To tylko jedna z 3 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
(Ćwiczenie nr 3)
Liczba Avogadro.
Wstęp
Liczba cząsteczek zawartych w jednym molu dowolnej substancji, zwana jest liczbą Avogadro i oznaczana symbolem NA. Za najdokładniejszą wartość liczby Avogadro przyjmuje się obecnie:
NA = 6.022045 (31) . 1023 mol-1
Znajomość liczby Avogadro pozwala na obliczenie bezwzględnej masy atomu i cząsteczki. Np. w 1 molu atomów wodoru, tj. w 1.0079 g wodoru, mamy 6.022045 . 1023 atomów wodoru. Masa pojedynczego atomu wodoru, mH, wynosi więc:
Jeżeli weźmiemy pod uwagę dwie różne substancje gazowe (każda w ilości 1 mol) to zawierają one taką samą liczbę cząsteczek. Zgodnie z hipotezą Avogadro muszą więc mieć taką samą objętość jeżeli wykazują taką samą temperaturę (T) i takie samo ciśnienie (p). Zatem w danych warunkach (p i T) objętość 1 mola cząsteczek dowolnej substancji gazowej jest stała1. W warunkach normalnych (T = 273.15 K, p = 101325 Pa) objętość ta wynosi 22.41383 (70) dm3 . mol-1.
Stała Avogadro, NA, może być wyznaczona na drodze eksperymentalnej różnymi metodami. Jedną z najprostszych jest elektroliza H2O. W trakcie procesu elektrolizy, w wyniku rozkładu H2O, na katodzie wydziela się gazowy wodór a na anodzie tlen. Reakcje elektrodowe opisano poniżej:
K: (1)
A: (2)
Rejestrując wartość natężenia prądu elektrolizy I oraz wyznaczając objętość wydzielonego gazu V (np. H2) można obliczyć stałą NA.
Cel ćwiczenia:
Wyznaczyć wartość liczby Avogadro.
Odczynniki, materiały i aparatura:
Roztwory bazowe: 1 M NaOH w H2O
Elementy układu pomiarowego: Reaktor (naczynie szklane z pokrywką)
Dwie strzykawki Amperomierz
Zasilacz elektrolizera
Termometr
Elektrody (izolowane druciki) Wykonanie:
Zestawić układ pomiarowy do elektrolizy (rys. 1.):
napełnić reaktor oraz strzykawki roztworem NaOH (tak aby w strzykawkach nie było pęcherzy powietrza) strzykawki umieścić w otworach pokrywki w taki sposób aby po nakryciu elektrolizera ich końcówki zanurzone były w elektrolicie
poprzez otwory w każdej ze strzykawek włożyć elektrody do przestrzeni elektrodowych (końcówka elektrody powinna być widoczna w strzykawce)
elementy zestawu pomiarowego (zasilacz, amperomierz, elektrody) połączyć ze sobą szeregowo w obwód elektryczny
Rozpocząć pomiar: włączyć amperomierz, zasilacz oraz stoper. W odstępach 1 min. notować wartość natężenia prądu elektrolizy. W czasie trwania elektrolizy zmierzyć temperaturę roztworu elektrolitu oraz aktualne ciśnienie atmosferyczne.
(…)
… przestrzeni katodowej wodorem do żądanej objętości wyłączyć stoper oraz prąd.
Opracowanie wyników:
Otrzymane wyniki eksperymentalne umieścić w tabelach (wzór poniżej):
Kolejne
odczyty
Czas trwania elektrolizy
t
[s]
Natężenie prądu
I
[A]
Wartość średnia
natężenia prądu
Iśr
Stała Avogadro
NA
1
2
3
.
.
.
60
120
180
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Na podstawie równania stanu gazu doskonałego obliczyć ilość moli wydzielonego wodoru
Korzystając z równania reakcji (1) obliczyć liczbę moli elektronów jaka przepłynęła przez badany układ w czasie elektrolizy: Sporządzić zależność I = f(t) dla każdego eksperymentu. Wyznaczyć ładunek Q jaki przepłynął przez badany układ (graficznie, całkując pole powierzchni pod krzywą I = f(t) lub korzystając z zależności ) Obliczyć liczbę elektronów Ne jaka przepłynęła przez układ:
gdzie: e - ładunek elektronu równy 1.6 . 10-19 C Na podstawie otrzymanych wyników, dzieląc (5) przez (3) wyznaczyć liczbę Avogadro, NA.
Rys. 1. Schemat układu pomiarowego do wyznaczania liczby Avogadro.
Literatura:
A. Bielański: „Podstawy chemii nieorganicznej”, PWN, Warszawa 1997.
1 Twierdzenie to jest słuszne pod warunkiem, że rozpatrywane substancje gazowe traktowane są jak gaz doskonały i stosują się do praw…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)