فایلکده برتر( برترین مرجع فایل های تخصصی آموزشی )

گزارش کارهای آزمایشگاه شیمی فیزیک 1

فرمت فایل گزارش کارها:  Word وورد، تایپ شده( قابل ويرايش و آماده پرينت )

عنوان و مشخصات گزارش کارها:

1- تعادل مایع - بخار در سیستم های دو جزئی(آزئوتروپ) تعداد صفحات: 29 صفحهWord

2- انبساط آدیاباتیک تعداد صفحات: 3 صفحهWord

3- اندازه گیری آنتالپی استاندارد انحلال تعداد صفحات: 6 صفحهWord

4- تعیین آنتالپی مولی استاندارد تبخیر آب تعداد صفحات: 8 صفحهWord

5- نمودار فازی سیستم دو جزئی نفتالین - بنزن(اوتکتیک) تعداد صفحات: 7 صفحهWord

6- تعیین حجم مولی جزئی تعداد صفحات: 10 صفحهWord

7- تعیین وزن مولکولی به روش انجماد سنجی تعداد صفحات: 9 صفحهWord

8- سیستم سه جزئی آب،تولوئن،اتانول تعداد صفحات: 12 صفحهWord

9- تعادلات شیمیایی تعداد صفحات: 7 صفحهWord

10- تعیین درجه ی واکنش های شیمیایی تعداد صفحات: 10 صفحهWord

11- مبحث کالریمتری تعداد صفحات: 7 صفحهWord

12-کشش سطحی تعداد صفحات: 6 صفحهWord

13- جذب سطحی بر روی ذغال فعال تعداد صفحات: 6 صفحهpdf

14- اندازه گیری ویسکوزیته مایعات و مطالعه تغییرات آن با دما تعداد صفحات: 6 صفحهpdf

قسمتی از متن گزارش کارها:

آزئوتروپ:
به انگلیسی:( Azeotrope) در اصطلاح ترمودینامیک شیمیایی به مخلوط هایی گفته می شود که با تقطیر ساده قابل جداسازی نباشند. قانون رائولت در شرایط تعادل مایع-بخارو برای یک محلول ایده آل بیان می کند که فشاریک بخار وابسته است به ترکیبات شیمیایی آنها و تجزیه مولی ذراتش. در نتیجه فشار بخار با کسر مولی ذرات رابطه ای خطی خواهد داشت. اما در مخلوط های آزئوتروپ این رابطه از فرم خطی خارج می شود.
می دانید هنگامی که مخلوطی از دو مایع جوشیده می شود، دما را افزایش می دهیم تا جاییکه ابتدا یکی از مایعها به جوش آید و تا اتمام مایع اول، دما ثابت می ماند. این دمای جوش مایعی است که دمای جوش ان کمتر است و بنابراین فشار بخار کافی برای جوشیدن آن زودتر مهیا می شود.
پس از اتمام مایع اول، با ادامه حرارت دادن، دما افزایش می یابد تا اینکه به نقطه ی جوش مایع دوم برسد. دوباره دما در اینجا ثابت می ماند تا اینکه تمام مایع دوم نیز تبخیر شود.
اما موقعی که مایعی با یک ترکیب درصد خاص، می جوشد ، بخار و مایع ترکیب یکسانی خواهند داشت. از آنجایی که عمل تبخیر، ترکیب مایع را تغییر نمی دهد، در این ترکیب درصد خاص، کل نمونه ی مایع در دمای ثابتی خواهد جوشید. چنین محلولی با دمای جوش ثابت را یک آزئوتروپ می نامند. رفتار جوش محلول آزئوتروپ به رفتار جوش ترکیب خالص شباهت دارد. البته ترکیب آزئوتروپ به فشار بستگی دارد. مخلوطی که در یک فشار رفتار آزئوتروپ از خود نشان می دهد، در فشار متفاوت دیگری، دیگر در محدوده ای از دما، نه در یک دمای ثابت، خواهد جوشید.
به عبارت دیگر، بسیاری از محلولهای همگن مواد آلی تقریبا" ایده آل عمل می کنند. ولی مخلوط تعداد زیادی از مایعات نحوه ی عملشان ایده آل نمی باشد. محلول هایی که فشار بخار بیشتری از فشار پیش بینی شده (مطابق قانون را ئولیت) ایجاد می کنند، گفته می شود انحراف مثبت دارند و بعکس آنهاییکه فشار بخار کمتری ایجاد می کنند، انحراف منفی دارند.
در انحراف مثبت نیروی جاذبه ی بین مولکولهای اجزای مختلف، ضعیف تر از نیروی جاذبه بین مولکولهای مشابه یک جزء استABبنابراین وقتی ترکیب درصد محلول، به یک مقدار معینی می رسد که در این حالت ترکیب درصد بخار و مایع برابر باشد، به محلول با این ترکیب درصد مشخص، مخلوط آزئوتروپ با جوش مینیمم نامیده می شود . در انحراف منفی از قانون رائولت، نیروی جاذبه بین مولکولهای مختلف دو جزء سازنده، قویتر از نیروی جاذبه بین مولکولهای مشابه یک جزء می باشد. و در ترکیب درصد معینی، محلول آزئوتروپ با جوش ماکزیمم را به وجود می آورد. البته باید به نمودارهای درجه حرارت بر حسب ترکیب درصد مربوطه در کتابهای شیمی فیزیک مراجعه بفرمایید.
برای تقطیر یک مخلوط به منظور جداسازی اجزای ان از یکدیگر، ترکیب درصد مخلوط در نقطه ی آزئوتروپ نباشد، زیرا در اینصورت دوباره هر دو مایع با یکدیگر می جوشند. ترکیب درصد آن باید قبل یا بعد از نقطه ی آزئوتروپ باشد.
شکستن آزئوتروپ یاazotrope breaking به جداسازی مخلوط آزئوتروپ گفته می شود. چون در نقطه ی آزئوترپ نمی توان برای جداسازی مخلوط نمی توان از تقطیر استفاده کرد.
کاربرد آزئوتروپ در جداسازی مواد است. چنانچه بخواهیم دو حلال را جدا کنیم حتماً جداسازی باید در ترکیب درصد بالا یا پایین ترکیب آزئوتروپ صورت گیرد زیرا در صورتیکه تقطیر در ترکیب درصد معادل با نقطه ی آزئوتروپ باشد، دو حلال با هم جوشیده و تبخیر می شوند و امکان جداسازی آنها فراهم نمی شود. عکس این حالت نیز ممکن است، چنانچه نخواهیم دو حلال از هم جدا شوند، ترکیب درصد آنها را ترکیب درصد نقطه ی آزئوتروپ آنها انتخاب می کنیم.

هدف:

تعیین آنتالپی استاندارد انحلال بنزوییک اسید در آب بر اساس قابلیت انحلال آن در دماهای مختلف

تئوری:

تغيير آنتالپي مربوط به فرايندي كه در آن يك ماده حل شونده در يك حلال حل مي شود را آنتالپي انحلال مي نامند.
مقدار آنتالپي انحلال برحسب كيلوژول بر مول حل شونده همانند آنتالپي آب پوشي به غلظت محلول نهايي بستگي دارد.بجز در مواردي كه مشخص شده باشد آنتالپي انحلال فقط در تهيه محلول هايي با رقت بي نهايت به كارمي رود.آنتالپي انحلال براي هر ماده حل شونده و هر حلال در رقت بي نهايت ثابت است.
تغيير آنتالپي مربوط به تهيه يك محلول نتيجه كلي انرژي لازم براي شكستن برخي پيوندها با جاذبه شيميايي (ماده حل شونده –ماده حل شونده و حلال – حلال )و انرژي آزاد شده در اثر تشكيل پيوندهاي جديد (ماده حل شونده – حلال )است.مثلا آنتالپي انحلال براي تهيه محلولي از در آب را مي توان مجموع دو تغيير آنتالپي دانست:
(1انژي لازم براي شكستن ساختار بلوري و تشكيل فرم گازي يون ها (انرژي شبكه با تغيير علامت (

(2آنتالپي آب پوشي كه انرژي آزاد شده در اثر آبي پوشي يون هاي گازي است

آنتالپي آب پوشي در واقع مجموع دو تغيير آنتالپي است:انرژي لازم براي شكستن پيوندهاي هيدروژني بين برخي ازمولكولهاي آب و انرژي آزاد شده در اثر آب پوشي يون ها به وسيله اين مولكول ها .در هر حال مطالعه اين دو به طور جداگانه دشوار است.
در اين مثال فرايند كلي گرماگير است.آنتالپي انحلال مثبت است زيرا انرژي لازم در مرحله اول بيشتر از انرژي آزاد شده در مرحله دوم مي باشد:
برخي از آنتالپي هاي انحلال منفي اند.زيرا انرژي بيشتري در اثر آب پوشي يون هاي ماده حل شونده (مرحله دوم (آزاد مي شود تا انرژي لازم براي شكستن ساختار بلوري (مرحله دوم :(
عوامل بوجود آورنده مقداري بزرگ و مثبت براي مرحله دوم سبب بوجود آمدن مقداري بزرگ و منفي در مرحله دوم نيز مي شوند.به اين ترتيب قدر مطلق مقادير به دست آمده در هر دو مرحله به يكديگر نزديك اند و آنتالپي انحلال بسيار كوچك تر از هر يك از آنهاست. خطاي نسبتاً كوچكي در اندازه گيري انرژي شبكه يا آنتالپي آب پوشي مي تواند منجربه خطاي نسبتاً بزرگي در آنتالپي انحلال شود.مثلا اگرانتالپی انحلالی رابدست اوریم که خطاي در هر يك از مقادير اوليه (كه حدود يك درصد خطا در هر مورد است)باشد باعث مي شود كه نتيجه نهايي تا ده خطا داشته باشد كه در مورد آنتالپي انحلال خطايي درحدود پنجاه درصد است. اگر حلال ديگري بجز آب در تهيه محلول به كار رفته شود همين تحليل را مي توان به كار برد.مقدار مربوط به مرحله دوم را آنتالپي حلال پوشي مي ناميم.
در مورد انحلال مواد غير يوني نيز همين ملاحظات را مي توان به كار برد. انرژي شبكه بلورهاي مولكولي به اندازه انرژي شبكه بلورهاي يوني نيست زيرا قدرت نيروهاي نگهدارنده بلورهاي مولكولي در كنار يكديگر به قدرت بلورهاي يوني نمي رسد.البته انرژي حلال پوشي نيز براي تركيبات مولكولي پايين است.براي اجسام مولكولي كه بدونيونش و بدون بر همكنش قابل توجه حلال_حل شونده در حلال هاي غير قطبي حل مي شوند آنتالپي انحلال گرما گير است ومقدار آن نيز در حدود آنتالپي ذوب ماده حل شونده مي باشد.
گازها به تدريج درمايعات حل مي شوند وطي اين فرايندگرماآزادمي شود. چون براي جداسازي مولكول هاي گازانرزي لازم نيستتغيير عمده آنتالپي در اين فرايند هاي انحلال فقط شامل حلال پوشي مولكول هاي گاز است به اين ترتيب فرايند گرما زاست.البته موارد استثنا هم وجود دارد به ويژه در صورتي كه گاز (حل شونده)با مايع (حلال)واكنش بدهد.

تئوری:
تعیین آنتالپی مولی استاندارد تبخیر

آنتالپی تبخیر با نماد ΔHvap به عنوان گرمای نهان یا گرمای تبخیر شناخته می شود . به انرژی مورد نیاز برای تبدیل یک مایع به گاز آنتالپی تبخیر می گویند که واحد آن ژول بر مول می باشد. آنتالپی تبخیر وابسته به دما است اگرچه ثابت آنتالپی تبخیر می تواند برای حرارت های کم و دماهای پایین حدس زده شود . آنتالپی تبخیر با افزایش دما کاهش می یابد و در دمای بحرانی به صفر می رسد زیرا بالای دمای بحرانی فاز مایع و بخار دیگر وجود ندارد.
آنتالپی تبخیر با استفاده از درجه حرارت ثابت اندازه گیری می شود به معنی رسیدن به درجه حرارت پایین قبل از تبخیر ،به منظور بالا بردن دما و در نتیجه انرژی جنبشی گرما اضافه می شود.آنتالپی تبخیر اندازه گیری مقدار گرمای اضافه شده است. آنتالپی استاندارد تبخیر همه ی موارد مثبت است.هر چه نیروی جاذبه میان ذره های تشکیل دهنده ی یک ماده قویتر باشد آنتالپی تبخیر آن ماده بیشتر است.

عوامل خطا:

1- خطا در دید هنگام مشاهده دمای دماسنج هنگام انجماد مخلوط لوله ها
2- یکنواخت نبودن دما در لوله
3-وجود ناخالصی در نفتالین
4- عدم دقت در تشخیص زمان ذوب نفتالین
5- کالیبره نبودن دما سنج
6- کم یا زیاد بودن حرارت هیتر
7- عدم هم زدن لوله وعجله هنگام سرد کردن حمام

پیشنهادات جهت رفع خطا:

1- هم زدن محتوی درون هر لوله
2- استفاده از یک حمام بزرگتر و قابل کنترل که بتوان افزایش و افت دما را کنترل کنیم.


بحث ونتیجه گیری:

مایعی با ترکیب اتکتیک در یک تک دما منجمد می شود بدون اینکه دو ماده A و B جامد قبل از آن ته نشین شده باشد. جامدی با ترکیب اتکتیک بدون تغییر ترکیب ذوب می شود و این دما از دمای انجماد هر مخلوط دیگری کمتر است.همچنین نتیجه می گیریم که رنج دمایی ذوب در مواد جامد باید بین 1 – 2 درجه باشد که در غیر این صورت یا ترکیب خالص نیست که باید از طریق تبلورمجدد تا حد امکان خالص سازی کنیم، و یا اینکه خطای آزمایش بالا می باشد.
همچنین می فهمیم که با افزایش ناخالصی به ماده ی خالص دمای ذوب کاهش می یابد که این به دلیل پتانسیل های شیمیایی آن هاست.

وسایل آزمایش :
پیپت 2 و 20 سی سی، قیف دکانتور 2 عدد، ارلن 100 سی سی 4 عدد و2 عدد 200، درب چوب پنبه ای، محلول اشباع ید در بنزن، سدیم تیوسولفات 0.1 و0.01 نرمال، بورت، چسب نشاسته، محلول پتاسیم یدید 0.1 نرمال، همزن مکانیکی و آب مقطر

روش :
10 سی سی محلول اشباع یدور بنزن با 60 سی سی آب مقطر در ارلن 200 سی سی(ارلن شماره 1) و 10 سی سی محلول اشباع یدور بنزن با 60 سی سی KI در ارلن 200 سی سی (ارلن شماره 2) و چند دقیقه در همزن قرار می دهیم.بعد با قیف دکانتور فاز آلی و آبی را جدا می کنیم.از ارلن شماره 1 ،20 سی سی ا ز فاز آبی برداشته با 10 قطره چسب با 〖 تیتر S〗_2 O_(3=0.01)تا بی رنگ شود و 5 سی سی از فاز آبی برداشته 5 سی سی KI با 〖 تیتر S〗_2 O_(3=0.1)تا قرمز روشن و بعد 10 قطره چسب ادامه تیتر تا بی رنگ.برای ارلن شماره 2 مشابه 1 با این تفاوت که فاز آبی با 〖 تیتر S〗_2 O_(3=0.1)شود.


محاسبات :

نقش برخورد در سرعت واکنش:

برای انجام یک واکنش شیمیایی ، باید مولکولهای واکنش‌دهنده آنقدر به هم نزدیک شوند تا بین آنها برخورد ایجاد شود. این برخوردها وقتی منجر به انجام واکنش می‌شوند که مؤثر باشند، یعنی جهت‌گیری و انرژی برخوردها طوری باشد که بر اثر برخورد برخی پیوندها شکسته شده و پیوندهای جدیدی تشکیل شوند که نتیجه این عمل تولید مولکولهای جدید یعنی محصول است.
سرعت هر واکنش شیمیایی متناسب است با تعداد برخورد مولکولها در واحد زمان. اگر تمام برخوردهای مولکولها منجر به انجام واکنش شود، مدت زمان انجام واکنشها باید خیلی کمتر باشد. طبق محاسبات مختلف از هر 1014 برخورد ، فقط یک برخورد به واکنش منجر می‌شود. یعنی برخوردهایی موجب انجام واکنش می‌شوند که انرژی حاصل از برخورد برابر یا بیشتر از انرژی فعالسازی باشد.
انرژی فعالسازی می باشد.

عوامل مؤثر بر سرعت واکنش :
عوامل گوناگونی بر سرعت واکنش تاثیر دارند که بطور مختصر در مورد هر کدام توضیحی ارائه می‌شود و در ادامه برخی تئوری های موجود در مورد تاثیر دما در سرعت واکنش را بررسی می کنیم.
حالت فیزیکی واکنش دهنده‌ها :
برای انجام یک واکنش ، واکنش‌دهنده‌ها باید با هم مخلوط شوند تا در مجاورت همدیگر قرار گیرند. اگر واکنش‌دهنده‌ها هم‌فاز باشند، یعنی همگی گاز یا بصورت حل شده در حلالی باشند، واکنش با سرعت بیشتری رخ می‌دهد.
دما :
از مهمترین عوامل مؤثر بر سرعت واکنشهای شیمیایی است. در برخی از واکنشها با افزایش چند درجه سانتی‌گراد ، سرعت واکنش ممکن است چند برابر بیشتر شود. البته استثناهایی هم وجود دارد.

مقدمه:

اصولاً کالری متر یک روش اساسی اندازه گیری گرمای سوختن است ، ولی غیر حساس بوده و معمولاً نیاز به وسائل پیچیده ای دارد ، به آسانی قابل حمل نبوده و به طور تجاری در دسترس نمی باشد ، به کندی عمل نموده و از زمانی که برای اندازه گیری تنظیم می شود مدتی طول می کشد تا به پایداری حرارتی برسد . در نتیجه کالریمتر معمولاً برای کارهای استاندارد و یا کاربردهای تحقیقاتی محدود می شود .
کالری مترها از نظر اندازه گیری به دو نوع هم دما ( ایزوترم ) و غیر هم دما تقسیم می شوند . کالری مترهای هم دما ، تغییرات فازی در یک درجه حرارت مشخص را که در اثر جذب انرژی به وجود می آید ، اندازه گیری می نمایند . حال آنکه کالری مترهای غیر هم دما مقدار انرژی جذب شده را توسط تغییرات درجه حرارت اندازه گیری نموده ، و معمولاً به دو صورت با درجه حرارت محیط ثابت و بی دررو مورد استفاده قرار می گیرند .

نکته مهم: همه این گزارش کارها توسط دانشجوی فارغ التحصیل، رتبه اول رشته شیمی محض در مقطع کارشناسی دانشکده شیمی،دانشگاه فردوسی مشهد تهیه شده است و از دقت و کیفیت بالایی برخوردار است.

تهیه شده توسط سایت فایلکده برتر