Teht. 24

Tässä työssä tutkitaan pesuaineen pintajännitystä alentavaa vaikutusta. Tähän ilmiöön perustuu osaksi pesuaineiden pesuvaikutus. Työssä käytetään pintajännityksen tutkimiseen laitetta, jota kutsutaan stalagometriksi. Laitteen toiminta perustuu siihen, että pintajännityksestä riippuu myös ahtaasta putkesta hiljalleen valuvasta nesteestä syntyvien tippojen massa. Samasta putkesta irtoavien tippojen keskimääräiset massat suhtautuvat kuten asianomaisten nesteiden pintajännitykset:
Kuvassa stalagometri.
r = m1 x g / 2α1 = m2 x g / 2α1     →     α2 / α1 = m2 / m1 

  Tippojen massojen (m1,m2) suhde = pintajännityksen (α2,α1)
Vertailunesteenä käytetään puhdasta vettä, jonka pintajännitys tunnetaan (α = 0,073 N/m 20°C)
Käyttämällä vertailunesteenä ainetta, jonka pintajännitys tunnetaan (vesi), saadaan tutkittavan nesteen pintajännitys laskettua, huomioimalla tippojen lukumäärän vastaavan tippojen massoja. Tällöin pintajännityksen laskukaava muuttuu yksinkertaisesti seuraavanlaiseksi (olettaen nesteille sama tiheys)
α =n0/n x α0                                jossa  α = tutkittavan nesteen pintajännitys, N/m
                                                 α0 = vertailunesteen pintajännitys N/m 
                                                 n = tutkittavan nesteen tippojen määrä, kpl
                                                 n0 = vertailunesteen tippojen määrä, kpl

Aloitimme työn hakemalla 11kpl 100ml:an mittapulloa, finnpipetin kärkineen, pumpetin stalagometrin, statiivin, kouran ja muhvin. Seuraavaksi teimme pesuaineesta veteen liuoksia mittapulloihin seuraavilla pitosuuksilla: 0,1%, 0,25%, 0,5%, 0,75%, 1,0% 1,5%, 2%, 2,5%, 3,0%, 4,0%, 5,0%. Seuraavaksi kiinnitimme stalagometrin statiiviin ja imimme pumpetilla stalagometriin tislattua vettä. Sitten irroitimme pumpetin ja laskimme ulostulevien tippojen määrän sinä aikana, kun tutkittava liuos on valunut ensimmäisen ja toisen merkkiviivan ohi (näkyy kuvassa). Toistimme kokeen samalla liuoksella. Seuraavaksi toistimme testin jokaisella liuoksella aina kahdesti. Sen jälkeen mittasimme vielä kerran puhtaan veden tippaluvun stalagometrin puhdistettuamme huolellisesti. Merkitsimme tulokset ylös ja huuhtelimme stalagometrin kerran asetonilla ja puhalsimme sen paineilmalla kuivaksi. Lopuksi laskimme pintajännitykset Excel-ohjelman avulla edellämainitusta kaavasta.
Työ onnistui hyvin, oli helppo mutta pitkä. Välillä silmät tuli kipeäksi tippoja laskeskellessa mutta muuten ihan kiva tehtävä.

KYSYMYKSIÄ:
 1.Mikä on pesuaineliuoksen pitoisuus, jonka jälkeen pintajännitys ei ennä käytännössä laske?
V: 0,25 ja 0,5 til% kohdalla.

2. Miten huomioit tuloksesi pesuaineiden annostelussa?
V: En käytä niin paljoa saippuaa enää.

Liuoksen	Pitoisuus	Tippojen lkm		Pintajännitys, N/m		Pintajännityksen
numero	til%	koe 1	koe 2	koe 1	koe 2	keskiarvo, N/m
1	0,1	140	143	0,042236	0,038287	0,0402615
2	0,25	173	170	0,034179	0,032206	0,0331925
3	0,5	166	170	0,03562	0,032206	0,033913
4	0,75	179	170	0,033034	0,041165	0,0370995
5	1	133	133	0,044459	0,040556	0,0425075
6	1,5	128	135	0,046195	0,042442	0,0443185
7	2	122	129	0,048467	0,042442	0,0454545
8	2,5	119	126	0,049689	0,043452	0,0465705
9	3	121	125	0,048868	0,0438	0,046334
10	4	126	130	0,046929	0,042115	0,044522
11	5	137	134	0,043161	0,040858	0,0420095
vesi	0	81	75	-	-	-

	Koe1
α	α0	n	n0
0,042236	0,073	140	81
0,034179	0,073	173	81
0,03562	0,073	166	81
0,033034	0,073	179	81
0,044459	0,073	133	81
0,046195	0,073	128	81
0,048467	0,073	122	81
0,049689	0,073	119	81
0,048868	0,073	121	81
0,046929	0,073	126	81
0,043161	0,073	137	81

	koe2.
α	α0	n	n0
0,038287	0,073	143	75
0,032206	0,073	170	75
0,032206	0,073	170	75
0,032206	0,073	170	75
0,041165	0,073	133	75
0,040556	0,073	135	75
0,042442	0,073	129	75
0,043452	0,073	126	75
0,0438	0,073	125	75
0,042115	0,073	130	75
0,040858	0,073	134	75

Teht. 27

Tänään teimme työn jossa valmistimme esteriä (hajuainetta). Aloitimme hakemalla ison koeputken, koeputkitelineen, kaasupolttimen, kolmijalan, kipsiverkon, dekantterilasin, koeputkipihdit ja 5ml mittapipettejä 3kpl. Laitoimme koeputkeen 3ml etanolia ja lisäsimme putkeen vielä 3ml etikkahappoa. Sitten lisäsimme 10% rikkihappoa 1ml. Sitten lämmitimme seosta kiehuvaksi vesihauteessa samalla sekoittaen. Sen jälkeen jäähdytimme koeputken ja täytimme kylmällä vedellä. Koeputkeen muodostui karboksyylihapon ja alkoholin muodostamaa esteriä, joka nousi nestekerroksen päälle. Tuoksu esterissä oli hieman etikan ja pienesti kynsilakanpoistoaineen hajuinen.  

 Reaktioytälö:
                                             H2SO4
CH3CH2OH + CH3COOH     →      CH3COOC2H5 + H2O

Työ onnistui hyvin ja oli helppo ja nopea.

Teht.12

Tänään tein työn jossa piti tarkkailla pipetointitarkkuutta tekemällä tietyn pitoisesta kantaliuoksesta laimennussarja ja mittaamalla valmistettujen liuosten absorbanssit spektrofotometrillä aallonpituudessa 525nm. Mitta tuloksista piirsin Exel-ohjelmalla kuvaajan johon sovitin yhtälön. Aloitin työn hakemalla dekantterilasin, mittapipetin, 100ml mittalasin ja 50ml mittapulloja 8kpl. Laitoin 20ml 0,2molaarista kaliumpermanganaattia (KMnO4) ja täytin lasin 100ml asti ionivaihdetulla vedellä ja sekoitin hyvin jolloin seoksesta tuli 1:10. Seuraavaksi otin toisen 100ml mittalasin ja laitoin äsken tekemääni liuosta 20ml siihen ja lisäsin 100ml:aan asti ionivaihdettua vettä ja sekoitin hyvin. Seuraavaksi pipetoin 50ml mittapulloihin 2,4,5,6,7,8,9,10ml liuosta. Sitten merkitsin pullot. 1=2ml, 2=4ml 3=5ml, 4=6ml... Sitten mittasin valmistamieni liuosten absobanssit spektrofotometrillä aallonpituudella 525nm opettajan ohjeen mukaan. Lopuksi piirsin Exeliin kuvaajan ja sovitin siihen yhtälön.
Työ onnistui hyvin kunhan luki rauhassa tehtävänannon läpi ja teki mitä käskettiin. Aivan täydellistä tulosta ei tullut mutta hyvin lähellä oli. Luulen että virhe tuli siinä kun piti täyttää 50ml mittalasit vedellä

ml / 50ml	KMnO4 -liuoksen pitoisuus,mol/l	Absorbanssi
2	0,00016	0,488
4	0,00032	0,695
5	0,0004	0,776
6	0,00048	0,951
7	0,00056	1,129
8	0,00064	1,263
9	0,00072	1,386
10	0,0008	1,54

Teht 21 b)

Tässä työssä piti tutkia 6 eri ainetta: muurahaishappoa ( CH2O2), steariinihappoa (C18H36O2), ureaa (CH4N2O), oksaalihappoa ( (COOH)2 ), sorbitolia (C6H14O6) sekä salisyylihappoa (C7H6O3). Aloitimme laittamalla jokaista ainetta n. 1mm koeputken pohjalle. Seuraavaksi liuotimme kaikki kiinteät aineet 2-3ml:aan vettä. Jos aine oli veteen liukenematon, niin lisäsimme n.2ml:aa etanolia. Seuraavaksi teimme kylläisen natriumvetykarbonaatti (NaHCO3)(=leivinjauhe) liuoksen. Sitten lisäsimme kaikkiin koeputkiin n.6 tippaa natriumvetykarbonaatti liuosta ja tutkimme tuleeko kaasukuplia (koska karboksyyliryhmä, COOH reagoi natriumvetykarbonaattin, NaHCO3 kanssa muodostaen hiilidioksidia, mikä voidaan havaita kaasukuplien muodostumisena). Vain oksaalihappo ja salisyylihappo reagoivat natriumvetykarbonaatin kanssa ja tuli kaasukuplia. Muut eivät reagoineet. Työ oli helppo ja onnistui hyvin.

Teht 21 a)

Tänään teimme kokeen jossa piti tutkia 4 eri ainetta: mineraalitärpättiä, bensiiniä, parafiiniöljyä ja tolueenia. Aloitimme hakemalla koeputkia 4kpl, koeputkitelineen, tippapiepetin, mittapipetin ja pumpetin. Sen jälkeen pipetoimme jokaista tutkittavaa ainetta omaan koeputkeen 5-6 tippaa. Sen jälkeen menimme vaa'alle ja punnitsimme 100ml mittapulloon 10g natriumkarbonaattia (Na2CO3) ja lisäsimme 90 g vettä. Näin saimme 10% natriumkarbonaattiliuosta. Seuraavaksi otimme uuden mittapullon ja punnitsimme siihen 1g kaliumpermanganaattia (KMnO4) ja 99g vettä. Näin saimme 1% kaliumpermanganaattiliuosta. Seuraavaksi pipetoimme jokaiseen koeputkeen 3ml vettä ja 1ml natriumkarbonaattiliuosta. Sitten lisäsimme jokaiseen koeputkeen 1 tipan kaliumpermanganaattia ja  ravistimme aineet sekaisin. Työn ideana oli tutkia mitkä aineista ovat tyydyttyneitä- (1-sidoksia) ja mitkä tyydyttymättömiä  yhdisteitä (2- ja 3-sidoksia). Tyydyttymättömillä yhdisteillä on kyky pelkistää kaliumpermanganaatti, KMnO4 joko Mn4+ tai Mn2+ -ioniksi, jolloin kaliumpermanganaatin vielotti väri häviää jos taas yhdiste on tyydyttynyt väri pysyy samana. Meidän suorittamassa kokeessa yhdestäkään koeputkesta ei hävinnyt väri. Uusimme kokeen kahdesti ja molemmilla kerroilla väri pysyi kaikissa vielottina, jolloin kaikki tutkimamme aineet olisivat tyydyttyneitä, mutta jo tolueenistä huomaamme että tulos on väärin (koska -eeni pääte tarkoittaa 2 sidoksia). Työ ei siis onnistunut taikka toiminut.

Teht 18.

Tänään 20.1.2015 tein parini kanssa tehtävän jossa piti määrittää vedy moolitilavuus. Aloitimme hakemalla vesiastian, statiiveja 2kpl, muhveja 2kpl, kouria 2kpl, U-putken, mittalaseja 2kpl (50 ja 250ml), reiättömän ja reiällisen tulpan U-putkeen, lasiputkia 2kpl, kumiletkun, pumpetin, mittapipetin 5ml, lämpömittarin, ilmapuntarin ja vaa'an. Tarvitsimme vielä magnesiumnauhaa, puhdasta vettä, väkevää suolhappoa ja paperia. Sitten aloitimme tehtävän. Täytimme vesiastian vedellä ja nostimme sen statiivin päälle. Otimme 250ml mittalasin ja täytimme sen vedellä ja käänsimme sen ympäri niin, että suuaukko oli kohti vesiastian pohjaa ja vedet pysyivät mittalasin sisällä. Kiinnitimme muhvilla ja kouralla mittalasin statiiviin n. 1cm veden pinnan alle. Seuraavaksi otimme toisen statiivin johon laitoimme U-putken kiinni muhvilla ja kouralla. Lisäsimme kumitulpat kiinni U-putkeen ja laitoimme reiälliseen tulppaan lasiputken siitä reiästä läpi. Sitten lisäsimme kumiletkun siihen lasiputkeen ja laitoimme toiseenkin päähän lasiputken ja laitoimme toisen lasiputken ( sen joka ei ole tulpassa...) veden alle niin, että lasiputki oli mittalasin sisällä. Seuraavaksi lisäsimme 50ml mittalasiin 25ml puhdasta vettä ja lisäsimme vielä pipetillä 3ml väkevää suolahappoa. Punnitsimme magnesiumnauhaa 0,0893g ( 89,3mg). Seuraavaksi käänsimme U-putken ylöspäin ja kippasimme suolahappoa vähän alle puoleen väliin. Puhdistimme paperilla U-putken ylemmän pään. Tässä vaiheessa katsoimme paljonko mittalasissa oli vettä. Veden pinta oli korkeudella 30ml. Seuraavaksi lisäsimme U-putken kuivattuun yläosaan magnesiumnauhat ja tukimme ylläosan reäillisellä kumitulpalla, jossa meni lasiputki läpi suoraan U-putkeen. Sitten käänsimme U-putkea ja magnesium nauhat valuivat suolahappoon. Sitten tarkkailimme reaktiota. Magnesiumnauhan ja suolahapon reaktiossa syntyi vetyä, joka virtasi suoraan mittalasiin. Odotimme niin kauan, että reaktiota ei enää tapahtunut. Katsoimme mittalasia uudestaan. Vety syrjäytti vettä pois mittalasista. Mittalasissa oli vettä nytten 115ml (luku kasvoi koska mittalasi väärinpäin). Seuraavaksi purkasimme laitteiston ja kysyimme saisimmeko polttaa vedyn. Saimme luvan jos poltamme sen vetokaapissa ja omallavastuulla. Vety on ilmaa kevyempää, joten se nousee ylöspäin. Vety siis pysyy mittalasissa kun pidät sitä väärinpäin. Menimme vetokaapille ja poltimme vedyn. Vedystä pääsi vinkuva ääni. Seuraavaksi laskimme syntyneen vetykaasun tilavuuden. 115ml-30ml=85ml.  Seuraavaksi katsoimme huoneen lämpötilan lämpömittarista ja ilmapaineen ilmpuntarista. Lämpötila 22c ja painetta 1022mbar = 1,022bar.   Sitten laskimme vetykaasun tilavuuden NTP:ssä. (1022mbarx85mlx273kelv.) / (295kelv. x 1013mbar ) = 79,36ml. Sitten laskimme punnitsemamme magnesiumin moolimäärän: n = 0,0893g / 24,31g = 0,00367mol. Sitten kirjoitimme reaktioyhtälön: Mg + 2HCl = H2 + MgCl2. Reaktioyhtälön mukaan vedyn ja magnesiumin moolimäärä oli 1:1 elikkä samat. Seuraavaksi laskimme vedyn miilitilavuuden NTP:ssä kaavasta: Vmol = V1 / n = 79,36ml / 0,00367mol = 21623,9782ml/mol. = 21,624 l/mol.  Lopuksi vilä mietimme mistä johtuu tuloksen poikkeama oikeasta arvosta (22,41 l/mol). Tulimme siihen lopputulokseen että NTP:ssä paine on 1013mbar ja lämpötila 273k. Meidän mittauksissa ilmanpaine oli 1022mbar ja lämpötila 295k. Työ oli kiva ja aika haastava, mutta sujui hyvin. Etenkin vedyn poltto oli kivaa. :)

Teht. 6

Tänään teimme tehtävän jossa piti määrittää natriumsulfaatin kidepitoisuus. Aloitimme hakemalla posliiniupokkaan, kolmijalan, hehkutuskolmion, kassupolttimen, analyysivaa'an ja eksikaattorin. Laitoimme kolmijalan päälle hehkutuskolmion ja sen päälle posliiniupokkaan. Sen jälkeen lämmitimme tyhjää posliiniupokasta bunsenliekillä liekin hapettavassa osassa noin 5min. Sen jälkeen laitoimme upokkaan jäähtymään eksikaattoriin n. 20 minuutiksi. Punnitsimme seuraavaksi upokkaan analyysivaa'alla. Paino oli 16,2g. Lisäsimme upokkaaseen tarkasti noin 2g natriumsulfaattia (NaSO4) ja punnitsimme upokkaan uudelleen. Paino oli 18,2g. Seuraavaksi laitoimme upokkaan kolmijalan ja hehkutuskolmion päälle ja veimme sen vetokaappiin ja lämmitimme varovasti bunsenliekillä. Varovasti sen takia, että kidevesi ei roiskuisi. Lämmityksen jälkeen laitoimme upokkaan jälleen eksikaattoriin noin 20 minuutiksi. Punnitsimme upokkaan uudestaan ja paino oli 17,3g. Sitten toistimme äskeisen vaiheen mutta paino ei enää muuttunut joten emme uusineet sitä uudestaan. Seuraavaksi laskimme kidevesiprosentin. Aloitimme laskemalla paljonko vettä on poistunut = 18,22g-17,3g=0,9g. Kidevesiprosentti = 0,9 / 2 =  0,45  = 45%. Seuraavaksi laskimme teoreettisen kidevesipitoisuuden. Na2SO4 x 10 H2O = 22,99g/mol x 2 + 32,07g/mol + 16 x 4 + 10 x (1,008g/mol x 2 + 16g/mol) = 322,2,1g/mol. 10x(1,008 x 2 + 16) = 180,21g/mol. 180,16g/mol / 322,21 g/mol= 55,9%. Seuraavaksi laskimme työn kokeellisen virheprosentin = 45/55.9 = 0,805 = 80,5%. 80,5% - 100%  = 19,5%. Työn virhelähteitä en keksinyt mutta pienesti se meni pieleen.