Rapport om Molarmassen af Lightergas i Kemi

Side 1

[navn fjernet], 2.x November 2007

Molare masse af lightergas

1

Formål

Formålet med dette forsøg er, at bestemme den molare masse af lightergas og derved sandsynliggøre hvilket stof der benyttes.

Teori

For at finde frem til den molare masse af lightergas bruger man mængdeberegningerne. I dette tilfælde er det stofmængde beregningen man bruger.

Dog kan stofmængden også findes ved at bruge det periodiske system.

Idealgasloven:

I en gas bevæger molekylerne sig rundt mellem hinanden. Her kan det hænde, at to molekyler støder sammen eller at de støder ind i beholdervæggen. Dette registreres som gassens tryk. Når molekylernes gennemsnitsfart bliver støre øges temperaturen og gassens tryk vokser. Trykket måles i enten bar eller atm (atmosfære). 1 atm svarer til ca. 1,01325 bar. Som sagt afhænger gassernes tryk STX 2.g

n = m/M

m: masse i gram

M: Molar mængden

målt i g/mol

n: Stofmængden i mol

Side 2

[navn fjernet], 2.x November 2007

Molare masse af lightergas

2

Denne lov angiver sammenhængen mellem en indespærret gasmængdes tryk, stofmængde, volumen og den absolutte temperatur. Her findes der en ligning, som kaldes idealgasligningen, der ser således ud:

Den absolutte temperatur regnes ud fra det absolutte nulpunkt. Den angives i K (kelvin). En

                   o
temperaturstigning på 1 C svarer til en temperaturstigning på 1K. Nedenfor ses sammenhængen

mellem kelvintemperatur (T) og celsiustemperatur (t):

Apparatur og kemikalieliste

Apparatur:

Engangslighter

25cm kapillærslange

25mL måleglas

Balje

Vægt (0,001g)

p * V = n * R * T

p: Tryk V: Volumen

n: Stofmængden R: gaskonstant = 0,0831 L * bar
T: absolutte temp. i kelvin mol * K

Side 3

[navn fjernet], 2.x November 2007

Molare masse af lightergas

3

Skitse af opstillingen

På figur a ses udtømningen af gassen op i måleglasset. På figur b ses aflæsningen af volumen, mens vandoverfladerne er ens på begge sider.

Beskrivelse af arbejdsgangen

Først fandt vi tingene frem og gjorde os klar til forsøget. Da tingene lå fremme gik vi i gang. Først satte vi en 25 cm lang kapilærslange direkte på lighterens dys. Efter dette vejede vi lighteren og slangen med stor nøjagtighed. Derefter fyldte vi vandt i en balje og vand i et 25mL måleglas. Med stor omhu kom vi måleglasset ned i baljen med hovedet nedad og med forsigtighed kom vi den 25 cm lange kapilærslange ind under måleglaskanten. Da den var inde trykkede vi på den sorte knap, så der kom gas ud. Da der ca. var fyldt op til ca. 24mL fjernede vi slangen og tørrede den godt og grundigt af, så der ingen former for vand var tilbage på den. Igen vejede vi lighteren og slangen med stor nøjagtighed. Da dette var gjort og vi havde noteret vores mål ned, hævede vi måleglasset, så væskehøjden inde i glasset var den samme som i baljen udenfor. Derefter aflæste vi rumfanget af gassen. Herefter løftede vi måleglasset, så gassen kunne sive ud. Det burde gøres i et stinkskab, men da disse var optaget gik vi udenfor for at gøre det. Da alt dette var fuldendt startede vi forfra, hvor vi var opmærksomme på fejlkilder og usikkerheder.

Måleresultater

Første forsøg:

Masse af Masse af Masse af gas Gassens Temp. i K Tryk p/bar Stofmængden

lighter før lighter efter rumfang

13,610g 13,562g 0,048g 24 mL 295,53 0,992 9,7 * 10^{-4}

Andet forsøg:

Masse af Masse af Masse af gas Gassens Temp. i K Tryk p/bar Stofmængden

lighter før lighter efter volumen

13,573g 13,504g 0,069g 24 mL 295,53 0,992 9,7 * 10^{-4}

Behandling af måleresultater

Beregningseksempler:

Gassens absolutte temperatur beregnes således:

Side 4

[navn fjernet], 2.x November 2007

Molare masse af lightergas

4

Temp. = t / + 273,15°K

k° c°

= 22,2 / + 273,15°K

k° c°

= 295,35°K

Gassens stofmængde beregnes ved hjælp af idealgasligningen:

.

Stofmængde = 0,992bar * 0,024L
0,0831L*bar * 295,35°K
mol*K

= 9,7 * 10 mol

-4

Gassens masse beregnes således:

m 1 = m. før – m. efter
= 13,610g – 13,562g
= 0,048g
m 2 = m. før – m. efter
= 13,573g – 13,504g
= 0,069g

Gassens molare masse beregnes således:

M 1 = m

n

= 0,048g
9,7 * 10 mol

-4

= 49,48 /

g mol

M 2 = m

n

= 0,069g
9,7 * 10 mol

-4

= 71,13 /

g mol

Gassens gennemsnitlige molare masse beregnes således:

Gennemsnit = m 1 + m 2

2

= 49,48 / + 71,13^{g} /

g mol mol

2

p * V = n * R * T 🡪 n = p * V
R * T

Side 5

[navn fjernet], 2.x November 2007

Molare masse af lightergas

5

= 60,31 /

g mol

Vi har 4 forskellige stoffer, som lightergassen kan består af. Den molare masse beregnes således:

M = m/n eller det periodiske system

Methan

= 12,001 / + (4*1,0079)^{g} /

g mol mol

= 16,0326^{g} /

mol

Kemiske betegnelse CH C H C H C H

4 2 6 3 8 4 10

Methan Ethan Propan Butan

Molare masse (M) 16,0326g/mol 30,0494g/mol 44,0662g/mol 58,083g/mol

Afvigelse

For at finde frem til hvilket stof lightergas består af, beregner jeg afvigelsen for de 4 forskellige stoffer.

Methan:

                 g           g
Afvigelse = 60,31 /  – 16,0326 / * 100%
                       g

mol mol

16,0326 / mol

= 276,171%

Ethan:

                 g           g
Afvigelse = 60,31 /  – 30,0494 / * 100%
                       g

mol mol

30,0494 / mol

= 100,703%

Propan:

                 g           g
Afvigelse = 60,31 /  – 44,0662 / * 100%
                       g

mol mol

44,0662 / mol

= 36,8623%

Butan:

Afvigelse = M - M * 100%

måltværdi tabelværdi

M tabelværdi

Side 6

[navn fjernet], 2.x November 2007

Molare masse af lightergas

6

                 g          g
Afvigelse = 60,31 /  – 58,083 / * 100%
                      g

mol mol

58,083 / mol

= 3,83%

Udfra disse afvigelse kan vi se, at butan har den laveste afvigelse, hvilket må betyde, at det er butan

                                                            g
der er i lightergas. Dermed ligger den gennemsnitlige molare masse, 60,31 / , og butans molare

mol

masse, 58,083^{g} /, utroligt tæt på hinanden. Dette er endnu en grund til, at vi må antage at

mol indholdsstoffet i lightergas må være butan.

Fejlkilder

I dette forsøg kan man finde en del fejlkilder, som ville have haft en stor indvirkning på resultatet, fordi man arbejder med meget små enheder. F.eks. hvis måleglasset ikke havde været helt tom for luft, ville vi have fået en for lille masseforskel, siden noget af volumen allerede var fyldt ud. Dette ville resultere i en for lille værdi for molare massen af lightergas.

Dermed er det også utrolig vigtig, at man vejer lighteren og slangen præcis, så man ikke regner med nogle forkerte målinger. En hyppig fejlkilde er, at man glemmer og tørre lighteren ordentlig af, eller at man kommer til at slippe gassen ud i vandet, som er i baljen, i stedet for inde i måleglasset.

Konklusion

Ud fra dette forsøg kan jeg konkludere, at formålet er fuldendt. Jeg har fundet frem til hvad den molare masse af lightergas er, og dermed har jeg sandsynliggjort for hvilket stof der benyttes i en engangslighter. Her har jeg fundet frem til at det må være butan, da det er det stof med den mindste afvigelse, nemlig 3,83%. Dermed er butan også det stof, som har en molare masse, der ligger

                                  g
tættest op af lightergassens, nemlig 58,083 / Dog burde man måske undersøge pentan, da det

mol.

måske har en endnu mindre afvigelse og en næsten lige så stor molare masse. Men da dette ikek stod i opgaven, fastslår jeg, at det jeg har gjort må være rigtig. Dermed et godt og velfornøjet forsøg.

Dato og underskrift

_____________________________________

(21./11 [navn fjernet])