گزارش کار شیمی عمومی 1 (قانون بقای جرم)

اقداماتی که دانشمندان از سالهای 1970 به بعد به عمل آورده‌اند با استفاده از این کتاب بیان شده است و آنچه در دو سده پس از لاوازیه درباره شیمی دانسته شده، بسیار بیشتر از بیست سده پیش از اوست.

زندگی‌نامه آنتوان لوران دو لاوازیه (1794- 1743)

لاوازیه در سال 1743 در خانواده‌ای ثروتمند در شهر پاریس چشم به جهان گشود. تحصیلات خود را در رشته وکالت به پایان رساند و سپس به تحصیل علومی چون ستاره شناسی، شیمی و گیاه شناسی پرداخت. در 23 سالگی به خاطر کتابهایی که در زمینه‌های متعددی از جمله:

سیستم روشنایی پاریس، طبقه‌های ارضی کوهستانها و تجزیه گچهای اطراف پاریس تألیف کرده بود، جایزه فرهنگستان علوم را به خود اختصاص داد. وی کاشف عنصر اکسیژن و اسید کربنیک است و در آزمایش معروف خوکچه هندی ثابت کرد تنفس نوعی سوختن کند است.

از کارهای برجسته وی تهیه شوره و باروت است. وی یک ماه و نیم خود را در اتاقی تاریک حبس کرد تا چشمانش به تاریکی حساس شود زیرا در یک آزمایش به شناخت شدتهای گوناگون نور نیاز داشت. بیان کننده قانون پایستگی جرم در واکنشهای شیمی، بهره‌گیری از ترازو را در آزمایشگاهها مرسوم کرد. در سال 1771 با دختر یکی از اعضای هیأت مدیره وصول مالیات ازدواج کرد، وی که در 14 سالگی به عقد لاوازیه در آمده بود به زودی زبانهای لاتین و انگلیسی را آموخت و به ترجمه آثار پریستلی و کاوندیش برای شوهرش پرداخت، او زنی خانه‌دار و کاردان بود و خانه را به میعادگاه عمومی دانشمندان فرانسوی کرده بود. در سال 1793 پس از پیروزی جمهوریخواهان در دادگاه انقلاب حکم توقیف لاوازیه صادر شد و در هشتم ماه سال 1794 به جرم ظاهری ریختن آب در توتون سربازان به اعدام با گیوتین محکوم شد ولی در سال 1796 دولت فرانسه از وی اعاده حیثیت کرد و مراسمی بنام تشییع جنازه او برگزار کرد و مجسمه‌هایی از او ساخته شد. لاگرانژ ریاضیدان بزرگ فرانسوی یک روز پس از اعدام وی گفت:

»جدا کردن سر لاوازیه یک لحظه بود ولی کشور فرانسه تا یک قرن بعد، مردی نظیر او بدست نخواهد آورد« همسرش پس از مرگ او اثر ناتمام وی که در زندان نوشته بود را جمع‌آوری و محرمانه چاپ کرد.

لاوازیه را پدر شیمی نو می‌نامند.

تئوری آزمایش :

قانون بقای جرم می گوید که در جریان یک واکنش شیمیایی تغییری در جرم ، که قابل تشخیص باشد روی نمی دهد.

این گفته در مورد تبدیلات هسته ای صادق نیست در این گونه موارد پذیره اینشتاین درباره هم ارز بودن جرم وانرژی ، تبدیل مقدار کمی از جرم به انرژی را به طور رضایت بخش بیان می کند.

در واقع باید قانون بقا را به صورت قانون بقای جرم - انرژی بیان کنیم . تغییرات انرژی در واکنش های شیمیایی معمولی ممکن است در نتیجه تغییر جرم باشد ولی این گونه تغییرات جرمی بسیار کمتر از آن است که از طریق آزمایش قابل تشخیص باشد ازاین رو قانون بقای جرم همان طوری که بیان شد ، برای تمام واکنش ها معتبر است به استثناء واکنش هایی که با تغییرات هسته ای همراه باشند .

این قانون نخستین بار توسط آنتوان لاوازیه در اثری از او با عنوان بررسی مقدماتی شیمی 1 رسماً بیان شده است ولی کسانی هم که پیش از او با روش های کمی سروکار داشته اند چنین اصلی را پذیرفته بودند قانون بقای جرم تا آنجا که به معادلات شیمیایی مربوط می شود به این معنی است که اتم های هر عنصر خواه ترکیب شده وخواه ترکیب نشده به همان تعداد که در طرف چپ معادله دیده می شوند در طرف راست آن هم باید وجود داشته باشند.

مس:

مس از واژه يوناني Chalkos و کلمه لاتين Cyprium اقتباس شده است زيرا بخش اعظم آن در Cyprus استخراج شده است . اين اصطلاح به صورت Cuprum ساده شده و به واژه انگليسي Copper تغيير نموده است.

مس يك عنصر فلزي با قابليت انعطاف (چكش خواري)، شكل پذير، به رنگ قهوه اي متمايل به قرمز، داراي جلاي فلزي ، وزن مخصوص آن kg/cm3819 ، وزن اتمي 54/63 ، دماي ذوب 2595 و دماي ذوب آن 1083 درجه سانتي گراد ، مقاوم در برابر خوردگي و ديا مغناطيس است. مس تنها فلزي است كه به صورت خالص به مقدار زياد در توده هاي بزرگ يافت ميشود و رساناي الكتريكي و حرارتي خوبي ميباشد.

مس يكي از فلزات غير آهني است كه بيشترين كاربرد را بعد از آلومينيوم در گروه فلزات غير آهني دارا است. خواص عالي نظير هدايت الكتريكي و حرارتي بالا، قابليت ماشين كاري و شكل پذيري خوب و ... مس را به يك فلز اساسي در صنعت امروزي جهان مبدل كرده است. از اوايل قرن هجدهم، همزمان با صنعتي شدن جهان و رشد تكنولوژي و صنعت مخصوصاً كشف الكتريسته و استفاده گسترده از انرژي الكتريكي، اهميت مس در جهان افزايش يافت.

مس از فلزات اصلي و بيست و چهارمين عنصر فراوان در پوسته زمين است و فراواني مس درپوسته زمين 01/0 % مي باشد. نماد اين عنصر Cu بوده و با عدد اتمي 29 مي باشد .

قانون بقای جرم

وسایل آزمایشگاهی مورد نیاز:

1.استوانه مدرج 2. سه پایه 3 . چراغ گاز بونزن 4. توری 5. 2ارلن 6. 2عدد قیف 7. یک عدد همزن 8. شیشه ساعت 9. ترازو های دیجتالی 10.کاغذ 11.کاغذ PH متر 12. آبفشان حاوی آب مقطر

مواد آزمایشگاهی مورد نیاز :

1. مس 2. نیتریک اسید 6 نرمال 3.اسید کلرید ریک 1.2 نرمال 4. سدیم هیدروکسید6 نرمال 5. آمونیاک 6. سدیم کربنات اشبا ع 7. روی 8. اسید سولفوریک

نکات : ابتدا وسایل مورد نظر را از مسئول آزمایشگاه تحویل گرفته و سپس یک بار آن را با آب شهری وسپس بار دیگر آن را با آب مقطر شستشو داده به دلیل آن که بار دوم آن را با آب شهری شسته ایم این است که آب شهری حاوی مقداری یون می باشد که در انجام آزمایش خلال هایی ایجادمی کند .مواد محلول شیمیای را به خاطر این که حاوی گاز های سمی می باشد آن را زیر هود باید تحویل گرفت ودر هنگام باز کردن هود را روشن کرده تا گازهای سمی وآزار دهنده از طریق هود به خارج آزمایشگاه منتقل شود وبعد از باز کردن ظرف مورد نظر فوراً سرآن را می بندیم . مواد شیمیای ومورد نیاز جامد را در کنار ترازو تحویل می گیریم .

شرح آزمایش :

مرحله اول: ابتدا مقداری مس (cu) به وزن 117/0 گرم را با ترازوی دقیق دیجیتالی در آزمایشگاه وزن می کنیم این مقدارنباید متجاوز از12/0گرم وکمتر از 09/0 گرم باشد.

پس از برداشتن مس مورد نظر آن را یک ارلن قرار داده وحدود 10میلی متر اسید نیتریک 6 نرمال به آن می افزایم سپس چراغ گاز بونزن را روشن کرده وشعله را تنظیم می نمایم سپس سه پایه و توری بر روی چراغ بونزن قرار می دهیم تا حرارت درسطح توری کاملاً پخش شود سپس ارلن حاوی مس و اسید نیتریک 6 نرمال را روی آن قرار داده تا بر اثر حرارت واکنش به طور کامل انجام شود و هر از چند ثانیه ارلن را تکان می دهیم .

بعد از کامل شدن واکنش توسط حرارت ، مس قرمز رنگ به علت حل شدن در نیتریک اسید 6 نرمال بی رنگ تغییر رنگ داده واز آبی باز به فیروزه ای رنگ تبدیل شد که فیروزه ای رنگ شدن محلول حاکی از آن است که واکنش به طور کامل انجام شده است . باید متذکر شویم در هنگام حل شدن مس در نیتریک اسید 6 نرمال به وسیله حرارت این واکنش در زیر هود انجام شود چون گاز های خارج شده سمی و آزار دهنده می باشد.

بعد از حل شدن مس در نیتریک اسید 6 نرمال فر آورده هایی به نام های نیترات مس ، آب ، مونو کسید نیتروژن ، تولید شده که این گاز بسیار سمی می باشد که در اثر برخورد نور و اکسیژن با این گاز سفید رنگ تغییر رنگ داده و به گاز بسیارسمی وقهوه ای رنگ نیتروژن دی اکسید تبدیل می شود.

3CU(NO3)2(ag + 4H2O(ag) + 2NO(g) 3CU(s)+ 8HNO3(ag)

مرحله دوم : محلول مس نیترات که در مرحله قبل تهیه شده است را سرد می کنیم و می توانیم برای سرعت بخشیدن به سرد شدن محلول چند دقیقه آن را در جایی گذاشته تا مقداری از حرارت خود را از دست بدهد ، سپس ارلن مورد نظر که حاوی مس نیترات است را در زیر آب قرار می دهیم تا به سرد شدن محلول سرعت دهیم و نرا باید نهایت دقت را به کار بریم تا آب وارد محلول شود.

بعد از سرد شدن محلو ل مس نیترات چون این محلول حاوی مقداری اسید نیتریک اضافی و باید در این مرحله مس کربنات اضافه می کنیم در نهایت واکنش کربنات در اثر برخرد به اسید نیتریک تجزیه می شود و نمی توانیم ادامه آزمایش برای مراحل بعدی انجام دهیم در این مرحله باید اسید نیتریک اضافی رابه قبل از افزودن مس کربنات خنثی کرد، برای خنثی کردن محلول مقداری سدیم هیدروکسید را از زیر هود برداشته و در استوانه مدرج ریخته و سپس سر محلول را بسته و سدیم هیدروکسید مورد نیاز را قطره قطره اضافه می کنیم که رسوب بسیار کمی تشکیل شود و محلول پی در پی تکان میدهیم تا رسوب ایجاد شده حل شود و باز قطره قطره سدیم هیدروکسید را به آن اضافه می کنیم تا مقدار رسوب ثابت بماند در این مرحله رنگ محلول از فیروزه ای رنگ به سبز لجنی درآید که این حاکی از آن است که رسوب بسیار سمی تشکیل شده است سپس دوباره اسید نیتریک را اضافه کرده تا مقدار رسوب ظاهر شده در آن حل شود واکنش ها یی که با اضافه کردن اسید نیتریک و سدیم هیدروکسید انجام می شود .

توجه کنید که اسید زیادی اضافه نکنید در این مرحله در این مرحله رنگ محلول از سبز لجنی به سبز کمرنگ متمایل به فیروزه ای تبدیل می شود .

H20+NaNO3 1. NaoH + HNO3

CU(OH)2 +2NaNO3 2. CU(NO3)2 + 2 Na OH

CU(NO3)2 +H20 3. CU (OH)2 + 2HNO3

برای این که مطمئن شدیم محلول ما خنثی تا مس کربنات را اضافه کنیم تستPH متری را انجام می دهیم که این کار به وسیله همون و کاغذ PHمتر انجام می شود که روش کار به صورت این است را به ته محلول زده و مقداری از محلول را به وسیله همزن روی کاغذ PH گذاشته اگر کاغذ PH تغییر رنگ نداد محلول خنثی می باشد اما اگر کاغذ PH متر به رنگ قرمز در آمد محلول هنوز اسیدی می باشد و اگر به رنگ آبی در آمد محلول ما بازی است در صورت خنثی بودن محلول مقداری سدیم کربنات را از زیر هود برداشته ودر استوانه مدرج ریخته وسپس درب ظرف حاوی سدیم کربنات را بسته و مقدار برداشته شده سدیم کربنات را قطره قطره به محلول اضافه کرده و مرتباً آن را تکان می دهیم تا رسوب تشکیل شده حل شود سپس سدیم کربنات را اضافه می کنیم تا رسوب تشکیل شده ودیگر در محلول حل نشود و ثا بت بماند در این مرحله رنگ محلول از سبز کمرنگ متمایل به فیروزه ای به آبی آسمانی تبدیل شود .

پس از ثابت ماندن رسوب برای اینکه مطمئن شویم واکنش ها کامل شده است ml 10 سدیم کربنات دیگر اضافه می کنیم وبر روی محلولمان آنقدر آب می ریزیم وسپس می گذاریم تا رسوب ته نشین شود ، که رسوب ته نشین شده به رنگ آبی و محلول های بالای آن کاملاً شفاف وبی رنگ و شفاف باشد در این مرحله آزمایش، رسوب گیری را انجام می دهیم که به صورت زیر است :

مقداری از عامل رسوب دهنده که در این مرحله از آزمایش ، سدیم کربنات است ، یکی الی دو قطره به محلول اضافه کرده در این صورت اگر پای محلول کدر شده یا رسوبی از آن به طرف پایین حرکت کرد متوجه می شویم که واکنش ما کامل نیست.

پای محلول همان سطح شفاف و بی رنگ محلول می باشد . اگر واکنش ما کامل نبود 2 میلی متر سدیم کربنات اضافه می کنیم و هر بار تست رسوب گیری را انجام می دهیم تا زمانی که واکنش کامل شود .

بر روی ارلن دیگر یک عدد قیف گذاشته وکاغذ صافی را تا زده وبه صورت قیف در آورده وبر روی قیف شیشه ای گذاشته وبرای محکم تر شدن کاغذ صافی بر روی قیف مقداری آب مقطر بر روی کاغذ صافی می ریزیم .

ارلن حاوی محلول را که رسوب داده به هم می زنیم تا رسوب ته نشین شده در محلول پراکنده شود ومحلول را در ارلن دیگری که حاوی کاغذ صافی و قیف است صاف می کنیم و مواظب باشیم که محلول از روی قیف سرریز نشود وبه داخل ارلن نرود دراین مرحله رسوب مانده در کاغذ صافی همان مس کربنات می باشد وسپس محلول شفاف وبی رنگ زیر کاغذ صافی را دور می ریزیم ودوباره ارلن را با آب شهری و آب مقطر می شویم ، که محتوی سدیم کربنات ، آب مقطر ، نمک می باشد .

CU(NO3)2 + 2 Na2(CO3) CU (CO3) +2 NaNO3

مرحله سوم :مس کربنات گرفته شده روی کاغذ صافی جمع شده است ، کاغذ صافی را باز کرده مس کربنات موجود در آنرا توسط مقداری کمی آب مقطر شسته درون ارلن تمیز که زیر کاغذ صافی قرار دارد می ریزیم نحوه شستن مس کربنات از روی کاغذ صافی بدین صورت است یک نفر با میله شیشه ای مس کربنات را به سمت دهانه قیف هدایت کرده و طرف دیگر توسط آب پاش این عمل را آسان می کند سپس از ریخته شدن مس کربنات به درون ارلن مقداری آب مقطر در قیف ریخته تا مس کربنات ما در قیف و لوله آن هدر نرود همان طور که در مرحله یک گفته شد ه کربنات ها به وسیله اسید ها تجزیه می شود چون دراین مرحله هدف ما تبدیل مس کربنات به مس کلرید است پس نیاز به اسید کلریدریک (HCL ) داریم .

استوانه مدرج شسته شده را برداشته ودر آن مقداری اسید کلریدریک از زیر هود برداشته ودرب ظرف را مانند مراحل قبل می بندیم توجه داشته باشید که باید در هنگام برداشتن مواد محلول در زیر هود ، هود را روشن کنیم تا گازهای خارج شده از محلول از محیط آزمایشگاه خارج شودپس از برداشتن اسید کلریدریک آن را قطره قطره به مس کربنات موجود در ارلن اضافه که با مقداری کمی هم آب مقطر مخلوط شده است اضافه می کنیم تا رسوب ما حل شود ، در این مرحله رسوب حاصل آبی رنگ می باشد بعد از حل شدن در HCL بی رنگ می شود پی در پی حرارت می دهیم تا مس کربنات ما به مس کلرید تبدیل شده است شیشه ساعت تمیزی را برداشته با همزن مقداری از محلول درون ارلن را برداشته و روی شیشه ساعت ریخته و آن را حرارت می دهیم تا خشک شود پس از خشک شدن اگر دیدیم وبه رنگ قهو ه ای در آمده است با مقایسه مطمئن می شویم که واکنش کامل است وسپس با مقایسه آن با رنگ مس کلرید خشک متوجه می شویم که همان کلرید می باشد .

Cu)CO3( + HCL Cu(CL2) + H2(CO3)

مرحله چها رم : محلول مس کلرید حاصل از مرحله قبل را سرد کرده وقطره قطره سدیم هیدروکسید را 6 نرمال را که به وسیله استوانه مدرج از زیر هود برداشتیم را به محلول اضافه می کنیم به طوری که رسوب تشکیل شود ورنگ رسوب در این مرحله آبی می باشد .

پس از اضافه نمودن سدیم هیدروکسید وتشکیل رسوب به ارلن آب مقطر اضافه می کنیم به طوری که ارلن تا نیمه پر شود سپس آن را تکا ن می دهیم تا رسوب در سراسر محلول پراکنده شود سپس صبر کرده تا رسوب ته نشین شود دراین حالت محلول آماده تست رسوب گیری می باشد .تست رسوب گیری به صورت زیر می باشد :

قطره های از عامل رسوب دهنده که همان سدیم هیدروکسید 6 نرمال به پای محلول اضافه می کنیم اگر رنگ پای محلول کدرنشد ویا رسوبی از پای محلول به رسوبهای ته نشین شده نگردید متوجه می شویم که واکنش کامل است پس از تست رسوبگیری محلول را چند دقیقه می جوشانیم که پس از جوشاندن رنگ رسوب از آبی پررنگ به قهوهای تیره متمایل به سیاه تبدیل می شود پس از این که رنگ رسوب ثابت ماند در این حالت محلول از روی چراغ بونزن برداشته وچند دقیقه که رسوب مورد نظر را که همان مس هیدروکسید ومس اکسید است ، می گذاریم تا سرد شده ورسوب ته نشین شود وسپس محلول روی رسوب که بی رنگ می باشد را درارلن می ریزیم در این حالت محلول برای مرحله پنجم آماده می باشد که یک نکته مهم که باید متذکر شویم که اگر رنگ محلول روی رسوب شفاف نبود بایدآب مقطراضافه نموده تا محلول روی رسوب کاملاً شفاف شود CUCL2 + 2 NaOH CU(OH)2 + NaCL

CU(OH)2 CUO + H2O

مرحله پنجم : در واقع مرحله پنجم متشکل از دو مرحله می باشد که مرحله اول تبدیل مس هیدروکسید ومس اکسید به مس سولفات می باشد و مرحله دوم شامل تبدیل مس سولفات به مس اولیه می باشد.

ابتدا ارلن حاوی مس هیدروکسید و مس اکسید را که در مرحله چهارم به دست آورده ایم به آن حدود 8 میلی لیتر اسید سولفوریک 6 نرمال اضافه می کنیم و 10 میلی لیترآب مقطر را اضافه می کنیم وسپس آن را به آرامی حرارت می دهیم تا تمام رسوب حل شود در این مرحله رنگ محلول از قهوه ای به آبی بسیار کم رنگ یا همان بی رنگ تبدیل همین طور که محلول مورد نظر را می جوشاتیم محلول حاصل پس از جوشاندن همان مس سولفات در اینجا رسوب به صورت دانه های نقره ای رنگ ظاهر می شود سپس ارلن محتوی محلول را گذاشته سرد شده وبه خاطرسرعت بخشیدن به سرد شدن محلول محلول را توسط آب سرد می کنیم به طوریکه ارلن محتوی محلول را زیر آب می گیریم باید توجه داشته باشید که آب به درون ارلن نفوذ پیدا نکند سپس به محلول مورد نظر 1 گرم روی که به رنگ نقره ای است اضافه می کنیم بعد محلول حاصل را روی چراغ بونزن قرار داده تا محلول بجوشد در حین جوشاندن محلول را تکان می دهیم تا به طور کامل از آن خارج شود تارنگ آبی محلول از بین برود سپس 2 میلی لیتر اسید سولفوریک و 4 میلی مترآب مقطر در یک استوانه مدرج ریخته تا اسید سولفوریک یک سوم حجمی به دست آید دراین حالت اسیدسولفوریک یک سوم حجمی را به اضافه می کنیدر این مرحله رنگ محلول به خاطر جوشاندن تشکیل رسوب به صورت قهوه ای روشن (گِلی) کمرنگ درآمد یک عددکاغذ صافی را وزن کرده که وزن گرم می باشد سپس کاغذ صافی را به صورت قیف درآورده ودرون یک قیف قرار داده ومحلول را درون یک ارلن صاف می کنیم ، موادی که برروی کاغذ صافی می ماند همان مس است سپس مقداری از محلول که در ارلن براثرصاف کردن به وجود آمده درون یک استوانه مدرج ریخته ومقداری آمونیاک به آن اضافه می کنیم اگر رنگ محلول آبی شد متوجه می شویم که مقداری از سرما به هدر رفته که متاسفانه رنگ محلول ما کمی آبی شده ، بعد ازانجام تست بالا مس و کاغذ صافی را درون یک آون ) 60 سانتی گراد)قرا می دهیم تا خشک شود و دوباره آن را درون یک دیسکاتور قرارمی دهیم تا سرد شود با دقت مس * به کاغذ صافی توسط ترازوی دیجیتالی وزن کرد وهر عددی را نشان داداز وزن کاغذ صافی کم کرده وباید وزن اولیه مس در مرحله اول باید به دست آید که این حاکی از قانون پایستگی جرم می باشد در صورتی که وزن اولیه به دست نیامدمی توان در صد خطا را به دست آورد.

CUO + H2SO4 CU( SO4) +H2O

CUSO4 + Zn CU + Zn SO4

لذا شایان ذکر است که فرمول در این آزمایش در تمام مراحل در صفحه 20 موجود است

مرحلۀاول :

3CU(NO3)2(ag + 4H2O(ag) + 2NO(g) 3CU(s)+ 8HNO3(ag)

مرحلۀ دوم:

HNO3 + NaoH H2O + NaNO3

CU(NO3) 2 +2 NaOH CU(OH)2 +2 NaNO3

CU(OH)2 +2 HNO3 CU(NO3)2 + H20

CU(NO3)2 + 2 Na2(CO3) CU (CO3) +2 NaNO3

مرحلۀ سوم:

CUCO3 + HCL CU CL2 + H2CO3

مرحلۀچهارم:

CUCL2 + 2 NaOH CU(OH)2 + NaCl

CU(OH)2 CUO + H2O

مرحلۀپنجم:

CUO + H2SO4 CU( SO4) +H2O

CUSO4 + Zn CU + Zn SO4

نتیجه گیری :

طبق آزمایشات انجام شده به این نتیجه می رسیم که طبق قانون بقای جرم در یک واکنش شیمیای تغییری در جرم که قابل تشخیص باشد روی نمی دهد .

دانلود فایل کامل

منبع : http://miadsoft.blogfa.com

گزارش کار شیمی عمومی 1 (قانون بقای جرم)

مطالب مشابه :

دانلود رایگان نمونه سوال دروس رشته تاریخ پیام نور

طریقه دریافت کارت ورود به جلسه امتحانی دانشگاه پیام نور

35 نمونه پرسپکتیو یک نقطه ای داخلی

منابع آزمون کارشناسی ارشد

دانلود رایگان نمونه سوال دروس صنایع و مدریت پروژه

گزارش کار شیمی عمومی 1 (قانون بقای جرم)

نارین قلعه کجاست؟

درک وبیان محیط شهری

ایمیلی برای استاد پناهی

ظرفیت دانشگاه‌های سراسری در گرایش طراحی شهری!!!