخدام نفس الأقطاب الكهربائية.

حساب العينة

تم إجراء القياسات التالية:

كتلة الأنود المفقودة: 0.3554 جرام (g)
الحالي (المتوسط): 0.601 أمبير (أمبير)
وقت التحليل الكهربائي: 1802 ثانية

تذكر:
أمبير واحد = 1 كولوم / ثانية أو أمبير واحد = 1 كولوم
شحن الإلكترون الواحد هو 1.602 × 10-19 كولوم

  1. العثور على مجموع تهمة مرت الدائرة.
    (0.601 أمبير) (1 coul / 1 amp-s) (1802 ثانية) = 1083 coul
  2. احسب عدد الإلكترونات في التحليل الكهربائي.
    (1083 coul) (1 إلكترون / 1.6022 × 1019coul) = 6.759 × 1021 إلكترون
  3. تحديد عدد ذرات النحاس المفقودة من الأنود.
    تستهلك عملية التحليل الكهربائي إلكترونين لكل أيون نحاس مكون. وبالتالي ، فإن عدد أيونات النحاس (II) المتكونة هو نصف عدد الإلكترونات.
    عدد أيونات Cu2 + = ½ عدد الإلكترونات المقاسة
    عدد أيونات Cu2 + = (6.752 × 1021 إلكترون) (1 Cu2 + / 2 إلكترون)
    عدد أيونات Cu2 + = 3.380 × 1021 أيونات Cu2 +
  4. احسب عدد أيونات النحاس لكل جرام من النحاس من عدد أيونات النحاس أعلاه وكتلة أيونات النحاس المنتجة.
    كتلة أيونات النحاس المنتجة تساوي فقدان كتلة الأنود. (كتلة الإلكترونات صغيرة لدرجة أنها لا تذكر ، وبالتالي فإن كتلة أيونات النحاس (2) هي نفس كتلة ذرات النحاس.)
    فقد كتلة القطب = كتلة أيونات Cu2 + = 0.3554 جم
    3.380 x 1021 Cu2 + أيونات / 0.3544 جم = 9.510 × 1021 Cu2 + أيونات / g = 9.510 × 1021 ذرات Cu / g
  5. حساب عدد ذرات النحاس في الخلد من النحاس ، 63.546 غرام.ذرات النحاس / الخلد من النحاس = (9.510 × 1021 ذرات النحاس / النحاس) (63.546 جم / النحاس الخلد) ذرات النحاس / الخلد من النحاس = 6.040 × 1023 ذرات النحاس / جزيء النحاس
    هذه هي قيمة الطالب المقاسة لرقم Avogadro!
  6. حساب الخطأ في المئة.خطأ مطلق: | 6.02 × 1023 - 6.04 × 1023 | = 2 × 1021
    خطأ في المئة: (2 × 10 21 / 6.02 × 10 23) (100) = 0.3 ٪

شاهد الفيديو: اسئله open book كيمياء اولى ثانوى - الباب الثانى 2020 - النظام الجديد (شهر اكتوبر 2020).