uvod u praktikum fizikalne kemije - chem.pmf.unizg.hr file§ 2. opće napomene 2.10.2018. t....
TRANSCRIPT
UVOD U PRAKTIKUM FIZIKALNE KEMIJE
Zagreb, 1.10.2019.
TIN KLAČIĆ, mag. chem.
Zavod za fizikalnu kemiju, 2. kat (soba 219)
Kemijski odsjek
Prirodoslovno-matematički fakultet
Sveučilište u Zagrebu
e-mail: [email protected]
NASTAVNI MATERIJALI
§ 1. Nastavni materijali 1.10.2019.
T. Klačić, Uvod u praktikum fizikalne kemije 1
– nastavne materijale i obavijesti ćete moći pronaći u repozitoriju kolegija Osnove fizikalne
kemije na službenim web stranicama Kemijskog odsjeka PMF-a
https://www.pmf.unizg.hr/chem/predmet/ofk_b
– na praktikum se obavezno mora donijeti skripta:
N. Kallay, S. Žalac, D. Kovačević, T. Preočanin, A. Čop, Osnovni praktikum fizikalne
kemije, Prirodoslovno-matematički fakultet, Zagreb, 2002.
– skripta se može posuditi na revers od tehničarki Zavoda za fizikalnu kemiju prije početka
praktikuma
– napomena: Zabranjeno je pisati po posuđenim skriptama!
OPĆE NAPOMENE
§ 2. Opće napomene 1.10.2019.
T. Klačić, Uvod u praktikum fizikalne kemije 2
Pohađanje vježbi:
– dolazak na vježbe, prema rasporedu objavljenom na oglasnoj ploči i na mrežnim
stranicama Zavoda za fizikalnu kemiju, je obavezan
– na vježbe u trajanju od četiri sata student treba doći u točno zakazano vrijeme
– nadoknade vježbi bit će omogućene samo onim studentima koji će imati opravdani
razlog izostanka i kojima će to odobriti nositelj kolegija
– za termin nadoknade se javite osobno tehničarkama Zavoda za fizikalnu kemiju
Mjere sigurnosti:
– kada se nalazi u laboratoriju, student je obavezan nositi kutu i zaštitne naočale
– tijekom rada u laboratoriju student može, ali nužno ne mora nositi zaštitne rukavice, osim
ako nastavnik to od njega ne zatraži
§ 2. Opće napomene 1.10.2019.
T. Klačić, Uvod u praktikum fizikalne kemije 3
Način rada u praktikumu:
– asistent svakom od studenata specificira konkretan zadatak vježbe
– ulazni kolokvij
– upoznavanje s radom uređaja, planiranje mjerenja i priprema zapisa podataka
– mjerenje
– obrada podataka
– nakon izvedene vježbe u praktikumu se piše izvješće
– očekuje se da student u 4 sata napravi vježbu i napiše izvješće
Ocjenjivanje:
– za svaku vježbu student će biti ocijenjen s dvije ocijene: jednom za ulazni kolokvij te
drugom za kvalitetu napisanog izvješća i uspješnost izvedene vježbe
– završnu ocjenu iz praktikuma daje nositelj kolegija na temelju pojedinačnih ocjena iz
svake vježbe i po potrebi kratkog razgovora sa studentom
§ 2. Opće napomene 1.10.2019.
T. Klačić, Uvod u praktikum fizikalne kemije 4
Izvješća:
– pišu se plavom ili crnom kemijskom olovkom u laboratorijski dnevnik (bilježnica A4
formata na kvadratiće)
– naslov vježbe i datum izvođenja vježbe
– poglavlja koje izvješće redom treba sadržavati jesu:
1. Zadatak – konkretni zadatak vježbe dogovoren s asistentom
2. Eksperimentalni dio – svi potrebni računi, tablice s eksperimentalnim podacima,
grafički prikazi, određivanje fizikalnih veličina iz grafičkog prikaza, itd.
3. Rezultat – sažeta rekapitulacija najvažnijih spoznaja dosegnutih u vježbi koja u
sebi sadrži jasno iskazane rezultate, komentari o mogućim pogreškama i usporedba
s teorijskim vrijednostima
– napomena: Ne može se započeti nova vježba bez ocijenjenog izvješće prethodne vježbe!
§ 3. Osnove spektrofotometrije 1.10.2019.
T. Klačić, Uvod u praktikum fizikalne kemije 5
Slika 2. Apsorpcijski spektar vodene otopine KMnO4 koncentracije
5∙10−4 mol dm−3 pri 25 °C i duljini kivete 1 cm.Slika 1. Vodena otopina KMnO4.
λmax ≈ 530 nm
OSNOVE SPEKTROFOTOMETRIJE
Zašto je vodena otopina KMnO4 ljubičaste boje?
§ 3. Osnove spektrofotometrije 1.10.2019.
T. Klačić, Uvod u praktikum fizikalne kemije 6
O čemu ovisi boja otopine i o čemu ovisi apsorbancija otopine?
3. O koncentracija spektrofotometrijski aktivne tvari
4. O duljini optičkog puta zračenja
1. O vrsti tvari
KMnO4(aq) K2MnO4(aq) CoCl2(aq)
5. O temperaturi
6. O vrsti otapala u kojoj je otopljena tvar
jod u etanolu jod u cikloheksanu
2. O valnoj duljina apsorbirajućeg zračenja
VELIČINSKI RAČUN
§ 4. Veličinski račun 1.10.2019.
T. Klačić, Uvod u praktikum fizikalne kemije 7
1. Pripremljeno je nekoliko vodenih otopina kalijeva permanganata (KMnO4) različitih
koncentracija. U kiveti duljine optičkog puta 1 cm pri temperaturi 25 °C izmjerena je
apsorbancija svake otopine pri valnoj duljini od 530 nm. Vrijednosti apsorbancija
odgovarajućih otopina dane su u tablici 1. Odredite molarni apsorpcijski koeficijent
KMnO4 pri 530 nm koristeći grafički prikaz apsorbancije prema koncentraciji i
jednadžbu pravca kroz dvije točke.
Tablica 1. Ovisnost apsorbancije vodene otopine KMnO4 o
koncentraciji pri valnoj duljini 530 nm, 25 °C i duljini kivete 1 cm.
c (KMnO4) / mol dm−3
104∙c (KMnO4) / mol dm
−3 A
2∙10−4 2 0,419
4∙10−4 4 0,845
6∙10−4 6 1,244
8∙10−4 8 1,614
A = ε∙l∙c
§ 4. Veličinski račun 1.10.2019.
T. Klačić, Uvod u praktikum fizikalne kemije 8
Beer-Lambertov zakon: A – apsorbancija
ε – molarni apsorpcijski koeficijent [dm−3 mol−1 cm−1]
l – duljina optičkog puta [cm]
c – množinska koncentracija [mol dm−3]y = a∙x + b
A = ε∙l∙c
Slika 3. Ovisnost apsorbancije vodene otopine KMnO4 o koncentraciji prema podacima iz tablice 1.
§ 4. Veličinski račun 1.10.2019.
T. Klačić, Uvod u praktikum fizikalne kemije 9
– jednadžba pravca kroz dvije točke:
TOČKA 1 → (c1, A1) → (4∙10−4 mol dm−3; 0,845)
TOČKA 2 → (c2, A2) → (8∙10−4 mol dm−3; 1,614)
2 11 1
2 1
y yy y = x x
x x
2 11 1
2 1
A AA A = c c
c c
4 -3
4 -3
1,614 0,8450,845 4 10 moldm
8 4 10 moldmA = c
A = 1923 dm3 mol−1 ∙ c + 0,076
A = ε∙l∙c
ε∙l = 1923 dm3 mol−1
3 -11923 dm mol=
1cmε ε = 1923 dm3 mol−1 cm−1
§ 4. Veličinski račun 1.10.2019.
T. Klačić, Uvod u praktikum fizikalne kemije 10
Slika 4. Ovisnost apsorbancije vodene otopine KMnO4 o koncentraciji prema podacima iz tablice 1
napravljena u MS Excel programu.
– iz dvije točke:
ε = 1923 dm3 mol−1 cm−1
– metoda najmanjih kvadrata:
ε = 1992 dm3 mol−1 cm−1
§ 4. Veličinski račun 1.10.2019.
T. Klačić, Uvod u praktikum fizikalne kemije 11
2. Izračunajte volumene vodenih otopina octene kiseline i natrijeva acetata koje treba
pomiješati u odmjernoj tikvici od 25 mL tako da pH dobivenog pufera bude 5,0.
Koncentracije ishodnih otopina octene kiseline i natrijeva acetata su jednake i iznose 0,1
mol dm−3. Konstanta disocijacije (Ka) octene kiseline pri 25 °C iznosi 1,754∙10−5 mol dm−3.
CH3COONa (s) → CH3COO− (aq) + Na+ (aq)
CH3COOH (aq) ⇌ CH3COO− (aq) + H+ (aq)
+5 33
a
3
(CH COO ) (H )= 1,754×10 moldm
(CH COOH)
c cK =
c
– Henderson-Hasselbalchova jednadžba:
33
a
3
CH COOpH log( / mol dm ) log
CH COOH= K
§ 4. Veličinski račun 1.10.2019.
T. Klačić, Uvod u praktikum fizikalne kemije 12
3 3
a
3
CH COOlog pH + log( / mol dm )
CH COOHK
[CH3COO−] = [CH3COO−]kiselina + [CH3COO−]sol
[CH3COO−]kiselina << [CH3COO−]sol
[CH3COO−] ≈ [CH3COO−]sol
[CH3COOH] ≈ [CH3COOH]kiselina
3
pufer p 3 3 33a
3 3 p 3 3
pufer
(CH COO )
(CH COONa) (CH COONa)(CH COO )log = log = log = pH + log( / mol dm )
(CH COOH) (CH COOH) (CH COOH) (CH COOH)
n
V c VnK
n n c V
V
3 53a
3
(CH COONa)log = pH + log( / mol dm ) 5,0 log(1,754 10 )
(CH COOH)
VK
V
3
3
(CH COONa)= 1,75
(CH COOH)
V
V
pufer 3 3(CH COOH) (CH COONa) 25mLV V V
cp(CH3COONa) = cp(CH3COOH) = 0,1 mol dm−3
V(CH3COONa) ≈ 16 mL
V(CH3COOH) ≈ 9 mL