Научни пројекти о томе шта се брже замрзава: вода или шећерна вода?

Државне и општинске владе често издају сол као средство за одлеђивање на путевима. Делује ефикасно снижавајући температуру топљења леда. Ова појава - позната као депресија тачке смрзавања - такође пружа основу за низ научних пројеката. Пројекти могу да се крећу од једноставних до сложених - заједно са математичким предвиђањима - у зависности од нивоа ученика. Поред тога, списак потребне опреме укључује само посуду за сос и термометар.

Када се чврсте материје растворе у води, формирају мале, дискретне честице. У случају органских супстанци попут шећера, честице се састоје од појединачних молекула шећера. У случају соли, као што је кухињска со, позната и као натријум хлорид, честице се састоје од наелектрисаних јона који чине сол. Присуство честица у води омета способност молекула воде да се везују и формирају чврсту супстанцу како се температура воде приближава тачки смрзавања. Депресија тачке смрзавања јавља се у свим течностима, не само у води.

Експериментатор мора обратити посебну пажњу на то шта тачно мери и како мери. Ово се своди на темељно питање постављања правих питања. У овом конкретном случају, да ли би се експериментатор требао бавити оним што се брже смрзава, или температуром на којој долази до смрзавања? Питање шта се брже замрзава подразумева да ако би се узорак воде и узорак шећерне воде истовремено ставили у замрзивач, онда би се један од њих смрзавао пре другог. Али које би то информације заправо дале? Брзина којом се супстанца замрзава повезана је, између осталих параметара, са решењем

instagram story viewer
топлотни капацитет и количину супстанце. У овом случају би бољи избор био мерење температуре на којој се раствори смрзавају јер ово одговара на важније питање: Да ли нечистоће у води утичу на њену тачку ледишта и ако да, како много?

Хемичари и физичари добро су утврдили науку и математику иза депресије тачке смрзавања. За напредне ученике или оне који имају велико интересовање за математику, стандардна једначина за депресију тачке смрзавања, делта (Т), решења је делта (Т) = -к * м, где к представља константу депресије растварача тачке молалног тачења, а м представља молалност раствора или молова честица подељених са килограмима растварач. Чини се да је ово сложеније него што заправо јесте. Под претпоставком да вода представља једини растварач коришћен у експерименту, к = 1,86. Даље, шећер, такође познат као сахароза, показује молекулску тежину од 342,3. Једначина за депресију тачке смрзавања сада се поједностављује на делта (Т) = -1,86 * (грама сахарозе / 342,3 / кг воде). Тако, на пример, ако је 10 грама сахарозе растворено у 100 мл воде, тада је 100 мл = 100 г = 0,100 кг, а делта (Т) = -1,86 * (10 / 342,3 / 0,1) = -0,54 степени Целзијуса. Тако би овај раствор требало да се смрзне на температури од 0,54 степени Целзијуса испод тачке смрзавања чисте воде.

Преуређивање једначине из корака 3 омогућило би експериментатору да измери делту (Т) и затим реши молекулску тежину сахарозе, МВ. Односно, МВ = (-1,86 * грама сахарозе) / (делта (Т) * кг воде). У ствари, многи студенти хемије на средњошколском и факултетском нивоу спроводе експерименте у којима експериментално одређују молекуларну тежину непознате супстанце. Метода такође делује с обзиром на тачке кључања, осим што се вредност к мења на 0,52.

Teachs.ru
  • Објави
instagram viewer