Lightergas - Rapport i Kemi med Forsøg

Side 1

[navn fjernet] – 1.y nr. 26

Side 1 af 9

Lightergas

Lightergas bruges i mange sammenhænge og ikke kun til at tænde lys eller cigaretter, pibe eller cigarer hos rygere. Lightergas anvendes desværre også af misbrugere, som sniffer denne gas. Disse misbrugere er ofte unge, da ældre misbrugere ofte bruger ”stærkere sager”.

Lightergas er omhandlingspunkt for denne rapport.

Formål:

Formålet med dette forsøg er dels at bestemme den molare masse(M) for lightergas.

Og samtidig at afgøre hvilken af følgende gasser, som er hovedbestanddelen af lightergassen:

CH C H C H C H C H
   5 12

STX 1.g

Teori:

For at kunne beregne lightergassens molare masse (M) skal man kende gassens temperatur, tryk, masse og stofmængde (n). Stofmængden kan beregnes ved hjælp af idealgasloven. Resten af de nødvendig oplysninger kan måles og aflæses evt. ved hjælp af apparaturer.

Idealgasloven lyder som følger:

L bar mol K

                             L bar
R er gaskonstanten og har enheden:
                             mol K

p V=n R T R=0,0831

p angives i bar V angives i L n angives i mol T angives i K

Denne lov angiver sammenhængen mellem en indespærret gasmængdes tryk (p), volumen(V), stofmængden (n) og den absolutte temperatur(T).

Den molare masse(M) beregnes ved hjælp af følgende formel: m

M=

n

Side 2

[navn fjernet] – 1.y nr. 26

Side 2 af 9

og måles i_{mol}^{g}.

For at afgøre hvilke af ovenstående stoffer, der er hovedbestanddelen i lightergas, så skal den molare masse (M) for disse stoffer beregnes.

Dette gøres ved at, ud fra det periodiske system, beregne formelmassen. Og når denne er beregnet, så har man automatisk den molare masse(M). For når et stof har

formelmassen Xu, så har det samme stof den molare masse(M) x_{mol}^{g}

Efter at den molare masse(M) er beregnet, så kan man afgøre hvad hovedbestanddelen i lightergas er.

De ovenstående stoffer er alle sammen carbonhydrider (kulbrinter). Disse carbonhydrider kaldes også alifatiske alkaner. Alkaner indeholder kun enkeltbindinger mellem carbon- og hydrogenatomerne. Den simpleste alkane hedder methan (CH).

4

Sammenhængen mellem antal carbonatomer og hydrogen i alkaner kan udtrykkes ved følgende formel:

Alkaner med 1-4 carbonatomer er gasser, med carbonatomer 5-17 er væsker og resten er fastestoffer.

Alkaner er anvendes i den kemiske industri, som vigtige udgangsmateriale for brændestoffer f.eks. benzin og petroleum. Samtidig er alkanerne vigtige komponenter af råolie og naturgas.

Ved en fuldstændig forbrændingen af en alkane bliver der dannet H O og CO. Hvis vi

2 2 antager, at gassen består af C

3 8

H

, så ser reaktionen sådan ud:

3 8 2 2 2

(g)C H (g) + 5 O (g) 3 CO + 4 H O (g)→

Eller hvis det er tale om naturgas, som er CH:

4

4 2 2 2

CH (g) + 2 O (g) CO (g) + 2 H O (g)→

CH_{n}_{2n+2}

Side 3

[navn fjernet] – 1.y nr. 26

Side 3 af 9

Elektronprikformler og stregformler for alkanerne, som vi i dette forsøg, vil koncentrerer os om:

Side 4

[navn fjernet] – 1.y nr. 26

Side 4 af 9

Materialer:

⮚ Måleglas (250 mL)

⮚ Stort kar med vand

⮚ Engangslighter

⮚ Vægt

⮚ Termometer

⮚ Barometer

⮚ Køkkenrulle

Forsøgets udførelse:

Da det kan forekommer, at der sidder lidt vand tilbage i lighteren efter forsøget, så gjorde vi først lighteren våd og tørrede den af før vi vejede den. Dette gjorde vi, for at vi kunne beregne den nøjagtige masse af den brugte lightergas.

Dernæst anbragte vi et 250 mL måleglas omvendt i et stort kar med vand, som var omkring stuetemperatur.

Der var vigtigt, at glasset var helt lufttomt, hvis forsøget skulle lykkes.

Så fyldte vi måleglasset med lightergas, indtil at vandoverfladen næsten var nede ved

250 mL. Derefter hævede/sænkede vi måleglasset, så vand overfladen i måleglasset og

i karet var i samme højde. Dette gjorde at trykket i måleglasset var lig med trykket i lokalet. Dernæst aflæste vi gassens volumen og tørrede lighteren af. Derefter vejede vi lighteren igen.

Til sidst aflæste vi barometerstanden og vandets temperatur. Det gas fyldte måleglas bar vi, uden at lukke noget gas ud, over til stinkskabet og satte ild til gassen.

Da lightergassen passerede vandet blev den mættet med vanddamp. Det betød, at en del af trykket i måleglasset var vanddamp

Derfor skulle noget af trykket trækkes fra. De mættede vanddampes tryk afhænger af temperaturen:

Temp. / ° 18 ° 19 ° 20 ° 21 ° 22 °

Side 5

[navn fjernet] – 1.y nr. 26

Side 5 af 9

Tryk / mb 20,6652 21,9821 23,4003 24,8185 26,4393

*

Trykket i måleglasset blev beregnet ved at trække den temperatur afhængige værdi fra barometerstanden.

Omregnings eksempel:

1 atm = 1013 mbar
0,0217 atm = 0,0217 atm 1013 mbar = 21,9821 mbar = 0,0219821 bar

Måleresultater:

Masse af lighter Gassen volumen Vandets temperatur Barometer stand før efter

16,935 g 16,364 g 235 mL 18,8 ° 1,028 bar

Efterbehandling / beregninger:

Absolut temperatur Gassens tryk Gassen masse Gassens molare masse

291,8 K 1,0060179 bar 0,571 58,

* Data i denne tabel er omregnet fra atm til mbar. Se omregnings eksempel!!
Absolut teremperatur: 273 C + 18,8 C 291,8 K° ° =
p gas : 1,028 bar - 0,0219821 bar 1,0060179 bar= ( )
m(gas): 16,935 g - 16,364 g = 0,571 g

235 mL

V(gas)= 0,235 L =

1000

Side 6

[navn fjernet] – 1.y nr. 26

Side 6 af 9

n gas = ( )^{pV}_{RT}

n gas = ( )

n gas = 0,03 mol ( )

      L bar
0,0831 291,8 K
      mol K

Beregning af gassens stofmængden:

p V=n R T

1,0060179 bar 0,235 L

M gas = ( )^{m gas}_{n gas}

( )

( )

M gas ( ) =
       0,03 mol

M gas 58, ( ) =

g mol

Beregning af den molare masse(M):

0,571 g

( ) ( )

( ) ( ) g g g

M(CH_{4}) = 12,011 + 1,0079 4 = 16,0426

mol mol mol g g g

M(C H + ) = 079 6 = 30,0694
    26

mol mol mol g g g

M(C H + ) = 079 8 = 44,0962
    38

mol mol mol

M(C H_{4}_{10}) = 079 10 = 58,123 +

Beregning af de molare masser(M):

( ) ( )

( ) ( ) g g g mol mol mol g g g

M(C H + ) = 079 12 = 72,1498
    5 12

mol mol mol

Observation:

Under forsøget observerede vi følgende:

Da vi fyldte måleglasset med lightergas, så vi at lightergas er lettere end vand, hvilket selvfølgelig resulterede i, at gassen blev opsamlet i måleglasset.

Lightergassen var farveløs, og den sivede stille og roligt ud i måleglasset fra lighteren.

Side 7

[navn fjernet] – 1.y nr. 26

Side 7 af 9

Da vi lukkede gassen ud i stinkskabet, så satte vi ild til den, Dette gjorde vi for at se reaktionen, når lightergas brænder. Vi så, at der blev antændt en flamme i toppen af måleglasset. Flammen brændte kun i toppen af glasset, fordi der skal O til at nære en

2 forbrænding. Og da der kun fandtes O

2 i toppen af glasset var flammen kun der.

Hvis vi antager, at gassen består af C

4 10

H

, hvilket i følge vores beregninger vil være en rimelig antagelse, så ser reaktionen sådan ud:

1

4 10 2 2 2 2

(g)C H (g) + 6 O (g) 4 CO + 5 H O (g)→

Usikkerheder og fejlkilder:

I forsøg som dette har usikkerheder og fejlkilder stor betydning for det endelige resultat. Sådanne eventuelle usikkerheder og fejlkilder kunne være:

Den største usikkerhed ved forsøget er vejning af lighteren, da der nemt kan sidde vand inde i lighteren. For at undgå dette gjorde i først lighteren våd, og derefter tørrede vi den af. Så kommer de to vejninger til at ligne hinanden hvad angår vandet i lighteren.

Som andre fejlkilder kan der nævnes:

⮚ Hvis måleglasset ikke er helt lufttomt, så vil resultatet afvige fra det nøjagtige resultat.

⮚ Hvis ikke al lightergassen bliver opsamlet i måleglasset, så kommer lighteren til at veje mindre.

⮚ Som altid kan der fejlaflæses af f.eks. barometerstanden, gassens volumen, vandets temperatur og vejning af lighteren.

⮚ Hvis vægten er blevet påvirket( f.eks. ved berøring af bord hvorpå vægten stod).

Side 8

[navn fjernet] – 1.y nr. 26

Side 8 af 9

Vurdering :

                   gg
         58,58,123
                  mol mol
Afvigelse: 100% = 0,763 %
                     g
               58,123
                    mol

målt værdi - beregnet værdi

Relative afvigelse = 100%_{beregnet værdi}

Gas CH C H C H C H C H

4 2 6 3 8 4 10 5 12

Molare masse

16,0426_{mol}^{g} 30,0694_{mol}^{g} 44,0962_{mol}^{g} 58,123_{mol}^{g} 72,1498_{mol}^{g}

Afvigelse 265,07% 94,77% 32,82% 0,763 % -18,83%

Ud fra vores målinger og beregninger, så burde lightergas bestå af næsten ren C H,

4 10 men det er ikke helt rigtigt. Lightergas består af en blanding af alkaner, men hvor hovedbestanddelen er C H. Så derfor er vores resultat ganske glimrende.

4 10

Fejlkildernes betydning i dette forsøg er meget store, hvor den største er vandet i lighteren. Hvis forsøget kunne udføres mere præcist, så ville den molare masse givet et bedre billede af hvad lighteren indeholder.

Hvis man skal vurderer hvilken anden alkane, der indgår i lighter gas, så skulle det udfra vores resultater være C

5 12

H

. Men i følge teorien er alkanerne med 5-17 carbonatomer væsker, og derfor må det være en af alkanerne med 1-4 carbonatomer, som også er en lille bestanddel af lightergas. Men da C H ligger nærmest vil jeg

3 8 vurdere, at den også indgår som en del af lightergas.

Så vores afvigelse skulle helst have været på den anden side af C H. Det kan dog

4 10 forekomme, at der findes en lille smule C

5 12

H i lighteren, og dette stof er blevet hevet op af lighteren sammen med C

4 10

H

. Denne del er så lille, at den næsten er umuligt at måle, men kan alligevel have virkning på resultatet.

Konklusion:

Side 9

[navn fjernet] – 1.y nr. 26

Side 9 af 9

Formålet med øvelsen er opfyldt idet, at vi har bestemt den molare masse for

lightergas, som i følge vores beregninger er_{mol}^{g} 58,.

Vi har ligeledes bestemt hovedbestanddelen af lightergassen. Hvis lightergassen var ren C H er, så var vi kommet meget tæt på resultatet med en afvigelse på 0,763 %.

4 10

Men lightergassen er ikke ren helt C

4 10 4 10

H

. Den er en blanding af alkaner, men C

H er hovedbestanddelen af lightergas.

På den baggrund vil jeg konkludere, at vores forsøg var vellykket.

Michael Sørensen 20/01 2002