ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΔΙΑΛΥΣΗΣ

Transcript

1 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟ ΚΕΝΤΡΟ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ (Ε.Κ.Φ.Ε.) ΛΑΚΩΝΙΑΣ ΧΗΜΕΙΑ Α ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΔΙΑΛΥΣΗΣ ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ:... ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: ΕΠΙΛΟΓΗ - ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: Ελένη Γ. Παλούμπα, Χημικός M.Sc. ΣΤΟΧΟΙ 1. Να γνωρίσετε το φαινόμενο της διάλυσης μιας στερεάς ουσίας και τους παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα διάλυσης της ουσίας αυτής. 2. Να εξηγείτε τον τρόπο με τον οποίο διαλύεται μια ουσία 3. Να προβλέπετε το πόσο γρήγορα θα διαλυθεί μια ουσία, ανάλογα τις συνθήκες που επικρατούν κατά τη διάλυσή της. 3. Να υπολογίζετε την ταχύτητα διάλυσης μιας ουσίας. ΕΞΗΓΗΣΗ ΤΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ Τι συμβαίνει όταν προσθέτουμε ένα στερεό, π.χ. ζάχαρη στο νερό; Εκτός των αρχικών δυνάμεων που υ- πήρχαν μεταξύ των μορίων του νερού («νερό-νερό») και μεταξύ των μορίων της ζάχαρης («ζάχαρη-ζάχαρη»), εμφανίζονται νέες δυνάμεις μεταξύ μορίων διαλύτη και μορίων ζάχαρης («νερόζάχαρη»). Ανάλογα με την ένταση αυτών των δυνάμεων και τις συνθήκες, μπορεί να υπερισχύσουν των δύο άλλων ειδών δυνάμεων. Τότε τα μόρια της ζάχαρης αναμιγνύονται ομοιόμορφα (ομογενώς) με τα μόρια του νερού, δηλαδή, η ζάχαρη διαλύεται. Το νερό είναι ο διαλύτης, η ζάχαρη είναι η διαλυμένη ουσία και το ομογενές μίγμα που προκύπτει ονομάζεται διάλυμα. Διαιρώντας τη μάζα μιας ουσίας που διαλύεται σε ορισμένο όγκο διαλύτη με τον όγκο του διαλύτη και με χρόνο που απαιτείται για τη διάλυση αυτή, υπολογίζουμε την ταχύτητα διάλυσης: ΣΚΕΥΗ, ΟΡΓΑΝΑ ΚΑΙ ΥΛΙΚΑ 1. Έξι ποτήρια ζέσεως των 400 ml. 2. Ράβδος ανάδευσης 3. Μικρό γουδί από πορσελάνη. 4. Θερμόμετρο 5. Τρεις ογκομετρικοί κύλινδροι των 100 ml. 6. Χρονόμετρα. 7. Ζάχαρη σε κύβους ή κρυσταλλική. 8. Νερό ζεστό 9. Νερό κρύο. 1

2 ΔΟΚΙΜΑΣΙΑ 1 Η : Επίδραση της ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ στην ταχύτητα διάλυσης στερεού Θα χρειαστούμε: Δύο ποτήρια ζέσεως (400 ml), θερμόμετρο, χρονόμετρο, νερό ζεστό και νερό κρύο. Διαδικασία: Με τον ογκομετρικό κύλινδρο, προσθέτουμε 100 ml νερό κρύο στο πρώτο ποτήρι ζέσεως (1) και 100 ml νερό ζεστό στο δεύτερο ποτήρι ζέσεως (2). Μετράμε τη θερμοκρασία του νερού σε κάθε ποτήρι και την καταγράφουμε στον πίνακα: Ποτήρι 1 (Ζεστό νερό) 2 (Κρύο νερό) Όγκος διαλύτη Θερμοκρασία θ ( ο C) Μάζα διαλυμένης ουσίας (g) Χρονικό διάστημα διάλυσης, Δt (s) Ταχύτητα διάλυσης Ζυγίζουμε δύο κύβους ζάχαρης και καταγράφουμε τη μάζα καθενός στον πίνακα. Προσθέτουμε από έναν κύβο ζάχαρης σε κάθε ποτήρι και σημειώνουμε το χρονικό διάστημα που χρειάζεται για να διαλυθεί εντελώς. Δεν αναδεύουμε. Μόνο κινούμε απαλά, με τον ίδιο α- κριβώς τρόπο και με κυκλικές κινήσεις τα δύο ποτήρια, ώστε να μην κολλάει η ζάχαρη στο κάτω μέρος του ποτηριού. Διαπιστώνουμε ότι: Η αύξηση της θερμοκρασίας την ταχύτητα διάλυσης της ζάχαρης. ΔΟΚΙΜΑΣΙΑ 2 Η : Επίδραση της ΑΝΑΔΕΥΣΗΣ στην ταχύτητα διάλυσης στερεού Θα χρειαστούμε: Δύο ποτήρια ζέσεως (400 ml), χρονόμετρο, μία ράβδο ανάδευσης και νερό στη συνήθη θερμοκρασία. Διαδικασία: Με τον ογκομετρικό κύλινδρο, προσθέτουμε από 100 ml νερό σε κάθε ποτήρι ζέσεως (3) και (4). Ποτήρι Όγκος διαλύτη Μάζα διαλυμένης ουσίας Χρονικό διάστημα διάλυσης, Δt (s) Ταχύτητα διάλυσης 3 Με ανάδευση 4 Χωρίς ανάδευση Ζυγίζουμε δύο κύβους ζάχαρης και καταγράφουμε τη μάζα καθενός στον πίνακα. 2

3 Προσθέτουμε από έναν κύβο ζάχαρης σε κάθε ποτήρι και σημειώνουμε το χρονικό διάστημα που χρειάζεται για να διαλυθεί εντελώς. Στο ποτήρι 3 αναδεύουμε συνεχώς με τη ράβδο. Στο ποτήρι 4, δεν αναδεύουμε. Μόνο κινούμε απαλά, με κυκλικές κινήσεις το ποτήρι, ώστε να μην κολλάει η ζάχαρη στο κάτω μέρος του. Διαπιστώνουμε ότι: Η ανάδευση την ταχύτητα διάλυσης της ζάχαρης. ΔΟΚΙΜΑΣΙΑ 3 Η : Επίδραση του ΒΑΘΜΟΥ ΚΑΤΑΤΜΗΣΗΣ (ΚΟΚΚΟΜΕΤΡΙΑ) στην ταχύτητα διάλυσης στερεού Θα χρειαστούμε: Δύο ποτήρια ζέσεως (400 ml), χρονόμετρο, ένα γουδί και νερό στη συνήθη θερμοκρασία. Διαδικασία: Με τον ογκομετρικό κύλινδρο, προσθέτουμε από 100 ml νερό σε κάθε ποτήρι ζέσεως (5) και (6). Ποτήρι Όγκος διαλύτη Μάζα διαλυμένης ουσίας Χρονικό διάστημα διάλυσης, Δt (s) Ταχύτητα διάλυσης 5 Κύβος ζάχαρης 6 Ζάχαρη σε λεπτό διαμερισμό Ζυγίζουμε δύο κύβους ζάχαρης και καταγράφουμε τη μάζα καθενός στον πίνακα. Λειοτριβούμε τον ένα κύβο ώσπου να γίνει λεπτόκοκκη ζάχαρη ή, αν προλαβαίνουμε, αναφής (άχνη). Προσθέτουμε στο ποτήρι 5 τον κύβο της ζάχαρης και στο ποτήρι 6 τη ζάχαρη από το γουδί. Σημειώνουμε το χρονικό διάστημα που χρειάζεται για να διαλυθεί εντελώς η ζάχαρη σε κάθε ποτήρι. Δεν αναδεύουμε. Μόνο κινούμε απαλά, με κυκλικές κινήσεις τα δύο ποτήρια, ώστε να μην κολλάει η ζάχαρη στο κάτω μέρος του ποτηριού. Διαπιστώνουμε ότι: Ο βαθμός κατάτμησης του στερεού την ταχύτητα διάλυσής του. Στο πλαίσιο, σχεδιάζουμε τα τρία είδη δυνάμεων μεταξύ των δομικών σωματιδίων της ύλης. 3

4 Γραμμάρια αερίου ανά 100 ml νερού Γραμμάρια στερεού ανά 100 ml νερού ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟ ΚΕΝΤΡΟ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ (Ε.Κ.Φ.Ε.) ΛΑΚΩΝΙΑΣ ΧΗΜΕΙΑ Α ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΔΙΑΛΥΣΗΣ ΦΥΛΛΟ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ:... ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: ΕΠΙΛΟΓΗ - ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: Ελένη Γ. Παλούμπα, Χημικός M.Sc. 1. Η ηλεκτρική συσκευή ανάδευσης του σχολικού εργαστηρίου μας, έχει δύο διακόπτες. Ο ένας ρυθμίζει τη θερμοκρασία και ο άλλος την ταχύτητα περιστροφής του μαγνητικού αναδευτήρα. Να εξηγήσετε τη χρησιμότητα της συσκευής, με βάση τις γνώσεις που αποκομίσατε σήμερα. 2.Σπάζουμε έναν κύβο ζάχαρης ακμής 1 cm, σε 1000 μικρότερους κύβους που ο καθένας έχει ακμή 0,1 cm. Να συγκρίνετε την επιφάνεια του κύβου ακμής 1 cm τη συνολική επιφάνεια των 1000 μικρών κύβων. Ποιο ρόλο παίζει η διαπίστωσή σας στην ταχύτητα διάλυσης της ζάχαρης χωρίς ανάδευση και σε σταθερή θερμοκρασία; 4. Χρησιμοποιώντας τις παρακάτω γραφικές παραστάσεις που προέκυψαν από εργαστηριακές μετρήσεις, θέλουμε να αιτιολογήσουμε τα ακόλουθα: α. Στον κρύο καφέ, διαλύεται μικρότερη ποσότητα ζάχαρης απ ό,τι στον ζεστό. β. Το νερό στο βόρειο πόλο είναι καλύτερα οξυγονωμένο σε σχέση με το νερό στον Ισημερινό. Θερμοκρασία ο C Θερμοκρασία ο C 4

5 5

6 6