قانون بقاء جرم آزمایشگاه شیمی عمومی

 

(( بسم الله الرحمن الرحیم))

آزمایش1 – قانون بقاء جرم

هدف: آزمایش آشنایی با قانون بقاء جرم و درك مفهوم آن

تئوري:قانون بقاء جرم در قرن هجدهم توسط میخائیل واسیلیویچ لومونوسوف دانشمند روس و آنتـوان لاوازیـه شـیمیدان فرانسوي مستقل از یکدیگر ارائه شد. این دو دانشمند ثابت کردند که در یک واکنش شـیمیایی ( صـرفنظر از اینکـه واکنش گرمازا و یا گرماگیر باشد) جرم ثابتمی ماند یعنی جرم محصولات همیشه معادل جرم مواد اولیه می باشد .
علت اینکه در یک واکنش شیمیایی جرم مواد ثابت می ماند این است که؛ اتم ها نه به وجود می آیند و نه از بـین مـیروند، بلکه آرایش اتم ها در مولکول ها تغییر می کند و مولکول هاي جدیدي به وجود می آیند.
به عنوان مثال از سوختن گوگرد در هوا دي اکسید گوگرد حاصل می شود :
                                  S + O2 → SO2
بر طبق قانون بقاء جرم ، مجموع جرم گوگرد و اکسیژن با جرم SO2 حاصل برابر است .

یک مولکول دي اکسید گوگرد → یک مول کول اکسیژن + یک مولکول گوگرد

(g 32g+32g= 32 + (2 × 16
طرف راست معادله طرف چپ معادله
 64 g = 64 g

مواد لازم:پودر مس، اسید نیتریک 6 نرمال، کلریدریک اسید 5.0 نرمال، سدیم هیدروکسید 6 نرمال، پـودر روي، آب مقطر، سولفوریک اسید 6 نرمال، مس نیترات
وسایل لازم :ارلن 250 میلی لیتري،قیف شیشه اي، هم زن شیشه اي، کاغذ صافی، چراغ گاز بونزن، ترازوي دقیق، دسیکاتور.شیشه ساعت

روش کار آزمایشگاهی :

مرحله اول: تهیه مس نیترات از مس

پودر مسی که مسئول آزمایشگاه در اختیار شما گذاشته است، را در داخل ارلن بریزیـد و سـپس بـه آن حـدود 10میلی لیتر اسید نیتریک 6 نرمال اضافه کنید. و به وسیله یک شیشه ساعت دهانه ارلن را بپوشانید. ارلن را بـه آرامـی روي شعله کم چراغ گاز حرارت دهید .
احتیاط:( از تنفس گازهاي متصاعد شده خودداري کنید.) حرارت را ادامه دهید تا تمام فلزحل شود. ایـن عمـل راحتماً در زیر هود انجام دهید .
به منظور اطمینان از تشکیل مس نیترات می توانید چند قطعه از بلور مس نیترات را در کمی آب مقطرحـل کنیـد و رنگ آن را با رنگ حاصل از ترکیب مس با نیتریک اسید مقایسه کنید. رنگ محلول را یادداشت کنید .

مرحله دوم:تبدیل مس نیترات به مس کربنات
مس محلول نیترات تهیه شده در مرحله اول حاوي مقداري نیتریک اسید اضافی است چون مس کربنات به وسیله اسید تجزیه می شود لذا لازم است که این مقدار اسید نیتریک اضافی را قبل از اضافه نمودن سدیم کربنـات خنثـی کرد لذا به محلول سرد شده (مرحله اول)نیترات مس قطره قطره محلول رقیـق سـدیم هید روکسـاید اضـافه کنیـد.
مشاهده می کنید که در لحظات اول افزایش سود، رسوب آبی فیروزه اي تشکیل می شود ولی با تکان دادن حل می شود چرا؟
اضافه نمودن سدیم هیدروکسید را آنقدر ادامه دهید تا رسوب بسیار کمی تشکیل شده و ثابت بمانـد سـپس قطـره قطره نیتریک اسید رقیق اضافه کنید تا این رسوب دوباره حل شود. توجه کنید که اسیدزیادی نریزید.
حال قطره قطره محلول اشباع سدیم کربنات را با هم زدن مـداوم بـه محلـول فـوق اضـافه کنیـد (مواظـب باشـید محلولتان سر نرود.) اضافه نمودن سدیم کربنات را ادامه دهید تا رسوب تشکیل شده دیگر حل نشود این عمل باید .
با دقت هر چه تمام تر باشد چون در غیر اینصورت اضافی کربنات، مس را به صورت کمپلکس محلول در می آورد که دیگر به هیچ وجه به صورت کربنات رسوب نخواهد کرد. حال به این محلول 10 میلی لیتر دیگـر سدیم کربنات اضافه کرده وآنقدر در روي آن آب مقطر بریزید تا ارلن نیمه پـر شـود . محلـول را هـم بزنیـد سـپس بگذارید رسوب ته نشین گردد. آنگاه بدون هم زدن یک قطره سدیم کربنات اضافه کنید. اگر در پاي قطره رسـوبی ظاهر نشد و یا محلول بالاي رسوب کدر نگردید واکنش کامل است چنانچه محلول بالاي رسوب کدر شد 2 میلی لیتر دیگر سدیم کربنات به آن اضافه کنید.هم بزنید صبر کنید تا رسوب ته نشین شود سپس دوباره آزمایش قبل را تکرار کنید تا از کامل شدن واکنش مطمئن شوید سپس محتویات ارلن را هم بزنید و محلول را با کاغذ صافی صاف کنید و رسوب روي کاغذ صافی را یکی دو بار با مقدار کافی آب مقطر بشویید تا مطمئن شوید که رسـوب کـاملاً عاري از مواد دیگر می باشد و نسبتاً خالص است .
احتیاط: هیچ وقت کاغذ صافی را پر نکنید وگرنه مقداري از رسوب هدر می رود. رنگ رسوب حاصل را یادداشت کنید. رسوب را براي آزمایش بعدي نگه دارید و محلول زیر صافی را می توانید دور بریزید .

مرحله سوم:تبدیل مس کربنات به مس کلرید

چنانچه قبلاً نیز اشاره گردید کربنات ها با اسیدها تجزیه می شوند بنابراین می توانید با افزودن کلریدریک اسید بـه مس کربنات ، آن را تبدیل به مس کلرید کنید و چون در حین اضافه نمودن اسید، کف زیادي تشکیل می شود، لذا لازم است که مواظب باشید تا محلول سر نرود رسوب مس کربنات را به وسیله اسپاتول از روي کاغذ صافی خارج نموده و با احتیاط به داخل یک ارلن منتقل کنید. حال کاغذ صافی محتوي رسوب مس کربنات را درون یک قیـف شیشه اي قرار داده و قیف را روي ارلن حاوي رسوب قرار دهید سپس کاغذ صافی را به وسیله هم زدن شیشـه اي
سوراخ کنید بطوریکه با کمی آب مقطر رسوب شسته شـده و بـه داخـل ارلـن منتقـل گـردد . سـپس قطـره قطـره اسید کلریدریک 5.0 به نرمال ارلن اضافه کنید تا تمام رسوب حل شود. ارلن را به ملایمت تکان دهید و کمی نیز آن را حرارت دهید. رنگ محلول را در اینحالت یادداشت کنید. این محلول را براي آزمایش بعدي نگه دارید .
انتهاي میله هم زدن را وارد محلول کرده و یک قطره از محلول را روي شیشـه سـاعتی قـرار دهیـد و بـه ملایمـت حرارت دهید تا خشک شود. پس از تبخیر حلال رنگ جامد باقی مانده را که کلرید مس است یادداشت کنید .

مرحله چهارم:تبدیل مس کلرید به مس هیدروکسید ومس اکسید
به محلول مس کلرید حاصل از مرحله سوم قطره قطره سدیم هیدروکسید 6 نرمال اضافه کنید تا حجم سـود بـه 6میلی لیتر برسد. به ارلن آنقدر آب مقطر اضافه کنید تا ارلن نیمه پر شود. محتویات ارلن را هم بزنید و صبر کنید تـا رسوب ته نشین شود. کامل شدن رسوب را به روشی که در مرحله سوم بیان شد، آزمایش کنید. پس از کامل شدن رسوب، محلول را چند دقیقه بجوشانید و تغییرات رنگ رسوب را یادداشت کنید. پس از ثابت ماندن رنگ رسوب، صبر کنیدتا رسوب ته نشین شود محلول رو ي رسوب را با احتیاط خالی کنید.این محلول باید کاملاً بی رنگ باشد
و چنانچه بی رنگ نباشد کمی آب مقطر به آن افزوده و هم بزنید پس از تـه نشـین شـدن رسـوب، محلـول روي رسوب را خالی کنید و این عمل را چند بار تکرار کنید تا محلول روي رسوب کاملاً بی رنگ باشد .
مرحله پنجم: تبدیل مس هیدروکسید و مس اکسید به مس سولفات و مس اولیه

ارلن محتوي رسوب حاصل از مرحله چهارم را به آرامی حرارت داده و به آن حدود 8 میلی لیتر محلـول 6 نرمـال اسید سولفوریک و 10 میلی لیتر آب مقطر افزوده و آنقدر حرارت دهید تا تمام رسوب حل شود. به رنگ محلـول توجه کنید و مشاهدات خود را یادداشت کنید. محلول حاصل سولفات مس است. به ایـن محلـول حـدود 1 گـرم
پودر روی(یا آلومینیم) اضافه کنید.ارلن را به آهستگی تکان دهید تا رنگ آبی محلول از بین برود . هرگاه رنگ آبی باقی ماند، کمی دیگر پودر روي به آن بیفزایید. محلول حاصل را با اسید سولفوریک رقیق (یک سوم حجم محلول اسـید اضافه کنید). مخلوط کرده و به ملایمت حرارت دهید تا بجوشد و تمام گازهاي آن خارج شود سپس بـدون اینکـه مس فلزي هدر برود، محلول روي رسوب را دور بریزید سه چهار بار آن را با آب مقطـر بشـویید . وقتـی محلـول کاملاً بی رنگ شد، چند قطره از آن را در یک لوله آزمایش ریخته و به آن آمونیاك اضافه کنید. اگر رنگ آبی تولیـد
نشد معلوم می شود که تمام یون مس به فلز مس تبدیل شده است سپس یک کاغذ صافی را دقیقاً توزین نمـوده و رسوب مس فلزي را روي آن صاف کنید و پس از شستشو با آب مقطر در آون دمای 60درجه سانتی گرادحرارت دهیـد تـا خشک شود. پس از قرار دادن در دسیکاتور و سرد شدن به دقت توزین کرده و با احتساب وزن کاغـذ صـافی، وزن مـس بدست آمده را به مسئول آزمایشگاه گزارش دهید. در این مجموعه آزمایش ها اگر به دقت عمل کـرده باشـید وزن مسی که به دست آورده اید باید با وزن مس اولیه که در اختیار شما گذاشته شده یکی باشد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

سبد خرید