Εργαστηριακές Ασκήσεις Χηµ είας για το Λύκειο (ΓΕΛ και ΕΠΑΛ)

Transcript

1 Ε. Κ. Φ. Ε. Ν. Κ Α Ρ Ι Τ Σ Α Σ Εργαστηριακές Ασκήσεις Χ η µ ε ί α ς για το Λύκειο ΓΕ.Λ. και ΕΠΑ.Λ. Ε ρ γ α σ τ η ρ ι α κ ό Κ έ ν τ ρ ο Φ υ σ ι κ ώ ν Ε π ι σ τ η µ ώ ν ι ε ύ θ υ ν σ η ς ε υ τ ε ρ ο β ά θ µ ι α ς Ε κ π α ί δ ε υ σ η ς Υ π ε ύ θ υ ν ο ς Ε. Κ. Φ. Ε. : Σ ε ρ α φ ε ί µ Μ π ί τ σ ι ο ς Κ α ρ δ ί τ σ α Ι ο ύ ν ι ο ς

2 Εργαστηριακές Ασκήσεις Χηµ είας για το Λύκειο (ΓΕΛ και ΕΠΑΛ) 1 ιεύθυνση ευτεροβάθµιας Εκπαίδευσης Ν. Καρδίτσας Εργαστηριακό Κέντρο Φυσικών Επιστηµών (Ε.Κ.Φ.Ε.) Ν. Καρδίτσας 5ο Γενικό Λύκειο Καρδίτσας/ Τέρµα Τρικάλων/ Καρδίτσα τηλ.: & fax: mail@ekfe.kar.sch.gr & ekfekar@sch.gr website: ISBN η έκδοση: Εργαστηριακές Ασκήσεις Χηµείας για το Ενιαίο Λύκειο Ιανουάριος η έκδοση: Εργαστηριακές Ασκήσεις Χηµείας για το Ενιαίο Λύκειο εκέµβριος η έκδοση: Εργαστηριακές Ασκήσεις Φυσικής, Χηµείας για το Γενικό Λύκειο Μάρτιος 2007 Επ ι µµ έέ λλ εε ι αα έέ κκ δδ οο σσ ηη ςς :: Σ εε ρρ ααφ εε ί µµ Μπ ί ττ σσ ι οο ςς

3 2 Εργαστηριακές Ασκήσεις Χηµ είας για το Λύκειο (ΓΕΛ και ΕΠΑΛ) Π Ρ Ο Λ Ο Γ Ο Σ Οι σηµειώσεις µε τα πειράµατα Χηµείας Λυκείου, που κρατάτε στα χέρια σας, έχουν γραφτεί για να βοηθήσουν τους εκπαιδευτικούς κλάδου ΠΕ04 να πραγµατοποιήσουν στο Εργαστήριο Φ. Ε. του σχολείου τους (ΣΕΦΕ) εργαστηριακές ασκήσεις Χηµείας. Η διαδικασία εκτέλεσης των ασκήσεων είναι αυτή που αναγράφεται στους αντίστοιχους σχολικούς εργαστηριακούς οδηγούς, γι αυτό και όταν αναφέρεται είναι πολύ συνοπτικά. Ποια άσκηση αντιστοιχεί σε ποιον εργαστηριακό οδηγό θα το βρείτε στα περιεχόµενα (κάτω από τον τίτλο της κάθε άσκησης). Οι κωδικοί που συνοδεύουν τα ΥΛΙΚΑ ΠΟΥ ΑΠΑΙΤΟΥΝΤΑΙ είναι αυτοί που αναγράφονται στον ΚΑΤΑΛΟΓΟ ΟΡΓΑΝΩΝ ΚΑΙ ΣΥΣΚΕΥΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ του Ο.Ε..Β. Κάτω από τον τίτλο ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ αναγράφονται οδηγίες, που πρέπει να προσεχθούν κατά την εκτέλεση των πειραµάτων. Οι φωτογραφίες που δείχνουν τις πειραµατικές διατάξεις µπήκαν µε το σκεπτικό ότι µερικές φορές η εικόνα βοηθά πολύ στο να καταλάβουµε πως να πραγµατοποιήσουµε τη διάταξη. Στις εργαστηριακές ασκήσεις δεν περιλαµβάνονται µόνο όσες είναι υποχρεωτικό να γίνουν (µε βάση την Υ.Α 88167/Γ7/ /ΥΠΕΠΘ µε θέµα: «Λειτουργία Σχολικών Εργαστηρίων Φυσικών Επιστηµών κατά το σχολικό έτος »), αλλά και άλλες που ήταν υποχρεωτικό να γίνουν τα παρελθόντα σχολικά έτη. Στο βιβλίο µε τίτλο «ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΟΡΓΑΝΩΝ ΚΑΙ ΣΥΣΚΕΥΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ» του Ο.Ε..Β., που έχει διανεµηθεί σε όλα τα Εργαστήρια Φ.Ε. του Νοµού µας και σε όλους τους εκπαιδευτικούς κλάδου ΠΕ04, είναι καταγραµµένες πολύ χρήσιµες πληροφορίες σχετικά µε τις χηµικές ουσίες που χρησιµοποιούµε στα πειράµατα και τον τρόπο χρήσης τους. Από τη σελ. 241 έως τη σελ. 261 υπάρχουν πληροφορίες για το σύνολο των ουσιών αντιδραστηρίων. Για καθεµιά αναφέρεται: ο κωδικός το όνοµα (ελληνικά διεθνώς) ο Μ.Τ. και η Μ r Μ.Β. το Σ.Τ. και το Σ.Ζ. η Θ.Α. και η Θ.ΑΑ. (διευκρινήσεις σελ. 241) η διαλυτότητα σε νερό (διευκρινήσεις σελ. 241) οι κωδικοί ασφάλειας (κωδικοί ενδείξεων κινδύνου και µέτρων ασφάλειας µε διευκρινήσεις στις σελ ) η επικινδυνότητα (διευκρινήσεις στις σελ ) ο τρόπος διάθεσης αποβλήτων (διευκρινήσεις κωδικών στις σελ ) η επικινδυνότητα δηλητηρίου (διευκρινήσεις κωδικών στο τέλος της σελ. 454) η συνήθης συσκευασία για φύλαξη (διευκρινήσεις σελ. 241) η συνήθης κατάσταση (φυσική κατάσταση και χρώµα) Επίσης στη σελ. 260 έχει τρόπους παρασκευής διαλυµάτων (αντιδραστήρια Fehling, Tollens και διάλ. Lugol), και στις σελ τρόπους παρασκευής διαλυµάτων δεικτών (αν αγοράσουµε από το εµπόριο είναι πολύ φθηνότερα αν δεν πάρουµε έτοιµα διαλύµατα) και περιοχή ph αλλαγής του χρώµατός τους, που θα µας χρειαστούν στις ασκήσεις της Α & Β Τάξης.

4 Εργαστηριακές Ασκήσεις Χηµ είας για το Λύκειο (ΓΕΛ και ΕΠΑΛ) 3 Παρακαλούνται οι εκπαιδευτικοί να µελετήσουν, στις σελ. 445 έως 451 του προαναφερθέντος βιβλίου, τους κανόνες ασφαλείας στο Εργαστήριο που αφορούν τη συµπεριφορά, τη χρήση των χηµικών ουσιών, κ.τ.λ. και να τους κοινοποιήσουν στους µαθητές - χρήστες του Εργαστηρίου. Στις τελευταίες σελίδες των σχολικών Εργαστηριακών Οδηγών (Β Παράρτηµα), υπάρχουν έτοιµες οι αναλογίες για την παρασκευή των κυριότερων διαλυµάτων, που θα χρειαστούµε στα πειράµατά µας και εξοικονοµούµε χρόνο από τους υπολογισµούς αν το χρησιµοποιήσουµε. Αν θελήσουµε να παραγγείλουµε χηµικές ουσίες τις βρίσκουµε σε διάφορους βαθµούς καθαρότητας, ανάλογα τη χρήση τους, που είναι Εµπορίου (grude), P.I. - Pro Analysis (pure & extra pure), Xρωµατογραφίας και HPLC. Ευχαριστώ θερµά τους συναδέλφους Χηµικούς, αποσπασµένους συνεργάτες στο ΕΚΦΕ Καρδίτσας, Ελένη Βλόντζου (σχ. έτος ), Ελένη Γκαραγκάνη (σχ. έτος ), Αντώνιο Ντάνη και Ελένη Φαλιάγκα (σχ. έτος ) για τη συµβολή τους στις δοκιµές και στην πραγµατοποίηση σε τµήµατα µαθητών των εργαστηριακών ασκήσεων. Ιδιαιτέρως ευχαριστώ τον Α. Ντάνη, που πλέον των ανωτέρω συνέβαλε και στη συγγραφή µερικών εκ των εργαστηριακών ασκήσεων. Ελπίζοντας ότι το εγχείρηµα θα φανεί χρήσιµο στους συναδέλφους, προσβλέπω στη συνεργασία τους για βελτίωσή του. Καρδίτσα, 16 Ιουνίου 2009 Ο υπεύθυνος Ε.Κ.Φ.Ε. Ν. Καρδίτσας Σεραφείµ Μπίτσιος

5 4 Εργαστηριακές Ασκήσεις Χηµ είας για το Λύκειο (ΓΕΛ και ΕΠΑΛ) Π Ε Ρ Ι Ε Χ Ο Μ Ε Ν Α ΧΗΜΕΙΑ Α Λυκείου (για ΓΕΛ και ΕΠΑΛ) 1. Παρασκευή διαλυµάτων ορισµένης περιεκτικότητας %w/w και %w/v σελ Ηλεκτρική αγωγιµότητα διαλυµάτων ηλεκτρολυτών σελ. 7 Πείραµα 4 από τον «Εργαστηριακό Οδηγό Χηµείας» και το «Τετράδιο Εργαστηρίου Χηµείας» των Σ. Λιοδάκη και. Γάκη. 3. Εύρεση ph διαλυµάτων µε χρήση δεικτών, πεχαµετρικού χαρτιού, πεχάµετρου και αισθητήρα ph του MultiLog σελ. 8 Πείραµα 5 από τον «Εργαστηριακό Οδηγό Χηµείας» και το «Τετράδιο Εργαστηρίου Χηµείας» των Σ. Λιοδάκη και. Γάκη. 4. Χηµικές αντιδράσεις και ποιοτική ανάλυση ιόντων σελ. 13 Πείραµα 6 από τον «Εργαστηριακό Οδηγό Χηµείας» και το «Τετράδιο Εργαστηρίου Χηµείας» των Σ. Λιοδάκη και. Γάκη. 5. Παρασκευή διαλύµατος ορισµένης συγκέντρωσης αραίωση διαλυµάτων σελ. 15 Πείραµα 7 από τον «Εργαστηριακό Οδηγό Χηµείας» και το «Τετράδιο Εργαστηρίου Χηµείας» των Σ. Λιοδάκη και. Γάκη. ΧΗΜΕΙΑ Β Λυκείου (Γενικής Παιδείας για ΓΕΛ και ΕΠΑΛ) 1. Αναπαράσταση οργανικών ενώσεων - δεσµών µε µοντέλα σελ Οξείδωση αιθανόλης σελ. 17 Πείραµα 1 (β) από τον «Εργαστηριακό Οδηγό Χηµείας» και το «Τετράδιο Εργαστηρίου Χηµείας» των Σ. Λιοδάκη και. Γάκη. 3. Όξινος χαρακτήρας των καρβοξυλικών οξέων σελ. 19 Πείραµα 3 από τον «Εργαστηριακό Οδηγό Χηµείας» και το «Τετράδιο Εργαστηρίου Χηµείας» των Σ. Λιοδάκη και. Γάκη. 4. Ανίχνευση υδατανθράκων σελ. 20 Πείραµα 5 από τον «Εργαστηριακό Οδηγό Χηµείας» και το «Τετράδιο Εργαστηρίου Χηµείας» των Σ. Λιοδάκη και. Γάκη. 5. Παρασκευή σάπωνα σελ. 22 Πείραµα 6 από τον «Εργαστηριακό Οδηγό Χηµείας» και το «Τετράδιο Εργαστηρίου Χηµείας» των Σ. Λιοδάκη και. Γάκη. ΧΗΜΕΙΑ Β Λυκείου (Θετικής Κατεύθυνσης για ΓΕΛ) 1. Υπολογισµός θερµότητας αντίδρασης σελ. 24 Πείραµα 1 από τον «Εργαστηριακό Οδηγό Χηµείας» και το «Τετράδιο Εργαστηρίου Χηµείας» των Σ. Λιοδάκη και. Γάκη. 2. Ταχύτητα αντίδρασης και παράγοντες που την επηρεάζουν σελ. 26 Πείραµα 2 από τον «Εργαστηριακό Οδηγό Χηµείας» και το «Τετράδιο Εργαστηρίου Χηµείας» των Σ. Λιοδάκη και. Γάκη. 3. ράση καταλυτών (ετερογενής κατάλυση) σελ. 28 Πείραµα 3 (α) από τον «Εργαστηριακό Οδηγό Χηµείας» και το «Τετράδιο Εργαστηρίου Χηµείας» των Σ. Λιοδάκη και. Γάκη. 4. Παράγοντες που επηρεάζουν τη θέση της χηµικής ισορροπίας σελ. 29

6 Εργαστηριακές Ασκήσεις Χηµ είας για το Λύκειο (ΓΕΛ και ΕΠΑΛ) 5 Πείραµα 4 από τον «Εργαστηριακό Οδηγό Χηµείας» και το «Τετράδιο Εργαστηρίου Χηµείας» των Σ. Λιοδάκη και. Γάκη. 5. Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής σελ. 32 Πείραµα 5 από τον «Εργαστηριακό Οδηγό Χηµείας» και το «Τετράδιο Εργαστηρίου Χηµείας» των Σ. Λιοδάκη και. Γάκη. ΧΗΜΕΙΑ Γ Λυκείου (Θετικής Κατεύθυνσης για ΓΕΛ) 1. Παρασκευή και ιδιότητες ρυθµιστικών διαλυµάτων σελ. 33 Πείραµα 1 από τον «Εργαστηριακό Οδηγό Χηµείας» και το «Τετράδιο Εργαστηρίου Χηµείας» των Σ. Λιοδάκη και. Γάκη. 2. Υπολογισµός της περιεκτικότητας του ξιδιού σε οξικό οξύ µε τη χρήση του MultiLog ή την κλασσική µέθοδο σελ. 36 Πείραµα 2 από τον «Εργαστηριακό Οδηγό Χηµείας» και το «Τετράδιο Εργαστηρίου Χηµείας» των Σ. Λιοδάκη και. Γάκη. ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 1. Χηµικές ουσίες των Εργαστηρίων Φ.Ε. των Γενικών Λυκείων σελ. 39 Απαραίτητες εισαγωγικές γνώσεις για τις χηµικές ουσίες, που διαθέτουν τα Εργαστήρια Φ.Ε. των Γενικών Λυκείων. 2. Εργαστήριο Φυσικών Επιστηµών (Φ.Ε.) σελ. 44 Απαραίτητες εισαγωγικές γνώσεις, πριν ξεκινήσουµε να κάνουµε πειράµατα 3. Βιβλιογραφία σελ. 46

7 6 Εργαστηριακές Ασκήσεις Χηµ είας για το Λύκειο (ΓΕΛ και ΕΠΑΛ) Παρασκευή διαλυµάτων ορισµένης περιεκτικότητας %w/w, %w/v ΥΛΙΚΑ ΠΟΥ ΑΠΑΙΤΟΥΝΤΑΙ: 1. Ηλεκτρονικός ζυγός (ΓΕ.130.0) 2. Ποτήρι ζέσης 100mL (ΧΗ.300.4) ή ογκοµετρικός κύλινδρος (ΧΗ.290.Χ) 3. Σπάτουλες (ΧΗ.040.0) 4. Χωνί διήθησης (ΧΗ.180.1) 5. Ύαλος ωρολογίου (ΧΗ.235.0) 6. Υδροβολέας πλαστικός (ΧΗ.250.0) 7. Ογκοµετρική φιάλη 100mL (ΧΗ.295.4) 8. Ζάχαρη 9. Απιονισµένο νερό ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΙΑ ΙΚΑΣΙΑ: 1. Για να παρασκευάσουµε διάλυµα ζάχαρης 2%w/w ακολουθούµε τη διαδικασία: - Ζυγίζουµε ύαλο ωρολογίου. Ζυγίζουµε ξανά την ύαλο προσθέτοντας ζάχαρη µέχρι να αυξηθεί το βάρος της κατά 2g ή µηδενίζουµε το ζυγό και προσθέτουµε 2g ζάχαρης. Ζυγίζουµε ποτήρι 200mL. Ζυγίζουµε ξανά το ποτήρι ρίχνοντας νερό µέχρι να αυξηθεί το βάρος του κατά 98g ή µηδενίζουµε το ζυγό και προσθέτουµε 98g απιονισµένο νερό. Προσθέτουµε τη ζάχαρη στο νερό και αναδεύουµε. 2. Για να παρασκευάσουµε διάλυµα ζάχαρης 3%w/V ακολουθούµε τη διαδικασία: - Ζυγίζουµε ύαλο ωρολογίου. Ζυγίζουµε ξανά την ύαλο προσθέτοντας ζάχαρη µέχρι να αυξηθεί το βάρος της κατά 3g ή µηδενίζουµε το ζυγό και προσθέτουµε 3g ζάχαρης. Σε ποτήρι 200mL προσθέτουµε έως 50mL απιονισµένο νερό. Ρίχνουµε στο νερό τη ζάχαρη και διαλύουµε αναδεύοντας. - Μεταγγίζουµε το περιεχόµενο σε ογκοµετρική φιάλη των 100mL και προσθέτουµε νερό µέχρι τη χαραγή, που είναι η ένδειξη ότι ο όγκος είναι 100mL.

8 Εργαστηριακές Ασκήσεις Χηµ είας για το Λύκειο (ΓΕΛ και ΕΠΑΛ) 7 Ηλεκτρική αγωγιµότητα διαλυµάτων ηλεκτρολυτών ΥΛΙΚΑ ΠΟΥ ΑΠΑΙΤΟΥΝΤΑΙ: 1. Αγωγιµόµετρο (XH.580.0). Αν δεν υπάρχει χρησιµοποιείται εναλλακτικά η διάταξη της διπλανής εικόνας, δηλ. ηλεκτρικό κύκλωµα µε παρεµβολή του εξεταζόµενου διαλύµατος. 2. ιάλυµα HCl 1M (ΟΥ.455) 3. ιάλυµα NH 3 1M (OY.040) 4. ιάλυµα CH 3 COOH 1M (ΟΥ.325) 5. Οινόπνευµα 6. Ζάχαρη 7. Μαγειρικό αλάτι 8. Ποτήρια ζέσης των 100mL (ΧΗ.300.4) ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ: Σαν ηλεκτρόδια µπορούµε να χρησιµοποιήσουµε καρφιά και να είναι µισοβυθισµένα στο διάλυµα. Τα διαλύµατα πρέπει να χρησιµοποιηθούν µε σειρά: από τους µη ηλεκτρολύτες προς τους ηλεκτρολύτες για να µην επηρεάζει η µια µέτρηση την άλλη. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΙΑ ΙΚΑΣΙΑ: 1. Αν χρησιµοποιηθεί αγωγιµόµετρο χρησιµοποιούµε ποτήρια ζέσης 100mL, και ακολούθως εισάγουµε 50mL από τα διαλύµατα µε τη σειρά που είπαµε. Για το οινόπνευµα διαλύουµε 10mL, για το αλάτι και τη ζάχαρη 1g σε 40g απιονισµένου νερού. Για τις µετρήσεις χρησιµοποιούµε τις οδηγίες του κατασκευαστή του οργάνου. 2. Αν χρησιµοποιηθεί η διάταξη µε τον λαµπτήρα τότε άλλοτε το λαµπάκι θα ανάβει πολύ (ισχυρός ηλεκτρολύτης) άλλοτε λιγότερο (ασθενής ηλεκτρολύτης) και άλλοτε καθόλου (µη ηλεκτρολύτης). ιάλυµα Αλατιού ( χλωριούχο νάτριο ) ιάλυµα Ζάχαρης

9 8 Εργαστηριακές Ασκήσεις Χηµ είας για το Λύκειο (ΓΕΛ και ΕΠΑΛ) Εύρεση του ph διαλυµάτων µε χρήση δεικτών, πεχαµετρικού χαρτιού, πεχάµετρου και του αισθητήρα ph του MultiLog ΥΛΙΚΑ ΠΟΥ ΑΠΑΙΤΟΥΝΤΑΙ: 1. οκιµαστικοί σωλήνες (ΧΗ.280.6) και στήριγµα δοκιµαστικών σωλήνων (ΧΗ.080.0) 2. Ποτήρια ζέσης των 100mL (ΧΗ.300.4) και 50mL (ΧΗ.300.3) 3. Πεχάµετρο (ΧΗ.560.0) 4. Πεχαµετρικό χαρτί (ΧΗ.550.0) 5. Υδροβολέας πλαστικός (ΧΗ.250.0) µε απιονισµένο νερό 6. ιαλύµατα µε ph 3, 5 και είκτες ηλιανθίνη (ΟΥ.730) και φαινολοφθαλεΐνη (ΟΥ.790) 8. Σόδα (αναψυκτικό) και υγρό καθαρισµού τζαµιών (άχρωµο διάφανο, µε αµµωνία) 9. MultiLog (Data Logger) Συγχρονική διάταξη φορητή, κεντρική µονάδα (ΛΑ.610.0) 10. Αισθητήρας ph (ΛΑ.800.0), ηλεκτρόδιο και καλώδιο αισθητήρα (sensor cable) 11. Η/Υ µε εγκατεστηµένο το λογισµικό DB-Lab 3.2, για επεξεργασία των µετρήσεών µας ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ: Πως παρασκευάζουµε τα διαλύµατα που θα χρειαστούµε, από τις υπάρχουσες χηµικές ουσίες στα Εργαστήρια Φυσικών Επιστηµών των Γενικών Λυκείων; Παρασκευή 100mL διαλύµατος CH 3 COOH 2Μ, από CH 3 COOH 100% (υγρό, διάφανο, d=1,05g/ml, διαβρωτικό). Η διαδικασία να γίνει στον απαγωγό αερίων. - Ζυγίζουµε µε ποτήρι ζέσης (0,2mol ή 0,2x60g=) 12g υγρού CH 3 COOH 100%. - Μεταγγίζουµε το υγρό σε ογκοµετρική φιάλη ή ογκοµετρικό κύλινδρο των 100mL. - Συµπληρώνουµε µε απιονισµένο νερό ως τα 100mL. Παρασκευή 100mL διαλ. NaOH 2Μ, από NaOH (κρυσταλλικό, λευκό, διαβρωτικό). - Ζυγίζουµε µε ποτήρι ζέσης (0,2mol ή 0,2x40g=) 8g κρυσταλλικού NaOH. - Μεταγγίζουµε το περιεχόµενο σε ογκοµετρική φιάλη ή ογκοµετρικό κύλινδρο των 100mL. - Συµπληρώνουµε µε απιονισµένο νερό ως τα 100mL. Παρασκευή ρυθµιστικού διαλύµατος µε ph=4, Σε ογκοµετρική φιάλη των 100mL προσθέτουµε 50mL διαλύµατος CH 3 COOH 2Μ (n= C 1 V 1 =2 0,05=0,1mol) και 25mL διαλύµατος NaOH 2Μ (n= C 2 V 2 =2 0,025=0,05mol). - Αραιώνουµε µε απιονισµένο νερό ως τα 100mL και προκύπτει το ρυθµιστικό διάλυµα. - Γίνεται η αντίδραση: CH 3 COOH + NaOH CH 3 COONa + Η 2 Ο Αρχικά: 0,1mol 0,05mol - Μεταβολή: -0,05mol -0,05mol 0,05mol Τελικά: 0,05mol - 0,05mol - Η συγκέντρωση του CH 3 COOH στα 100mL είναι C οξέος =00=0,5M. - Η συγκέντρωση του CH 3 COONa στα 100mL είναι C βάσης =0=0,5M. - Από τον τύπο των Henderson-Hasselbach υπολογίζουµε το ph του ρυθµιστικού διαλύµατος: ph=pk a +log(c βάσης /C οξέος )=4,74+log(0,5/0,5)=4,74 5. Παρασκευή 100mL διαλύµατος HCl 0,1Μ, από διάλυµα HCl 37%w/w (υγρό, διάφανο, d=1,18g/ml, διαβρωτικό). Η διαδικασία να γίνει στον απαγωγό αερίων..1

10 Εργαστηριακές Ασκήσεις Χηµ είας για το Λύκειο (ΓΕΛ και ΕΠΑΛ) 9 - Σε 100g διαλύµατος HCl 37%w/w περιέχονται 37g ή 37:36,46=1,015mol. Άρα 0,01mol περιέχονται σε (100x0,01):1,015=0,985g 1g. - Ζυγίζουµε µε ποτήρι ζέσης 1g διαλύµατος HCl 37%w/w. - Μεταγγίζουµε το υγρό σε ογκοµετρική φιάλη ή ογκοµετρικό κύλινδρο των 100mL. - Συµπληρώνουµε µε απιονισµένο νερό ως τα 100mL. Παρασκευή όξινου διαλύµατος µε ph=3. - Σε ογκοµετρική φιάλη των 100mL ρίχνουµε 1mL διαλύµατος HCl 0,1Μ. - Αραιώνουµε µε απιονισµένο νερό ως τα 100mL. - Το νέο διάλυµα είναι 0,001Μ, δηλ. ph=3. Παρασκευή 100mL διαλύµατος NaOH 0,1Μ, από NaOH (κρυσταλλικό, λευκό, διαβρωτικό). - Ζυγίζουµε µε ύαλο ωρολογιού (0,01mol ή 0,01x40g=) 0,4g κρυσταλλικού NaOH. - Μεταγγίζουµε το περιεχόµενο σε ογκοµετρική φιάλη ή ογκοµετρικό κύλινδρο των 100mL. - Συµπληρώνουµε µε απιονισµένο νερό ως τα 100mL. Παρασκευή όξινου διαλύµατος µε ph=11. - Σε ογκοµετρική φιάλη των 100mL ρίχνουµε 1mL διαλύµατος NaOH 0,1Μ. - Αραιώνουµε µε απιονισµένο νερό ως τα 100mL. - Το νέο διάλυµα είναι 0,001Μ, δηλ. pοh=3 ή ph=11. Αν θέλουµε, αντί για 100mL από τα προαναφερόµενα διαλύµατα, να παρασκευάσουµε 200mL πολλαπλασιάζουµε τις παραπάνω ποσότητες µε το 2, αν θέλουµε 500mL µε το 5, κ.ο.κ. Κατά την παρασκευή των παραπάνω διαλυµάτων είναι ωφέλιµο να χρησιµοποιούµε γάντια προστασίας (ΓΕ.440.0), προσωπίδες (ΓΕ.430.0), γυαλιά προστασίας (ΓΕ.420.0) και ποδιά προστασίας (ΓΕ.450.0). Πριν την εκτέλεση της πειραµατικής διαδικασίας που ακολουθεί θα πρέπει να βεβαιωθούµε ότι οι δοκιµαστικοί σωλήνες που θα χρησιµοποιήσουµε είναι καθαροί και στεγνοί, απαλλαγµένοι από ίχνη διάφορων ουσιών από προηγούµενη χρήση τους. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΙΑ ΙΚΑΣΙΑ: 1. Σε τρεις δοκιµαστικούς σωλήνες ή ποτήρια ζέσεως των 50mL βάζουµε έως 5mL από τα διαλύµατα µε ph=3, ph=5 και ph=11, που παρασκευάσαµε. Στο 1 ο, µε ph=3, προσθέτουµε 2-3 σταγόνες ηλιανθίνης και παίρνει κόκκινο χρώµα. Στο 2 ο, µε ph=5, προσθέτουµε 2-3 σταγόνες ηλιανθίνης και παίρνει κίτρινο χρώµα. Στο 3 ο, µε ph=11, προσθέτουµε 2-3 σταγόνες φαινολοφθαλεΐνης και παίρνει κόκκινο χρώµα. Μετράµε τις τιµές του ph µε πεχαµετρικό χαρτί, µε το πεχάµετρο και µε το MultiLog. 2. Σε δύο δοκιµαστικούς σωλήνες (ή ποτήρια ζέσεως των 50mL) βάζουµε έως 5mL σόδα (αναψυκτικό) στον καθένα και σε άλλους δύο άχρωµο υγρό καθαρισµού τζαµιών µε αµµωνία. Προσθέτουµε στο 1 ο µε τη σόδα 2-3 σταγόνες φαινολοφθαλεΐνη και µένει άχρωµο, στο 2 ο µε τη σόδα 2-3 σταγόνες ηλιανθίνη και χρωµατίζεται κίτρινο. Βρίσκουµε έτσι την περιοχή που κυµαίνεται το ph της σόδας (8,3>pH>4,5). Συγκρίνουµε το χρώµα του 2 ου διαλύµατος µε αυτό του 2 ου διαλύµατος της παραγράφου 1 (ph=5). Κάνουµε τη µέτρηση του ph µε πεχαµετρικό χαρτί, µε πεχάµετρο και µε το MultiLog. Προσθέτουµε στο 1 ο µε το άχρωµο υγρό καθαρισµού τζαµιών 2-3 σταγόνες φαινολοφθαλεΐνη και χρωµατίζεται κόκκινο, στο 2 ο µε το άχρωµο υγρό καθαρισµού τζαµιών 2-3 σταγόνες ηλιανθίνη και χρωµατίζεται κίτρινο. Βρίσκουµε έτσι την περιοχή που κυµαίνεται το ph του άχρωµου υγρού καθαρισµού τζαµιών µε αµµωνία (ph>10).

11 10 Εργαστηριακές Ασκήσεις Χηµ είας για το Λύκειο (ΓΕΛ και ΕΠΑΛ) Συγκρίνουµε το χρώµα του 1 ου διαλύµατος µε αυτό του 3 ου διαλύµατος της παραγράφου 1 (ph=11). Κάνουµε τη µέτρηση του ph µε πεχαµετρικό χαρτί, µε πεχάµετρο και µε το MultiLog. ΣΗΜΕΙΩΣΗ Η διαδικασία µέτρησης του ph µε πεχαµετρικό χαρτί είναι η εξής: Βυθίζουµε το χαρτί, από το χρωµατιστό άκρο του, στο διάλυµα για µερικά δευτερόλεπτα (ή στάζουµε µερικές σταγόνες από το διάλυµα, µε υάλινη ράβδο, στο πεχαµετρικό χαρτί). Συγκρίνουµε τα χρώµατα του χαρτιού (ή το χρώµα) µε αυτά που υπάρχουν στο κάλυµµα της συσκευασίας των πεχαµετρικών χαρτιών, που αντιστοιχούν σε τιµές ph. Οι τιµές που παίρνουµε είναι προσεγγιστικές, αλλά ακριβέστερες σε σχέση µε τον υπολογισµό του ph µε τους δείκτες. Η διαδικασία µέτρησης του ph µε το πεχάµετρο είναι η εξής: Καθαρίζουµε το ηλεκτρόδιο του πεχαµέτρου µε απιονισµένο νερό και σκουπίζουµε απαλά. Ρυθµίζουµε το πεχάµετρο στην περιοχή που µας ενδιαφέρει να µετρήσουµε, συγκρίνοντας µε το πρότυπο διάλυµα (µε ph 4, 7 ή 10). Συνδέουµε το ηλεκτρόδιο µε τη συσκευή του πεχαµέτρου. Βυθίζουµε το ηλεκτρόδιο του πεχαµέτρου στο διάλυµα. ιαβάζουµε την ένδειξη του οργάνου. ΠΡΟΣΟΧΗ: Πριν από κάθε χρήση του πεχάµετρου καθαρίζουµε το ηλεκτρόδιο µε απιονισµένο νερό. Η διαδικασία µέτρησης του ph µε το MultiLog είναι η εξής: Συνδέουµε τον αισθητήρα του ph µε το ηλεκτρόδιο και µε το MultiLog στην υποδοχή Ι/Ο-1. Βυθίζουµε το ηλεκτρόδιο στο διάλυµα. Συνδέουµε το MultιLog στον Η/Υ και ανοίγουµε το πρόγραµµα DB-Lab 3.2. Ανοίγουµε το MultiLog από το πλήκτρο ΟΝ. Από το λογισµικό DB-Lab 3.2 επιλέγουµε «Καταγραφέας», «Πίνακας Ελέγχου». Στο παράθυρο του «Πίνακα Ελέγχου», που ανοίγει επιλέγουµε Είσοδος 1 ph, Σηµεία 50, Ρυθµός 10/sec. Τέλος στο παράθυρο του «Πίνακα Ελέγχου», που είναι ανοικτό επιλέγουµε «Λήψη εδοµένων» και εµφανίζεται η γραφική παράσταση που µας δείχνει την τιµή του ph του διαλύµατος. Ενδεικτικά παρακάτω στην 1 η γραφική παράσταση βλέπουµε την µέτρηση ph του ΜultiLog σε διάλυµα άχρωµου υγρού καθαρισµού τζαµιών (Azax) και στη 2 η σε σόδα (Tuborg).

12 Εργαστηριακές Ασκήσεις Χηµ είας για το Λύκειο (ΓΕΛ και ΕΠΑΛ) 11

13 12 Εργαστηριακές Ασκήσεις Χηµ είας για το Λύκειο (ΓΕΛ και ΕΠΑΛ) ιάλυµα HCl ιάλυµα NaOH Φαινολοφθαλεΐνη Ηλιανθίνη Βάµµα Ηλιοτροπίου Αντιγράψτε τον πίνακα σε µια διαφάνεια και µε µερικές σταγόνες διαλυµάτων και δεικτών µπορείτε να δείτε τις αλλαγές των χρωµάτων σε όξινο περιβάλλον, σε βασικό, καθώς και στην εξουδετέρωση.

14 Εργαστηριακές Ασκήσεις Χηµ είας για το Λύκειο (ΓΕΛ και ΕΠΑΛ) 13 Καταβύθιση ιζηµάτων και ποιοτική ανάλυση ιόντων ΥΛΙΚΑ ΠΟΥ ΑΠΑΙΤΟΥΝΤΑΙ: 1. οκιµαστικοί σωλήνες (ΧΗ.280.6) 2. Στηρίγµατα δοκιµαστικών σωλήνων (ΧΗ.080.0) 3. Σταγονόµετρα (απλά πουάρ) (ΧΗ.260.0) 4. ιαλύµατα συγκέντρωσης έως 1Μ από τις ουσίες που αναφέρονται στην πειραµατική διαδικασία ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ: Παρασκευάζουµε τα διαλύµατα που θα χρειαστούµε, από τις υπάρχουσες ουσίες στα Εργαστήρια Φυσικών Επιστηµών των Γενικών Λυκείων. Μπορούµε όταν κάνουµε την άσκηση µε τους µαθητές να περιορισθούµε στο σχηµατισµό µερικών εκ των προτεινοµένων ιζηµάτων. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΙΑ ΙΚΑΣΙΑ: 1. Ανίχνευση χλωροϊόντων, Cl. Σε τρεις δοκιµαστικούς σωλήνες που περιέχουν από 2-3mL διαλ. NaCl (aq), AlCl 3 (aq) και HCl (aq) προσθέτουµε από 2 σταγόνες διαλ. AgNO 3 (aq) και παρατηρούµε τα ιζήµατα που σχηµατίζονται. NaCl (aq) + AgNO 3 (aq) AgCl + NaNO 3 (aq) (λευκό) AlCl 3 (aq) + 3 AgNO 3 (aq) 3 AgCl + Al(NO 3 ) 3 (aq) (λευκό) HCl (aq) + AgNO 3 (aq) AgCl (λευκό) + HNO 3 (aq) Στον 1 ο προσθέτουµε σταγόνες ΗΝΟ 3 (aq) και το ίζηµα δεν επηρεάζεται (αδιάλυτο σε οξέα). Στον 2 ο προσθέτουµε λίγο ΝΗ 3 (aq), αναταράσσουµε και το ίζηµα διαλύεται (διαλυτό σε αραιή ΝΗ 3 ). Στον 3 ο χύνουµε το υπερκείµενο διάλυµα, εκθέτουµε το ίζηµα στο ηλιακό φως και µαυρίζει (φωτοπαθές, µαυρίζει αν εκτεθεί σε ηλιακό φως). 2. Ανίχνευση θειικών, SO 2 4. Σε δύο δοκιµαστικούς σωλήνες που περιέχουν από 5mL διαλύµατος H 2 SO 4 (aq) προσθέτουµε από 2 σταγόνες διαλ. BaCl 2 (aq) και παρατηρούµε τα ιζήµατα που σχηµατίζονται. BaCl 2 (aq) + H 2 SO 4 (aq) BaSO 4 (λευκό) + 2 HCl (aq) Χύνουµε το υπερκείµενο διάλυµα και στον 1 ο προσθέτουµε λίγο HCl (aq) και το ίζηµα δεν επηρεάζεται, ενώ στον 2 ο προσθέτουµε λίγο ΝΗ 3 (aq), αναταράσσουµε και το ίζηµα διαλύεται. 3. Ανίχνευση ιόντων αργιλίου, Al 3+. Σε τρεις δοκιµαστικούς σωλήνες που περιέχουν από 5mL διαλύµατος AlCl 3 (aq) προσθέτουµε από 2 σταγόνες διαλύµατος NaOH (aq) και παρατηρούµε τα ιζήµατα που σχηµατίζονται. AlCl 3 (aq) + 3 NaOH (aq) 3 Al(OH) 3 (λευκό) + 3 NaCl (aq) Στον 1 ο προσθέτουµε περίσσεια NaOH (aq), αναταράσσουµε και το ίζηµα διαλύεται. Στον 2 ο προσθέτουµε σταγόνες HCl (aq) αναταράσσουµε και το ίζηµα διαλύεται. Στον 3 ο προσθέτουµε σταγόνες ΝΗ 3 (aq) αναταράσσουµε και το ίζηµα δεν διαλύεται.

15 14 Εργαστηριακές Ασκήσεις Χηµ είας για το Λύκειο (ΓΕΛ και ΕΠΑΛ) 4. Ανίχνευση ιόντων σιδήρου, Fe 3+. Σε δύο δοκιµαστικούς σωλήνες που περιέχουν από 5mL διαλύµατος FeCl 3 (aq) προσθέτουµε από 2 σταγόνες διαλύµατος NaOH (aq) και παρατηρούµε τα ιζήµατα που σχηµατίζονται. FeCl 3 (aq) + 3 NaOH (aq) 3 Fe(OH) 3 (καστανέρυθρο) + 3 NaCl (aq) Στον 1 ο προσθέτουµε περίσσεια NaOH (aq) και το ίζηµα δεν διαλύεται. Στον 2 ο προσθέτουµε περίσσεια HCl (aq) αναταράσσουµε και το ίζηµα διαλύεται. 5. Άλλες αντιδράσεις µεταξύ διαλυµάτων, που παράγουν ιζήµατα. KI (aq) + AgNO 3 (aq) AgI + KNO 3 (aq) (κίτρινο) KBr (aq) + AgNO 3 (aq) AgBr + KNO 3 (aq) (λευκοκίτρινο) CuSO 4 (aq) + 2 NaOH (aq) Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4 (aq) (µπλε) FeSO 4 (aq) + 2 NaOH (aq) Fe(OH) 2 + Na 2 SO 4 (aq) (πρασινωπό) Ni(NO 3 ) 2 (aq) + 2 NaOH (aq) Ni(OH) NaNO 3 (aq) (πράσινο) Pb(NO 3 ) 2 (aq) + 2 NaOH (aq) Pb(OH) 2 (λευκό) + 2 NaNO 3 (aq)

16 Εργαστηριακές Ασκήσεις Χηµ είας για το Λύκειο (ΓΕΛ και ΕΠΑΛ) 15 Παρασκευή διαλύµατος ορισµένης συγκέντρωσης Αραίωση διαλυµάτων ΥΛΙΚΑ ΠΟΥ ΑΠΑΙΤΟΥΝΤΑΙ: 1. Ηλεκτρονικός ζυγός (ΓΕ.130.0) 2. Ογκοµετρικές φιάλες 100mL (ΧΗ.295.4), 500mL (ΧΗ.295.8) ή 1000mL (ΧΗ.295.9) 3. Σπάτουλα (ΧΗ.040.0) 4. Χωνί διήθησης (ΧΗ.180.1) 5. Ύαλος ωρολογιού (ΧΗ.235.0) 6. Υδροβολέας πλαστικός (ΧΗ.250.0) 7. Ποτήρι ζέσης 100mL (ΧΗ.300.4) 8. Θειικός χαλκός CuSO. 4 5H 2 O (ΟΥ.166) 9. Απιονισµένο νερό ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ: Μπορούµε όταν κάνουµε την άσκηση µε τους µαθητές να παρασκευάσουµε και διαλύµατα ζάχαρης 2%w/w (2% κατά βάρος, δηλ. 2g ζάχαρη σε 98g απιονισµένο νερό) ή και 3%w/V (3% βάρος κατ όγκο, δηλ. 3g ζάχαρης διαλύονται σε νερό µέχρι σχηµατισµού 100mL διαλύµατος). ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΙΑ ΙΚΑΣΙΑ: 1. Για να παρασκευάσουµε διάλυµα CuSO 4 0,1Μ ακολουθούµε τη διαδικασία: Ζυγίζουµε την ύαλο ρολογιού. Ζυγίζουµε ξανά την ύαλο προσθέτοντας 2,5g CuSO. 4 5H 2 O µέχρι να αυξηθεί το βάρος της κατά 2,5g ή µηδενίζουµε το ζυγό και προσθέτουµε 2,5g CuSO. 4 5H 2 O. Σε ποτήρι ζέσης των 100mL προσθέτουµε έως 50mL απιονισµένο νερό. Ρίχνουµε στο νερό τα 2,5g CuSO. 4 5H 2 O και διαλύουµε αναδεύοντας. Μεταγγίζουµε το περιεχόµενο σε ογκοµετρική φιάλη των 100mL και προσθέτουµε απιονισµένο νερό µέχρι τη χαραγή, που είναι η ένδειξη ότι ο όγκος είναι 100mL. ΣΗΜΕΙΩΣΗ Ο CuSO. 4 5H 2 O έχει Μοριακό Βάρος 249,68. Τα 2,5g CuSO. 2,5 4 5H 2 O είναι n = = 0,01mol. 249, Αφού σε 100mL διαλύµατος διαλύσαµε 0,01mol CuSO 4, σε 1000mL θα υπάρχουν 0,01 = 100 0,1mol. Άρα το διάλυµα είναι 0,1Μ. 2. Για να αραιώσουµε το διάλυµα CuSO 4 0,1Μ σε πενταπλάσιο ή δεκαπλάσιο όγκο ακολουθούµε τη διαδικασία: Τα 100mL του παραπάνω διαλύµατος τα µεταφέρουµε σε ογκοµετρική φιάλη των 500mL ή των 1000mL. Προσθέτουµε απιονισµένο νερό µέχρι την χαραγή της φιάλης, και η περιεκτικότητα του 0,1M 100mL νέου διαλύµατος γίνεται M 1 V 1 =M 2 V 2 0,1Μ 100mL=M 2 500mL M = 2 500mL 0,1M 100mL M 2 =0,02M ή M 1 V 1 =M 2 V 2 0,1Μ 100mL=M mL M = M 2 2 =0,01Μ. 1000mL

17 16 Εργαστηριακές Ασκήσεις Χηµ είας για το Λύκειο (ΓΕΛ και ΕΠΑΛ) Αναπαράσταση οργανικών ενώσεων δεσµών µε µοντέλα ΥΛΙΚΑ ΠΟΥ ΑΠΑΙΤΟΥΝΤΑΙ: Μοντέλα ατόµων (ΜΟ.200.0) ή πλαστελίνη διαφόρων χρωµάτων και οδοντογλυφίδες ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΙΑ ΙΚΑΣΙΑ: Αντιστοιχίζοντας κατά χρώµα και µέγεθος τις µπίλιες µε στοιχεία (µαύρη C, άσπρη Η, κόκκινη Ο, πράσινη αλογόνο, κλπ) µπορούµε να κατασκευάσουµε τα παρακάτω µοντέλα ενώσεων ή χαρακτηριστικών οµάδων: 1. Υδρογόνο Η-Η 2. Οξυγόνο Ο-Ο 3. Νερό Η-Ο-Η 4. Μεθάνιο CH 4 5. Αιθάνιο CH 3 -CH 3 6. Αιθένιο CH 2 =CH 2 7. Αιθίνιο CH CH 8. Κυκλοπεντάνιο C 5 H Υδροξύλιο O-H 10. Αλογονοοµάδα -X 11. Μεθύλιο CH Αιθεροµάδα -C-O-C- 13. Καρβοξύλιο -COOH 14. Αλδεϋδοµάδα CH=O 15. Κετονοµάδα C-CO-C-

18 Εργαστηριακές Ασκήσεις Χηµ είας για το Λύκειο (ΓΕΛ και ΕΠΑΛ) 17 Οξείδωση αιθανόλης ΥΛΙΚΑ ΠΟΥ ΑΠΑΙΤΟΥΝΤΑΙ: 1. οκιµαστικοί σωλήνες (ΧΗ.280.6) 2. Στήριγµα δοκιµαστικών σωλήνων (ΧΗ.080.0) 3. Ποτήρια ζέσης των 100mL (ΧΗ.300.4), 50mL (ΧΗ.300.3) 4. Κάψα πορσελάνης (ΧΗ.210.Χ) 5. Ογκοµετρικός κύλινδρος 25mL (ΧΗ.290.2) 6. Υδροβολέας πλαστικός (ΧΗ.250.0) µε απιονισµένο νερό 7. Αιθανόλη (ΟΥ.010) 8. ιχρωµικό κάλιο (ΟΥ.122) 9. Θειικό οξύ (ΟΥ.160) 10. Χαλκός σε έλασµα (ΟΥ.510) 11. Λύχνος Bunsen (XH.005.0) 12. Λαβίδα δοκιµαστικών σωλήνων ξύλινη (ΧΗ.020.0) 13. Σιφώνια µέτρησης 5mL (ΧΗ.355.5) 14. Σπάτουλα (ΧΗ.040.0) ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ: Παρασκευή κορεσµένου διαλύµατος Κ 2 Cr 2 Ο 7, από Κ 2 Cr 2 Ο 7 (κρυσταλλικό, πορτοκαλί, πολύ τοξικό, επικίνδυνο για το περιβάλλον). - Σε ποτήρι ζέσης βάζουµε έως 10mL απιονισµένο νερό. - Ρίχνουµε µικρή ποσότητα Κ 2 Cr 2 Ο 7 και αναδεύουµε µέχρι να διαλυθεί. - Συνεχίζουµε να προσθέτουµε Κ 2 Cr 2 Ο 7 µέχρι να δηµιουργηθεί κορεσµένο διάλυµα (να µένει στον πυθµένα αδιάλυτο, όσο κι αν αναδεύουµε). Οι ποσότητες που αναφέρονται στην πειραµατική διαδικασία είναι ενδεικτικές και επειδή δεν κάνουµε ποσοτικές µετρήσεις δεν µας ενδιαφέρει αν δεν µετρηθούν µε µεγάλη ακρίβεια. εν είναι εύκολο να γίνει η ανίχνευση της ακεταλδεΰδης που θα παραχθεί στα πειράµατα µε τη δοκιµασία των αντιδραστηρίων Fehling και Tollens, παρότι αντιλαµβανόµαστε την ύπαρξή της και από την οσµή της, γιατί είναι πολύ πτητική και καθώς την θερµαίνουµε εξατµίζεται.

19 18 Εργαστηριακές Ασκήσεις Χηµ είας για το Λύκειο (ΓΕΛ και ΕΠΑΛ) ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΙΑ ΙΚΑΣΙΑ: 1. Σε δοκιµαστικό σωλήνα προσθέτουµε διαδοχικά 1mL αιθανόλης (απόλυτης µετουσιωµένης), 5mL κορεσµένο διάλυµα Κ 2 Cr 2 Ο 7 και 0,5mL πυκνό Η 2 SΟ 4 (95-97%). Παρατηρούµε αλλαγή του χρώµατος από πορτοκαλί [Κ 2 Cr 2 Ο 7 ] σε πράσινο [Cr 2 (SΟ 4 ) 3 ] (αυτή τη µέθοδο χρησιµοποιούσαν παλιότερα στα αλκοτέστ) και αν το θερµάνουµε µυρίζουµε την χαρακτηριστική οσµή της ακεταλδεΰδης, δηλαδή έχουµε οξείδωση της αιθανόλης. Συγχρόνως παράγεται και οξικό οξύ. 2. Θερµαίνουµε ένα έλασµα µεταλλικού Cu σε λύχνο µέχρι να µαυρίσει (καλύπτεται από CuO). Βάζουµε το ζεστό έλασµα σε κάψα πορσελάνης που έχει 25mL αιθανόλης. Παρατηρούµε ότι το έλασµα αποκτά το αρχικό του χρώµα (το CuO έγινε Cu και η CH 3 CH 2 OH οξειδώνεται σε CH 3 CHO).

20 Εργαστηριακές Ασκήσεις Χηµ είας για το Λύκειο (ΓΕΛ και ΕΠΑΛ) 19 Όξινος χαρακτήρας των καρβοξυλικών οξέων ΥΛΙΚΑ ΠΟΥ ΑΠΑΙΤΟΥΝΤΑΙ: 1. οκιµαστικοί σωλήνες (ΧΗ.280.6) 2. Στήριγµα δοκιµαστικών σωλήνων (ΧΗ.080.0) 3. Ποτήρια ζέσης των 50mL (ΧΗ.300.3) 4. Ογκοµετρικός κύλινδρος 10mL (ΧΗ.290.1) 5. Ογκοµετρική φιάλη 100mL (ΧΗ.295.4) 6. Οξικό οξύ (ΟΥ.325) 7. Ηλιανθίνη (ΟΥ.730) 8. Πεχαµετρικό χαρτί (ΧΗ.550.0) 9. Σόδα φαγητού (NaHCO 3 ) 10. Μαγνήσιο (ΟΥ.230) 11. Σπάτουλα (ΧΗ.040.0) 12. Υδροβολέας πλαστικός (ΧΗ.250.0) µε απιονισµένο νερό ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ: Παρασκευή διαλύµατος CH 3 COOH 1M, από CH 3 COOH 100% (υγρό, διάφανο, διαβρωτικό). - Σε ογκοµετρικό κύλινδρο 10mL βάζουµε 5,7mL πυκνού οξικού οξέος. - Μεταγγίζουµε σε ογκοµετρική φιάλη των 100mL και συµπληρώνουµε απιονισµένο νερό ως τη χαραγή. Οι ποσότητες που αναφέρονται στην πειραµατική διαδικασία είναι ενδεικτικές και επειδή δεν κάνουµε ποσοτικές µετρήσεις δεν µας ενδιαφέρει αν δεν µετρηθούν µε µεγάλη ακρίβεια. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΙΑ ΙΚΑΣΙΑ: 1. Σε ένα δοκιµαστικό σωλήνα προσθέτουµε 10mL διαλύµατος CH 3 COOH 1M και σε έναν άλλο 10mL απιονισµένο νερό. Προσθέτουµε σε καθένα από 2-3 σταγόνες δείκτη ηλιανθίνη και παρατηρούµε το οξύ να γίνεται κόκκινο ενώ το νερό να παραµένει πορτοκαλί. Στη συνέχεια βυθίζουµε σε κάθε σωλήνα ένα κοµµάτι πεχαµετρικό χαρτί και µετράµε το ph. 2. Σε ένα ποτήρι ζέσης προσθέτουµε 20mL διαλύµατος CH 3 COOH 1M και σε ένα άλλο 20mL απιονισµένο νερό. Ρίχνουµε τώρα µέσα στο καθένα από ένα µικρό κοµµάτι µαγνησίου (Mg) και παρατηρούµε στο ποτήρι µε το οξύ να δηµιουργούνται φυσαλίδες (παραγωγή Η 2 ) και εξαιτίας αυτών να σπρώχνεται το Mg προς την επιφάνεια του υγρού. 3. Σε ένα δοκιµαστικό σωλήνα προσθέτουµε 10mL διαλύµατος CH 3 COOH 1M και σε έναν άλλο 10mL απιονισµένο νερό. Προσθέτουµε σε καθένα µικρή ποσότητα NaHCO 3 (µαγειρικής σόδας) και παρατηρούµε να αφρίζει (παραγωγή αερίου CO 2 ) το διάλυµα CH 3 COOH.

21 20 Εργαστηριακές Ασκήσεις Χηµ είας για το Λύκειο (ΓΕΛ και ΕΠΑΛ) Ανίχνευση υδατανθράκων ΥΛΙΚΑ ΠΟΥ ΑΠΑΙΤΟΥΝΤΑΙ: 1. οκιµαστικοί σωλήνες (ΧΗ.280.6) 2. Στήριγµα δοκιµαστικών σωλήνων (ΧΗ.080.0) 3. Ποτήρι ζέσης των 250mL (ΧΗ.300.6) 4. Ογκοµετρικός κύλινδρος 25mL (ΧΗ.290.2) 5. Ηλεκτρονικός ζυγός (ΓΕ.130.0) 6. Ύαλος ωρολογιού (ΧΗ.235.0) 7. Υδροβολέας πλαστικός (ΧΗ.250.0) µε απιονισµένο νερό 8. Λύχνος Bunsen (XH.005.0) 9. Σπάτουλα (ΧΗ.040.0) 10. Λαβίδα δοκιµαστικών σωλήνων ξύλινη (ΧΗ.020.0) 11. Σιφώνια µέτρησης 5mL (ΧΗ.355.5) και 10mL (XH.355.6) 12. Γλυκόζη (ΟΥ.090) 13. Φρουκτόζη (ΟΥ.490) 14. Ζάχαρη 15. Αντιδραστήριο Tollens [πυκνό διάλ. ΝΗ 3 (ΟΥ.040) σε 2mL διαλ. AgNO 3 (ΟΥ.280) 0,1Μ και αναδεύεται συνεχώς µέχρι να διαλυθεί το ίζηµα] 16. Αντιδραστήριο Fehling (ΟΥ.910) [ανάµειξη ίσων όγκων αντιδραστηρίων Fehling Α (ΟΥ.911) και Fehling Β (ΟΥ.912)] ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ: Πως παρασκευάζουµε τα διαλύµατα που θα χρειαστούµε, από τις υπάρχουσες χηµικές ουσίες στα Εργαστήρια Φυσικών Επιστηµών των Γενικών Λυκείων; Παρασκευή αντιδραστηρίου Fehling, από αντιδραστήρια Fehling Α (υγρό, γαλάζιο) και Fehling Β (υγρό, διάφανο, διαβρωτικό). - Με σιφώνιο µέτρησης παίρνουµε 1mL από το αντιδραστήριο Fehling Α και βάζουµε σε δοκιµαστικό σωλήνα. - Με άλλο σιφώνιο µέτρησης παίρνουµε 1mL από το αντιδραστήριο Fehling Β και προσθέτουµε στον δοκιµαστικό σωλήνα µε το αντιδραστήριο Fehling Α. - Αναδεύουµε και προκύπτει το αντιδραστήριο Fehling µε έντονο µπλε χρώµα. Παρασκευή αντιδραστηρίου Tollens. Η διαδικασία να γίνει στον απαγωγό αερίων. - Με σιφώνιο µέτρησης παίρνουµε 2mL διαλύµατος AgNO 3 0,1Μ και βάζουµε σε δοκιµαστικό σωλήνα. - Με σταγονόµετρο ρίχνουµε στο δοκιµαστικό σωλήνα πυκνό διάλυµα ΝΗ 3 (26%) και αναδεύουµε συνεχώς, ώστε να διαλυθεί το ίζηµα του Ag 2 O που σχηµατίζεται. Παρασκευή 100mL διαλύµατος AgNO 3 0,1Μ, από AgNO 3 (σκόνη, φαιός, διαβρωτικός, επικίνδυνος για το περιβάλλον). - Με ύαλο ρολογιού ζυγίζουµε 1,7g AgNO 3. - Σε ποτήρι ζέσης των 100mL προσθέτουµε έως 50mL απιονισµένο νερό. - Ρίχνουµε στο νερό τα 1,7g AgNO 3 και διαλύουµε αναδεύοντας. - Μεταγγίζουµε το περιεχόµενο σε ογκοµετρική φιάλη των 100mL και προσθέτουµε απιονισµένο νερό µέχρι τη χαραγή, που είναι η ένδειξη ότι ο όγκος είναι 100mL.

22 Εργαστηριακές Ασκήσεις Χηµ είας για το Λύκειο (ΓΕΛ και ΕΠΑΛ) 21 Τα αντιδραστήρια Fehling και Tollens τα παρασκευάζουµε σε ποσότητες τέτοιες που θα χρειαστούµε για το πείραµά µας. εν διατηρούνται για µεγάλα χρονικά διαστήµατα. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΙΑ ΙΚΑΣΙΑ: Με αντιδραστήριο Tollens 1. Σε τρεις δοκιµαστικούς σωλήνες προσθέτουµε από 5mL νερό και 0,5g γλυκόζης στον 1 ο, 0,5g φρουκτόζης στον 2 ο και 0,5g ζάχαρης στον 3 ο. Αναδεύουµε µέχρι να γίνει οµογενές διάλυµα. 2. Στον 1 ο προσθέτουµε 2mL αντιδραστήριο Tollens. Αφού ανακινήσουµε καλά τοποθετούµε το σωλήνα σε ποτήρι ζέσεως 250mL, που περιέχει βραστό νερό. Το διάλυµα αφού πρώτα πάρει ένα σκούρο χρώµα, το εσωτερικό του σωλήνα θα καλυφθεί από λεπτό στρώµα Ag (κάτοπτρο αργύρου) ενδεικτικό της ύπαρξης αλδεϋδοοµάδας. Θα πρέπει να γνωρίζουµε ότι η διαδικασία διαρκεί µερικά λεπτά και ότι τον δοκιµαστικό σωλήνα θα τον κρατάµε µε την ξύλινη λαβίδα για να µην καούµε. 3. Προσθέτουµε ίδια ποσότητα αντιδραστηρίου Tollens στον 2 ο και 3 ο δοκιµαστικό σωλήνα και επαναλαµβάνουµε την παραπάνω διαδικασία. Παρατηρούµε την εµφάνιση του κατόπτρου µόνο στη φρουκτόζη (περιέχει ελεύθερη καρβονυλοµάδα) και όχι στη ζάχαρη (που είναι µη ανάγων δισακχαρίτης). Με αντιδραστήριο Fehling (φελίγγειο υγρό) 4. Σε άλλους τρεις δοκιµαστικούς σωλήνες προσθέτουµε επίσης από 5mL νερό και 0,5g γλυκόζης στον 1 ο, 0,5g φρουκτόζης στον 2 ο και 0,5g ζάχαρης στον 3 ο και αναδεύουµε µέχρι να γίνει οµογενές διάλυµα. 5. Στον 1 ο προσθέτουµε 2mL αντιδραστήριο Fehling. Θερµαίνουµε σε λύχνο προσεκτικά µέχρι βρασµού και το διάλυµα αποχρωµατίζεται, ενώ συγχρόνως σχηµατίζεται ένα κεραµέρυθρο ίζηµα (Cu 2 O). Αυτή η αλλαγή του χρώµατος από το έντονο µπλε του αντιδραστηρίου Fehling είναι η ταυτοποίηση για την ύπαρξη αλδεϋδοοµάδας. Τον δοκιµαστικό σωλήνα θα τον κρατάµε µε την ξύλινη λαβίδα για να µην καούµε και θα τον µετακινούµε ελαφρά πάνω από τη φλόγα για να µη σπάσει. Η θέρµανση µε το αντιδραστήριο Fehling πρέπει να είναι περισσότερη απ ότι µε το αντιδραστήριο Tollens. 6. Προσθέτουµε ίδια ποσότητα αντιδραστηρίου Fehling στον 2 ο και 3 ο δοκιµαστικό σωλήνα και επαναλαµβάνουµε την παραπάνω διαδικασία. Παρατηρούµε τον αποχρωµατισµό του διαλύµατος και την εµφάνιση του ιζήµατος και στη φρουκτόζη και όχι στη ζάχαρη.

23 22 Εργαστηριακές Ασκήσεις Χηµ είας για το Λύκειο (ΓΕΛ και ΕΠΑΛ) Παρασκευή σαπουνιού ΥΛΙΚΑ ΠΟΥ ΑΠΑΙΤΟΥΝΤΑΙ: 1. Ποτήρι ζέσης των 250mL (ΧΗ.300.6) 2. Λύχνος Bunsen (ΧΗ.005.0) 3. Τρίποδας (ΘΕ.015.0) 4. Πλέγµα αµιάντου (ΘΕ.020.0) 5. Ογκοµετρικός κύλινδρος των 100mL (ΧΗ.290.4) 6. Υάλινη ράβδος (ΧΗ.170.0) 7. Ύαλος ωρολογίου (ΧΗ.235.2) 8. ιηθητικό χαρτί (ΧΗ.190.0) 9. Αιθανόλη (ΟΥ.010) 10. Υδροξείδιο του νατρίου (ΟΥ.450) 11. Κορεσµένο διάλυµα χλωριούχου νατρίου (0Υ.540) 12. Ελαιόλαδο ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ: Πως παρασκευάζουµε τα διαλύµατα που θα χρειαστούµε, από τις υπάρχουσες χηµικές ουσίες στα Εργαστήρια Φυσικών Επιστηµών των Γενικών Λυκείων; Παρασκευή 100mL διαλύµατος ΝαΟΗ 30%w/V. - Ζυγίζουµε σε ύαλο ωρολογίου 30g στερεού υδροξειδίου του νατρίου. - Προσθέτουµε σε ογκοµετρική φιάλη των 100mL ή ογκοµετρικό κύλινδρο 50mL απιονισµένο νερό. - Προσθέτουµε στην ογκοµετρική φιάλη τα 30g υδροξειδίου του νατρίου και συµπληρώνουµε µέχρι την χαραγή των 100mL µε απιονισµένο νερό. Παρασκευή 100mL διαλ. κορεσµένου διαλύµατος ΝαCl. - Προσθέτουµε σε ογκοµετρική φιάλη των 100mL 36g χλωριούχου νατρίου (σε 20 ο C η διαλυτότητα του ΝαCl είναι 36g σε 100mL νερού) και συµπληρώνουµε µέχρι την χαραγή των 100mL µε απιονισµένο νερό. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΙΑ ΙΚΑΣΙΑ: 1. Σε ποτήρι των 250mL προσθέτουµε 5mL ελαιόλαδο και 10mL αιθανόλη. Στο διάλυµα που

24 Εργαστηριακές Ασκήσεις Χηµ είας για το Λύκειο (ΓΕΛ και ΕΠΑΛ) 23 προκύπτει προσθέτουµε µε συνεχή ανάδευση 2mL από το διάλυµα του ΝαOH. Το µείγµα θερµαίνεται σε ήπια φλόγα µε λύχνο Bunsen µέσω πλέγµατος και αναδεύεται συνεχώς µέχρις ότου σχηµατιστεί µια παχύρρευστη µάζα (σαπούνι). Το τέλος της αντίδρασης συµβαίνει όταν δεν υπάρχει πια την οσµή της αλκοόλης. 2. Το µείγµα αφήνεται να ηρεµήσει για 15 λεπτά και µετά προστίθενται 40mL απιονισµένο νερό. Θερµαίνουµε και ανακατεύουµε το διάλυµα και το σαπούνι ξεδιαλύνεται. 3. Προσθέτουµε στο διάλυµα κορεσµένο διάλυµα χλωριούχου νατρίου ίσου όγκου µε το διάλυµα που έχουµε (50-55mL) και αναδεύουµε. Καθιζάνει το σαπούνι. 4. Αποχωρίζουµε το σαπούνι από το νερό, το τοποθετούµε σε διηθητικό χαρτί και το αφήνουµε να ξεραθεί. Για πιο γρήγορα αποτελέσµατα το τοποθετούµε στο ψυγείο.

25 24 Εργαστηριακές Ασκήσεις Χηµ είας για το Λύκειο (ΓΕΛ και ΕΠΑΛ) Υπολογισµός θερµότητας αντίδρασης ΥΛΙΚΑ ΠΟΥ ΑΠΑΙΤΟΥΝΤΑΙ: 1. Φιάλες κωνικές αριθµηµένες 250mL (ΧΗ.310.6) 2. Θερµόµετρα (ΘΕ.030.1) 3. Ογκοµετρικοί κύλινδροι 250mL (ΧΗ.290.6), 500mL (ΧΗ.290.8) ή 1000mL (ΧΗ.290.9) 4. Ογκοµετρικές φιάλες 250mL (ΧΗ.295.6), 500mL (ΧΗ.295.8) ή 1000mL (ΧΗ.295.9) 5. Ηλεκτρονικός ζυγός (ΓΕ.130.0) 6. Κάψα πορσελάνης (ΧΗ.210.Χ) 7. Υδροξείδιο του νατρίου (ΟΥ.450) 8. Υδροχλωρικό οξύ (ΟΥ.455) 9. Υδροβολέας πλαστικός (ΧΗ.250.0) µε απιονισµένο νερό 10. Σπάτουλα (ΧΗ.040.0) ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ: Παρασκευή 1000mL διαλύµατος ΗCl 0,5M, από διάλυµα HCl 37%w/w (υγρό, διάφανο, d=1,18g/ml, διαβρωτικό). Η διαδικασία να γίνει στον απαγωγό αερίων. - Σε ογκοµετρικό κύλινδρο προσθέτουµε 41,75mL HCl 37%. - Μεταγγίζουµε σε ογκοµετρική φιάλη ή ογκοµετρικό κύλινδρο των 1000mL. - Συµπληρώνουµε µε απιονισµένο νερό ως τα 1000mL. Παρασκευή 500mL διαλύµατος NaOH 0,5Μ, από NaOH (κρυσταλλικό, λευκό, διαβρωτικό). - Ζυγίζουµε σε ύαλο ωρολογίου 10g κρυσταλλικού NaOH. - Μεταγγίζουµε το περιεχόµενο σε ογκοµετρική φιάλη ή ογκοµετρικό κύλινδρο των 500mL. - Συµπληρώνουµε µε απιονισµένο νερό ως τα 500mL. Στους υπολογισµούς θα λαµβάνουµε υπόψη ότι: α) για να ανέβει η θερµοκρασία 1g νερού κατά 1 C απαιτείται θερµότητα 1cal και β) για να ανέβει η θερµοκρασία 1g γυαλιού κατά 1 C απαιτείται θερµότητα 0,2cal. Αντί για κωνικές φιάλες µπορούµε να χρησιµοποιήσουµε τα ποτήρια µιας χρήσεως (από τα σκληρά για καφέ ή αναψυκτικό) και τα πλαστικά καπάκια µε την υποδοχή για καλαµάκι (απ όπου θα περνάει το θερµόµετρο). Τη µέτρηση της θερµοκρασίας µπορούµε να κάνουµε και µε τον αισθητήρα θερµοκρασίας του MultiLog. - Συνδέουµε τον αισθητήρα µε το MultiLog στην υποδοχή Ι/Ο-1. - Τον βυθίζουµε στο διάλυµα. - Ανοίγουµε το MultiLog από το πλήκτρο ΟΝ. - Αν δεν αναγνώρισε µόνη της η συσκευή τον αισθητήρα τον επιλέγουµε εµείς πιέζοντας στο MultiLog PORT (INPUT-1 Voltage), SENSOR (διαδοχικά πατήµατα του πλήκτρου µέχρι να βρούµε Temperature), RANGE (διαδοχικά πατήµατα του πλήκτρου µέχρι ). - Ρυθµίζουµε Rate 10/sec και Samples 20 ή ιαβάζουµε την ένδειξη θερµοκρασίας που κατέγραψε στην οθόνη του MultiLog. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΙΑ ΙΚΑΣΙΑ: 1. Υπολογισµός της θερµότητας διάλυσης στερεού NaOH σε νερό. - Ζυγίζουµε κωνική φιάλη των 250mL και σηµειώνουµε τη µάζα της.

26 Εργαστηριακές Ασκήσεις Χηµ είας για το Λύκειο (ΓΕΛ και ΕΠΑΛ) 25 - Στην κωνική φιάλη προσθέτουµε 200mL νερό, αφήνουµε να πάρει τη θερµοκρασία δωµατίου, µετράµε τη θερµοκρασία του θ 1 µε θερµόµετρο και τη σηµειώνουµε. - Ζυγίζουµε 2g (0,05mol) στερεού NaOH και ρίχνουµε στη φιάλη. - ιαλύουµε, µετράµε τη θερµοκρασία θ 2 και τη σηµειώνουµε. - Υπολογίζουµε τη θερµότητα διάλυσης είτε λαµβάνοντας υπόψη όσα παραπάνω αναφέρονται στις ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ, είτε από τον τύπο Q=m c θ. 2. Υπολογισµός της θερµότητας αντίδρασης στερεού NaOH σε διάλυµα ΗCl 0,5M. - Ζυγίζουµε κωνική φιάλη των 250mL και σηµειώνουµε τη µάζα της. - Στην κωνική φιάλη προσθέτουµε 200mL διαλύµατος ΗCl 0,5M, µετράµε τη θερµοκρασία του θ 1 µε θερµόµετρο και τη σηµειώνουµε. - Ζυγίζουµε 2g (0,05mol) στερεού NaOH και ρίχνουµε στη φιάλη. - Ανακινούµε, µετράµε τη θερµοκρασία θ 2 και τη σηµειώνουµε. - Υπολογίζουµε τη θερµότητα αντίδρασης (εξουδετέρωσης) είτε λαµβάνοντας υπόψη όσα παραπάνω αναφέρονται στις ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ, είτε από τον τύπο Q=m c θ. 3. Υπολογισµός της θερµότητας εξουδετέρωσης διαλύµατος ΗCl 0,5Μ από διάλ. NaOH 0,5M. - Ζυγίζουµε κωνική φιάλη των 250mL και σηµειώνουµε τη µάζα της. - Στην κωνική φιάλη προσθέτουµε 100mL διαλύµατος ΗCl 0,5M, µετράµε τη θερµοκρασία του θ 1 µε θερµόµετρο και τη σηµειώνουµε. - Στη συνέχεια προσθέτουµε 100mL διαλύµατος NaOH 0,5M, ανακινούµε, µετράµε τη θερµοκρασία θ 2 και τη σηµειώνουµε. - Υπολογίζουµε τη θερµότητα αντίδρασης (εξουδετέρωσης) είτε λαµβάνοντας υπόψη όσα παραπάνω αναφέρονται στις ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ, είτε από τον τύπο Q=m c θ.

27 26 Εργαστηριακές Ασκήσεις Χηµ είας για το Λύκειο (ΓΕΛ και ΕΠΑΛ) Ταχύτητα αντίδρασης και παράγοντες που την επηρεάζουν ΥΛΙΚΑ ΠΟΥ ΑΠΑΙΤΟΥΝΤΑΙ: 1. οκιµαστικοί σωλήνες µεγάλοι (ΧΗ.280.7) 2. Στήριγµα δοκιµαστικών σωλήνων (ΧΗ.080.0) 3. Κωνική φιάλη των 250 ml (ΧΗ.315.6) 4. Χρονόµετρο (Γ151.0) 5. ιάλυµα ΚΙΟ 3 0,02Μ 6. Όξινο διάλυµα Να 2 SO 3 που περιέχει 0,4%w/w άµυλο (ΟΥ.185) 7. Ογκοµετρική φιάλη των 250mL (ΧΗ.295.6) 8. Ποτήρι ζέσης των 250ml (ΧΗ.300.6) 9. ιάλυµα ΗCl 1M (0Υ.455) 10. Ζυγός ηλεκτρονικός (ΓΕ.130.0) ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ: Πως παρασκευάζουµε τα διαλύµατα που θα χρειαστούµε, από τις υπάρχουσες ουσίες στα Εργαστήρια Φυσικών Επιστηµών των Γενικών Λυκείων; Παρασκευή 250mL διαλύµατος ΚΙΟ 3 0,02M, από ΚΙΟ 3 ( ιάλυµα Α) - Ζυγίζουµε σε ύαλο ωρολογίου 1,07g κρυσταλλικού ΚΙΟ 3. - Μεταγγίζουµε το περιεχόµενο σε ογκοµετρική φιάλη των 250mL. - Συµπληρώνουµε µε απιονισµένο νερό ως τα 250mL. Όξινο διάλυµα Να 2 SO 3 που περιέχει 0,4%w/w άµυλο ( ιάλυµα Β) - Ζυγίζουµε σε ύαλο ωρολογίου 1,26g κρυσταλλικού Να 2 SO 3. - Μεταγγίζουµε το περιεχόµενο σε ογκοµετρική φιάλη των 250mL χρησιµοποιώντας περίπου 50mL απιονισµένου νερού. - Ζυγίζουµε 1g αµύλου. Το διαλύουµε σε µια ύαλο ωρολογίου µε λίγο νερό ώστε να δηµιουργηθεί ένα παχύρευστο υγρό. Το περιεχόµενο αυτό το µεταφέρουµε σε ποτήρι ζέσης µε 150mL νερό που θερµαίνεται µε συνεχή ανάδευση µέχρι το διάλυµα να γίνει διαυγές. Μεταφέρουµε το περιεχόµενο του ποτηριού ζέσης στην ογκοµετρική φιάλη των 250mL. - Προσθέτουµε για οξίνιση 10mL HCl 1M. - Συµπληρώνουµε µε απιονισµένο νερό ως τα 250mL. Σηµειώσεις: Τα διαλύµατα καλό είναι να είναι πρόσφατα. Στο διάλυµα του θειώδους νατρίου έχουµε, παρουσία οξυγόνου, οξείδωση σε θειικά. Η αραίωση του διαλύµατος ΚΙΟ 3, από ένα σηµείο και µετά, δεν οδηγεί σε εµφάνιση χρώµατος όταν αναµειχθεί µε το διάλυµα B. Καλό θα είναι το ph του διαλύµατος Β να ελεγχθεί, για να βεβαιωθούµε ότι το διάλυµα είναι όξινο. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΙΑ ΙΚΑΣΙΑ: 1. Επίδραση της συγκέντρωσης στην ταχύτητα της αντίδρασης. - Σε ένα στήριγµα δοκιµαστικών σωλήνων βάζουµε τέσσερεις δοκιµαστικούς σωλήνες. - Στον 1 ο αναµειγνύουµε 10mL διαλύµατος B µε 10mL διαλύµατος Α. Μετράµε το χρόνο που χρειάζεται µέχρι να εµφανισθεί το µπλε χρώµα που οφείλεται στην επίδραση του ιωδίου στο άµυλο.

28 Εργαστηριακές Ασκήσεις Χηµ είας για το Λύκειο (ΓΕΛ και ΕΠΑΛ) 27 - Στο 2 ο αναµειγνύουµε 10mL διαλύµατος B µε 9 ml διαλύµατος Α και 1mL απιονισµένου νερού. Μετράµε το χρόνο για την εµφάνιση του µπλε χρώµατος. - Στον 3 ο αναµειγνύουµε 10mL διαλύµατος B µε 7 ml διαλύµατος Α και 3mL απιονισµένου νερού. Μετράµε το χρόνο για την εµφάνιση του µπλε χρώµατος. - Στον 4 ο αναµειγνύουµε 10mL διαλύµατος B µε 5mL διαλύµατος Α και 5mL απιονισµένου νερού. Μετράµε το χρόνο για την εµφάνιση του µπλε χρώµατος. Με τη µείωση της συγκέντρωσης του ΚΙΟ 3 εµφανίζεται αύξηση του χρόνου εµφάνισης του µπλε χρώµατος δηλαδή µείωση της ταχύτητας της αντίδρασης. 2. Επίδραση της θερµοκρασίας στην ταχύτητα της αντίδρασης. - υο δοκιµαστικοί σωλήνες που περιέχουν 10mL του διαλύµατος Α και 10mL του διαλύµατος Β τοποθετούνται σε ποτήρι ζέσης που περιέχει νερό σε προκαθορισµένη θερµοκρασία ώστε να αποκτήσουν οι 2 δοκιµαστικοί σωλήνες την θερµοκρασία του νερού. Μετά χύνουµε το διάλυµα του σωλήνα Α στο σωλήνα του διαλύµατος Β και µετράµε το χρόνο που χρειάζεται για την εµφάνιση του µπλε χρώµατος. Η διαδικασία αυτή µπορεί να επαναληφθεί και σε διαφορετικές θερµοκρασίες και διαφορετικές αντιδράσεις. Η αύξηση της θερµοκρασίας προκαλεί αύξηση της ταχύτητας της αντίδρασης. 3. Πειραµατικά δεδοµένα από το εργαστήριο του ΕΚΦΕ Καρδίτσας: Επίδραση συγκέντρωσης στους 20 ο C ιάλυµα Α (ml) Απιονισµένο νερό (ml) ιάλυµα Β (ml) Χρόνος εµφάνισης χρώµατος (s) (αρχίζει η εµφάνιση χρώµατος, το οποίο στη συνέχεια εξαφανίζεται) Επίδραση θερµοκρασίας στους 61 ο C (συγκρίνουµε τους χρόνους µε αυτούς των αντιστοίχων συγκεντρώσεων του παραπάνω πίνακα) ιάλυµα Α (ml) Απιονισµένο νερό (ml) ιάλυµα Β (ml) Χρόνος εµφάνισης χρώµατος (s)

29 28 Εργαστηριακές Ασκήσεις Χηµ είας για το Λύκειο (ΓΕΛ και ΕΠΑΛ) ράση καταλυτών (ετερογενής κατάλυση) ΥΛΙΚΑ ΠΟΥ ΑΠΑΙΤΟΥΝΤΑΙ: 1. οκιµαστικός σωλήνας (ΧΗ.280.8) [από τους χονδρούς] 2. Στήριγµα δοκιµαστικών σωλήνων (ΧΗ.080.0) 3. Ύαλος ωρολογίου (ΧΗ.235.0) 4. Υπεροξείδιο του υδρογόνου (ΟΥ.465) 5. ιοξείδιο του µαγγανίου (ΟΥ.105) 6. Ξύλινη παρασχίδα [ένα ξύλο από σουβλάκι ή ένα σπίρτο] 7. Σταγονόµετρο (ΧΗ.260.0) 8. Σπάτουλα (ΧΗ.040.0) ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ: Οι ποσότητες που αναφέρονται στην πειραµατική διαδικασία είναι ενδεικτικές και επειδή δεν κάνουµε ποσοτικές µετρήσεις δεν µας ενδιαφέρει να µετρηθούν µε ακρίβεια. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΙΑ ΙΚΑΣΙΑ: 1. Σε ύαλο ωρολογίου βάζουµε περίπου 1g ΜnO 2 και µε το σταγονόµετρο στάζουµε σταγόνες Η 2 Ο 2. Παρατηρούµε την ταχύτατη διάσπαση του Η 2 Ο 2 σε Ο 2 και υδρατµούς (είναι το αέριο που βλέπουµε να παράγεται, λόγω της εκλυόµενης θερµότητας). 2. Σε χοντρό δοκιµαστικό σωλήνα βάζουµε έως 10mL Η 2 Ο 2 και προσθέτουµε ελάχιστο ΜnO 2. Παρατηρούµε έντονη παραγωγή αερίου (αρχικά βγαίνει οξυγόνο και συνεχίζει αναµιγµένο µε πολλούς υδρατµούς). Αν αµέσως µόλις ρίξουµε το ΜnO 2 πλησιάσουµε µέσα στο πάνω µέρος του δοκιµαστικού σωλήνα µια ξύλινη παρασχίδα (που προηγουµένως είχαµε κάψει στην άκρη) θα παρατηρήσουµε εξαιτίας του εκλυόµενου οξυγόνου να ανάβει φλόγα.

30 Εργαστηριακές Ασκήσεις Χηµ είας για το Λύκειο (ΓΕΛ και ΕΠΑΛ) 29 Παράγοντες που επηρεάζουν τη θέση της χηµικής ισορροπίας ΥΛΙΚΑ ΠΟΥ ΑΠΑΙΤΟΥΝΤΑΙ: 1. οκιµαστικοί σωλήνες (ΧΗ.280.6) 2. Στήριγµα δοκιµαστικών σωλήνων (ΧΗ.080.0) 3. Ποτήρι ζέσης των 250mL (ΧΗ.300.6) 4. Ογκοµετρικοί κύλινδροι 10mL (ΧΗ.290.1) 5. Ογκοµετρική φιάλη των 100mL(ΧΗ.295.4) 6. Σπάτουλα (ΧΗ.040.0) 7. Χωνί διήθησης (ΧΗ.180.1) 8. Ύαλος ωρολογίου (ΧΗ.235.0) 9. Ζυγός ηλεκτρονικός (ΓΕ.130.0) 10. Λύχνος Bunsen (XH.005.0) 11. Σταγονόµετρο (ΧΗ.260.0) 12. Λαβίδα δοκιµαστικών σωλήνων ξύλινη (ΧΗ.020.0) 13. ιχρωµικό κάλιο (ΟΥ.122) 14. Χρωµικό κάλιο (ΟΥ.570) 15. Υδροξείδιο του νατρίου (ΟΥ.450) 16. Υδροχλωρικό οξύ (ΟΥ.455) 17. Θειικός χαλκός (ΟΥ.166) 18. Χλωριούχο νάτριο (ΟΥ.540) 19. Υδροβολέας πλαστικός (ΧΗ.250.0) µε απιονισµένο νερό ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ: Πως παρασκευάζουµε τα διαλύµατα που θα χρειαστούµε, από τις υπάρχουσες ουσίες στα Εργαστήρια Φυσικών Επιστηµών των Γενικών Λυκείων; Παρασκευή 100mL διαλύµατος Κ 2 Cr 2 Ο 7 0,1Μ, από Κ 2 Cr 2 Ο 7 (κρυσταλλικό, πορτοκαλί, πολύ τοξικό, επικίνδυνο για το περιβάλλον). - Ζυγίζουµε σε ύαλο ωρολογίου 2,94g κρυσταλλικού Κ 2 Cr 2 Ο 7. - Μεταγγίζουµε το περιεχόµενο σε ογκοµετρική φιάλη των 100mL. - Συµπληρώνουµε µε απιονισµένο νερό ως τα 100mL.

31 30 Εργαστηριακές Ασκήσεις Χηµ είας για το Λύκειο (ΓΕΛ και ΕΠΑΛ) Παρασκευή 100mL διαλύµατος Κ 2 CrΟ 4 0,1Μ, από Κ 2 CrΟ 4 (κρυσταλλικό, κίτρινο, τοξικό, επικίνδυνο για το περιβάλλον). - Ζυγίζουµε σε ύαλο ωρολογίου 1,94g κρυσταλλικού Κ 2 CrΟ 4. - Μεταγγίζουµε το περιεχόµενο σε ογκοµετρική φιάλη των 100mL. - Συµπληρώνουµε µε απιονισµένο νερό ως τα 100mL. Παρασκευή 100mL διαλύµατος HCl 1Μ, από διάλυµα HCl 37%w/w (υγρό, διάφανο, d=1,18g/ml, διαβρωτικό). Η διαδικασία να γίνει στον απαγωγό αερίων. - Σε 100g=(100:1,18)mL=84,75mL διαλύµατος HCl 37% w/w περιέχονται 37g ή 37:36,46= 1,015mol. Άρα 0,1mol περιέχεται σε (84,75x0,1):1,015=8,35mL. - Σε ογκοµετρική φιάλη ή κύλινδρο των 100mL ρίχνουµε 8,3mL διαλύµατος HCl 37%w/w. - Συµπληρώνουµε µε απιονισµένο νερό ως τα 100mL. Παρασκευή 100mL διαλύµατος NaOH 1Μ, από NaOH (κρυσταλλικό, λευκό, διαβρωτικό). - Ζυγίζουµε σε ύαλο ρολογιού (0,1mol ή 0,1x40g=) 4g κρυσταλλικού NaOH. - Μεταγγίζουµε το περιεχόµενο σε ογκοµετρική φιάλη ή ογκοµετρικό κύλινδρο των 100mL. - Συµπληρώνουµε µε απιονισµένο νερό ως τα 100mL. Παρασκευή 100mL διαλύµατος CuSΟ 4 0,1Μ, από CuSΟ 4 5Η 2 Ο (στερεό, γαλάζιο, επικίνδυνο για το περιβάλλον, επιβλαβές). - Ζυγίζουµε σε ύαλο ωρολογίου 2,5 g στερεού CuSΟ 4 5Η 2 Ο. - Μεταγγίζουµε το περιεχόµενο σε ογκοµετρική φιάλη των 100mL. - Συµπληρώνουµε µε απιονισµένο νερό ως τα 100mL. Οι ποσότητες που αναφέρονται στην πειραµατική διαδικασία είναι ενδεικτικές και επειδή δεν κάνουµε ποσοτικές µετρήσεις δεν µας ενδιαφέρει αν δεν µετρηθούν µε µεγάλη ακρίβεια. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΙΑ ΙΚΑΣΙΑ: 1. Επίδραση της συγκέντρωσης στη θέση της χηµικής ισορροπίας. - Σε ένα στήριγµα δοκιµαστικών σωλήνων βάζουµε έξι δοκιµαστικούς σωλήνες. - Στον 1 ο βάζουµε 5mL διαλύµατος Κ 2 Cr 2 Ο 7 0,1Μ, που έχει πορτοκαλί χρώµα. - Στον 2 ο βάζουµε 5mL διαλύµατος Κ 2 CrΟ 4 0,1Μ, που έχει κίτρινο χρώµα. - Στον 3 ο και 4 ο µεταφέρουµε από 1mL από το διάλυµα Κ 2 Cr 2 Ο 7 0,1Μ του 1 ου σωλήνα. - Στον 3 ο προσθέτουµε σταγόνες (µε σταγονόµετρο) διαλύµατος NaOH 1Μ και κιτρινίζει (ένδειξη ότι δηµιουργούνται CrΟ 4 2-, δηλαδή έχουµε µετατόπιση της θέσης χηµικής ισορροπίας). Μετά προσθέτουµε σταγόνες διαλύµατος HCl 1Μ και βλέπουµε να γίνεται πάλι πορτοκαλί. - Στον 4 ο προσθέτουµε σταγόνες (µε σταγονόµετρο) διαλύµατος HCl 1Μ και παραµένει πορτοκαλί. Μετά προσθέτουµε σταγόνες διαλύµατος NaOH 1Μ και κιτρινίζει. - Στον 5 ο και 6 ο µεταφέρουµε από 1mL από το διάλυµα Κ 2 CrΟ 4 0,1Μ του 2 ου σωλήνα. - Στον 5 ο προσθέτουµε σταγόνες (µε σταγονόµετρο) διαλύµατος NaOH 1Μ και παραµένει κίτρινο. Μετά προσθέτουµε σταγόνες διαλύµατος HCl 1Μ και βλέπουµε να γίνεται πορτοκαλί. - Στον 6 ο προσθέτουµε σταγόνες (µε σταγονόµετρο) διαλύµατος HCl 1Μ και γίνεται πορτοκαλί (ένδειξη ότι δηµιουργούνται Cr 2 Ο 7 2-, δηλαδή έχουµε µετατόπιση της θέσης χηµικής ισορροπίας). Μετά προσθέτουµε σταγόνες διαλύµατος NaOH 1Μ και ξανακιτρινίζει. 2. Επίδραση της θερµοκρασίας στη θέση της χηµικής ισορροπίας. - Σε δοκιµαστικό σωλήνα βάζουµε 10mL διαλ. CuSΟ 4 0,1Μ (γαλάζιο) και προσθέτουµε 2g NaCl. Το µείγµα αποκτά ένα ανοικτό πράσινο χρώµα. - Σε έναν άλλο δοκιµαστικό σωλήνα βάζουµε τη µισή ποσότητα (5mL περίπου) από το παραπάνω µείγµα και τον κρατάµε για δείγµα (να συγκρίνουµε τις αλλαγές του χρώµατος).

32 Εργαστηριακές Ασκήσεις Χηµ είας για το Λύκειο (ΓΕΛ και ΕΠΑΛ) 31 - Θερµαίνουµε τον 1 ο δοκιµαστικό µε το µείγµα στο λύχνο µέχρι να γίνει πιο σκούρο πράσινο. [Γίνεται η αντίδραση: CuSΟ 4 + NaCl CuCl 2 + Na 2 SΟ 4. γαλάζιο ανοιχτό καστανό Επειδή η αντίδραση είναι ενδόθερµη µε τη θέρµανση η ισορροπία µετατοπίζεται προς τα δεξιά µε συνέπεια η µίξη του γαλάζιου µε το καστανό να δίνει πιο σκούρο πράσινο.] - Στη συνέχεια τοποθετούµε το σωλήνα σε ποτήρι ζέσης µε κρύο νερό (αν έχει και παγάκια ακόµα καλύτερα) και επανέρχεται το αρχικό χρώµα.

33 32 Εργαστηριακές Ασκήσεις Χηµ είας για το Λύκειο (ΓΕΛ και ΕΠΑΛ) Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής ΥΛΙΚΑ ΠΟΥ ΑΠΑΙΤΟΥΝΤΑΙ: 1. Ογκοµετρικός κύλινδρος των 10mL (ΧΗ.290.1) 2. Μεγάλοι δοκιµαστικοί σωλήνες (ΧΗ.280.7) 3. ιάλυµα θειικού χαλκού 0,1Μ (0Υ.166) 4. ιάλυµα θειικού ψευδαργύρου (0Υ.168) 5. ιάλυµα θειικού οξέος 3Μ (0Υ.160) 6. Κοµµάτι χαλκού σε µορφή ελάσµατος εµβαδού περίπου 1cm 2 (0Υ.510) 7. Κοµµάτι ψευδαργύρου σε µορφή ελάσµατος εµβαδού περίπου 1cm 2 (0Υ.580) 8. Σύρµα µαγνησίου µήκους 2cm (0Υ.230) 9. Κοµµάτι σιδήρου σε µορφή ελάσµατος εµβαδού περίπου 1cm 2 (0Υ.380) ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ: Προτείνεται το διάλυµα του θειικού χαλκού να είναι συγκέντρωσης 1Μ. ίνει πιο εµφανή αποτελέσµατα. Η πειραµατική διαδικασία µε τον θειικό ψευδάργυρο που συνήθως δεν υπάρχει στα εργαστήρια µπορεί να παραλειφθεί. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΙΑ ΙΚΑΣΙΑ: 1. Παίρνουµε τέσσερις δοκιµαστικούς σωλήνες και τους αριθµούµε. Στον πρώτο προσθέτουµε το έλασµα Cu, στο δεύτερο του Fe, στον τρίτο Mg και στον τέταρτο Zn. 2. Στη συνέχεια προσθέτουµε σε κάθε δοκιµαστικό σωλήνα 10mL διαλύµατος CuSΟ 4 0,1Μ και παρατηρούµε το αποτέλεσµα της ανάµιξης µετά από 5 λεπτά. Αν η αντίδραση έχει λάβει χώρα, καταγράφουµε τις παρατηρήσεις µας, π.χ. αλλαγή χρώµατος διαλύµατος, εναπόθεση στερεού στο έλασµα, έκλυση αερίου κλπ, καθώς επίσης γράφουµε και την αντίστοιχη χηµική εξίσωση. 3. Στη συνέχεια το πείραµα επαναλαµβάνεται κάνοντας χρήση αυτή τη φορά διαλύµατος ZnSO 4 0,1M. 4. Επαναλαµβάνουµε το πείραµα µε διάλυµα H 2 SO 4.